电力传动及控制

ss4型机车运行原理SS4型机车是一种电力机车，其运行原理是基于电力传动和控制系统的工作原理。

在SS4型机车中，电力从外部供电系统进入机车，经过变电装置将高压交流电转换为机车所需的低压直流电。

然后，电流通过主变压器进行调整和分配，进一步转换为机车驱动系统所需的不同电压和电流。

机车驱动系统是SS4型机车的核心部分。

它由主电机、传动装置和轮对组成。

主电机是将电能转换为机械能的装置。

它通过电磁感应原理，将电能转化为旋转力矩，驱动传动装置使机车运动。

传动装置负责将主电机输出的旋转力矩传递给轮对。

它通常由齿轮传动组成，通过不同的齿轮比实现不同的速度和扭矩输出。

轮对是机车与轨道之间的接触部分，它将扭矩传递给轨道，从而推动机车前进。

在SS4型机车中，还有控制系统起着重要的作用。

控制系统由电力电子设备和控制器组成。

电力电子设备用于控制电能的输入和输出，包括整流器、逆变器、牵引变流器等。

它们通过改变电流和电压的形式和大小，实现对机车驱动系统的精确控制。

控制器是机车运行的“大脑”，它接收各种传感器的信号，对机车进行监测和控制。

根据不同的运行模式和指令，控制器可以调整主电机的输出、传动装置的工作状态和轮对的运动特性，以满足机车的运行需求。

SS4型机车还配备了辅助设备和安全系统。

辅助设备包括空调、供电系统、通信设备等，它们为机车提供额外的功能和舒适性。

安全系统用于监测和保护机车的运行安全，包括速度监测、故障诊断、紧急制动等功能。

这些系统通过传感器和控制器的协同工作，确保机车在运行过程中始终处于安全和可靠的状态。

总的来说，SS4型机车的运行原理是基于电力传动和控制系统的工作原理。

电力从外部供电系统进入机车，经过变电装置转换为低压直流电，然后通过主电机、传动装置和轮对实现机车的运动。

控制系统负责对机车进行监测和控制，辅助设备和安全系统为机车提供额外的功能和保护。

这种运行原理使得SS4型机车具有高效、环保和安全的特点，被广泛应用于铁路运输领域。

作用
被控对象是整个自动控制系统的目标，通过对其参数的控制 ，实现系统的稳定运行和优化控制。
常见类型
温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等。
05 电力传动与自动控制系统 的集成
系统集成的方法与技术
模块化设计
将系统划分为多个独立的功能模块，便于系 统的扩展和维护。
集成平台
构建统一的集成平台，整合各种资源，实现 信息的共享和协同工作。
电力电子变换器的分类
根据工作原理和应用领域，电力电子变换器可分为AC-DC、DCAC、DC-DC等类型。
控制系统的基本原理
控制系统的组成
控制系统由控制器、受控对象、执行器和传感器等组成。
控制系统的基本原理
通过传感器检测受控对象的输出，并将检测到的信号传输给控制器进行处理，控制器根据 处理结果输出控制信号，控制执行器对受控对象进行调节，实现受控对象的稳定和优化。
智能家居
在智能家居领域，自动控制系统 用于控制家电设备、照明、温度
等，实现智能化管理和节能。
自动控制系统的发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，自动控制 系统将更加智能化，能够自适应地处 理复杂环境和任务。
网络化
随着物联网技术的发展，自动控制系 统将更加网络化，实现远程监控和数 据共享。
模块化Leabharlann 为了便于维护和升级，自动控制系统 将采用模块化设计，提高系统的可扩 展性和可维护性。
控制系统的性能指标
控制系统的性能指标包括稳定性、快速性、准确性和鲁棒性等。
03 自动控制系统概述
定义与特点
定义
自动控制系统是指通过自动调节、控 制、监视等手段，使被控对象自动地 按照预定的规律运行或变化。
特点

