首页资源分类电源技术逆变电源 > IGBT模块在TGV-A高速列车动力车辅助逆变器上的应用

IGBT模块在TGV-A高速列车动力车辅助逆变器上的应用

已有 460221个资源

下载专区


TI最新应用解决方案

工业电子 汽车电子 个人消费电子

上传者其他资源

文档信息举报收藏

标    签: IGBT

分    享:

文档简介

IGBT模块在TGV-A高速列车动力车辅助逆变器上的应用

文档预览

维普资讯 http://www.cqvip.com 变流技 术 与电力牵 引  312004  一一 ,一j  . -黝 姆   1 9  IGBT模块在 TGV—A高速列车动力车  辅助逆变器上的应 用  A. Jeunesse  (法 )  【摘 要 】 在 确保 TGV 的运 营和提 高可靠性 的前提 下,法 国国营铁路 (SNCF)寻 求一 种革新 、耐 用、可靠和  经济的器件 来更换车载功率设备 中的 GTO。文章介 绍 了保持 TGV.A动车的车载环境与静止 变流器使用 IGBT技 术  的兼容性 。重点介 绍 了在一 个 30 kVA 的辅 助逆 变器上 开展 的相应 工作 ,为改造任 务制定的技 术规 范 ,并在 满足 热  要 求的 同时实现与现 有机械接 口的 匹配 , 目的是提 高运行 的 可靠性 ,优 化开 关性 能 ,以满足 CEM 的要 求。研 究  工作成功 实现 了产品的工 业化 ,这使机 车 车辆工程技 术部 门的技 术服 务能 满足 更换例如 GTO之 类 的功 率 器件 的  需 要 。  关键词 :动力车; 逆变器;TGv; IGBT  中图分类号:U264.3+7  文献标识码:A  文章编号:1671。8410(2004)03-0019-05  Uses of IGBT m odules on the auxiliary inverters of the Atlantic TGV power Cars  Abstract:SNCF has looked for innovative,durable,reliable and cost—efective alternatives to replace the smaⅡGTOs used in train-borne  power electronics equipment a s part of t he measur e s taken to ensure that TGVs remain in operational service and tO improve reliability.The  study presented prop o ses all approach to preserving compat ibility between the environment on board t he Atlantic TGV p o wer Ca r and the  static converter modified wit h IGBT te chnology.The st udy focused on a 30 kVA auxiliary inverter.M ission constraints Were identified and  t he exist ing mechanica l interface was taken into account while complying with thermal requirements with the objective ofinere ̄ing in·service  reliabilit y and optimising switching character istics in order to me t EM C requirements.It culminated in a successful industry product