大功率交流傳動(dòng)機(jī)車

1、1郭世明郭世明 l西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院l2009年年11月月2l1 1交流傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)交流傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)l2 2國(guó)內(nèi)外交流傳動(dòng)的發(fā)展概況國(guó)內(nèi)外交流傳動(dòng)的發(fā)展概況 l3 3和諧型大功率交流傳動(dòng)機(jī)車和諧型大功率交流傳動(dòng)機(jī)車l4 4大功率交流傳動(dòng)機(jī)車的關(guān)鍵技術(shù)大功率交流傳動(dòng)機(jī)車的關(guān)鍵技術(shù) 3l交流傳動(dòng)機(jī)車所以成為現(xiàn)代機(jī)車發(fā)展的方交流傳動(dòng)機(jī)車所以成為現(xiàn)代機(jī)車發(fā)展的方向，正是由其所具有的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)所決定向，正是由其所具有的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)所決定的。的。l和傳統(tǒng)的直流傳動(dòng)相比，交流傳動(dòng)系統(tǒng)的和傳統(tǒng)的直流傳動(dòng)相比，交流傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)越之處表現(xiàn)在功率因數(shù)、粘著、維修、優(yōu)越之處表現(xiàn)在功率因數(shù)、粘著

2、、維修、效率、重量尺寸、效率、重量尺寸、動(dòng)力性能、制動(dòng)性能動(dòng)力性能、制動(dòng)性能等等諸多方面。諸多方面。 4l1）異步電動(dòng)機(jī)有很硬的機(jī)械特性，所以當(dāng)某電機(jī)發(fā)生空轉(zhuǎn)時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)矩很快降低，具有很強(qiáng)的恢復(fù)粘著的能力。串激電動(dòng)機(jī)則不然，轉(zhuǎn)矩變化一點(diǎn)，轉(zhuǎn)速就有很大的變化。 2）異步電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)可以很方便地進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)。根據(jù)檢測(cè)有關(guān)粘著控制的信號(hào)，準(zhǔn)確、迅速地改變逆變器輸出的電壓和頻率，尋求最佳工作點(diǎn)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)既不發(fā)生空轉(zhuǎn)，又能充分發(fā)揮最大的牽引力。 5l1992年美國(guó)鐵路協(xié)會(huì)（年美國(guó)鐵路協(xié)會(huì)（AAR）在向四家機(jī)車）在向四家機(jī)車制造廠提出的制造廠提出的26臺(tái)交流傳動(dòng)機(jī)車投標(biāo)建議書(shū)臺(tái)交流傳動(dòng)機(jī)車

3、投標(biāo)建議書(shū)中提出的粘著指標(biāo)是：起動(dòng)粘著系數(shù)中提出的粘著指標(biāo)是：起動(dòng)粘著系數(shù)45%，全天候牽引粘著系數(shù)是全天候牽引粘著系數(shù)是32%（GE公司在交公司在交直傳動(dòng)機(jī)車上，采用粘著控制裝置后，全天直傳動(dòng)機(jī)車上，采用粘著控制裝置后，全天候粘著系數(shù)是候粘著系數(shù)是0.250.30）。）。l如此之高的粘著利用，正是針對(duì)交流機(jī)傳動(dòng)如此之高的粘著利用，正是針對(duì)交流機(jī)傳動(dòng)機(jī)車所具有的良好的粘著控制而提出的，這機(jī)車所具有的良好的粘著控制而提出的，這對(duì)于交對(duì)于交直傳動(dòng)系統(tǒng)是不可想象的。直傳動(dòng)系統(tǒng)是不可想象的。l德國(guó)四軸德國(guó)四軸120型機(jī)車，可滿足以往六軸機(jī)車的型機(jī)車，可滿足以往六軸機(jī)車的全部要求。全部要求。 6l 這個(gè)

4、概念是指在其它條件大致相同的前提這個(gè)概念是指在其它條件大致相同的前提下，在機(jī)車結(jié)構(gòu)所提供的空間條件下，可下，在機(jī)車結(jié)構(gòu)所提供的空間條件下，可以裝更大功率的異步電動(dòng)機(jī)。以裝更大功率的異步電動(dòng)機(jī)。 l如加拿大改造的如加拿大改造的CP4744號(hào)機(jī)車，在給定的號(hào)機(jī)車，在給定的設(shè)計(jì)空間條件下，直流電動(dòng)機(jī)的功率大約設(shè)計(jì)空間條件下，直流電動(dòng)機(jī)的功率大約被限制在被限制在600700kW/軸。裝用軸。裝用BBC6FRA40B異步牽引電動(dòng)機(jī)，其功率可異步牽引電動(dòng)機(jī)，其功率可達(dá)達(dá)1500kW/軸以上。軸以上。 7lND5型交直流傳動(dòng)機(jī)車和型交直流傳動(dòng)機(jī)車和SD60MAC交流傳交流傳動(dòng)機(jī)車的牽引力情況：動(dòng)機(jī)車的牽引力

5、情況：lND5機(jī)車的柴油機(jī)的標(biāo)定功率為機(jī)車的柴油機(jī)的標(biāo)定功率為2940kW，起，起動(dòng)牽引力為動(dòng)牽引力為533.6kN，持續(xù)速度為，持續(xù)速度為22.2km/h時(shí)時(shí)的持續(xù)牽引力為的持續(xù)牽引力為359.8kN；lSD60MAC機(jī)車的柴油機(jī)的標(biāo)定功率為機(jī)車的柴油機(jī)的標(biāo)定功率為2835kW，起動(dòng)牽引力為，起動(dòng)牽引力為781kN，持續(xù)速度為，持續(xù)速度為20.5km/h時(shí)的持續(xù)牽引力為時(shí)的持續(xù)牽引力為521kN。l后者與前者相比，不論起動(dòng)牽引力和持續(xù)牽后者與前者相比，不論起動(dòng)牽引力和持續(xù)牽引力都高出引力都高出45%。 8l直流電動(dòng)機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)為0.33kW/kg，同步電動(dòng)機(jī)為，同步電動(dòng)機(jī)為0.5kW/kg

