城市軌道交通車輛-第06章-電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)一課件

1、第六章 電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)（一）1最新課件第六章 電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)1最新課件概述2 牽引供電方式直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成及原理交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成及原理5 電力牽引系統(tǒng)主要設(shè)備城軌車輛能量回饋系統(tǒng)7 大功率交流傳動(dòng)互饋試驗(yàn)系統(tǒng)2最新課件概述2最新課件 電力牽引是一種將電能作為動(dòng)力的牽引方式。軌道交通車輛的電力牽引系統(tǒng)的基本功能是車輛經(jīng)牽引供電網(wǎng)絡(luò)吸取電能轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)車輛所需的機(jī)械能，或者是將車輛的機(jī)械能變?yōu)殡娔?，?duì)車輛實(shí)施電制動(dòng)。 所以電力牽引系統(tǒng)以牽引電機(jī)為控制對(duì)象，通過對(duì)電機(jī)牽引力和速度的調(diào)節(jié)，滿足車輛牽引和制動(dòng)特性的需要。概述3最新課件 電力牽引是一種將電能作為動(dòng)力的牽引方式。軌道軌道交通電力

2、牽引系統(tǒng)主要類型根據(jù)供電電壓制式可分為： 直流：600，750，1500，3000V (標(biāo)稱值) 交流：15000，25000V(標(biāo)稱值)根據(jù)牽引電機(jī)可分為： 直流電力牽引系統(tǒng) 交流電力牽引系統(tǒng)4最新課件軌道交通電力牽引系統(tǒng)主要類型根據(jù)供電電壓制式可分為：4最新課軌道交通電力牽引系統(tǒng)主要類型直流傳動(dòng)系統(tǒng)框圖直流-直流（城軌）交流-直流（干線鐵路）（直流）5最新課件軌道交通電力牽引系統(tǒng)主要類型直流傳動(dòng)系統(tǒng)框圖直流-直流（城軌軌道交通電力牽引系統(tǒng)主要類型交流傳動(dòng)系統(tǒng)框圖（城軌）（干線鐵路）6最新課件軌道交通電力牽引系統(tǒng)主要類型交流傳動(dòng)系統(tǒng)框圖（城軌）（干線鐵 牽引變壓器將牽引網(wǎng)供給的25kV單相交

3、流電壓降低，以滿足變流器的工作要求（一般在12kV左右）。 對(duì)于“交直”傳動(dòng)系統(tǒng)，變流器主要實(shí)現(xiàn)整流功能，通過相控整流將交流電壓變?yōu)榇笮】煽氐闹绷麟妷海?對(duì)于“交直交”系統(tǒng)，變流器首先通過脈寬整流將交流電變?yōu)橹绷麟?，再將直流逆變?yōu)榉岛皖l率均可控的三相對(duì)稱交流電。 變流器輸出可調(diào)的直流/交流電壓，供給直流/交流牽引電機(jī)工作，產(chǎn)生所需要的牽引力。干線鐵路機(jī)車、動(dòng)車組牽引系統(tǒng)7最新課件 牽引變壓器將牽引網(wǎng)供給的25kV單相交流電壓 對(duì)于直流傳動(dòng)系統(tǒng)，變流器主要作用為調(diào)壓； 對(duì)于交流傳動(dòng)系統(tǒng)，變流器將直流逆變?yōu)榉岛皖l率均可控的三相對(duì)稱交流電。 變流器輸出可調(diào)的直流/交流電壓，供給直流/交流牽引電機(jī)

4、工作，產(chǎn)生所需要的牽引力。城市軌道車輛電力牽引系統(tǒng)8最新課件 對(duì)于直流傳動(dòng)系統(tǒng)，變流器主要作用為調(diào)壓；城市城軌車輛： 電氣牽引時(shí)，DC750V或DC1500V直流電壓，然后經(jīng)三相逆變器變?yōu)榻涣魅嚯妷?，給牽引電機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。 電氣制動(dòng)時(shí)，牽引電機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)三相逆變器變?yōu)橹绷麟妷悍答伒诫娋W(wǎng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換，也稱為再生制動(dòng)；或通過制動(dòng)電阻，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。9最新課件城軌車輛： 9最新課件干線鐵路車輛： 電氣牽引時(shí)，25kV交流電經(jīng)變壓器降壓后，經(jīng)四象限變流器變?yōu)橹绷麟妷?，然后?jīng)三相逆變器變?yōu)榻涣魅嚯妷?，給牽引電機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。 電氣制動(dòng)時(shí)，

5、牽引電機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)三相逆變器變?yōu)橹绷麟妷骸⒔?jīng)四象限變流器變?yōu)閱蜗嘟涣麟妷?，?jīng)變壓器反饋到25kV電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換，也成為再生制動(dòng)。10最新課件干線鐵路車輛： 10最新課件概述2 牽引供電方式直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成及原理交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成及原理5 電力牽引系統(tǒng)主要設(shè)備城軌車輛能量回饋系統(tǒng)7 大功率交流傳動(dòng)互饋試驗(yàn)系統(tǒng)11最新課件概述11最新課件電力系統(tǒng)生產(chǎn)、輸送、分配、消費(fèi)電能的發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路、各種用電設(shè)備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一體。12最新課件電力系統(tǒng)12最新課件13最新課件13最新課件動(dòng)力部分： 火電站的鍋爐、汽輪機(jī)； 水電站的水庫(kù)、水輪機(jī)； 熱電站的熱力網(wǎng)；