enabling  the roUing stoc k engineer ing departments to resp o nd to t he need to replace po wer elec tronics compo nents such as GTOs,  Key words:po wer ca r ;inverter;TGV;IGBT  1  引言  在提高 TGV列车运行 的可靠性方面 ,由于 GTO晶  闸管元件 的额定 电流小 (200—600 A ),负责机车车辆维  护 的法国国营铁路 (SNCF)开始 寻求一种革新 、持久  和经 济的技术方 案。 出于预测这种 GTO晶闸管元件 的  过时以及尝试应用 IGBT新型功率器件的考虑 ,SNCF于  1998年决定首先对装备在 TGV.A动力车上的脉 宽调制  的 30 kVA辅助逆变器进行改造 。相关 的变流器总共有  1 080台 ,其 中 l 050台已装车使用。该项研究工作的重  点是提 高辅助变流器 工作 的可靠性 。  考 虑到功 率器件 及相 关控制 元件 在技术 上 的不断  发展 ,SNCF的机车车辆 和牵引部同时也决定 将该项研  究 扩展 为一项有 关高 度集成 的功 率模块 及其应 用 的前  瞻性工作。在此背景下 ,SNCF与 INRETS.LTN (国家运  输与安全研究所 一新技术实验室 )签定 了一项合作研究  与开 发合 同 ,该合 同的内容 旨在定 义选 择标 准 ,并且  考 虑 到有关 铁路 机车车辆 技术 规范 的相关 要求 ,确定  高度集 成变 流器 的各部 件 的设 计参 数。  该 项合 同由 3个阶段 构成 。  (I)开始 阶段  已完成 :  · 半 导体器 件特性 曲线 ;  · 定义和评定 IGBT模块及其 二次能源 ;  · 在最初 阶段 只小批量制造 ,用 IGBT来替换 GTO  功率 开关 的变流 器 ;  · 装 车验 证 IGBT方案是否合理 。  (2)运用 阶段  通 过取 消 GTO 所必需 的换 相辅 助 电路 ,同时使  IGBT的栅极 控制电子装置符合下列 规定 ,以实现工业  维普资讯 http://www.cqvip.com 2O  IGBT模块 在 TGV—A高 速列车动 力 车辅助 逆变器 上的 应用  变流技 术与 电力牵 引  312004  化生产 :  · 对 电磁干扰 (GEM )的要求 (临近设备无干扰 );  · 采用联 锁装置 ,避免 同一个桥臂上的 2个 IGBT  元 件 同时控 制 。  (3)开 发 阶 段  验证 下列新 技术 :  · 高度集 成 的三相大 功率逆 变器结 构 ;  · 适 用 于机 电方 面的 “硅 元件 ”新技 术 的滤波 电  容 器 (减 小 IGBT结 构与 电容器之 间的连线 电感 );  · 热 交换 器 ,能将硅 元件 的较 小表 面上所 耗散 的  热 量吸收 ,再将 之分 布在一 个较 大的交换 面上 ;  · 高压 电源 供电 (本文指 530V)的高度集 成的栅  极 控制 电子装置 (驱 动器 );  · 用有关 现在 控制装 置 的反馈 信 息来研究 功率 开  关 的近距 离控 制保 护。  该种 新 的结 构应 使性 价 比得 以改 善 。  从 而具 有 良好 的供 电冗余 度 。  2.2 动力车的辅助设备  动力车 的辅 助设备有 如下 的功 能 :  (1)电动机 、制动 电阻和牵引 电动机的通风 ;  (2)辅助机组的通风 ;  (3)冷却 油在 主变压 器和 电抗 器组件里 的循环 以  及 该组件 的油 .空气热 交换 器的通 风 ;  (4)空气压缩 机的供 电 ;  (5)各机 组蓄 电池 的充 电 ,以及 向照 明装置 、列  车 头灯 、司机 室所 有装备 以及 动力 车的控 制调节 装置  提 供所 需 电源 。  