6、，異步電動(dòng)機(jī)為，異步電動(dòng)機(jī)為0.68kW/kg。l隨著科技的發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的單位重量隨著科技的發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的單位重量功率將越來(lái)越高。功率將越來(lái)越高。l如日本新干線如日本新干線300系列原型試驗(yàn)車，所采用系列原型試驗(yàn)車，所采用的交流異步牽引電動(dòng)機(jī)其功率達(dá)到的交流異步牽引電動(dòng)機(jī)其功率達(dá)到300kW，而其重量不足而其重量不足400kg，單位重量功率可達(dá)，單位重量功率可達(dá)0.75kW/kg。9l交流異步電動(dòng)機(jī)無(wú)換向器、無(wú)電刷裝置；交流異步電動(dòng)機(jī)無(wú)換向器、無(wú)電刷裝置；除軸承外無(wú)磨擦部件，密封性好，防潮、除軸承外無(wú)磨擦部件，密封性好，防潮、防塵性能好；全部電氣部件所用絕緣材料防塵性能好；全部電氣部件

7、所用絕緣材料均為均為H級(jí)或級(jí)或F級(jí)，絕緣性能好，耐熱性能好。級(jí)，絕緣性能好，耐熱性能好。l控制裝置是模塊結(jié)構(gòu)，故障率也很低，驅(qū)控制裝置是模塊結(jié)構(gòu)，故障率也很低，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的全部運(yùn)行過(guò)程和控制過(guò)程均由無(wú)動(dòng)系統(tǒng)的全部運(yùn)行過(guò)程和控制過(guò)程均由無(wú)觸點(diǎn)電子元件完成，所以不存在傳統(tǒng)系統(tǒng)觸點(diǎn)電子元件完成，所以不存在傳統(tǒng)系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生的觸點(diǎn)磨損、粘連、接觸不良、中經(jīng)常發(fā)生的觸點(diǎn)磨損、粘連、接觸不良、機(jī)械卡滯等問(wèn)題。機(jī)械卡滯等問(wèn)題。 10l交流傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率約為交流傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率約為0.90，而交直流傳，而交直流傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率約為動(dòng)系統(tǒng)的總效率約為0.86。E120交流傳動(dòng)機(jī)車交流傳動(dòng)機(jī)車在長(zhǎng)期應(yīng)用對(duì)比中發(fā)現(xiàn)

8、，客運(yùn)作業(yè)時(shí)可節(jié)能在長(zhǎng)期應(yīng)用對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，客運(yùn)作業(yè)時(shí)可節(jié)能36%，貨運(yùn)作業(yè)時(shí)可節(jié)能，貨運(yùn)作業(yè)時(shí)可節(jié)能810%。l由可靠性、耐久性和易于維修的結(jié)合，使交流由可靠性、耐久性和易于維修的結(jié)合，使交流傳動(dòng)機(jī)車的利用率顯著提高。與直流傳動(dòng)機(jī)車傳動(dòng)機(jī)車的利用率顯著提高。與直流傳動(dòng)機(jī)車相比，相比，BBC交流傳動(dòng)機(jī)車的利用率提高了交流傳動(dòng)機(jī)車的利用率提高了10%。 交流傳動(dòng)機(jī)車有很強(qiáng)的使用靈活性，它既可交流傳動(dòng)機(jī)車有很強(qiáng)的使用靈活性，它既可滿足貨運(yùn)的大的起動(dòng)牽引力的要求，又可滿足滿足貨運(yùn)的大的起動(dòng)牽引力的要求，又可滿足客運(yùn)高速度的要求?？瓦\(yùn)高速度的要求。 11l異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，同時(shí)采用異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

9、緊湊、重量輕，同時(shí)采用特殊的懸掛裝置，簧下重量小，有較高的特殊的懸掛裝置，簧下重量小，有較高的曲線通過(guò)能力，對(duì)軌面的沖擊力小。曲線通過(guò)能力，對(duì)軌面的沖擊力小。l可在廣闊的速度范圍內(nèi)實(shí)行電制動(dòng)，甚至可在廣闊的速度范圍內(nèi)實(shí)行電制動(dòng)，甚至可以制動(dòng)到零，制動(dòng)功率大?？梢灾苿?dòng)到零，制動(dòng)功率大。l一部分電制動(dòng)的能量可用于其它輔助設(shè)備。一部分電制動(dòng)的能量可用于其它輔助設(shè)備。12l交交-直直-交電力機(jī)車采用四象限控制器作為機(jī)交電力機(jī)車采用四象限控制器作為機(jī)車電源側(cè)的變流器，可以在廣泛的負(fù)荷范圍車電源側(cè)的變流器，可以在廣泛的負(fù)荷范圍內(nèi)保持功率因素接近內(nèi)保持功率因素接近 1，電流的波形接近于，電流的波形接近于正弦

10、波，而且在再生制動(dòng)時(shí)也是如此。正弦波，而且在再生制動(dòng)時(shí)也是如此。l這樣不僅降低了電網(wǎng)損耗而且在再生制動(dòng)時(shí)這樣不僅降低了電網(wǎng)損耗而且在再生制動(dòng)時(shí)可將高質(zhì)量電能反饋給電網(wǎng)，消除了電網(wǎng)對(duì)可將高質(zhì)量電能反饋給電網(wǎng)，消除了電網(wǎng)對(duì)信號(hào)和通信系統(tǒng)的干擾。信號(hào)和通信系統(tǒng)的干擾。 13l1971年德國(guó)年德國(guó)Henschel公司和公司和BBC公司首先開(kāi)公司首先開(kāi)發(fā)出發(fā)出DE2500型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，功率為型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，功率為1840kW，從此開(kāi)始了現(xiàn)代交流機(jī)車的時(shí)代。，從此開(kāi)始了現(xiàn)代交流機(jī)車的時(shí)代。l自自1970年起，交流傳動(dòng)機(jī)車的產(chǎn)量逐年增加。年起，交流傳動(dòng)機(jī)車的產(chǎn)量逐年增加。以以DE2500型機(jī)車為先

