交直交电力机车课件.ppt

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1、第五章交直交电力机车§5.1交直交电力机车工作原理§5.2交直交电力机车主电路§5.3交直交电力机车辅助电路§5.4交直交电力机车控制电路§5.1交直交电力机车工作原理指交直交变流器供电、交流电机传动的电力机车。基本结构：电压型、电流型交直交变流器供电的异步电机系统。目前世界上一般都采用电压型。一、基本工作原理常用电压型交直交变流器供电、三相异步电动机传动。原理框图：图5-1所示。图5-1交直交电力机车原理图§5.1交直交电力机车工作原理牵引变压器：将接触网25kV高压电降为适合牵引变流器及其他电机、电器工作的电压。脉冲整流器：牵引时整流，制动时逆变，

2、故又叫网侧变流器。直流中间环节：储能、滤谐波。牵引逆变器：牵引时，将直流→三相交流（VVVF）供给牵引电机；制动时，将牵引电机发出的三相交流电（VVVF）整流成直流供给中间环节。亦称电机侧变流器。牵引电动机：三相交流鼠笼异步电机，一般4极电机，是电能与机械能间转换的核心。二、主要特点1、异步电动机传动。无换向器，重量较轻、体积小，转向架簧下重量↓，过曲线时轮轨间侧压力↓（高速列车重要）；合适的悬挂方式，简化转向架结构。§5.1交直交电力机车工作原理2、机车效率发挥较高。异步电机无换向器，高速行车效率高；空间利用好，使机车功率得以进一步提高。再生制动输出

3、功率较大。3、牵引、制动特性优异。异步电机机械稳定性好，有自然防空转、防滑性能，粘着利用好，利于加速，缩短起动时间。4、主线路简化。通过控制电路实现异步电机的正、反转及牵引、制动转换，不需改变主线路。5、功率系数接近1。采用四象限整流器，使牵引变压器的牵引电流与电压同相位。同时，减少了电网的谐波污染。6、再生制动，节省能源。自身不耗损能源，同时节省了冷却风机的耗能，减小噪。§5.2交直交电力机车主电路组成：牵引变压器、脉冲整流器、三相逆变器、异步电动机。功能：电网馈给的电能→机车动能，牵引列车。一、四象限整流器能够在电压、电流平面上四个象限中工作，故得

4、名。因按斩波方式工作，也叫脉冲整流器。（网侧变流器）牵引时作为整流器，从交流电网吸取与网压同相位的近似正弦波的交流电流，使电网的污染减到最小限度。再生制动时作为逆变器，将电能回馈给电网。（一）基本原理与分类逆变：整流的逆过程，将直流电变成交流电。§5.2交直交电力机车主电路1、分类按交流负载分有有源逆变、无源逆变，按直流电源分有电压型、电流型逆变电路。有源逆变：交流侧接电网，直流电能经逆变器向交流电源反馈能量，如“交-直-交”电力机车再生制动时脉冲整流器的逆变。无源逆变：交流侧接负载，直流电能通过逆变器向负载供电，如“交-直-交”电力机车的逆变器。电压

5、型脉冲整流器：直流侧滤波，由支撑电容Cd和吸收二次谐谐波电流的L2C2串联谐振组成，交流侧需LN滤波器。§5.2交直交电力机车主电路电流型脉冲整流器：直流侧由平波电感Ld和抑制二次谐波电压的串联回路的L2C2并联谐振组成（若直流侧允许Ud中含一定的二次谐波分量脉动，可省去L2C2），交流侧需CN滤波器。注意：LN可以看作为电网或变压器的漏感。图5-2滤波器结构（a）电压型基本结构；（b）电流型基本结构。§5.2交直交电力机车主电路输入端（5-1）理想情况，所有元件均无损耗，则输入功率PN（t）应等于输出功率Pd，即（5-2）可见，电网的输入功率PN（t

6、）以2倍于电网频率脉动。电压型：输出电压ud（t）=Ud恒定，其输出电流为(5-3)可见，电压型输出电流id（t）也是以2倍于网频脉动。～－iN(t)id(t)uN(t)ud(t)图5-3理想脉冲整流器的输入与输出2、原理原理框图：§5.2交直交电力机车主电路电流型:输出电流恒定id（t）=Id恒定，其输出电压为（5-4）可见，电流型输出ud（t）亦以2倍于网频脉动。（二）电压型脉冲整流器1、电路结构（1）电路图5-4电压型脉冲整流器i→§5.2交直交电力机车主电路（2）说明LN：滤波电感（或电网或变压器的漏感），消除产生的高次谐波，使uN、iN同相。

7、A、B短路（uS=0），uN向LN储存能量（整流时）。A、B开路，整流，LN向直流环节释放能量，使Ud﹥UNm；Ud向交流侧反馈或向LN反馈无功功率。T1～T4：开关管（可关断晶闸管GTO），使uS=0、Ud向交流侧或LN反馈。D1～D4：整流二极管。L2、C2：谐振（二词）滤波，使直流电压、电流恒定。Cd：贮能，使Ud﹥UNm。uN（t）：为正弦波网压。§5.2交直交电力机车主电路Ud：脉冲整流器的恒定直流电压输出；us（t）：脉冲整流器的输入电压，是SPWM控制下的脉冲波；iN（t）：从电网流入脉冲整流器的电流。注意：对四个GTO元件进行合适的SP

8、WM控制，实现：保持Ud恒定。使网流iN（t）与网压uN（t）同相位；脉冲频率fp越高，网流i