输入电压为 500V (图 2)的 5台 30kVA的三相逆变  器 向电动通 风机组 、变 压器 油冷却 液循环 用 的 2个泵  及 1台空气 压缩机供 电。而分别与电动机组相连的 2个  10 kW 蓄 电池充 电器确保动力车 的低压供 电 (72 V o  2  TGV—A列 车  TGV.A列 车是 由首尾 2节动力车和 10节中间拖 车  编组而成 ,共有 4台变流机组 ,每 台机组 向 2台牵 引电  动机供电 。8 MW 动力车轮周功率可保证 300 km/h的商  业 运营速 度 。辅 助装 置分 为 2大类 :直 接与列 车运行  有关 的辅助 功能 (牵引 、制动 以及 司机室安 全设 备的  功能 )必需 的设备 以及 与乘务 员和旅 客舒适性 有关 的  设 备 。其 中供 给牵 引 、制动 、司机室 的 固定 功率 每节  图 2 TGV.A辅助装置的供 电原理 图  动力车为 1 70 kW ,供给乘客舒适性要求 的设备功率为  330 kW。此外还有列 车采暖所需的 300 kW 功率 。  2.1  辅助设备的 电能分 配原 理  TGV列车设计 的一 条指导原则是 务必 使牵引设备  和辅助设 备达 到最 大的利 用率 ,同时 也要求 这些设 备  具有较 高 的可 靠性 ,以减 少运 营事故 和维护操 作 。 由  此 进行 冗余设 计 ,使得 与列车运 行或旅 客舒适 性有 关  的设备 中出现任何 故障 时 ,列 车能继续 执行 它 的任 务  而不会 对乘 客造成 任何 影响 或不适 。所有 的辅助 电动  2.3 拖 车的辅助设 备  拖 车的辅 助设 备确 保拖 车和 司机室里 所有 的空调  设 备 、客室 与司机 室里 的通风 装置 以及餐 饮设 备 (制  冷装置 、炉具等 )的 220/380V50Hz电源供电,同时保证  对拖车上所有 电子装置 、照明装置 、继电器等 72 V低压  电器 的供 电。这些辅助设备包括 2台 300 kVA三相逆变  器 和 2台 30 kW 蓄电池充 电器。与动力车相 同,这些变  流 器是通过一个二极管 “或”门连接到 500 V的线上 。  机都 选用 异 步 电动机 ,它们 比换 向器 电动机 更坚 固 ,  同时又具 有近似工业供 电特性 (380 V 50 Hz o车载辅  3  IGBT模块 与逆变器环境 的匹配  助设备的供电如图 1所示 。供 电是通过 2个各 自供 电给  3.1  TGV-A的辅 助逆变 器  一 条 500 V 线路 的辅助 斩波器来 完成 的。静止 变流器  图 3表示 TGV.A的 GTO辅 助逆变器 的原理图 ,其  (CVS)通 过一个二极管 “或”门与 500 V的线路相连 ,  外 型尺寸为.L=630 mm,I=302 mm,H=252 mm。它有6个与  其 栅极 电子控制插件 (人们 也称之为 “驱动器”)相 连  >  <  的功率开关元件 (GTO)和 GTO必需 的换相辅助电路。  冗余的500vI毫路  ·  .   I   I  .  .  “压装”型 GTO及其 相对应 的二极管安装在与地 电气绝  1 52  CVS A3 01V0k AWl曾 宰_ 宰 享辛 U 器  缘的接点上。对逆变器的监控有用的信息由位于箱内  的 电压传感器 (Hall效应传感器 )和电流传 感器 (TI)  葫力车1  。rⅢ一、,  舭 ^。  72v直流  一,  I  拖车=lo节  .  葫力车2  输 出。对 于维护部 门,该设备是一个重量 为 39.6 kg的  可拆卸组件。 一 台动力车上 所装备 的 5个辅助逆变器有  各 自的 电子控 制装 置 ,它们 或者 是安装 在 电动机组 台  图 I  TGV.A 大西洋列 车车载辅助 电源的供 电原理 图  架 上 ,或者 是安装 在辅 助机 组 台架 上 。  