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列车电力传动与控制第9章交流传动内燃机车恒功率调速系统


列车电力传动控制 列车电力传动与控制 交流传动系统分析 2018/2/12 1 第9章 交流传动内燃机车恒功率调速系统 9.1 异步牵引电动机控制规律的选择 9.2 牵引逆变器电路分析 交流传动系统分析 交流传动内燃机车为自备电源的机车,交-直-交流恒功率 调速系统由交流牵引发电机、牵引变流器、异步牵引电动机以 及控制系统组成。柴油机拖动三相同步发电机产生三相交流电, 按照恒功率方式供给牵引变流器。牵引变流器由不可控三相桥 式整流器、中间直流环节和电压型三相逆变器组成。中间直流 环节通过支撑电容进行滤波、稳压。逆变器一般采用两电平电 压型逆变器。逆变器在特定的控制模式下,将稳定的直流电压 变换为频率电压均可调节的三相等效正弦波交流电,供给异步 牵引电动机,将电能转换为机械能驱动动轮旋转,在轮轨之间 产生牵引力,驱动机车运行。控制系统采用微机网络控制,主 要完成恒功率励磁控制、机车牵引控制、柴油机燃油电子喷射 及运行控制、机车主要部位的保护控制等。通过网络将 2018/2/12 3 计算机与柴油机运行控制、辅助系统控制、牵引传动系统控制 等设备连接起来,为与第三方设备进行通信提供连接接口与支 持。交-直-交流传动内燃机车牵引变流器电路原理,如图9-1所 示。 VD1 U V W ? VD3 VD5 Cd1 T1 D1 T3 D3 T5 D5 ? ? ? ? A ? ? ? ? Ud N B C VD4 VD6 VD2 Cd2 T4 D4 T6 D6 T2 D2 图9-1 交流传动内燃机车牵引变流器电路原理图 交流传动系统分析 交流传动内燃机车可看作由交-直流和直-交流两部分组成。 交-直流部分与交-直流传动内燃机车完全相同,由柴油机拖动 三相同步发电机按照恒功率方式运行,产生三相交流电经三相 桥式硅整流器整流成直流,完成交流电能的产生与变换。直-交 流部分可以看作是交-直流传动的扩展,直流电源经支撑电容滤 波稳压后供给牵引逆变器,完成直-交流变换,为交流牵引电动 机提供变压变频等效正弦三相交流电能,并对其转速与转矩实 施控制,实现对机车速度与牵引力的控制。交流传动内燃机车 动力制动也采用电阻制动。 内燃机车交流传动属于恒功率供电的交-直-交流传动系统, 由于电能供给方式不同,与外接电源恒电压供电的交流传动系 统相比较,在交-直部分存在差异,区别在于整流器采用三 2018/2/12 5 交流传动系统分析 相不可控整流器,中间环节储能器只设支撑电容器,仅与逆变 器负载交换无功能量和谐波功率。直-交部分与电力机车/EMU 传动系统相同,采用两电平式电压型逆变器。 2018/2/12 6 交流传动系统分析 9.1 异步牵引电动机控制规律的选择 9.1.1异步电动机牵引特性的形成 内燃机车牵引特性基本上由两部分组成,如图9-2所示。 一部分是牵引力或转矩几乎不变的起动加速部分,如图中虚线 AB所示。另一部分是牵引力和速度成双曲线规律变化的恒功 率运行部分,如图虚线BC所示。 由于机车起动和恒功率两个 区段中牵引力的变化规律是不同的,所以异步牵引电动机机械 特性的变化规律也应不同。 对于机车起动阶段,为了实现几乎不变的牵引力,异步牵 引电动机的最大转矩也应保持不变,而且最大转矩Tmax应大于 所要求的牵引转矩Tst(起动转矩)。异步牵引电动机为实现所 需要的牵引转矩而出现的工况点如图中a、b、c、d各点所示。 2018/2/12 7 对于恒功率运行阶段,要求

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