列车电力传动与控制第4章牵引变流器电路
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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。
第四章交流传动系统的主电路及其控制方式判断题1.牵引逆变器可以分成电压源型和电流源型两种,为同步电机供电的大多采用电压源型逆变器,为异步电机供电的大多采用电流源型逆变器。
×2.逆变器采用PWM控制技术可以减少输出电压谐波。
√3.在载波频率较高情况下,一般不采用同步调制。
√4.相比电压空间矢量脉宽调制,采用SPWM可以提高直流电压利用率。
×5.两电平逆变器的SVPWM控制可以用在正弦调制波中加入零序分量的载波PWM与其等效。
√6.我国交流传动电力机车和高速动车组全部采用电压源逆变器。
√7.三相三电平可以输出27种开关状态组合,对应地在α,β平面上只对应着18个基本空间矢量。
×8.两电平牵引逆变器的开关总共有8种组合,在α,β平面上只对应着7个基本空间矢量。
√9.PWM控制的做法就是把每一个扇区再分成若干个对应于时间Ts的小区间,Ts越小,电机旋转磁场更接近于圆形。
√10.两电平SVPWM控制中,改变开关工作状态的顺序不影响开关损耗。
×11.在三电平牵引逆变器的基本矢量中,长矢量和中矢量不影响中点电压。
×12.三电平牵引逆变器基本矢量中,影响中点电压最根本原因是不为零的中点电流。
√13.两电平逆变器的SVPWM控制中,选择只采用一种零矢量作用并不能减少开关损耗。
×14.牵引逆变器方波控制即单脉冲控制,是指输出交流量的每半个周期中只有一个电压或电流脉冲,其输出量的有效值由脉冲周期进行调节。
×15.同步调制的优点是在开关频率较低时可以保持输出波形的对称性。
√选择题1.若要改变电压型逆变电路的输出负载电压,可采用的方法有______(A)A. 调节直流侧电压B. 调节直流侧电流C. 调节电路工作频率D. 改变空间矢量脉宽调制的矢量作用顺序 2. 改变载波频率可改变PWM逆变器的______(A )A. 开关频率B. 输出信号波频率C. 调制信号波频率D. 输出信号波幅值3. 若要增大SPWM 逆变器的输出电压基波幅值,可采用的控制方法是______(C )A. 增大三角波幅度B. 增大三角波频率C. 增大正弦调制波幅度D. 增大正弦调制波频率 4. 以下哪项不是衡量PWM控制方法优劣的标志______(B )A. 输出波形中谐波的含量B. 输出电压的幅值C. 直流电压利用率D. 器件开关次数5. 在电力牵引逆变器控制中,在低频起动阶段到最终的控制方式依次为______ (D )A. 分段同步调制,方波控制,异步调制B. 分段同步调制,异步调制,方波控制C. 方波控制,异步调制,分段同步调制D. 异步调制,分段同步调制,方波控制6. 两电平牵引逆变器各工作状态对应输出的线电压值有______ (D )A. U d ,–U d 两种B. d 23U ,d2-3U 两种C. U d , –U d ,d 23U ,d2-3U 四种 D. U d ,–U d 和0三种7. 为克服同步调制方法的缺点,通常采用分段同步调制的方法,在输出频率高的频段一般采用______的载波比,在输出频率较低的频段采用______的载波比。
一、名词解释:1. 转差率旋转磁场的转速n1与转子转速n 的差值称为转差,用△n 表示。
转差△n 与同步转速n1的比值称为转差率,用s 表示,即:()%100n n -n S 11⨯=转差率是表征感应电动机运行状态的一个重要参量。
一般情况下,异步电动机的转差率变化不大,空载时约为0.5%,额定负载时约为5%,异步牵引电动机的转差率一般小2%。
2. 转差频率 转差频率就是转差对应的频率,即⎥⎥⎥⎦⎤====12121111sf f f f f f -f n n -n s3. 电流型牵引变流器 交-直-交流传动系统中,牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。
整流器的作用是把来自接触网的单相交流电压变换为直流。
直流中间环节由滤波电容器或电感组成,其作用是储能和滤波,获得平直的直流电。
逆变器的作用是将中间环节平直的直流电,通过一定的控制策略,变换为频率、电压可调的三相脉冲交流电,供给交流牵引电动机,通过能量转换驱动列车。
根据中间直流环节滤波元件的不同,牵引变流器可分为电压型和电流型两种。
电流型牵引变流器直流中间环节的储能器采用电感,相当于恒流源,向逆变器输出的是恒定的直流电流。
4. 电压型牵引变流器交-直-交流传动系统中,牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。
整流器的作用是把来自接触网的单相交流电压变换为直流。
直流中间环节由滤波电容器或电感组成,其作用是储能和滤波,获得平直的直流电。
逆变器的作用是将中间环节平直的直流电,通过一定的控制策略,变换为频率、电压可调的三相脉冲交流电,供给交流牵引电动机,通过能量转换驱动列车。
根据中间直流环节滤波元件的不同,牵引变流器可分为电压型和电流型两种。
电压型变流器直流中间环节的储能器采用电容器,向逆变器输出的是恒定的直流电压,相当于电压源。
5. 两电平式逆变器逆变器将直流转换为交流。
两电平式逆变器,把直流中间环节的正极电位或负极电位接到电动机上,即逆变器的输出相电压为两种电平。