➢ 采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。 ➢ 适用于大功率机车。 ➢ 车型： DF4， DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。
图1-5 内燃机车交-直电传动
3. 交-直-交电力传动系统
➢ 采用交流牵引电机，彻 底克服了直-直系统的不 足，重量轻，造价低， 可靠性及维修性好
2002年11月27日， 中华之星在秦(皇岛)沈(阳)客运专线上创 造了中国铁路试验速度的最高记录：312.5公里/小时！
出口乌兹别克斯坦电力机车
轴式 B0-B0-B0 电传动方式：交－直－交 用途：铁路干线客货通用 持续制功率 6000kW 持续速度 53 km/h 最高运行速度 120 km/h 起动牵引力 450kN 持续牵引力 410kN (半磨耗
中国： DF4A-4B 3300马力
DF4C 3600马力
DF4D 4000马力
DF5
4500马力
韶山系列电力机车单轴功率800-900KW
➢ 我国1958年大连厂试制成功2000马力直-直机车， 同年田心厂试制成功SS1型电力机车，64年DF型 批量生产，69年试制成功4000马力DF4和SS2， 78年SS3，85年SS4，…94年SS8，98年SS95400Kw
交流电，向数台交流牵引电动机供电的传动方式。
交-直-交电力机车传动系统
代表性车型：和谐型系列电力机车（HXD）
图1-6 b 电力机车 交-直-交电传动
第一章 电力牵引传动与控制系统概述
三、国内外机车（动车组）传动控制技术 发展历史与现状
1. 大功率（内然）机车电力传动与液力 传动两种主要传动方式的演变与发展
美国：1925年制造出第一台直流电传内燃机车，之 后几乎全部生产电传机车。

第一章1.试述交-直流传动电力机车的主要缺陷及评价标准。

答：交-直流传动电力机车的主要缺陷是功率因数偏低，谐波电流偏大，对电网与广播通信系统产生不利影响。

评价标准：采用功率因数PF和谐波干扰电流作为评价标准2.简述功率因数的概念，提高交-直流传动电力机车功率因数的主要措施。

答：在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S.提高功率因数的主要措施：（1）选择合适的整流调压电路（2）采用功率因数补偿电路3.试述交-直流传动电力机车的调速方法及相互关系答：交-直流传动电力机车的调速是通过调节直流（脉流）牵引电动机的转速来实现的，直流牵引电动机的调速主要有两种（1）改变电枢电压调速（2）磁场削弱调速相互关系：在交-直流传动电力机车中只有当调压资源用尽后才能开始实施磁场削弱调速4．分析三段不等分半控桥电路的调压过程及输出关系、波形。

答：调压过程：升压调压过程第一段：普通半控桥（大桥）首先工作，VT1、VT2触发导通，调节α1进行移相控制，直至其全开放，输出电压由零均匀地调至额定输出电压的一半。

此阶段中抽式半控桥（小桥1、2）始终被封锁，α2＝α3＝π，由VD3、VD4提供续流通路。

第二段：保持普通半控桥VT1、VT2的全导通状态，α1＝0，中抽式半控桥中小桥1投入工作，小桥2仍然被封锁，触发VT3、VT4使其导通，调节α2进行移相控制，输出电压在1/2U d基础上递增。

当VT3、VT4全开放时，α2=0，输出电压达到额定输出电压的3/4第三段：保持普通半控桥、小桥1处于全开放状态，小桥2投入工作，触发VT5、VT6导通，调节α3进行移相控制，输出电压将在3/4基础上递增。

当VT5、VT6全开放时，输出电压达到额定值。

至此，升高电压的调节过程全部结束。

降压顺序控制过程与上述升压控制过程相反。

输出关系：第一段大桥：0≤α1＜π，α2=α3=πU d=U d1=1/4U d0(1+cosα1) 0≤U d≤1/2U d0第二段大桥1：0≤α2＜π，α1=0，α3=πU d2=1/8U d0（1+cosα2）U d=U d1+U d2=1/8U d0（5+cosα2）, 1/2U d0＜U d≤3/4U d0第三段大桥2：0≤α3＜π，α1=α2=0U d3=1/8U d0（1+cosα3）U d=U d1+U d2+ U d3=1/8U d0（7+cosα3）, 3/4U d0＜U d≤U d0输出波形：5.试述交-直流传动电力机车主电路的选择原则原则：1.若需要进行再生制动，整流电路必须采用全控桥式；若需要电阻制动，可选用半控桥式；2.客用机车采用无级磁削方式，货运机车采用有级磁削方式，一般为3级。

第 1 章电力传动掌握系统的根本构造与组成1.依据电力传动掌握系统的根本构造，简述电力传动掌握系统的根本原理和共性问题。

答：电力传动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种传动方式，由于电力传输和变换的便利，使电力传动成为现代生产机械的主要动力装置。