11、驅(qū)的交流傳動(dòng)機(jī)車可型機(jī)車為先驅(qū)的交流傳動(dòng)機(jī)車可視為第一代交流傳動(dòng)機(jī)車。受當(dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展視為第一代交流傳動(dòng)機(jī)車。受當(dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展的限制，主電路開(kāi)關(guān)元件采用的是關(guān)斷速度的限制，主電路開(kāi)關(guān)元件采用的是關(guān)斷速度較快的普通晶閘管，控制電路有的還沒(méi)有采較快的普通晶閘管，控制電路有的還沒(méi)有采用微機(jī)。用微機(jī)。14l1989年年ABB公司開(kāi)發(fā)出采用公司開(kāi)發(fā)出采用GTO晶閘管逆變器的晶閘管逆變器的第二代交流傳動(dòng)的第二代交流傳動(dòng)的DE1024型內(nèi)燃機(jī)車（型內(nèi)燃機(jī)車（1987年世年世界上出現(xiàn)第一臺(tái)應(yīng)用界上出現(xiàn)第一臺(tái)應(yīng)用GTO元件的交流機(jī)車元件的交流機(jī)車3200kW的的Re4/4型機(jī)車，應(yīng)用型機(jī)車，應(yīng)用GTO元件的交流機(jī)元

12、件的交流機(jī)車稱為第二代交流傳動(dòng)機(jī)車）；車稱為第二代交流傳動(dòng)機(jī)車）；l1996年年11月，德國(guó)月，德國(guó)Adtranz公司和美國(guó)公司和美國(guó)GE公司合公司合作開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)作開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)“藍(lán)虎藍(lán)虎”系列交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，系列交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，功率范圍從功率范圍從1640kW到到3280kW，貨運(yùn)機(jī)車最高速，貨運(yùn)機(jī)車最高速度為度為120km/h，客運(yùn)機(jī)車最高速度為，客運(yùn)機(jī)車最高速度為200km/h和和240km/h。15l從從80年代中期開(kāi)始，美國(guó)年代中期開(kāi)始，美國(guó)GM公司便與德國(guó)西門(mén)子公司便與德國(guó)西門(mén)子公司合作，共同開(kāi)發(fā)新一代交流傳動(dòng)大功率內(nèi)燃機(jī)公司合作，共同開(kāi)發(fā)新一代交流傳動(dòng)大功率內(nèi)燃機(jī)車。車。19

13、93年美國(guó)伯靈頓北方圣菲鐵路（年美國(guó)伯靈頓北方圣菲鐵路（BNSF）一）一次就向次就向GM公司訂購(gòu)公司訂購(gòu)350臺(tái)臺(tái)4000英制馬力的英制馬力的SD70MAC型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。l這種新型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車顯示出了良好的技術(shù)經(jīng)這種新型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車顯示出了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，又適應(yīng)了美國(guó)各大鐵路公司機(jī)車?yán)匣鴮?jì)性能，又適應(yīng)了美國(guó)各大鐵路公司機(jī)車?yán)匣鴮⒏聯(lián)Q代的需要。對(duì)更新?lián)Q代的需要。對(duì)GM公司大批交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)公司大批交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的訂貨，刺激并推動(dòng)了車的訂貨，刺激并推動(dòng)了GE公司加速開(kāi)發(fā)自己的大公司加速開(kāi)發(fā)自己的大功率交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。至目前，功率交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。至

14、目前，GM和和GE公司的公司的大功率交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的訂貨總數(shù)估計(jì)已超過(guò)大功率交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的訂貨總數(shù)估計(jì)已超過(guò)3000臺(tái)。臺(tái)。16l我國(guó)交流傳動(dòng)技術(shù)的研究始于我國(guó)交流傳動(dòng)技術(shù)的研究始于70年代初，可年代初，可以說(shuō)起步不晚，但國(guó)際上以說(shuō)起步不晚，但國(guó)際上80年代初交流傳動(dòng)年代初交流傳動(dòng)機(jī)車就已經(jīng)進(jìn)入商用化，技術(shù)日趨成熟。因機(jī)車就已經(jīng)進(jìn)入商用化，技術(shù)日趨成熟。因此鐵道部主管領(lǐng)導(dǎo)曾指出，我國(guó)發(fā)展交流傳此鐵道部主管領(lǐng)導(dǎo)曾指出，我國(guó)發(fā)展交流傳動(dòng)不要跟在別人后面先動(dòng)不要跟在別人后面先KK，后，后GTO，再，再IGBT一步一步地走老路繞彎子，應(yīng)跨過(guò)一步一步地走老路繞彎子，應(yīng)跨過(guò)GTO階段，直接發(fā)展階段，

15、直接發(fā)展IGBT技術(shù)，縮短我國(guó)技術(shù)，縮短我國(guó)與國(guó)際上當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)的差距。與國(guó)際上當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)的差距。 17l到到90年代我國(guó)由株洲電力機(jī)車研究所和鐵年代我國(guó)由株洲電力機(jī)車研究所和鐵道部科學(xué)研究院共同研制的，功率達(dá)道部科學(xué)研究院共同研制的，功率達(dá)1000kW的電力牽引交流傳動(dòng)系統(tǒng)獲得成功。的電力牽引交流傳動(dòng)系統(tǒng)獲得成功。l在此基礎(chǔ)上，由株洲電力機(jī)車廠、株洲電在此基礎(chǔ)上，由株洲電力機(jī)車廠、株洲電力機(jī)車研究所于力機(jī)車研究所于1996年共同研制的年共同研制的4軸軸4000kW，我國(guó)第一臺(tái)交流傳動(dòng)電力機(jī)車，我國(guó)第一臺(tái)交流傳動(dòng)電力機(jī)車（原形車）誕生。（原形車）誕生。l以以AC4000命名的交流傳動(dòng)機(jī)車的研