维普资讯 http://www.cqvip.com 变流技术与宅力牵引  3t2004  IGBT模块在 TGV—A高速列车动力车辅助逆变器上的应用  2l  电动t  ¨嘴  雌   3{  : , .=嚣  0  ||÷Ⅱ娟  f:00V 帽 电压  矛笋s{z  擒 疣  应  列  图 3  三相 逆 变器的 电路 原 理 图  3.2 特 性 、元件 参数 的确 定  确 定元 件 设 计参 数 的标 准 是 :电气 特 性 (工作 电  流 、电压 及频 率 )、外 形尺 寸 、元件 的选定 (技 术潜 力  长久的 、并在供应商之间是可互换的工业化模块 )、热  态 、电磁 特征 、逆 变 器 内在 的 防护 。  图 4阐明 了电气特性 。在该 例 中 ,逆 变器 供 电给 3  台并联电动机,启动电流达到 200 A峰值 .即在达到有  效电流 30-50A范围内 (依需保证的功能而定 )的正常  工作点之前 的 3 S内峰值 电流为 8OA .持 续功 率为 100  kVA  图 5和 图 6分 别表示 了在 50Hz固定 频率下 工作  的 电动 机 的 电压 与 电 流波 形 圈和 需要 在 可 变 频 率 下启  动 的通 风 机的 电 流 与 电压 的具体 波形 。 电气 特性 的 测  定工作是在 Bischheim 的 EIMM (机 车车辆维修 厂 )的  试 验台上 以及维 护中心 Chatillion的 EIM 的 列车上进 行  的  ~ 。。 “ 一 ,肼  宅 匮I蝌  OND AUX IGBT,M x .Crd .Ml ̄d ̄ M Ⅱ  在∞  作颤  目自  图 4 逆 变嚣的 启动 电流  图 6  电动 通 风机 在 可变 频率 下 启动 时 的 电流和 电压  波 形  布局要求应与现有的条件相结合 。它们对逆变器  箱的几何形状 (尺寸 、内部布局 )、冷却类型及对外的  接 口 (负载 的通风损失 、连接 、控制信号 )提 出了要  求 。  选择 IGBT模块 的 主要参 数 有 :耐 压强度 、试验 峰  值 电流 、冷却类型 、产品 目录上标准模块是 否存在以  及机 电兼容性  对 几家供 应商 (Eupec、Mitsubishi和  Fuji)的元件进行了功率模块的选用试验  为替换 TGV.  A 上辅 助 变流器 的 GTO器 件 ,选择 的元 件 是 1 200 V、  400A的 IGBT模块 (用于替换 1 200V、300A的 GTO元  件 )  在该 模块 里 不仅 集成 了 IGBT芯 片 ,还 集成 了 相  应 的 续 流 二扳 管 芯 片 。  使用 IGBT可 以取 消所有 的换 相辅助 电路 (吸收 电  路 的 电 容器 、电抗 器 ,二极 管 和 电阻 )。每 相减 少为 一  个换相器件 (图 7),它由与电容相连接的 2个 IGBT模  块构成  采用多线连接的各相主电路的元件数 由27个  缩 减 为 5个 =各 相 机械 连 接 在唯 一 的 冷 却器 上 。实 现  了 自身 对地绝缘 的 IGBT模块 不再需 要 配备绝缘 接点 和  复杂 的机械 安装 ,而这 在晶 闸管或 GTO晶 闸管传 统 技  术里是必须有的。 采用 IGBT模块可确保制成的逆变器  重量不超过 35 5 k窑(相对于GTO逆变器.重量减轻了  4kg)  TGVA糟啦蓬壹番  部  j  一  、  /  图5 在 50Hz固定频率下负载启动时的电流和电压波形  图 7  30 kVA逆 变嚣的换 相元件 的 电路 囤,装有 GTO  电路 及其 相 关元件 以厦 用于替 换 的 IGBT模 块  3.3 热设计 参数 的试 验验证  3.3.1 换 相器件 的热损耗  热设计参数应能将 PN结与 IGBT外壳之间的温度  偏差限制在 30多度的范围之内。以便达到符合 SNCF的  维普资讯 http://www.cqvip.com 22  GBT模块 在 TGV—A高 速列车 动 力车辅 助逆变 器上 的应用  变流 技术与 电力 牵引  3/2004  技 术规 范 的使 用 寿命 。  