电力传动掌握系统的根本构造如图 1-1 所示，一般由电源、变流器、电动机、掌握器、传感器和生产机械〔负载〕组成。

电源掌握指令掌握器变流器电动机负载传感器图1-1电力传动掌握系统的根本构造电力传动掌握系统的根本工作原理是，依据输入的掌握指令〔比方：速度或位置指令〕，与传感器采集的系统检测信号〔速度、位置、电流和电压等〕，经过肯定的处理给出相应的反响掌握信号，掌握器按肯定的掌握算法或策略输出相应的掌握信号，掌握变流器转变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机转变转速或位置，再由电动机驱动生产机械依据相应的掌握要求运动，故又称为运动掌握系统。

虽然电力传动掌握系统种类繁多，但依据图 1-1 所示的系统根本构造，可以归纳出研发或应用电力传动掌握系统所需解决的共性问题：1）电动机的选择。

电力传动系统能否经济牢靠地运行，正确选择驱动生产机械运动的电动机至关重要。

应依据生产工艺和设备对驱动的要求，选择适宜的电动机的种类及额定参数、绝缘等级等，然后通过分析电动机的发热和冷却、工作制、过载力量等进展电动机容量的校验。

2）变流技术争论。

电动机的掌握是通过转变其供电电源来实现的，如直流电动机的正反转掌握需要转变其电枢电压或励磁电压的方向，而调速需要转变电枢电压或励磁电流的大小；沟通电动机的调速需要转变其电源的电压和频率等，因此，变流技术是实现电力传动系统的核心技术之一。

3）系统的状态检测方法。

状态检测是构成系统反响的关键，依据反响掌握原理，需要实时检测电力传动掌握系统的各种状态，如电压、电流、频率、相位、磁链、转矩、转速或位置等。

因此，争论系统状态检测和观测方法是提高其掌握性能的重要课题。

第八章
电力传动与控制系统
第一节
概
述
一、城轨车辆电力传动系统的特点与发展
二、城轨车辆电力传动系统的分类
1. 滑差频二节
直流调阻车辆的传动与控制
1. BJ-4 型（DK16型）车辆传动系统的组成及功能
2. BJ-4 型（DK16型）车辆电力传动系统主回路原理
第三节
直流斩波车辆的传动与控制
1. BJ-6 型车辆主回路组成结构和工作原理
第三节
直流斩波车辆的传动与控制
2. 上海地铁一号线直流车辆传动与控制
第四节
交流调压变频车辆的传动与控制
上海地铁二号线、广州地铁、深圳地铁、南京地铁和武 汉轻轨等城轨车辆电力传动系统都已经采用了调压变频控制
方式。
下图是广州地铁二号线车辆三车单元牵引系统。从图上 可知，列车受电弓从接触网受流，通过高速断路器后，主要 分成三路
第四节
交流调压变频车辆的传动与控制

运动控制系统的基本原理
运动控制系统的定义和组成 运动控制系统的基本功能 运动控制系统的基本原理 运动控制系统的分类和应用
04
电力传动控制系统 的应用
工业自动化领域的应用
电机驱动控制： 电力传动控制系 统可应用于工业 自动化领域的电 机驱动控制，实 现电机的高效、 精确控制，提高 生产效率和产品 质量。
• 运动控制系统的基本组成：如上所述，运动控制系统通常由控制器、驱动器、执行器、传感器等组成。
• 运动控制系统的基本原理：在运动控制系统中，控制器根据输入的指令和传感器的反馈信号，计算出控制指令并输 出给驱动器；驱动器则将控制指令转换为电信号，驱动执行器运动；执行器将电信号转换为机械运动；传感器则检 测执行器的位置、速度等运动参数，并将检测结果反馈给控制器。通过这样的循环过程，实现机械系统的精确运动 控制。
• 运动控制系统的基本概念
• 运动控制系统的作用：运动控制系统是实现各种运动控制任务的关键设备，如数控机床、机器人、自动化生产线等 都需要运动控制系统来驱动其运动。
• 运动控制系统的分类：根据不同的分类标准，运动控制系统可以分为不同的类型。如按照控制方式可以分为开环控 制和闭环控制；按照控制精度可以分为普通运动控制系统和精密运动控制系统等。
火箭发射和姿态控制：电力传动控制系统用于火箭发射和姿态控制，确保火箭在复杂环境中的 稳定性和可靠性。
太空探测器运动控制：电力传动控制系统用于太空探测器的精确运动控制，实现探测器在太空 中的精确导航和定位。
05
运动控制系统的应 用
数控机床领域的应用
数控机床概述 运动控制系统在数控机床中的应用 运动控制系统在数控机床中的优势 运动控制系统在数控机床中的发展趋势
自动化生产线领域的应用