16、制，標(biāo)命名的交流傳動(dòng)機(jī)車的研制，標(biāo)志著我國(guó)電力機(jī)車進(jìn)入交流傳動(dòng)時(shí)代。志著我國(guó)電力機(jī)車進(jìn)入交流傳動(dòng)時(shí)代。 18l世紀(jì)之交的世紀(jì)之交的2000年是我國(guó)交流傳動(dòng)電力機(jī)車年是我國(guó)交流傳動(dòng)電力機(jī)車取得卓越成果的一年。取得卓越成果的一年。l這一年可供商用的大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車這一年可供商用的大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車研制成功，標(biāo)志著我國(guó)交流傳動(dòng)電力機(jī)車的研制成功，標(biāo)志著我國(guó)交流傳動(dòng)電力機(jī)車的工程化進(jìn)入新的階段。工程化進(jìn)入新的階段。l2000年我國(guó)首批投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的國(guó)內(nèi)單軸功年我國(guó)首批投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的國(guó)內(nèi)單軸功率最大、技術(shù)最先進(jìn)、達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的率最大、技術(shù)最先進(jìn)、達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的交流傳動(dòng)高速客運(yùn)電力機(jī)車交

17、流傳動(dòng)高速客運(yùn)電力機(jī)車“熊貓?zhí)栃茇執(zhí)枴焙透吆透咚賱?dòng)車組動(dòng)力車速動(dòng)車組動(dòng)力車“藍(lán)箭號(hào)藍(lán)箭號(hào)”的誕生，標(biāo)志著的誕生，標(biāo)志著我國(guó)鐵路機(jī)車進(jìn)入現(xiàn)代高科技領(lǐng)域我國(guó)鐵路機(jī)車進(jìn)入現(xiàn)代高科技領(lǐng)域。 19l1999年年9月我國(guó)首臺(tái)交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車月我國(guó)首臺(tái)交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車“捷捷力型力型”調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車研制成功；調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車研制成功；l2000年年6月由大連機(jī)車車輛廠和西門(mén)子公司月由大連機(jī)車車輛廠和西門(mén)子公司合作研制生產(chǎn)的合作研制生產(chǎn)的DF4DAC型交流傳動(dòng)內(nèi)燃型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車落成，該機(jī)車為客貨運(yùn)兩用，它的研機(jī)車落成，該機(jī)車為客貨運(yùn)兩用，它的研制成功標(biāo)志著我國(guó)大功率內(nèi)燃機(jī)車跨入了制成功標(biāo)志著我國(guó)大功率內(nèi)燃機(jī)車跨入

18、了將全面實(shí)現(xiàn)交流化的新時(shí)代。將全面實(shí)現(xiàn)交流化的新時(shí)代。l機(jī)車設(shè)計(jì)軸重為機(jī)車設(shè)計(jì)軸重為233%，計(jì)算整備重量為，計(jì)算整備重量為1383%t，機(jī)車的最大速度為，機(jī)車的最大速度為14.5km/h，持續(xù)速度為持續(xù)速度為19.9km/h，起動(dòng)牽引力為，起動(dòng)牽引力為444N，輪周功率為輪周功率為2460kW，輪周制動(dòng)功率為，輪周制動(dòng)功率為2850kW。 20和諧型電力機(jī)車1、現(xiàn)代機(jī)車的技術(shù)特點(diǎn)l 現(xiàn)代機(jī)車現(xiàn)代機(jī)車 傳統(tǒng)機(jī)車傳統(tǒng)機(jī)車l1. 傳動(dòng)方式傳動(dòng)方式 交流傳動(dòng)交流傳動(dòng) 直流傳動(dòng)直流傳動(dòng)l2. 變流系統(tǒng)變流系統(tǒng) 采用采用IGBT器件的器件的 晶閘管相控整流器晶閘管相控整流器l 四象限變流器四象限變流器+

19、l 電機(jī)逆變器電機(jī)逆變器l3. 牽引電機(jī)牽引電機(jī) 三相交流異步電機(jī)三相交流異步電機(jī) 直流電機(jī)直流電機(jī)l 制造簡(jiǎn)單制造簡(jiǎn)單,堅(jiān)固耐用堅(jiān)固耐用 制造復(fù)雜制造復(fù)雜,費(fèi)工費(fèi)料費(fèi)工費(fèi)料l 無(wú)機(jī)械換向器無(wú)機(jī)械換向器 機(jī)械換向器機(jī)械換向器l -消除環(huán)火故障消除環(huán)火故障 -運(yùn)用中易發(fā)生環(huán)火運(yùn)用中易發(fā)生環(huán)火l -起動(dòng)時(shí)無(wú)燒損起動(dòng)時(shí)無(wú)燒損 -起動(dòng)時(shí)可能發(fā)生燒損起動(dòng)時(shí)可能發(fā)生燒損l -無(wú)電刷維修無(wú)電刷維修 -需要維修電刷需要維修電刷l -接地故障大大減少接地故障大大減少 - 接地故障較多接地故障較多l(xiāng) 鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子,消除絕緣故障消除絕緣故障 轉(zhuǎn)子帶絕緣繞組轉(zhuǎn)子帶絕緣繞組211、現(xiàn)代機(jī)車的技術(shù)特點(diǎn)、現(xiàn)代機(jī)車的技術(shù)

20、特點(diǎn)l 現(xiàn)代機(jī)車現(xiàn)代機(jī)車 傳統(tǒng)機(jī)車傳統(tǒng)機(jī)車l4. 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 車載計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)車載計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 模擬模擬-數(shù)字混合控制數(shù)字混合控制l 完善的自診斷系統(tǒng)完善的自診斷系統(tǒng) 初級(jí)水平的故障檢測(cè)初級(jí)水平的故障檢測(cè)l5. 網(wǎng)側(cè)性能網(wǎng)側(cè)性能 cos=1 cos=0.9l6. 電制動(dòng)性能電制動(dòng)性能 再生制動(dòng)再生制動(dòng) 電阻制動(dòng)電阻制動(dòng)l 主電路結(jié)構(gòu)不變主電路結(jié)構(gòu)不變 主電路結(jié)構(gòu)改變主電路結(jié)構(gòu)改變l 牽引牽引-再生制動(dòng)平滑轉(zhuǎn)換再生制動(dòng)平滑轉(zhuǎn)換l 能量反饋電網(wǎng)能量反饋電網(wǎng) 能量消耗在電阻上能量消耗在電阻上l 制動(dòng)力大制動(dòng)力大,且可制停且可制停 制動(dòng)力線性下降制動(dòng)力線性下降l 制動(dòng)功率與牽引功率相同制動(dòng)功率與牽引