在 使用不 同类 型 的标 准冷却 器进行 热力 特性 曲线  的绘制之后 ,选择 表面已机加工好 的 15 mm厚的型材 ,  以改善 IGBT底板与冷却器之间的热接触。表面作精机  加工可使热阻降低 20~25% 。  强制对流方式 (空 气流量为 2.5 m /s)下 PN结 与  环境温度之间 的热阻为 0.4%/w,而在 GTO逆 变器时为  0.7%/w 。当总 的热量损耗接 近于 GTO 的热量损耗 时 ,  IGBT所承受 的温度或温度 的变化要低得 多。这一点大  大有 利于提 高设备 的可 靠性 。  使用双 IGBT模块 的方案 (2个开关 与其放 电二极  管一体 化 ,即一个 整相 在 同一个 箱 中 )已从热力 特性  方面得 到了验证 。尽管所获得 的试 验结果 表明数值稍  微偏高 ,但它 为 SNCF的维护服务却提供了一个 可供选  择 的方法 。  3I3.2 控制电路 的热损耗  已研制 出一种 IGBT专用的新 型驱动器插件 。考虑  到 IGBT的 MOS结 构所要求 的电压控制 ,该插件实际  上没有能耗 。相对 于 GTO驱动器插件而言 ,逆变器箱  中温度测量的结果 表明温度 降低 了 3O。K。插 件温度的  降低 自然提 高 了箱 中的所有 元件 (例 如冷凝 器 、传 感  器 以及其 他 电子 电路 )的可靠性 。  3.4  d v/dt极限值 的试验研究  IGBT辅助逆变器装在动力车上 ,不应 产生有 可能  干扰 附近设备 的电磁辐射 。IGBT技术 的特点 是开关 速  度比 GTO晶闸管器件要高出 10倍 。另一方面 ,与 “压  装 ”技 术相 比 ,模块 化组装 技术 使对地 的杂散 电容 至  少增大 了 10。模块内部的电气绝缘距离为 0.63 mm,而  压装 电路 的绝缘 距离 以厘米 计 。  因此 ,首要 的工作就是确定 GTO逆变器 的那些构  成辐射 干扰的开关特性 。这些参数值 既取决于 GTO的  内在 特性 ,又 与换相 电路有关 。该 电路 由于其 自身特  性 ,可限制一部分 因换相产生 的高频辐射 :RCD 电路  限制 dv/dt值 ,电抗器 限制 di/dt值 。  使用 IGBT元件时 ,所 有这些换相辅助单元都可 以  取 消 。不 添加无 源部件 时 ,我 们所 掌握 的唯一方 法就  是通过直接控制 IGBT栅极作用来 控制 dv/dt值 。这个  作用 可使 电磁辐射 限制 在动车 设备所 容许 的水平 。应  注意 的是需 要使用 “母 线”类 型的连线来减少 连接 电  感 。  从 图 8中可看 出 IGBT触发时其栅极阻抗所产生 的  影响 。IGBT电流的变化速度 (1c)和电压 的变化速度  (  )随栅极阻抗值 的减小 而明显 减小 ,因此 可将 dv/  df值 调节 至期望 值 。该 曲线 图上 dv/dt值 的变化 比为  2.5 (2 300~9OO v/  s)。同时随着 di/dt值的减小 ,续流  二极管 的恢复 电流 (触发 时检测 到 的过 电流 )按 相似  的 比例减小 。  试验确定了 3种类 型的控制 ,它们分别被称之 为 i  ,=200m /d  ‘ ’  |  —、.、  ‘、、  Rg  one26f/’八、  lc  -、f  I  —  m=6Q / R  g  & ~ In    / \  \ Voe  、~   -  D  -E  m  l  图 8  IGBT开通 时 RgON(f1)的 影 响  (1)硬开关控制 (制造商所建议的 RgON值最小 );  (2)半硬开关或半软开关控制 (dv/dt值为 1 000V/  );  (3)软开关控制 (dv/dt值为 500 V/ s)。  图 9给 出 IGBT关断时栅极 阻抗 (RgOFF)的影响。  