《电力传动控制系统》教学大纲一、课程地位与课程目标（一）课程地位随着电子、信息等高新技术的发展与进步，传统机电技术获得了改造、创新的可能和手段，电气工程及其自动化专业的学生除了需深刻理解电器、机械的原理和系统外，更需要具备运用电子技术（（电力电子技术、微电子技术）、现代控制理论/技术实现传统机电系统高新技术改造的能力,为从事与电气工程专业有关的工作和科学研究打下一定的基础。

《电力传动控制系统》是电气工程及其自动化专业和自动化专业的核心课程，既有完整的理论体系，又有很强的实践性，是一门把理论基础和工具应用到工程实践中去的典范课程。

（二）课程目标1. 能够应用自动控制理论解决运动控制系统的设计问题（1.4）。

2. 能够应用自动控制理论分析运动控制系统的复杂工程问题（2.2）。

3. 具有电力拖动控制系统的工程开发和实验的基本能力（3.3）。

4. 能够基于自动控制理论对运动控制系统设计实验、仿真、分析与解释数据（4.3）。

5. 能够针对运动控制系统进行仿真与辅助设计（5.2）。

二、课程目标达成的途径与方法采用课堂教学的方法。

主要讲解转速开环控制的直流调速系统、转速闭环控制的直流调速系统、转速、电流双闭环控制的直流调速系统、直流调速系统的数字控制、基于稳态模型的异步电动机调速系统、基于动态模型的异步电动机调速系统、绕线转子异步电机双馈调速系统、同步电动机变压变频调速系统的概念、实现方法及具体的应用。

通过实例的讲解，使同学们更好地熟悉或掌握运动控制系统设计的方法和步骤，提高学生对电力传动系统的学习兴趣、培养学生应用理论基础和工具解决实际问题的能力。

课堂教学尽量引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。

实验环节安排在专门的实验课程“电气控制专业实验”。

三、课程目标与相关毕业要求的对应关系2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。

四、课程主要内容与基本要求五、课程学时安排七、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材1．《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》(第5版).阮毅.机械工业出版社.2016年.(普通高等教育“十一五”国家级规划教材普通高等教育电气工程与自动化类“十三五”规划教材).（二）主要参考书：1. 《电力拖动自动控制系统》.李华德等.机械工业出版社.2009年2月.2. 《电力电子技术》(第五版).王兆安.机械工业出版社.2009年5月.3. 《电气传动实验指导书》. 中国计量大学.。

动、交-直流传动两个阶段。直-直流传动机车因技术原因已 被淘汰，交-直流传动机车/动车组技术成熟、性能可靠，保 有量很大，仍在许多国家、地区作为主型机车继续服役。 对于直流传动电力机车/EMU，没有经过直-直流传动阶 段，只经历了交-直流传动阶段。由于采用整流调压电路结构、 形式不同，先后经历了调压开关与二极管组合的有级调压、
3
3
110KV/50Hz
发电厂
升压站
地区变电所
牵引变电所
25kV/50Hz
A
25kV/50Hz 分相绝缘节
B
回流线 钢轨
图1–1 电力牵引系统组成
弓等高压电器，将接触网上 25kV/50Hz 单相交流电导入机车 内牵引变压器一次绕组，电流流过一次侧绕组，经车体接地装
臵与钢轨、回流线联结，与牵引变电所形成高压供电回路。同
本章主要介绍电力机车、EMU的直流传动系统，围绕基 本组成、牵引与制动等主要方面，进行系统分析。
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1.1 电力牵引传动系统的组成
电力牵引系统是由牵引供电部分和牵引动力装臵两大部分
组成，包括从牵引变电所到列车受电弓在内的供电部分和牵引
动力装臵的传动系统。牵引动力装臵主要指电力机车、电动车 组（EMU）。电力牵引系统组成如图1-1所示。一般习惯上以
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电力传动与控制
入交流传动时代，新造机车/动车组全部采用交流传动系统,
其交流传动机车、动车组的应用已很成熟。我国目前在线运
用的机车绝大多数属于交-直流传动机车。交流传动机车、 动车组在我国还处于起步发展阶段。我国曾研发了个别车型 的交流传动机车，但由于受关键技术、成本等因素制约，只 在机车型谱里占了一个位臵，没有形成批量。当前正在引进 的和谐系列机车、动车组均采用交流传动系统，这将确定了 我国牵引动力的发展方向，必然是走交流传动之路。 直流电力传动技术(机车)的发展概略为：

