1、西南交通大学西南交通大学 冯晓云冯晓云20052005年年1010月月第七讲第七讲交流传动机车主电路交流传动机车主电路主要内容主要内容l交流传动机车发展综述交流传动机车发展综述l交流传动机车主电路交流传动机车主电路的组成的组成l交流传动机车的技术分类交流传动机车的技术分类l交流传动机车牵引特性交流传动机车牵引特性l典型交流传动机车主电路工作原理典型交流传动机车主电路工作原理l交流传动机车新技术及其发展方向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一、交流传动机车发展综述运输的需求运输的需求各种限制各种限制交流传动机车发展交流传动机车发展交流电机的特点交流电机的特点科学技术的发展科学
2、技术的发展一、交流传动机车发展综述一、交流传动机车发展综述运输的需求运输的需求各种限制各种限制交流传动机车发展交流传动机车发展交流电机的特点交流电机的特点科学技术的发展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。一、交流传动机车发展综述一、交流传动机车发展综述运输的需求运输的需求各种限制各种限制交流传动机车发展交流传动机车发展交流电机的特点交流电机的特点科学技术的发展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、工艺水平的限制等一、交流传动机车发展综述一、交流传动机车发展综述运输的需求
3、运输的需求各种限制各种限制交流传动机车发展交流传动机车发展交流电机的特点交流电机的特点科学技术的发展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、易维护等一、交流传动机车发展综述一、交流传动机车发展综述运输的需求运输的需求各种限制各种限制交流传动机车发展交流传动机车发展交流电机的特点交流电机的特点科学技术的发展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、
4、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一、交流传动机车发展综述运输的需求运输的需求各种限制各种限制交流传动机车发展交流传动机车发展交流电机的特点交流电机的特点科学技术的发展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二、交流传动机车的主要组成动力制动模块空气系统模块 辅助变频器 主变频器及电机驱动模块
5、通讯模块 电子设备 牵引变频器牵引变频器 逆变器逆变器 (电流源型、电压源型、电流源型、电压源型、PMW)PMW)电机电机 同步电机、异步电机同步电机、异步电机设备与功率器件设备与功率器件交流传动系统主电路交流传动系统主电路变速箱0,98异步电机0,95逆变器0,99整流器0,98牵引变压器0,941000kW1020kW1074kW1085kW1107kW25000V交直与交流传动机车主电路交直与交流传动机车主电路比较比较变速箱异步电机逆变器整流器牵引变压器1085kW25000V变速箱直流电机整流器牵引变压器25000V滤波电抗器励磁绕组交直传动机车主电路交直传动机车主电路交流传动机车主电
6、路交流传动机车主电路三、交流传动机车的技术分类交流传动机车的技术分类核心层技术核心层技术辅助层技术辅助层技术相关层技术相关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三、交流传动机车的技术分类交流传动机车的技术分类核心层技术核心层技术辅助层技术辅助层技术相关层技术相关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交流传动机车的技术分类核心层技术核心层技术辅助层技术辅助层技术相关层技术相关层技术牵引变频器技术、交流驱动电机技术、牵引变压器
7、技术、变频控制及其网络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 变频调速异步电机变频调速异步电机如何控制能满足机车如何控制能满足机车牵引的要求？牵引的要求？2 2 牵引逆变器如何控牵引逆变器如何控制能满足牵引电机对制能满足牵引电机对机车牵引的要求？机车牵引的要求？机车牵引特性有哪些要求？机车牵引特性有哪些要求？四、机车牵引特性四、机车牵引特性机车牵引特性要求：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
8、经济技术指标交流电机（异步）的矩速特性交流电机（异步）的矩速特性 221cos)1(60ICMspfnmM关键问题：?1 1、异步电机变频调速特性分析、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：constrrfXfXfXm,2111211、（2）用 表示的力矩公式MslffU、112212211122211221122211)(/2rfxrfxxxxrffrrxffUpmMslmslmsl0sldfdM22212221122112121)()(xrxxxxrrffmm222122211222112111211)()(22xrxxxxxrrffUpmMmmm2222111222
9、11221221211)(1/2xrrxxxxrrrxffUpmMmmq恒压频比时最大转矩和起动转矩与频率的关系曲线（3 3）用用 表示的力矩公式表示的力矩公式slffE、1122222211)2(2LfrrffEpmMslsl222Lrfm2211412LfEpmMm)/()/(2slmmslmffffMM结论：当 constfconstMffMslmaxmax)(constMconstfsl,constfE113 3、机车牵引中异步电机的运行特性、机车牵引中异步电机的运行特性（1 1）恒力矩起动恒力矩起动 采用恒压频比控制采用恒压频比控制 低频时适当提高电压，抵消低频时适当提高电压，抵消定