与触 发时一样 ,可 通过 对栅极 电阻的作用 来控制 元件  关 断时的 dr ̄dr值。得 到的 dr ̄dr值将在 5 600~700 V/Izs  的范 围内 。栅 极 电阻 同样 也 对产生 过 电压极 限值 的电  流 的 df/dt值起 作用 。  t=2OOnsJd  J \  , \ %  |  /  l  ,  |  』  |  ,  \  腭 ofl =27Q  , ,  ,  、   脚  =67i)  RgJ of ’=260 r  | /  I  :100V/d  ‘ 300A/d 0  /  / //、  1  庙  t  、  一   玎  图 9  IGBT关 断 时 RgOFF(f1)的 影响  图 10和图 1 1给出了IGBT导通与关断时 dv/dt相  应于栅极控制 、换相 电流  以及 IGBT的温度 (25 ̄c ̄  125℃ )的变化特性 曲线 。  3500  30C0  2500  \ .  、 L   25℃  I(  1200V-400A  U f iltr,=500V  C ̄r-47nF  2000  dvldt  ,v s。 l500  l000  500  . ~ 25℃   Rot ̄ 27i)  蔓 h | 二l25℃ h—~~   25"C  一 一    ̄2_---.-.. T-. -----_ ̄  Roe=47i)  125℃   .e,tm=6lQ 。  i·‘ 一 一  ●一..  …   ^ f.n   -Rtm -9.4i)  0  0  l00  200  300  i:l  400  500  600  图 l0 IGBT开通时dr ̄dr相应于电流,c和温度的变化  当器件开通 (ON)时 ,dv/dt相应 于电流变化保持  恒 定 ,但硬开关控 制除外 (此时 电流越小 ,dr ̄dr的值  越 大 )。与关 断情形不 同的是 ,dv/dt随温度的上升稍有  维普资讯 http://www.cqvip.com 变流 技术 与电 力牵 引  3/2004  IGBT模块 在 TGV—A高 速 列车 动 力车辅 助逆 变器上 的应 用  23  IGB 1200V-400A  UCfgle_==-4370n9[ v   ● ● 一 一   - _.r  一 ● ,  ● 。___ 一   ‘~   25℃  — 一 l25℃  ,  ,,,  t  ,  ,  一,  l25℃ ‘  h 一 25℃ . … I2, 0  Kof1=26¨  】  tOff=5IQ  I tof :27Q  一一-Rof 60n  :  尸 ;  (3)将各栅 极控制方案 的排放结果 与坐标 系比较 ,  然后选 择 一个合 适 的方 案 ;  (4)在 TGV—A动力车 的 5个工作位置上评估 IGBT  逆 变器 的性 能 。  检测工作是在 SNCF的工程实验室 (IG.LE)进行 的。  举例来说 ,罔 13给 出了 3种不 同控制方式 的 IGBT  逆变器所生成的 1 0 kHz一20 MHz的谐波电流的频谱 ,并  与 GTO逆变器 的坐标 系进行 比较 。在高频下 ,这些 曲  线证实 了 dv/dt的检 测所 获得 的结果 ,并表 明硬开关控  图 11  IGBT 关 断 时 dv/dt相 应 于 电流 ,和 温度 的 变 化  增 大 。  当器 件关断 (OFF)时 ,dv/dt受 电流 变化 的影 响  很小 ,除非是在给 IGBT施加一种 硬开关控制 的工作情  形下 (此时它随 电流  的增 大而增大 )。相反 ,与关断  时不 同 ,随着 IGBT的温度升高 ,dv/dt轻微下 降。  研究 工作 确 定 了 dv/dt与 硅元件 温度 、换相 电流 、  控制 类 型之 间的 变化关 系 。可 明确 的一 点是 半软 开关  或软开关 的控制原理 可控制 dv/dt值以及所产 生的 电磁  干扰的频谱 。