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。

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。

《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.。

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。