牵引变流器学习教案.pptx

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1、牵引牵引(qinyn)变流器变流器第一页，共14页。为什么要使用(shyng)牵引变流器目前世界大部分国家的动车组都是用交直交电力传动系统。即受电弓通过(tnggu)电网接入25kV的高压交流电，输送给牵引变压器，降压成1500V的交流电。降压后的交流电再输入牵引变流器，通过(tnggu)一系列的处理，变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机，通过(tnggu)电机的转动而牵引整个列车。第1页/共13页第二页，共14页。牵引(qinyn)系统示意图第2页/共13页第三页，共14页。采用直流串励电动机的最大优点是调速简单(jindn)，只要改变电动机的端电压，就能很方便地在较大范围内实

2、现对机车的调速。但是这种电机由于带有整流子，使制造和维修很复杂，体积也较大。而交流牵引电动机（即三相异步电动机）在制造、性能、功能、体积、重量、成本、及可靠性等方面远比整流子电机优越得多。但由于调速比较困难，所以迟迟不能在电力机车上广泛应用。如今，随着电子技术和大功率晶闸管变流装置得到迅速的发展，采用三相交流电机的先进电力机车和动车组应运而生。交直交电力机车或动车组从接触网上引入的仍然是单相交流电，它首先把单相交流电整流成直流电，然后再把直流电逆变成可以使频率变化的三相交流电供三相异步电动机使用。这种传动方式具有优良的牵引能力，现已大量应用于电力机车及动车组上。第3页/共13页第四页，共14页

3、。牵引(qinyn)变流器的基本构造动车组设有四个牵引变流器，分别在2号、3号、6号和7号车下。两个牵引变流器为一组，由一个牵引变压器提供电源。牵引变流器与牵引变压器一样，用螺栓(lushun)悬挂于车下。牵引变流器在M1车、M2车上分别装载脉冲整流器、逆变器各1台，运行时除实施牵引电机电力供应和制动时的再生制动外，还具备保护功能第4页/共13页第五页，共14页。牵引(qinyn)变流器的结构动车组牵引变流器采用免维修模块结构。功率半导体模块的换件时间为两小动车组牵引变流器采用免维修模块结构。功率半导体模块的换件时间为两小时以内。时以内。牵引变流器功率单元集中布置，脉冲整流器功率单元（牵引变流

4、器功率单元集中布置，脉冲整流器功率单元（2 2台）、逆变功率单台）、逆变功率单元（元（3 3台）。牵引变流器配置有两排气口的电动轴流式通风机，向功率单元冷凝器台）。牵引变流器配置有两排气口的电动轴流式通风机，向功率单元冷凝器送风。真空接触器、继电器单元和无接点控制装置等集中布置，便于检修。另外，送风。真空接触器、继电器单元和无接点控制装置等集中布置，便于检修。另外，考虑密封性和检查方便，采用板簧式手动型夹紧装置。考虑密封性和检查方便，采用板簧式手动型夹紧装置。牵引变流器的零部件，考虑到其操作、维修方便，采用模块化设计。例如半牵引变流器的零部件，考虑到其操作、维修方便，采用模块化设计。例如半导体

5、冷却装置分成脉冲整流器用两台，逆变器用三台的单元，分别具有导体冷却装置分成脉冲整流器用两台，逆变器用三台的单元，分别具有(jyu)(jyu)互互换性。控制装置分为无接点控制装置（控制逻辑部）、继电器单元、电源单元等。换性。控制装置分为无接点控制装置（控制逻辑部）、继电器单元、电源单元等。第5页/共13页第六页，共14页。电路(dinl)及功率半导体牵引变流器采用电压(diny)型3点式电路，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成。模块具有互换性。功率半导体采用：IGBT或IPM：3300V、1200A。钳位半导体：3300V、1200A。第6页/共13页第七页，共14页。控制(kngzh)方法

6、脉冲整流器部分：牵引变压器牵引绕组输出的脉冲整流器部分：牵引变压器牵引绕组输出的AC1500VAC1500V、50Hz50Hz输入脉冲整流器。脉冲整流器由单相输入脉冲整流器。脉冲整流器由单相3 3点式点式PWMPWM变频器、交流接触器变频器、交流接触器K K组成。采用无接点控制装置组成。采用无接点控制装置（IGBTIGBT元件），从而实现了输出直流电压元件），从而实现了输出直流电压2600V2600V3000V3000V定定压控制、牵引变压器原边电压电流功率因数的控制以及无接压控制、牵引变压器原边电压电流功率因数的控制以及无接点控制装置保护。再生制动时接收滤波电容器输出的直流点控制装置保护。再

7、生制动时接收滤波电容器输出的直流3000V3000V电压，向牵引变压器供应电压，向牵引变压器供应AC1500VAC1500V、50Hz50Hz。另外，。另外，主电路的输入通过交流接触器主电路的输入通过交流接触器K K实施实施(shsh)(shsh)。逆变器部分：输入滤波电容器电压，依据无接点控制装置逆变器部分：输入滤波电容器电压，依据无接点控制装置（IGBTIGBT元件）控制信号，输出变频变压的三相交流电对元件）控制信号，输出变频变压的三相交流电对4 4台台并联的电机进行速度、扭矩控制。再生制动时牵引电机发出并联的电机进行速度、扭矩控制。再生制动时牵引电机发出三相交流电，向滤波电容器输出直流电