图 12阐释了 GTO和 IGBT器 件开关之 问  的差异 。电压 曲线  和  的波 形相似 ,反之 ,电流 ,T  和  的曲线差 异很大 ,这是 由于 IGBT方案 无换相 电感  的缘 故 。  制 的 排 放 等 级 最 高 。软 开 关 控 制 达 到 的排 放 等 级 与  GTO 的 相 似 。  冀 旱 ,kHZ  t=200ns/d  ’、龟  \  .一   \  半软 阡关控 斟的IGI  盯 、  . f  、1 \G TO  /  . ,c  ,J  l Ⅶ  ’IT N  图 12 触发 时 的换 相 : IGBT和 GTO之 间 的 差别  总的说来 ,选择栅 极控 制方案 的依据 ,一是 GTO  辅 助逆 变器的开关特性 ,二是 集成 IGBT模块容许 的换  相 损耗 。有 一个 折 中方 案可 以接 受 ,它接近 于 “半软  开关”控制 。其 dv/dt略微 高于 GTO逆变器所生成的相  应 值 。尽 管在 开通 和关 断 时栅极 电阻 的增 大 导致 换相  损耗明显增大 ,但在应用 中, 这种影响不大 ,因为逆变  器的最大调制频率为 450 Hz。  3.5  GTO和 IGBT逆变器的 电磁兼容 (CEM )性 能  的检 测  按 照 CEM 的要求 ,改造后 的逆变器应用步骤如下 :  (1)实验 室建 立一个 可反 映 GTO逆 变器 特性 的负  载侧 (电动机 )和电源侧 (500 V )的 电缆上 排放噪声  的 “频率振幅” 坐标 系 ;  (2)在 同一条件下测量 IGBT逆变器所排放 出的噪  图 13  +500V电源电缆 中的谐波 电流  (在 SNCF的工程 实验 室 (IG.LE)的测定 )  尽 管 “半 软开 关” 控制 的排 放等 级 比在实 验室 测  得 的 GTO 的排放 等级要高得多 ,但 TGV—A动力 车在  Chatillon车间 以及在线路上 的考核表明 ,其设备与 IGBT  逆 变器 的兼 容 。  4  SNCF的技术服务部完成 的工业化生产  s N C F 的机车 与牵引部 门的技 术服 务小组 与  Bischheim工厂 的维护 中心 、Chatillon的 TGV-A维护基  地 的辅助变流器小组密切合作完成如下研究工作 :  (1)在 INRET完成 的工作的基础 上 ,应用 IGBT模  块 来替代整 套 GTO压装 单元 。  (2)研制 IGBT栅 极控 制的 电子插件 ;  (3)更 改 电力布线 和控制布 线 ;  (4)在现有机箱里将 IGBT一换相电容器 一“母线” 组  装 在热 交换 器上 ;  (5)编写 技术说 明书 (试验 和检测 );  (6)在线试验 和性能试验之后是 在 Chatillon的辅  助 变流 器小组 的协 助下 进行 产 品 的跟踪 。  现今已有 120台逆变器在工作 ,效果 良好。实际上 ,  第 1台改造后 的逆变器已于 1999年 1O月装车使用。到 2001  年 3月初 ,120台逆变器 已正常运行 55万 h,而没有 出现  任何与整套 IGBT的应用有关 的故 障。  (下转 第 31页 )  维普资讯 http://www.cqvip.com 婴 流技 术 与电 力 牵引  312004  提 1I大 功 率 逆 变 铺 的 输 出 电 压  3l  用可变频率进行 电流控制 的大功率逆变器的工作很稳  定 ,正 如理 论 分 析 的 那样 。另 外 ,还 确 认 了多 种控 制  方式并用时的工作特性 :  确认工作特性的 1个实例示于图 9.这是实施顺序  段饱 和 控制 的结 果  4段 逆 变器 中 2段 饱 和 ,剩 下 的 2  段 为正 弦 波输 出 ,该 动 作 状态 可用 各段 的 目标 电压 E  来确认 。输 出电压虽有些畸变 ,但输 出电流尚未见到  紊 流 .显 示 良好 的 工作 状 态 。  