电力传动系统控制技术研究随着现代工业的发展，机器设备和工业生产过程也越来越复杂。

如何高效、稳定地控制这些设备，使其能够按照预期的方式运行，成为了工程师们所面临的一项重要挑战。

电力传动系统作为工业生产中最基本的部分，其控制技术也受到了广泛关注和研究。

本文将对电力传动系统控制技术进行详细分析和讲解。

一、电力传动系统控制技术的发展历程电力传动系统控制技术是一个相对成熟的领域，其历程可以追溯到20世纪初。

当时，人们开始尝试使用电力传动系统来控制工业设备的运行，并且将电机制成了一种经典的传动装置。

为了提高电力传动系统的运行效率和控制精度，人们陆续发明了许多控制技术和方法。

其中最重要的技术包括PID控制技术、模糊控制技术、神经网络控制技术等。

这些技术不仅使电力传动系统控制更加灵活和稳定，也为其他工业生产领域的自动化控制提供了思路和方法。

二、电力传动系统控制技术的现状在现代工业生产中，电力传动系统控制技术已经广泛应用。

例如，机床、船舶、汽车、机器人等各种工业设备都需要使用电力传动系统实现运动控制和动力传递。

同时，随着工业4.0和智能制造的发展，电力传动系统控制技术也面临着新的挑战。

例如，如何实现多机协同控制、如何利用大数据技术优化传动系统效率等等。

目前，电力传动系统控制技术的主要研究方向包括以下几个方面：1. 高精度电机控制系统高精度电机控制系统主要关注如何通过控制电机的转速、角度、位置等参数，实现更加精确、高效的运动控制。

现代电机控制系统通常采用数字控制技术，并结合PID或者模糊控制方法实现控制。

2. 高效能量转换技术高效能量转换技术是电力传动系统能效提升的重要途径之一。

通过采用新型的功率器件、基于矢量控制的调速技术等手段，可以有效提升传动系统的能效。

3. 智能化电力传动控制系统智能化电力传动控制系统是近年来电力传动系统研究的一个热点方向。

该方法通过集成计算机、网络、传感器等多种技术手段，实现传动系统的自动化控制和智能化管理。

电力传动自动控制系统2013-03-30第1章电力传动系统基础1.1 电力传动系统的目的、要求和分类主要讨论电力传动系统的基本概念及其发展概况。

一．电力传动及其基本组成1．传动以原动机带动生产机械运行，完成一定的生产任务。

古代动力的来源是人力、畜力。

后来出现了借助于风力、水力传动的生产机械。

再以后，发明了热机(蒸汽机、内燃机、柴油机)，就以高温蒸汽为动力。

直到十九世纪出现了电能，就以电能为动力带动生产机械，从此，人类从繁重的体力劳动中解放出来。

气动、液压传动、电动(电力传动或电气传动)电力传动以电动机作为原动机，带动生产机械运行。

早期的机械能来源于水力、蒸汽。

比如，水车、蒸汽机车等。

电、电机出现以后，由于电能具有变换、传输、分配、使用和控制都非常方便、经济，而且易于大量生产、集中管理和实现自动控制的优点，就由电力传动代替了水力和蒸汽。

在现代工业生产中，大量的生产机械采用电力传动，电力传动极为普遍，约占80%。

如机床、汽车、电车等。

2．电力传动系统的基本组成电力传动系统是电气与机械综合的系统。

由以下四部分组成：1)电动机及其供电电源——把电能转换成机械能2)传动机构——把机械能转化成所需要的运动形式并进行传递与分配3)工作机构——完成生产工艺任务(或称为执行机构)4)电气控制装置——控制系统按照生产工艺的要求来工作，并对系统起保护作用或进行更高层次的自动化控制。