21、功率相同22HXD1型交流傳動(dòng)電力機(jī)車23HXD1型電力機(jī)車概述l概述概述lHXD1型交流傳動(dòng)電力機(jī)車是由株洲電力機(jī)車有型交流傳動(dòng)電力機(jī)車是由株洲電力機(jī)車有l(wèi)限公司與德國(guó)西門(mén)子公司在限公司與德國(guó)西門(mén)子公司在EuroSprinter（歐洲（歐洲l短跑者）機(jī)車技術(shù)平臺(tái)上聯(lián)合研發(fā)的新型大功率短跑者）機(jī)車技術(shù)平臺(tái)上聯(lián)合研發(fā)的新型大功率l交流傳動(dòng)交流傳動(dòng)8軸貨運(yùn)機(jī)車，主要用于鐵路專線（大軸貨運(yùn)機(jī)車，主要用于鐵路專線（大l秦線）牽引重載列車（兩萬(wàn)噸運(yùn)煤專列），具有秦線）牽引重載列車（兩萬(wàn)噸運(yùn)煤專列），具有l(wèi)功率大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、效率功率大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、效率l高、能源消耗低

22、等特點(diǎn)，可滿足我國(guó)大秦線鐵路高、能源消耗低等特點(diǎn)，可滿足我國(guó)大秦線鐵路l煤炭運(yùn)輸?shù)男枰?。煤炭運(yùn)輸?shù)男枰?4HXD1型電力機(jī)車技術(shù)參數(shù)25HXD1型電力機(jī)車技術(shù)參數(shù)26HXD1型機(jī)車主電路27HXD1型機(jī)車牽引變流器技術(shù)參數(shù)28HXD1型機(jī)車牽引電機(jī)技術(shù)參數(shù)29車載TCN網(wǎng)絡(luò)30HXD2型交流傳動(dòng)電力機(jī)車31HXD2電力機(jī)車概述lHXD2型交流傳動(dòng)電力機(jī)車是由大同電力機(jī)車有限公司與法國(guó)阿爾斯通公司在PRIMA機(jī)車技術(shù)平臺(tái)上聯(lián)合研發(fā)的新型大功率交流傳動(dòng)8軸貨運(yùn)機(jī)車，主要用于鐵路專線（大秦線）牽引重載列車（兩萬(wàn)噸運(yùn)煤專列），具有功率大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、效率高、能源消耗低等特點(diǎn)，可滿足

23、我國(guó)大秦線鐵路煤炭運(yùn)輸?shù)男枰?2HXD2電力機(jī)車技術(shù)參數(shù)33HXD2電力機(jī)車技術(shù)參數(shù)34HXD2機(jī)車主電路35HXD2機(jī)車牽引變流器技術(shù)參數(shù)36HXD2機(jī)車牽引電機(jī)技術(shù)參數(shù)37車載FIP網(wǎng)絡(luò)38HXD3型交流傳動(dòng)電力機(jī)車39HXD3型交流傳動(dòng)電力機(jī)車概述l概述概述lHXD3型交流傳動(dòng)電力機(jī)車是由大連機(jī)車車輛型交流傳動(dòng)電力機(jī)車是由大連機(jī)車車輛l有限公司與日本東芝公司聯(lián)合研發(fā)的新型有限公司與日本東芝公司聯(lián)合研發(fā)的新型l大功率大功率6軸貨運(yùn)機(jī)車，主要用于鐵路干線牽軸貨運(yùn)機(jī)車，主要用于鐵路干線牽l引重載列車和快捷貨物列車，具有功率引重載列車和快捷貨物列車，具有功率l大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、

24、效大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、效l率高、能源消耗低等特點(diǎn)，可滿足我國(guó)鐵率高、能源消耗低等特點(diǎn)，可滿足我國(guó)鐵l路重載、快捷貨物運(yùn)輸?shù)男枰?。路重載、快捷貨物運(yùn)輸?shù)男枰?0HXD3型電力機(jī)車技術(shù)特征l（1）電傳動(dòng)系統(tǒng)采用下懸安裝方式的多繞組變壓器，）電傳動(dòng)系統(tǒng)采用下懸安裝方式的多繞組變壓器，lIGBT水冷變流機(jī)組，水冷變流機(jī)組，1250kW異步牽引電動(dòng)機(jī)。機(jī)車具有異步牽引電動(dòng)機(jī)。機(jī)車具有l(wèi)起動(dòng)（持續(xù)）牽引力大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、起動(dòng)（持續(xù)）牽引力大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、功率因數(shù)高等特點(diǎn)；功率因數(shù)高等特點(diǎn)；l（2）輔助電氣系統(tǒng)采用）輔助電氣系統(tǒng)采用2組輔助變流器，分別提供

25、組輔助變流器，分別提供VVVF和和lCVCF三相輔助電源。對(duì)輔助機(jī)組進(jìn)行分類供電，系統(tǒng)冗余三相輔助電源。對(duì)輔助機(jī)組進(jìn)行分類供電，系統(tǒng)冗余性強(qiáng)，一組輔助變流器發(fā)生故障后可以由另一組輔助變流器性強(qiáng)，一組輔助變流器發(fā)生故障后可以由另一組輔助變流器采用采用CVCF方式對(duì)一臺(tái)壓縮機(jī)及其它輔助機(jī)組供電；方式對(duì)一臺(tái)壓縮機(jī)及其它輔助機(jī)組供電；l（3）采用微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)車特性控制、邏輯控）采用微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)車特性控制、邏輯控制、自診斷功能和機(jī)車的網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)功能，并具有信息儲(chǔ)存和制、自診斷功能和機(jī)車的網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)功能，并具有信息儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能；轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能；41HXD3型電力機(jī)車技術(shù)特征l（4）總體