10、子绕组内阻的影响。定子绕组内阻的影响。采用恒磁通控制采用恒磁通控制电机各参数与频率的关系：电机各参数与频率的关系：constIconstMconstfconstMfEUfUsl1max11111)()(低频2211cos2IEfmpM222222)/(/cosxsrsr2112IEfmpM222212)/(xsrEIfrfErsEIsl21212slffUrmpM211221211ffKUMfsl(2)(2)恒功率运行恒功率运行 constsconstU1恒功率1：slffUKP121constfconstfUsl121恒功率2：第一种恒功率的特点：最小逆变器，最大电机 constsconst
11、U1恒功率1：第二种恒功的特点：最大逆变器，最小电机constsconstfU11恒功率2：MSHACONDCourantMASHACONDCourantPMPCTGV-ATGV-R/2NAVEPBKATGV-CoreEuroStarLoc BB26000EMU Z2NEMU UT450EMU MI2NLoc BB36000EMU SoulPMPCLes convertisseurs dentreLes convertisseurs moteurs4 QHACMASONDTensionONDCourantSynchroneONDCourantAsynchroneONDTensionAsynch
12、roneMSOndCourantPMouPCMASPMPMONDTensionAsynchroneAsynchroneSynchroneSynchroneAsynchronePM:pont mixtePC:pont completHAC:hacheur4 Q:pont 4 quadrantsArlandaTaiwan Push-PullPMCF五、典型交流传动机车主电路工作五、典型交流传动机车主电路工作法国法国 TGV TGV、西班牙、西班牙AVEAVE机车主电路机车主电路（同步电机）（同步电机）励磁励磁韩国韩国 TGVTGV机车主电路（同步电机）机车主电路（同步电机）励磁励磁电流型逆变器电流
13、型逆变器 (异步电机异步电机)GTO GTO 电压型逆变器电压型逆变器(欧洲之星欧洲之星 TGV)TGV)每一个动车一台逆变器，同时为4台异步电机供电典型的地铁牵引变频器典型的地铁牵引变频器MACMACMACMACMRE_2563_FR BH(O-M)DJ(M)CA2(I)TFPH(O-C)DJ(C)ONDCA2(I)-ONDCA1(I)-ONDM1PT2(15kV DB)PT1(25kV&15kV CFF)TFI-QL(M)SF-FI-50C(IS)FI-50CAP-FI-50H3-FIRHC(IS)PMCF1C(IS)E(C)R(PC)E(C)C(PC)E(C)CVS-AUX sur es
14、sieux 1 et 3C(IS)PMCF2Essieu 4Essieu 3Essieu 23 x 1 mFx 3C(PC)FI-50H(O-15)Palpage avecclateurPF(C)R(PC)FI-50PF(M)E-TFPCA(I)DIFFCA(U)ECCA(U)PMCF3 x 1,33 mFCAP-ONDCC-FI-50CA2(I)PMCFSF1-HACHSF2-HACHH-INV-CONTH-INV-15H-15H-CONTCA(I)RHR(DC)CAP-ONDCAP-2FR(DC)CAP-2FOND-RHPMCFC(PC)PMCFR(PC)PMCFOption Filtre
15、 50HzOptions non reprsentes:-ChauffagePT4(1,5kV&3kV SNCB)Nota sur les pantographes pour le fonctionnement sous 3kV:-Sur le dmonstrateur,en configuration 3 pantographes,onutilisera uniquement le pantographe 3(PT3)avec un archet adaptaux essais ralissH2-FIH1-FISF1-FISF2-FICA1(I)TFPTFI-50R(DC)CAP-FI-50
16、7,2 mH7,2 mH2,835 mH2,835 mH10 mH1 mFPT3(3kV FS)CA1(I)PMCF50?50?50?3,7?适用于适用于4 4种电压供电的机车牵引变频器种电压供电的机车牵引变频器(25Kv/15kV,=3kV/1,5kV)(25Kv/15kV,=3kV/1,5kV)DJ(C)DJ(M)EcrteurC(ALI)FIR(ALI)FISF1-FISF2-FIH-FI-XXSF-FI-XXCAP-FI-XXX 3=380 VM1AUXPMCFONDC(PC)PMCFR(PC)PMCFCAP-PMCFCAP-ONDRH1CA(I)PMCFCA(U)PMCFCA(U)O
17、NDFTR-17/08/1998Rev E-Page 2PalpageH(O-M)CA(U)1/2-ONDH(O-C)CA1(I)TFPCA2(I)TFPCA(U)1/3-ONDCA(I)1-ONDCA(I)2-ONDQ1L(M)H-2F C(IS)E(C)SF2-2F-FISF1-2F-FIH4-PMCFC(PC)E(C)R(PC)E(C)CAP-2FC(PC)PMCF牵引变频器牵引变频器 3种电压供电的机车种电压供电的机车(25Kv/15kV,=1,5kV)六、交流传动机车新技术六、交流传动机车新技术l大功率电力电子器件大功率电力电子器件l交流电机驱动控制规则与控制理论交流电机驱动控制规则与控制理论l列车网络技术列车网络技术l列车控制系统软件列车控制系统软件le e化列车（化列车（eTraineTrain ）leTrain eTrain 监控系统监控系统l音频系统音频系统l车地通讯新技术车地通讯新技术l典型的司机室无线通讯技术典型的司机室无线通讯技术谢谢！