工作机械的运动形式是多种多样的。

车床的主轴做旋转运动，龙门刨床的工作台做直线往复运动，吊车的卷扬机构做上下直线运动，冲剪床的执行机构做简谐运动。

在电力传动系统中，原动机是电动机，一般做旋转运动。

通过传动机构可获得各种不同形式的运动。

以车床为例的电力传动系统如图1-1所示。

图1-1 车床的电力传动系统示意图绘成方框图如图1-2所示。

— 1 —图1-2 电力传动系统方框图随着生产的发展，生产工艺对电力传动系统在准确性、快速性、经济性、先进性等方面提出愈来愈高的要求，因此，需要不断地进行改进和完善电气控制设备，使电力传动自动化得到不断发展。

电力牵引传动控制系统：核心技术与应用优势一、电力牵引传动控制系统概述电力牵引传动控制系统，作为现代轨道交通领域的关键技术，以其高效、环保、低噪音等优势，逐渐成为我国铁路、城市轨道交通等领域的主流驱动方式。

该系统主要包括电力变换、电机控制、传动装置及监控系统等部分，通过先进的控制策略，实现列车牵引与制动的高效运行。

二、电力牵引传动控制系统的核心技术1. 电力变换技术电力变换技术是电力牵引传动控制系统的核心，主要包括整流、逆变和滤波等环节。

通过对输入的电能进行高效转换，为电机提供稳定、可靠的电源供应，确保列车在各种工况下都能实现优异的牵引性能。

2. 电机控制技术电机控制技术主要针对牵引电机进行精确控制，包括速度、转矩和位置控制等。

采用矢量控制、直接转矩控制等先进控制策略，实现电机的高效、稳定运行，降低能耗，提高列车运行品质。

3. 传动装置技术传动装置技术主要包括齿轮箱、联轴器等部件，将电机输出的动力传递到车轮，实现列车的牵引和制动。

通过优化传动装置的设计，降低噪音、提高传动效率，确保列车运行的安全性和舒适性。

4. 监控系统技术监控系统技术负责对整个电力牵引传动控制系统进行实时监控，包括故障诊断、保护、数据处理等功能。

通过集成化、智能化的监控手段，提高系统的可靠性和运行稳定性。

三、电力牵引传动控制系统的应用优势1. 节能环保电力牵引传动控制系统采用电能作为动力来源，相较于传统燃油驱动方式，具有显著的节能环保优势。

同时，系统的高效运行有助于降低能源消耗，减少污染物排放。

2. 运行速度快电力牵引传动控制系统具有较高的功率密度，能够实现列车的快速启动、加速和制动，提高运行速度，缩短运行时间。

3. 维护成本低相较于传统传动系统，电力牵引传动控制系统结构简单，故障率低，维护方便。

通过智能化监控手段，可实现故障预警和远程诊断，降低维护成本。

4. 噪音低、舒适性高电力牵引传动控制系统采用交流电机驱动，相较于直流电机，噪音更低，振动更小，提高了乘客的舒适度。

② 交流电传动机车技术发展
20世纪60-70年代：初期发展阶段 1965 德国Henschel与BBC合作开发机车交流传动系统 1971 第一台成功运行的交流机车诞生 DE2500 70年代 共生产25套 20世纪80年代：交流传动技术日趋成熟，在各种机车、动车 上获得推广应用 欧洲发展迅速（共计达350多台） DE500系列（Mak公司 500kw GTO 1980） DE1024系列（Mak+ABB公司 2650kw GTO 挪威国铁） ME1500（丹麦国铁 2410kw 普通晶闸管1981） 美国铁路交流传动投入不足，发展较慢 ----仅在老机车改造方面作了尝试
Iv=Im
t =
逆时钟方向旋转
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② 三相异步电动机的转动原理 三相交流电通入定子绕组后形成的旋转磁场，转速为
旋转磁场的磁力线被转子 导体切割，转子导体产生感应 电动势。转子绕组是闭合的， 则转子导体有电流流过。设旋 转磁场按顺时针方向旋转，且 某时刻为上北极N下为南极S。 根据右手定则，在上半部转子 导体的电动势和电流方向由里 向外⊙ ，在下半部则由外向里 ⊕。按左手定则知，导体受电 磁力作用形成电磁转矩，推动 转子以转速n顺n1方向旋转。