26、設(shè)計(jì)采用高度集成化、模塊化的設(shè)計(jì)思路，電氣）總體設(shè)計(jì)采用高度集成化、模塊化的設(shè)計(jì)思路，電氣系統(tǒng)與空氣系統(tǒng)分布布局。采用了規(guī)范化司機(jī)室的設(shè)計(jì)理系統(tǒng)與空氣系統(tǒng)分布布局。采用了規(guī)范化司機(jī)室的設(shè)計(jì)理念；念；l（5）采用帶有中梁的、整體承載的框架式車體結(jié)構(gòu)，有利）采用帶有中梁的、整體承載的框架式車體結(jié)構(gòu)，有利于提高機(jī)車車體的強(qiáng)度和剛度；于提高機(jī)車車體的強(qiáng)度和剛度；l（6）轉(zhuǎn)向架二系支承采用高圓螺旋彈簧，牽引電機(jī)采用滾）轉(zhuǎn)向架二系支承采用高圓螺旋彈簧，牽引電機(jī)采用滾動(dòng)抱軸承半懸掛結(jié)構(gòu)，采用輪盤(pán)制動(dòng)、整體軸箱及低位牽動(dòng)抱軸承半懸掛結(jié)構(gòu)，采用輪盤(pán)制動(dòng)、整體軸箱及低位牽等技術(shù)；等技術(shù)；l（7）采用獨(dú)立通風(fēng)冷卻技

27、術(shù)；）采用獨(dú)立通風(fēng)冷卻技術(shù)；l（8）采用了克諾爾集成化的空氣制動(dòng)系統(tǒng)，在司機(jī)室具有）采用了克諾爾集成化的空氣制動(dòng)系統(tǒng)，在司機(jī)室具有制動(dòng)系統(tǒng)顯示、故障查詢和故障存儲(chǔ)功能制動(dòng)系統(tǒng)顯示、故障查詢和故障存儲(chǔ)功能42HXD3型電力機(jī)車技術(shù)參數(shù)43HXD3型電力機(jī)車技術(shù)參數(shù)44HXD3型機(jī)車主電路45HXD3型機(jī)車輔助系統(tǒng)46HXD3型機(jī)車牽引變流器技術(shù)參數(shù)型機(jī)車牽引變流器技術(shù)參數(shù)47HXD3型機(jī)車牽引電機(jī)技術(shù)參數(shù)型機(jī)車牽引電機(jī)技術(shù)參數(shù)48l1、大功率電力電子變換技術(shù)l 牽引變流器l2、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)l 網(wǎng)絡(luò)控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制49l電力電子變換技術(shù)是應(yīng)用電力電子器件對(duì)電力電子變換技術(shù)是應(yīng)用電力電

28、子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。l（1 1）電能變換包括：）電能變換包括：l交流直流交流直流(AC(ACDC)DC)的變換（整流）的變換（整流）l直流交流直流交流(DC(DCAC)AC)變換（逆變）變換（逆變）l交流直流交流（交直交系統(tǒng)）交流直流交流（交直交系統(tǒng)）l（2 2）控制則包括：）控制則包括：l對(duì)電能傳送流動(dòng)方向的控制；對(duì)電能傳送流動(dòng)方向的控制；l對(duì)電能質(zhì)量指標(biāo)的控制，包括電量的大對(duì)電能質(zhì)量指標(biāo)的控制，包括電量的大小、頻率、波形和相位等。小、頻率、波形和相位等。5051l門(mén)極可關(guān)斷晶閘管又稱為可關(guān)斷晶閘管，簡(jiǎn)稱門(mén)極可關(guān)斷晶閘管又稱為可關(guān)斷晶閘管，簡(jiǎn)稱 GTO

29、（Gate Ture-Off Thyristor），它與普通晶閘），它與普通晶閘管相比，屬于管相比，屬于“全控型全控型”器件或器件或“自關(guān)斷自關(guān)斷”器件，器件，它既可控制自身的開(kāi)通，又可控制自身的關(guān)斷。它既可控制自身的開(kāi)通，又可控制自身的關(guān)斷。l 主電路元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。主電路元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。l 裝置小巧輕便。裝置小巧輕便。l 因換流屬于脈沖換流，所以無(wú)噪聲。因換流屬于脈沖換流，所以無(wú)噪聲。l 不需要安裝強(qiáng)迫換流裝置，減少了損耗，所以不需要安裝強(qiáng)迫換流裝置，減少了損耗，所以 GTOGTO 裝置的使用效率高。裝置的使用效率高。l 易實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制，因此可改善輸出波形。易實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制，因此可改善輸

30、出波形。 52lIGBTIGBT是是 MOSFETMOSFET 和和 GTRGTR的復(fù)合，其特點(diǎn)是：的復(fù)合，其特點(diǎn)是：l IGBTIGBT 的開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)關(guān)損耗小。的開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)關(guān)損耗小。l 在相同電壓、電流定額的情況下，在相同電壓、電流定額的情況下，IGBTIGBT 的安全工的安全工作區(qū)域比作區(qū)域比 GTRGTR 大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。l IGBTIGBT 的通態(tài)壓降在的通態(tài)壓降在 1/21/2 或或 1/31/3 額定電流以下區(qū)段額定電流以下區(qū)段具有負(fù)的溫度系數(shù)，而在其以上區(qū)段則具有正的溫度具有負(fù)的溫度系數(shù)，而在其以上區(qū)段則具有正的溫度系數(shù)