8、压。牵引电机控制采三相交流电，向滤波电容器输出直流电压。牵引电机控制采用矢量控制方式，独立控制扭矩电流和励磁电流，以使扭矩用矢量控制方式，独立控制扭矩电流和励磁电流，以使扭矩控制高精度化、反应高速化，提高电流控制性能。控制高精度化、反应高速化，提高电流控制性能。第7页/共13页第八页，共14页。性能参数一）形式：一）形式：CI11 CI11。（二）脉冲整流器：单相电压（二）脉冲整流器：单相电压3 3点式点式PWMPWM脉冲整流器。脉冲整流器。（三）逆变器：（三）逆变器：3 3相电压相电压3 3点式点式PWMPWM逆变器。逆变器。（四）额定参数（四）额定参数1 1输入：输入：1285kVA (1

9、285kVA (单相交流单相交流1500V1500V，857A857A，50Hz)50Hz)。2 2中间直流电路中间直流电路(dinl)(dinl)：1296kW(1296kW(直流直流3000V3000V，432A)432A)。3 3输出：输出：1475kVA (1475kVA (三相交流三相交流2300V2300V，424A424A，0 0220Hz)220Hz)。4 4效率：效率：9696以上（在额定载荷条件下，除辅助电路以上（在额定载荷条件下，除辅助电路(dinl)(dinl)外）。外）。5 5功率因数：功率因数：97%97%以上（在额定载荷条件下，除辅助电路以上（在额定载荷条件下，除

10、辅助电路(dinl)(dinl)和控制电路和控制电路(dinl)(dinl)外）。外）。第8页/共13页第九页，共14页。（五）开关频率（五）开关频率1 1脉冲整流器：脉冲整流器：1250Hz1250Hz。2 2逆变器：逆变器：5005001000Hz1000Hz。（六）冷却（六）冷却(lngqu)(lngqu)方式：液体沸腾冷却方式：液体沸腾冷却(lngqu)(lngqu)机械通风方式，冷媒为氟化碳机械通风方式，冷媒为氟化碳(FX3250)(FX3250)。（七）主要构成（七）主要构成1 1功能单元功能单元（1 1）主开关元件：）主开关元件：IGBTIGBT或或IPMIPM。（2 2）滤波电

11、容器：合计）滤波电容器：合计8000F/8000F/装置。装置。（3 3）脉冲整流器功率单元：）脉冲整流器功率单元：2125F/2125F/台台 2 2台台4250F4250F。（4 4）逆变器功率单元：）逆变器功率单元：1250F/1250F/台台 3 3台台3750F 3750F。第9页/共13页第十页，共14页。开关(kigun)元器件IGBTIGBT的开关作用是通过施加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极 N沟道 MOSFET，所以具有高

12、输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后，从 P+基极注入到 N 一层的空穴（少子），对N一层进行(jnxng)电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压 时，也具有低的通态电压。第10页/共13页第十一页，共14页。2 2过压抑制可控硅单元：过压抑制可控硅栅级驱动电路、直流电压互感器过压抑制可控硅单元：过压抑制可控硅栅级驱动电路、直流电压互感器(DCPT)(DCPT)。3 3充电单元：滤波电容器备用充电用接触器、变压器及整流器。充电单元：滤波电容器备用充电用接触器、变压器及整流器。4 4真空交流接触器。真空交流接触器。5 5电阻器单元：过电压抑制电抗器、放电电阻器。电阻器单元：过电压抑制

13、电抗器、放电电阻器。6 6交流变流器单元：霍尔型电流传感器。交流变流器单元：霍尔型电流传感器。7 7交流变压器单元：电压传感器。交流变压器单元：电压传感器。8 8无接点控制装置无接点控制装置(zhungzh)(zhungzh)。9 9控制电源单元。控制电源单元。1010电动通风机：主电动通风机、辅助电动通风机电动通风机：主电动通风机、辅助电动通风机(密闭室冷却用密闭室冷却用)。第11页/共13页第十二页，共14页。（八）接点控制（八）接点控制(kngzh)(kngzh)装置装置（九）脉冲整流器控制（九）脉冲整流器控制(kngzh)(kngzh)功能功能1 1主电路控制主电路控制(kngzh)(

14、kngzh)方式：方式：3 3点式点式PWMPWM方方式。式。2 2脉冲整流器输出频率：脉冲整流器输出频率：50Hz50Hz。3 3直流电压：直流电压：DC2600VDC2600VDC3000V(DC3000V(按速度按速度范围变化可调范围变化可调)。4 4载波频率：载波频率：1250Hz1250Hz。5 5功率因数：功率因数：97%97%以上。以上。6 6控制控制(kngzh)(kngzh)功能：（功能：（1 1）发生直流电压模式；）发生直流电压模式；（2 2）电源相位同步控制）电源相位同步控制(kngzh)(kngzh)；（；（3 3）PWMPWM控控制制(kngzh)(kngzh)第12页/共13页第十三页，共14页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第13页/共13页第十四页，共14页。