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20世纪90年代：交流传动技术成为热点 美国异军突起（至1997达1400台） SD60MAC（GM公司 2834kw GTO 微机控制 1992） AC4000（GE公司 3281kw GTO 32位微机 1994） AC6000（GE公司 4474kw GTO 32位微机 1994） 欧洲 GEC-Alsthom公司 为叙利亚国铁开发 2370kw IGBT 1997 中国交流牵引传动技术发展 70-80 年代一直密切注意世界交流牵引技术发展动态 1992 研制成功1000kw地面变流器（试验）装置 1996 AC4000原型车（4000kw，异步牵引电动机 1025kw） 2000 DJJ1”蓝箭” 220km/h IPM器件 直接转矩控制 1225kw异步电动机 2001 DJ2”奥星”号竣工，田心厂等 动车组 4800KW， Vmax=160Km/h，自主知识产权 2002 “中华之星” 试验速度：312.5公里/小时 2006 CRH1、CRH2、CRH5，DJ4

电力牵引传动与控制技术的现状与发展电力牵引系统是指在铁路运输中通过电力传动和控制机械的运动。

电力牵引系统是铁路运输中的一种重要的机械传动系统。

近年来，随着铁路交通的高速化、绿色化和智能化的发展，电力牵引技术迎来了新的发展机遇。

本文将介绍电力牵引传动与控制技术的现状与发展。

一、电力牵引传动技术的现状电力牵引传动是铁路运输中必备的技术，其主要作用是将电能转换为机械能，实现列车运动。

目前，中国的电力牵引传动技术具有较高的水平，已经实现了直流电力牵引技术、交流电力牵引技术和混合动力牵引技术三种形式的电力牵引传动技术。

直流电力牵引技术是传统的电力牵引技术，在国内外均得到广泛应用。

直流电力牵引系统由车辆直流电源、逆变器、电机和磁控制器等组成，能够实现电能的高效转换和调节。

交流电力牵引技术是目前铁路运输中应用最为广泛的一种电力牵引技术，主要依靠交流电机的牵引效应实现列车的运动。

交流电力牵引系统由车辆交流电源、逆变器、电机和控制器等组成，其优点是能够实现无级变速调节和电能回馈。

混合动力牵引技术是近年来快速发展的一种牵引技术，其主要特点是将各种牵引系统进行组合，提高列车的牵引效率、降低能耗和减少污染排放。

二、电力牵引控制技术的现状电力牵引控制技术是电力牵引系统的重要组成部分。

现代电力牵引系统的控制技术主要分为两种方式，一种是非智能化的集中控制方式，另一种是智能化的分散控制方式。

非智能化的集中控制方式主要依靠人工控制集中控制室中的观察仪表和按钮进行车辆的控制。

这种控制方式功能较单一，且控制效率较低，但是由于成本低廉，仍然在一定范围内适用。

智能化的分散控制方式是近年来的一种新兴技术，通过集成智能芯片、传感器和计算机技术等实现集控与分控的平衡，使电力牵引控制系统可以实现更加精准、灵活的控制。

三、电力牵引传动与控制技术的未来发展随着铁路交通不断高速化、绿色化和智能化的发展，电力牵引传动与控制技术也不断向高效、可靠、节能、环保和智能化方向发展。

电力传动控制系统
复习课
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
1
第一章
1.脉宽调制 p11
答:利用电力电子开关的导通与关断，将直流 电压变成连续可变的电压，并通过控制脉冲 宽度或周期达到变压变频的目的。
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
2
第一章
2. 直流蓄电池供电的电流可反向的 两象限直流斩波调速系统,已知:电源 电压Us=300V,斩波器占空比为30%, 电动机反电动势E=100V,在电机侧 看,回路的总电阻R=1Ω。问蓄电池 的电流Id是多少?是放电电流还是充 电电流?
7．闭环空载转速n0b比开环空载转速n0k小多少?如何 保证n0b=n0k
p23 答: n0b是n0k的1/（1+K）。欲使n0b=n0k有两种办法：
（1）若给定电源可变，则 Ugb Ugk (1 K ) 。
（2）一般不能改变给定电源，则在控制器中引入KP 为好。
8
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
4
第一章
4．静差率s与空载转速n0的关系 p19
答：静差率s与空载转速n0成反比，n0下降，s 上升。所以检验静差率时应以最低速时的静差 率 为准。
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
5
第一章
5. 反馈控制有静差调速成系统原 理图,各部件的名称和作用。
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
9
第一章
10．闭环控制系统一般由哪几部分组成?有哪些作用量和 被控制量?
答：闭环控制系统一般由给定元件、比较元件、放大校正 元件、执行元件、被控对象、检测反馈元件等组成。系统 有给定量(输入量)、反馈量、控制量、扰动量、被控量(输 出量)。