31、。而且通態(tài)壓降比電力系數(shù)。而且通態(tài)壓降比電力 MOSFETMOSFET 低。低。l IGBTIGBT 的輸入阻抗高。的輸入阻抗高。l 與電力與電力 MOSFETMOSFET 和和 GTRGTR 相比，相比，IGBTIGBT 的耐高電壓和大的耐高電壓和大電流值還可進(jìn)一步提高，并保持開(kāi)關(guān)頻率高的特點(diǎn)。電流值還可進(jìn)一步提高，并保持開(kāi)關(guān)頻率高的特點(diǎn)。53 IGBT的結(jié)構(gòu)l（a）基本結(jié)構(gòu) （b）圖形符號(hào)l圖 2.24 IGBT的基本結(jié)構(gòu)和符號(hào) 54 IGBT的基本特性l（a）轉(zhuǎn)移特性 （b）輸出特性l圖2.25 2.25 IGBTIGBT的靜態(tài)特性55lIGBTIGBT 的開(kāi)關(guān)過(guò)程56IGBT的安全工作

32、區(qū)l最大集電極電流是為最大集電極電流是為了了IGBT 能夠避免動(dòng)態(tài)能夠避免動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)而確定的；擎住效應(yīng)而確定的；l最大集射極電壓是由最大集射極電壓是由 IGBT 中中 PNP晶體管的晶體管的擊穿電壓所確定的；擊穿電壓所確定的；l最大功耗則由最大功耗則由IGBT 的的最高允許結(jié)溫決定。最高允許結(jié)溫決定。lIGBT 的導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，的導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，則發(fā)熱越嚴(yán)重，因而正則發(fā)熱越嚴(yán)重，因而正向偏置安全工作區(qū)越窄。向偏置安全工作區(qū)越窄。 57l1、兩電平l2、三電平585960l1、SPWM控制控制l2、矢量控制、矢量控制l3、直接轉(zhuǎn)矩控制、直接轉(zhuǎn)矩控制61l矢量變換控制的基本思路是以產(chǎn)生同樣的旋矢量

33、變換控制的基本思路是以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為準(zhǔn)則，建立三相交流繞組電流、兩轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為準(zhǔn)則，建立三相交流繞組電流、兩相交流繞組電流和在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的正交繞組相交流繞組電流和在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的正交繞組直流電流之間的等效關(guān)系。從而可以按直流直流電流之間的等效關(guān)系。從而可以按直流電動(dòng)機(jī)的控制規(guī)律來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的控制規(guī)律來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)。l矢量變換控制的基本想法是要把交流電動(dòng)機(jī)矢量變換控制的基本想法是要把交流電動(dòng)機(jī)模擬成與直流電動(dòng)機(jī)相似模擬成與直流電動(dòng)機(jī)相似,能夠像直流電動(dòng)機(jī)能夠像直流電動(dòng)機(jī)一樣來(lái)進(jìn)行控制。一樣來(lái)進(jìn)行控制。 62 M=CM=CM MIIa a 氣隙磁通氣隙磁通正比于直流勵(lì)磁電流正比于直流

34、勵(lì)磁電流i if f，且，且氣隙磁通氣隙磁通與電樞電流與電樞電流iaia互成直角坐標(biāo)關(guān)系，互成直角坐標(biāo)關(guān)系，并為兩個(gè)獨(dú)立變量，互不相關(guān)。這樣，可以并為兩個(gè)獨(dú)立變量，互不相關(guān)。這樣，可以方便地分別調(diào)節(jié)電樞電流方便地分別調(diào)節(jié)電樞電流i ia a和勵(lì)磁電和勵(lì)磁電i if f，進(jìn)行，進(jìn)行轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速控制，這就是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速控制，這就是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能優(yōu)越的控制特點(diǎn)。能優(yōu)越的控制特點(diǎn)。63(1)(1)定子通三相正弦對(duì)稱交流電時(shí)產(chǎn)生一個(gè)定子通三相正弦對(duì)稱交流電時(shí)產(chǎn)生一個(gè)隨著時(shí)間和空間都在變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。隨著時(shí)間和空間都在變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 (2)(2)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間不存在垂直關(guān)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)

35、和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間不存在垂直關(guān)系。系。(3)(3)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是短路的，只能在定子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是短路的，只能在定子方面調(diào)節(jié)電流，組成定子電流的兩個(gè)成方面調(diào)節(jié)電流，組成定子電流的兩個(gè)成分分勵(lì)磁電流和工作電流都在變化，因勵(lì)磁電流和工作電流都在變化，因?yàn)榇嬖诜蔷€性關(guān)系，因此對(duì)這兩部分電流為存在非線性關(guān)系，因此對(duì)這兩部分電流不可能分別調(diào)節(jié)和控制。不可能分別調(diào)節(jié)和控制。64l 可見(jiàn)異步電動(dòng)機(jī)所以調(diào)速性能差，就是它不可見(jiàn)異步電動(dòng)機(jī)所以調(diào)速性能差，就是它不具備直流電機(jī)優(yōu)異調(diào)速性能的三個(gè)條件，如具備直流電機(jī)優(yōu)異調(diào)速性能的三個(gè)條件，如果在控制上想辦法能達(dá)到那些要求，那末它果在控制上想辦法能達(dá)到那些要求，那末它的

36、調(diào)速性能也一定是優(yōu)異的。的調(diào)速性能也一定是優(yōu)異的。l三相異步電動(dòng)機(jī)在空間上產(chǎn)生的是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，三相異步電動(dòng)機(jī)在空間上產(chǎn)生的是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如果要模擬直流電動(dòng)機(jī)的電樞磁勢(shì)與磁場(chǎng)垂如果要模擬直流電動(dòng)機(jī)的電樞磁勢(shì)與磁場(chǎng)垂直，并且電樞磁勢(shì)大小和磁場(chǎng)強(qiáng)弱分別可調(diào)。直，并且電樞磁勢(shì)大小和磁場(chǎng)強(qiáng)弱分別可調(diào)。 6566l該模型有兩個(gè)互相垂直的繞組：該模型有兩個(gè)互相垂直的繞組：M M繞組和繞組和T T繞繞組且以角頻率組且以角頻率1 1在空間旋轉(zhuǎn)。在空間旋轉(zhuǎn)。lT T、M M繞組分別通以直流電流繞組分別通以直流電流i iT T、i iM M。li iM M在在M M繞組軸線方向產(chǎn)生磁場(chǎng)，繞組軸線方向產(chǎn)生磁場(chǎng)，i iM

