《牵引变流器》PPT课件.ppt

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1、动车组车体技术牵引变流器动车动车072班班第九组第九组李相瑶 马挺超 郑 晨 丁灵俊 熊 炜 朱文清 王 剑高速列车牵引技术之牵引变流器(CI)电压型交直交变流器一般都包含有三个部分：四象限脉冲整流器 电压型的中间直流环节 VVVF逆变器牵引变流器（CI）介绍形式:单相电压3点式PWM整流3相电压3点式VVVF逆变输入：1285kVA (单相交流1500V，857A，50Hz)中间直流电路：1296kW(直流3000V，432A)输出：1475kVA (三相交流2300V，424A，0220Hz)体积：31002400650 mm重量：1900 kg n n上述设备整合于只箱体中，减小了总装空

2、间，上述设备整合于只箱体中，减小了总装空间，箱框采用铝制结构，减轻了重量。安装于牵引电箱框采用铝制结构，减轻了重量。安装于牵引电机搭载车地板下面。机搭载车地板下面。动车组牵引变流器概要动车组牵引变流器概要动车组牵引变流器概要动车组牵引变流器概要n n200公里动车组公里动车组牵引变流器为台牵引电机电源的控制设备。n n它由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器、真空交流接触器等主电路设备主电路设备和无触点控制装置、控制电源等控制控制电路设备电路设备和风机等冷却装置冷却装置构成。四象限脉冲整流器工作原理n n做为四象限脉冲整流器，首先，对其牵引变做为四象限脉冲整流器，首先，对其牵引变压器是有一定要求的

3、。它必须具有比较大的压器是有一定要求的。它必须具有比较大的漏抗。所以，我们可以理解为在牵引变压器漏抗。所以，我们可以理解为在牵引变压器里集成了一个大的电抗器。里集成了一个大的电抗器。n n电源短接回路开通时，牵引变压器内的电流没有电源短接回路开通时，牵引变压器内的电流没有经过负载，直接从变压器的正极流入负极，相当经过负载，直接从变压器的正极流入负极，相当于讲电源短接了。此时变压器内的能量向电抗器于讲电源短接了。此时变压器内的能量向电抗器内转移，即流过电抗器的电流越能来越大。内转移，即流过电抗器的电流越能来越大。n n当控制相应的开关元器件关断时，电抗器两端就当控制相应的开关元器件关断时，电抗器

4、两端就感应出一个很高的电压，这个电压和变压器的电感应出一个很高的电压，这个电压和变压器的电压叠加起来，通过整流回路向中间回路充电。压叠加起来，通过整流回路向中间回路充电。n n这就是为什么变压器的次边电压等级低于中间回这就是为什么变压器的次边电压等级低于中间回路，却能向中间回路充电的原因。路，却能向中间回路充电的原因。n n这样做虽然增加了控制难度，但却比相控整流对这样做虽然增加了控制难度，但却比相控整流对电网的不利影响要小的多，更重要的是可以方便电网的不利影响要小的多，更重要的是可以方便的实现回馈制动。的实现回馈制动。四象限脉冲整流器工作原理电压型交直交变流器中间环节的作用 电压型中间直流回

5、路除了保证中间电压的基本恒电压型中间直流回路除了保证中间电压的基本恒定以外，还有以下定以外，还有以下两个功能两个功能两个功能两个功能，一个是利用，一个是利用C2C2和和L1L1组成的二次谐振回路组成的二次谐振回路消除消除消除消除100Hz100Hz的的二次谐波二次谐波二次谐波二次谐波；二；二是是保持保持保持保持中间中间电压的恒定电压的恒定电压的恒定电压的恒定，这个功能包括两个部分，这个功能包括两个部分，一个是由一个是由C1C1组成的支撑电容组，用来保持中间电组成的支撑电容组，用来保持中间电压的压的稳定稳定稳定稳定，使的中间回路对于逆变器部分相当于，使的中间回路对于逆变器部分相当于是一个恒压源，

6、二是有是一个恒压源，二是有CHOPCHOP模块和模块和R2R2组成的过组成的过压斩波模块，当中间电压过高时，斩波模块开通，压斩波模块，当中间电压过高时，斩波模块开通，将过高的中间电压通过将过高的中间电压通过放掉放掉放掉放掉。电压型交直交变流器中间环节的作用中间环节的作用消除二次谐波保持电压恒定保持电压稳定放掉过高电压三相VVVF逆变器工作原理（两点式）（两点式）n n三相三相VVVFVVVF逆变器由三个桥臂组成，逆变器由三个桥臂组成，n n由于钳位电容的作用由于钳位电容的作用n n当上桥臂开通时，就输出中间电压的正当上桥臂开通时，就输出中间电压的正1/21/2；n n当下桥臂开通时，就输出中间