此外 ,输 出电 压与 输 出 电流 的谐 波 分 析 结 果示 于  图 10,图中给出各谐波对于基波分量的比例,输出电  压 中可见 到超过 1% 的谐 渡分 量 ,而 输 出电流谐 波则 在  1% 以下 。应 用本 控 制方 式 ,并 无新增 加 的谐 波 :  糟出 电压 的靖垃  麓事 ,k№  ■唪 *№  图 IO 顺序段 饱 和控 制 时的谐 波  6 结语  将提高大功率逆 变器输 出电压 的各种控制方式应  用于山梨试验线上 ,在运行试验中 ,进行 了其特性确  认 。结 果 表 明 .获 得 了几乎 接 近 于 理论 值 的特 性 , 由  此 ,可 望 降低 运 营 线 上 变摹丑流窖■器专莺的 成智本  。  ∞  埘  (参 考 文献 3篇 略 )  译 自 《铁道综研报告 》2003.№5  译 者 : 彭惠 民  校 者 : 易厚 梅  (上接第 23页 )  在成本核算方面也达到了一个非常可  观的效果 .每台变流器约节省 4 000法郎 。因此决定继  续该项改造工作,以便再供应 300台这种变流器。首批  一  装备已于 2001年 2月初装车使用。  与 GTO晶闸管元件技术相 比,IGBT逆变器主要有  如 下优 点 :  (1)简 化并 提 高 了热 交换 器 的性能 ,降低 了散热  片 的污 染 程度 ,不 再 需 要定 期 清 洁 ;  ~  (2)IGBT的栅极控制耗能较小 ,这给周边的电子  装置提供 了30。K的温升 (这是提高可靠性 的关键手段  之 一 ):  (3)栅极控制的联锁装置可避免同一桥臂上的 2个  IGBT元件同时导通,从而使它们不会因列车上恶劣的  电磁干扰环境所导致 的偶然控制事故而损坏 ;  (4)对栅极控制进 行 了匹配 ,以满足 CEM 的要求 :  称为 “半软开关”的控制可使IGBT的变流器装载在TGV  动 力 车上 而 不 影响 现 有 的 设 备 ;  (5)元件 安装 简 单 ,使 敏 感 元件 有 更大 的 应用 空  间 ,并 便 于 工 业化 生 产 ;  (6)取消了换相辅助功率元件 (提高可靠性的叉  一 种 手段 );  (7)使用了 “母线”,一方面简化了主电路布线的机  械性 ,另一方面也减小 了连线电感 。  5 结语  SNCF提议进行 的研究 的结 果 表明 .使用 IGBT模  块 来替 换额 定 电流小 的 GTO 是合 理 的。在 替换 过时 的  GTO时 ,为了使 IGBT能满 足功能 、机 械 、热学接 口以  及 CEM 方面的要求,INRET的实验室研究工作为此奠  定 了基 础 。  在 一 个 IGBT 模块 式 的辅 助 逆 变 器样 机 制 成 后 .  SNCF在线完成了TGV—A的无事故装车验证试验,并逐  步改造 了 120台 GTO逆变 器  (参 考 文献 8篇略 )  译 自《R.G.C.F》2001,№ 9  译 者 :陈 宏  校 者 :姚 永 康  产 告泰 s  株洲电力机车研 究所 半导体厂 (封 二 .插 1)  中铁信 息工程集 园技 术服务总公司 (插 2)  南 京菲 尼 克 斯 电 气 有 限 公 司 (插 3)  株洲时代集团公司 (擂 4、插 5)  株渊时代电子技术有 限公司 (插 6、插 7)  变旒技术国家工程研究中心实验 中心 (插 8、擂 9)  株洲时代集团时代广创公司 (插 1 0)  株洲时代集团公司时代电工厂 (插 1 1)  株 洲 时 代 新材 料 科 技 股 份 有 限公 司 (插 1 2)  株洲时代集团公 司电动汽车项 目部 (封 三 ]  株 洲杰瑞 电气工程有碾公 司 (封四 ) 

Top_arrow
回到顶部
EEWORLD下载中心所有资源均来自网友分享,如有侵权,请发送举报邮件到客服邮箱bbs_service@eeworld.com.cn 或通过站内短信息或QQ:273568022联系管理员 高进,我们会尽快处理。