第一篇第一章
改变电枢电压的人为机械特性
➢ 由于电机绝 缘的限制
|Ua |UN
n n0 n01
O
U1<UN
UN
U1
Te U=0
第一篇第一章
减小气隙磁通的人为机械特性
➢ 降低励磁电压或在励磁回路串接电阻 Rc ， 使励磁电流I f 减小，以减小气隙 磁通。
➢ 理想空载转速n0升高，斜率 增大，特
第一篇第一章ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一篇第一章
他励直流电动机人为机械特性
➢ 改变电动机的参数电枢电压Ua、励磁电 流I f 、电枢外接电阻R，可改变电动机 的机械特性。
➢ 这种人为改变参数引起的机械特性称人
第一篇第一章
改变电枢电压的人为机械特性
➢ 励磁电流为额定值，磁通为N 并保持 不变，电枢回路不外接电阻，改变电枢 电压Ua ，得到与固有机械特性平行的 人为机械特性。
电力传动控制系统
第一篇 电机与拖动基础 第一章 直流电机拖动基础
内容提要
1. 直流电机的工作原理 2. 直流电动机基本方程和特性 3. 他励直流电动机的机械特性 4. 他励直流电动机的运行
第一篇第一章
概述
➢ 直流电机是利用电磁感应原理实现直流电 能和机械能相互转换的电磁装置，将直流 电能转换成机械能的电机称为直流电动机。
n
1 3
2
Te
第一篇第一章
转矩特性
➢ Ua =UN ，I f =I fN 时，,n,Te
转矩特性 Te f (Ia ) n0
✓ 磁通为额定值时，电磁转 矩与电枢电流成正比。考 虑电枢反应，转矩随电枢
n
1 3
2
Te
第一篇第一章

03
CATALOGUE
机电传动控制系统
控制系统的基本组成与工作原理
控制系统的基本组成
控制器、执行器、被控对象和反馈环节。
工作原理
通过反馈环节获取被控对象的输出信息，与 设定值进行比较，控制器根据比较结果产生 控制信号，执行器根据控制信号调整被控对
象的输入，从而改变其输出。
常用控制策略与方法
PID控制
02
CATALOGUE
电机与电力电子器件
电机的工作原理与分类
电机的工作原理
电机是机电传动与控制中的重要组成部分，其工作原理基于电磁感应定律和磁场对电流的作用力。当 电流通过电机内部的导体时，会产生磁场，该磁场与电流相互作用产生转矩，从而使电机转动。
电机的分类
根据工作原理和应用场景的不同，电机有多种分类。常见的电机类型包括直流电机、交流电机、步进 电机、伺服电机等。
04
CATALOGUE
机电传动系统的控制技术
数字控制技术
总结词：高效精确
详细描述：数字控制技术通过将控制信号数字化，实现对机电传动系统的精确控制。它具有高效、可靠、灵活的特点，能够 提高系统的稳定性和精度。
智能控制技术
总结词：自主决策
详细描述：智能控制技术利用人工智能、神经网络等技术，使系统具备自主学习和决策的能力。它可 以自动识别和适应不同的工况，优化控制效果，提高系统的智能化水平。
常用电力电子器件及其应用
晶体管
晶体管是一种常用的电力电子器件，具有电 流放大作用。晶体管在电路中可以作为开关 或放大器使用，常见于各种电子设备和控制 系统，如计算机、通信设备等。
可控硅整流器
可控硅整流器是一种具有开关功能的电力电 子器件，广泛应用于交流电的控制和整流。 可控硅整流器在工业自动化、电力控制等领 域有广泛应用，如变频器、调速器等。