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《电力牵引传动控制系统》课件 第七讲:交流传动机车主电路

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标签: 电力牵引传动机车

本文为《电力牵引传动控制系统》课件 第七讲:交流传动机车主电路。主要介绍了高铁列车的传动系统工作原理,主要内容包括:交流传动机车发展综述,主电路的组成,技术分类,牵引特性,主电路工作原理,以及交流传动机车的新技术及发展方向。

电力牵引传动控制系统 西南交通大学 冯晓云 2005年10月 第七讲 交流传动机车主电路 主要内容  交流传动机车发展综述  交流传动机车主电路的组成  交流传动机车的技术分类  交流传动机车牵引特性  典型交流传动机车主电路工作原理  交流传动机车新技术及其发展方向 一、交流传动机车发展综述 运输的需求 各种限制 交流电机的特点 科学技术的发展 交流传动机车发展 一、交流传动机车发展综述 运输的需求 安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好; 费用越低越好。 各种限制 交流电机的特点 科学技术的发展 交流传动机车发展 一、交流传动机车发展综述 运输的需求 各种限制 交流电机的特点 安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好; 费用越低越好。 地域规范、供电制式、空间、体 积、重量、技术水平、工艺水平 的限制等 科学技术的发展 交流传动机车发展 一、交流传动机车发展综述 运输的需求 各种限制 交流电机的特点 科学技术的发展 安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好; 费用越低越好。 地域规范、供电制式、空间、体 积、重量、技术水平、工艺水平 的限制等 单位体积重量的功率大、可靠性 好、易维护等 交流传动机车发展 一、交流传动机车发展综述 运输的需求 各种限制 交流电机的特点 科学技术的发展 交流传动机车发展 安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好; 费用越低越好。 地域规范、供电制式、空间、体 积、重量、技术水平、工艺水平 的限制等 单位体积重量的功率大、可靠性 好、易维护等 电力电子技术、微电子技术、新材 料、新工艺等 一、交流传动机车发展综述 运输的需求 各种限制 交流电机的特点 科学技术的发展 交流传动机车发展 安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好; 费用越低越好。 地域规范、供电制式、空间、体 积、重量、技术水平、工艺水平 的限制等 单位体积重量的功率大、可靠性 好、易维护等 电力电子技术、微电子技术、新材 料、新工艺等 满足运输的需求 充分利用新技术 利用新材料 采用新工艺 二、交流传动机车的主要组成 – 电机 • 同步电机、异步电机 –牵引变频器 • 逆变器 (电流源型、电压源型、PMW) – 设备与功率器件 辅助变频器 主变频器及电机驱动模块 动力制动模块 通讯模块 空气系统模块 电子设备 交流传动系统主电路 25000V 1107kW 整流器 0,98 1085kW 逆变器 1074kW 异步电机 1020kW 0,99 0,95 牵引变压器 0,94 变速箱 0,98 1000kW 交直与交流传动机车主电路比较 25000V 牵引变压器 整流器 滤波电抗器 励磁绕组 直流 电机 交直传动机车主电路 变速箱 25000V 牵引变压器 整流器 1085kW 逆变器 异步电机 交流传动机车主电路 变速箱 三、交流传动机车的技术分类 核心层技术 牵引变频器技术、交流驱动电机技 术、牵引变压器技术、变频控制及 其网络技术 辅助层技术 相关层技术 三、交流传动机车的技术分类 核心层技术 牵引变频器技术、交流驱动电机技 术、牵引变压器技术、变频控制及 其网络技术 辅助层技术 相关层技术 冷却与通风技术、辅助变流器技术 控制电源技术、保护技术、电磁兼 容与布线技术 三、交流传动机车的技术分类 核心层技术 牵引变频器技术、交流驱动电机技 术、牵引变压器技术、变频控制及 其网络技术 辅助层技术 相关层技术 冷却与通风技术、辅助变流器技术 控制电源技术、保护技术、电磁兼 容与布线技术 司机台操纵技术、车体轻量化技术 转向架技术、空气制动技术 高压测检测技术 本讲课要解决的问题 1 变频调速异步电机 如何控制能满足机车 牵引的要求? 2 牵引逆变器如何控 制能满足牵引电机对 机车牵引的要求? 机车牵引特性有哪些要求? 四、机车牵引特性 机车牵引特性要求: 1、能产生足够大的牵引力 2、能方便广泛调节速度 3、有较高的过载能力 4、充分发挥机车功率 5、先进的经济技术指标 交流电机(异步)的矩速特性  n = 60 f1 (1− s)  p M = CM ΦmI2′ cosϕ2 关键问题: ? 1、异步电机变频调速特性分析 (1) 变频调速时异步电机参数变化为: X 1σ ∝ f1 X 2σ ∝ f1 X m ∝ f1 r1、r2, = const (2)用 U1、f1、fsl 表示的力矩公式M M = pm 2π Uf11 2   •  r1 +  f sl xm2 / r2′ f sl f1r2′ ( x 2 m − 2 x11 x22 )  +   x11  + f sl r1 x22  2 f1r2′   dM = 0 df sl fm = ± f1r2′ r12 + x121 ( x 2 m − x11 x22 ) 2 + (r1 x22 ) 2 Mm = ± pm 2π Uf11    2 •  2±  r1 + r12 + x121 xm2 f1  ( xm2 − x11 x22 ) 2 + (r1 x22 ) 2   Mq = 2 pm 2π Uf11    •  r1 +  1 r2′ ( x 2 m f1 xm2 / r2′ 2  − x11 x22 )  +   x11  + r1 r2′ 2  x22   恒压频比时最大转矩和起动转矩与频率的关系曲线 (3) 用 E1、f1、f sl 表示的力矩公式 M = pm 2π    E1 f1 2      r2′ 2 + f sl r2′ (2πf sl L2′ ) 2    fm = r2′ 2πL2′ Mm = pm 2π    E1 f1    2 1 4πL2′ M= 2 M m ( f sl / f m ) + ( f m / f sl ) 结论:当 E1 = const f1 M = f ( f sl ) M max = const f max = const f sl = const, M = const 3、机车牵引中异步电机的运行特性 (1) 恒力矩起动 ①采用恒压频比控制 低频时适当提高电压,抵消 定子绕组内阻的影响。 ②采用恒磁通控制 电机各参数与频率的关系: U1 ∝ f1(低频U1 ↑) E1 ∝ f1 M = const( fsl = const) M max = const I1 = const (2) 恒功率运行 M = mp 2πf1 E1 I 2′ cos ϕ 2 cosϕ 2 = r2′ / s (r2′ / s) 2 + x2′ 2 M = mp 2πf1 E1 I 2′ I 2′ = sE1 r2′ = E1 f sl r2′ f M = mp 2πr2′ Uf11    2 f sl Mf1 = KU 2 1 f sl f1 P ≈ K U12 f1 f sl I 2′ = E1 (r2′ / s)2 + x2′ 2 恒功率1: Us1==ccoonnsstt 恒功率2: U12 = const f1 fsl = const 恒功率1: Us1 = const = const 第一种恒功率的特点:最小逆变器,最大电机 恒功率2: U1 = const f1 s = const 第二种恒功的特点:最大逆变器,最小电机 PM ou PC PM PM PC PMCF 五、典型交流传动机车主电路工作 Ond Courant Synchrone OND Tension Asynchrone TGV-A TGV-R/2N MS AVE PBKA TGV-Cor 閑 EuroStar MAS Taiwan Push-Pull OND HAC Courant MS Loc BB26000 Synchrone OND EMU Z2N HAC Courant MAS EMU UT450 Asynchrone EMU MI2N PM PC Les convertisseurs d'entr 閑 HAC 4Q Les convertisseurs moteurs OND Tension Asynchrone Loc BB36000 MAS EMU S 閛ul Arlanda OND Courant Asynchrone OND Courant Synchrone OND Tension Asynchrone PM: pont mixte PC: pont complet HAC: hacheur 4 Q: pont 4 quadrants 法国 TGV 、西班牙AVE机车主电路 (同步电机) 励磁 韩国 TGV机车主电路(同步电机) 励磁 电流型逆变器 (异步电机) GTO 电压型逆变器(欧洲之星 TGV ) 典型的地铁牵引变频器 每一个动车一台逆变器,同时为4台异步电机供电 MAC MAC MAC MAC 适用于4种电压供电的机车牵引变频器 PT4 (1,5kV & 3kV SNCB) PT3 (3kV FS) PT2 PT1 (15kV DB) (25kV & 15kV CFF) H(O-15) H(O-M) H(O-C) DJ(M) Palpage avec éclateur TFI-QL(M) E-TFP (~25Kv/15kV, = 3kV/1,5kV) DJ(C) PF(C) TFI-50 SF1-FI 7,2 mH H2-FI H1-FI H3-FI SF2-FI 7,2 mH Option "Filtre 50Hz" CC-FI-50 C(PC)FI-50 R(PC)FI-50 50 ? C(IS)FI-50 R(DC)CAP-FI-50 SF-FI-50 10 mH CAP-FI-50 1 mF Essieu 4 Essieu 3 Essieu 2 CVS-AUX sur essieux 1 et 3 CA1(I)-OND CA2(I)PMCF CA(I)RH PF(M) C(IS)E(C) C(PC)E(C) R(PC)E(C) 50 ? H-INV-CONT SF1-HACH H-CONT H-INV-15 2,835 mH SF2-HACH H-15 2,835 mH CAP-2F 3 x 1,33 mF R(DC)CAP-2F C(IS)PMCF1 C(IS)PMCF2 C(PC)PMCF R(PC)PMCF 50 ? CA(I)DIFF CA(U)EC CA1(I)PMCF PMCF CA(U)PMCF R(DC)CAP-OND CAP-OND 3 x 1 mF RH 3,7 ? OND-RH OND Options non représentées : - Chauffage CA2(I)-OND M1 CA1(I)TFP CA2(I)TFP x3 Nota sur les pantographes pour le fonctionnement sous 3kV : - Sur le démonstrateur, en configuration 3 pantographes, on utilisera uniquement le pantographe 3 (PT3) avec un archet adapté aux essais réalisés MRE_2563_FR B H(O-M) Palpage H(O-C) DJ(M) Q1L(M) 牵引变频器 3种电压供电的机车 (~25Kv/15kV, =1,5kV) DJ(C) SF1-FI C(ALI)FI R(ALI)FI SF2-FI Ecrêteur H-FI-XX SF-FI-XX CAP-FI-XX SF1-2F-FI SF2-2F-FI CAP-PMCF RH1 C(PC)PMCF R(PC)PMCF CAP-OND CA(I)PMCF C(PC)PMCF PMCF H-2F C(IS)E(C) H4-PMCF CAP-2F C(PC)E(C) R(PC)E(C) CA(U)PMCF } X3 OND CA(U)OND = ~ 380 V~ AUX CA2(I)TFP CA1(I)TFP CA(I)2-OND CA(U)1/3-OND CA(I)1-OND CA(U)1/2-OND M1 FTR - 17/08/1998 Rev E - Page 2 六、交流传动机车新技术  大功率电力电子器件  交流电机驱动控制规则与控制理论  列车网络技术  列车控制系统软件  e化列车( eTrain )  eTrain 监控系统  音频系统  车地通讯新技术  典型的司机室无线通讯技术 谢谢!
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