7、电压的负当下桥臂开通时，就输出中间电压的负1/21/2。n n交替开通三相的上、下桥臂，就可以得到三组方波组，这三组相电压方波叠加，就形成了互差120的方波组线电压。n n这个方波组通过傅立叶公式傅立叶公式展开，得到的基波就时一个正弦波。n n我们可以通过控制控制逆变器开关元器件的开通角度和时间，来控制控制这三个线电压的电压、频率和三者之间的相序。从而达到控控制制交流电动机转矩、转速和牵引、制动状态的目的。三相VVVF逆变器工作原理（两点式）（两点式）三相VVVF逆变器工作原理(三点式三点式)三相VVVF逆变器工作原理(三点式三点式)n n三点式交直交逆变器与两点式逆变器相比，每个三点式交直交

8、逆变器与两点式逆变器相比，每个桥臂上都多了一倍的开关元器件，还多了两钳位桥臂上都多了一倍的开关元器件，还多了两钳位二极管，各桥臂间多了一根中间零电位线。二极管，各桥臂间多了一根中间零电位线。n n其输出就不再是正负其输出就不再是正负1/21/2中间中间 电压两种了，而是正负中间电压两种了，而是正负中间 电压和零。此时我们再来分析输电压和零。此时我们再来分析输 出的相电压时，就发现它不再是出的相电压时，就发现它不再是 一个方波组而是一个阶梯波了。一个方波组而是一个阶梯波了。假如我们的逆变器不是三点式而假如我们的逆变器不是三点式而 是四点甚至更多，那么输出的相是四点甚至更多，那么输出的相 电压的阶

9、梯波的阶梯数就会更多，当这和阶梯增加到无穷电压的阶梯波的阶梯数就会更多，当这和阶梯增加到无穷多个时，就成了正弦波了。多个时，就成了正弦波了。n n三点式逆变器的一个突出特点就是输出波形更好。此外，三点式逆变器的一个突出特点就是输出波形更好。此外，由于三点式逆变器比两点式逆变器每个桥臂多一倍的开关由于三点式逆变器比两点式逆变器每个桥臂多一倍的开关元器件，所以桥臂开通是，元器件承受的电压也只有两点元器件，所以桥臂开通是，元器件承受的电压也只有两点式的一半。式的一半。三相VVVF逆变器工作原理(三点式三点式)三电平逆变器的优点 与二点式变流器相比与二点式变流器相比,三点式逆变器有两个突出优三点式逆变

10、器有两个突出优点点,即主管耐压降低一半和输出波形好。即主管耐压降低一半和输出波形好。n n当机车要进而制动状态时，电动机就成了发电机，逆变器就成了整流器，其整流的工作原理和上面讲的相同；同时，原来的四象限整流器就成了逆变器，相工网回馈50Hz的电能。三相VVVF逆变器工作原理IGBT(IPM)分层母线变流器用电源单元变流器用电源单元凝结器滤波电容缓冲电路逆变器用电源单元逆变器用电源单元IGBT(IPM)缓冲电路凝结器门极接口电路滤波电容牵引变流器主要构成n n主要构成主要构成n n1.1.功率单元功率单元n n（1 1）主开关元件）主开关元件IGBTIGBT或者或者IPM(IPM(因形式不同其

11、使用的元件数量亦不同因形式不同其使用的元件数量亦不同)n n（2 2）滤波电容器）滤波电容器合计：合计：8000F/8000F/装置装置 n n（甲）整流器功率（甲）整流器功率（甲）整流器功率（甲）整流器功率单单单单元元元元21252125 /台台台台 2 2台台台台 42504250 n n（乙）逆（乙）逆（乙）逆（乙）逆变变变变器功率器功率器功率器功率单单单单元元元元12501250 /台台台台 3 3台台台台 37503750 n n2.2.过压抑制可控硅单元过压抑制可控硅单元 过压抑制可控硅栅级驱动电路过压抑制可控硅栅级驱动电路 直流变压器直流变压器(DCPT)(DCPT)n n3.3

12、.充电单元充电单元滤波电容器预充电用接触器滤波电容器预充电用接触器 变压器变压器 整流器整流器n n4.4.真空交流接触器真空交流接触器n n5.5.电阻单元电阻单元过载电压抑制电阻过载电压抑制电阻 放电电阻放电电阻n n6.6.交流电压传感器交流电压传感器霍尔型霍尔型CTCTn n7.7.交流电流传感器交流电流传感器ACPTACPTn n8.8.无触点控制装置无触点控制装置n n9.9.控制电源单元控制电源单元n n10.10.电动送风机电动送风机主电动通风机主电动通风机 辅助电动通风机辅助电动通风机(密闭室冷却用密闭室冷却用)IGBTn n 简介简介 n n 原理原理 n n 导通导通 n n 关断关断 n n 反向阻断反向阻断 n n 正向阻断正向阻断 n n 闩锁闩锁 n n 正向导通特性正向导通特性 n n 动态特性动态特性