37、M稱勵(lì)磁電流，稱勵(lì)磁電流，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)i iM M大小可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)弱。大小可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)弱。li iT T在在T T繞組軸線方向上產(chǎn)生磁勢(shì)，這個(gè)磁勢(shì)總繞組軸線方向上產(chǎn)生磁勢(shì)，這個(gè)磁勢(shì)總是與磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)，而且總是與磁場(chǎng)方向垂是與磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)，而且總是與磁場(chǎng)方向垂直，調(diào)節(jié)直，調(diào)節(jié)i iT T大小可以在磁場(chǎng)不變時(shí)改變轉(zhuǎn)矩大大小可以在磁場(chǎng)不變時(shí)改變轉(zhuǎn)矩大小，小，i iT T稱轉(zhuǎn)矩電流。稱轉(zhuǎn)矩電流。li iT T、i iM M分屬于分屬于T T，、，、M M繞組，因此分別可調(diào)，可繞組，因此分別可調(diào)，可控?？?。 l異步電動(dòng)機(jī)如果按照異步電動(dòng)機(jī)如果按照M M、T T兩相繞組模型運(yùn)行兩相繞組模型運(yùn)行就可以滿足直

38、流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能好的三條件就可以滿足直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能好的三條件。6768M M、T T、繞組電流繞組電流i iT T、i iM M、i i、i i都用矢量表示都用矢量表示 69l矢量控制的思路是把三相異步電動(dòng)機(jī)等效于矢量控制的思路是把三相異步電動(dòng)機(jī)等效于兩相兩相、靜止系統(tǒng)模型，再經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)靜止系統(tǒng)模型，再經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換為磁場(chǎng)方向與變換為磁場(chǎng)方向與M M軸方向一致的同步旋轉(zhuǎn)軸方向一致的同步旋轉(zhuǎn)的兩相的兩相M M、T T模型。模型。l電流矢量電流矢量i i是一個(gè)空間矢量，因?yàn)樗鼘?shí)際上是一個(gè)空間矢量，因?yàn)樗鼘?shí)際上代表電機(jī)三相產(chǎn)生的合成磁勢(shì)，是沿空間作代表電機(jī)三相產(chǎn)生的合成磁勢(shì)，是沿空間作正弦分

39、布的量，不同于在電路中電流隨時(shí)間正弦分布的量，不同于在電路中電流隨時(shí)間按正弦變化的時(shí)間相量。按正弦變化的時(shí)間相量。 70l電流矢量分解為與電流矢量分解為與M M軸平行的產(chǎn)生磁場(chǎng)的分軸平行的產(chǎn)生磁場(chǎng)的分量量勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流iMiM和與和與T T軸平行的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩軸平行的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩分量分量轉(zhuǎn)矩電流轉(zhuǎn)矩電流iTiT，前者可理解為勵(lì)磁磁，前者可理解為勵(lì)磁磁勢(shì)，后者可理解為電樞磁勢(shì)。勢(shì)，后者可理解為電樞磁勢(shì)。l通過(guò)控制通過(guò)控制iMiM、iTiT大小也就是電流矢量大小也就是電流矢量i i的幅的幅值和方向值和方向(M(M、T T坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)系統(tǒng)中的角角) )去等效地去等效地控制三相電流控制三相電流iaia、

40、ibib、icic的瞬時(shí)值，從而調(diào)的瞬時(shí)值，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)矩以達(dá)到調(diào)速的目的。節(jié)電機(jī)的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)矩以達(dá)到調(diào)速的目的。71l由于是矢量控制也就是說(shuō)不僅控制電流幅值大小，而且考慮了方向體現(xiàn)在iT、iM分配比例是確定的，這就與以往的調(diào)速辦法不同。l如變壓變頻(VVVF)的調(diào)速方法是屬于標(biāo)量控制，必然要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間調(diào)節(jié)才能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行。l矢量控制主要特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，使交流電機(jī)調(diào)速性能有質(zhì)上的提高。72l1）直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的產(chǎn)生）直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的產(chǎn)生l1985年由德國(guó)魯爾大學(xué)的德彭布羅克年由德國(guó)魯爾大學(xué)的德彭布羅克(Depenbrock)教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制的

41、理論。接著的理論。接著1987年把它推廣到弱磁調(diào)速范年把它推廣到弱磁調(diào)速范圍。不同于矢量控制技術(shù)，直接轉(zhuǎn)矩控制有圍。不同于矢量控制技術(shù)，直接轉(zhuǎn)矩控制有著自已的特點(diǎn)。它在很大程度上解決了矢量著自已的特點(diǎn)。它在很大程度上解決了矢量控制中計(jì)算控制復(fù)雜、特性易受電動(dòng)機(jī)參數(shù)控制中計(jì)算控制復(fù)雜、特性易受電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化的影響、實(shí)際性能難于達(dá)到理論分析結(jié)變化的影響、實(shí)際性能難于達(dá)到理論分析結(jié)果的一些重大問(wèn)題。果的一些重大問(wèn)題。 73la)直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型、控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)作比較、等效、轉(zhuǎn)化；既不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。它省掉了矢量旋轉(zhuǎn)變換等復(fù)雜的變換與計(jì)算。因此，它所需要的信號(hào)處理工作特別簡(jiǎn)單，所用的控制信號(hào)使觀察者對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)的物理過(guò)程能夠做出直接和明確的判斷。 74lb)直接轉(zhuǎn)矩控制磁場(chǎng)定向所用的是定子磁鏈，只要直接轉(zhuǎn)矩控制磁場(chǎng)定向所用的是定子磁鏈，只要知道定子電阻就可以把它觀測(cè)出來(lái)。而矢量控制知道定子電阻就可以把它觀測(cè)出來(lái)。而矢量控制磁場(chǎng)定向所用的是轉(zhuǎn)子磁鏈，觀測(cè)轉(zhuǎn)子磁鏈需要磁場(chǎng)定向所用的