6、風(fēng)能； 太能能； 核能；14最新課件動(dòng)力部分：14最新課件15最新課件15最新課件16最新課件16最新課件17最新課件17最新課件交流牽引供電系統(tǒng)18最新課件交流牽引供電系統(tǒng)18最新課件交流牽引供電系統(tǒng)19最新課件交流牽引供電系統(tǒng)19最新課件直流牽引供電系統(tǒng)20最新課件直流牽引供電系統(tǒng)20最新課件21最新課件21最新課件電力源及主變電站城市軌道交通的電源可以來(lái)自國(guó)家電網(wǎng)或發(fā)電站(廠)。由于城市軌道交通系統(tǒng)位于城市區(qū)域內(nèi)，這里有國(guó)家電力系統(tǒng)的區(qū)域變電站，因此多數(shù)城市軌道交通系統(tǒng)可從區(qū)域變電站得電，其電壓一般為1035 kV。如果區(qū)域變電站的負(fù)荷有限，則需為城市軌道交通系統(tǒng)專設(shè)主(降壓)變電站，將

7、國(guó)家電網(wǎng)的高壓(110220 kV)降為中壓(1035 kV)，并通過牽引供電網(wǎng)絡(luò)將電能分配到每一個(gè)牽引變電所和降壓變電所。 22最新課件電力源及主變電站城市軌道交通的電源可以來(lái)自國(guó)家電網(wǎng)或發(fā)電站(從發(fā)電廠(站)經(jīng)升壓、高壓輸電線到區(qū)域變電站(如可供軌道交通使用)或主(降壓)變電站的部分，通常被稱為供電系統(tǒng)的“外部供電系統(tǒng)，也稱“一次供電系統(tǒng)”；從主(降壓)變電站及其以后的部分統(tǒng)稱為“牽引供電系統(tǒng)”。23最新課件從發(fā)電廠(站)經(jīng)升壓、高壓輸電線到區(qū)域變電站(如可供軌道交通牽引變電所牽引變電所的任務(wù)就是將電力系統(tǒng)提供的三相工頻交流電通過變壓或變流轉(zhuǎn)變?yōu)楸揪€電動(dòng)車輛可用的電源。 根據(jù)電流制的不同，

8、牽引變電所又分為直流牽引變電所和交流牽引變電所。24最新課件牽引變電所24最新課件 城市軌道交通采用直流供電制式是因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄟ\(yùn)輸?shù)牧熊嚬β什⒉皇呛艽?，其供電半徑（范圍）也不大，因此供電電壓不需要太高，還由于直流制比交流制的電壓損失?。ㄍ瑯与妷旱燃?jí)下）。 另外由于城市內(nèi)的軌道交通，供電線路都處在城市建筑群之間，供電電壓不宜太高，以確保安全?；谝陨显?，世界各國(guó)城市軌道交通的供電電壓都在直流 5501500V之間 。25最新課件 城市軌道交通采用直流供電制式是因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄟ\(yùn)輸?shù)牧熊嚬ΜF(xiàn)在，國(guó)際電工委員會(huì)擬定的電壓標(biāo)準(zhǔn)為600 V、750 V和1500 V三種，后兩種為推薦值。我國(guó)國(guó)家標(biāo)

9、準(zhǔn)也規(guī)定為750 V和1500V。26最新課件現(xiàn)在，國(guó)際電工委員會(huì)擬定的電壓標(biāo)準(zhǔn)為600 V、750 V和以北京和天津?yàn)榇淼谋狈降貐^(qū)采用DC 750V供電電壓制式，允許電壓波動(dòng)范圍為DC 500VDC 900V，第三軌受流；以上海和廣州為代表的南方地區(qū)采用DC 1500V供電電壓制式，允許電壓波動(dòng)范圍為DC 1000VDC 1800V，架空接觸網(wǎng)受電弓受流。 27最新課件以北京和天津?yàn)榇淼谋狈降貐^(qū)采用DC 750V供電電壓制式，從減少電能損失和電壓降，延長(zhǎng)供電距離以降低牽引變電站的數(shù)量及投資，以及從降低受流接觸網(wǎng)的懸掛重量、降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及投資而言，采用DC 1500V的牽引供電電壓制式比

10、采用DC 750V的牽引供電電壓制式要經(jīng)濟(jì)得多。高耐壓電力電子變流器件的發(fā)展，為采用DC 1500V供電的城市軌道交通牽引傳動(dòng)系統(tǒng)提供了可靠的技術(shù)保障。因此，今后我國(guó)的城市軌道交通牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的供電電壓制式的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是逐步采用統(tǒng)一的DC 1500 V。28最新課件從減少電能損失和電壓降，延長(zhǎng)供電距離以降低牽引變電站的數(shù)量及牽引供電整流裝置將高壓交流(10kV或35kV)變?yōu)橹绷麟?750V或1500V)，為了提高直流電的供電質(zhì)量，降低直流電源的脈動(dòng)量，通常采用多脈波整流的方法，如12脈波，24脈波整流，直流供電網(wǎng)整流方式29最新課件牽引供電整流裝置將高壓交流(10kV或35kV)變?yōu)橹绷麟?/p>

11、(接觸網(wǎng) 接觸網(wǎng)是將牽引變電所的電源傳送給電動(dòng)車輛的導(dǎo)體。電動(dòng)車輛通過受電弓(或受流器、集電靴)獲得電能，驅(qū)動(dòng)牽引電動(dòng)機(jī)使列車運(yùn)行。30最新課件接觸網(wǎng) 30最新課件廣義的接觸網(wǎng)大體可分為接觸導(dǎo)線(習(xí)慣稱為接觸網(wǎng))及接觸軌兩大類。接觸導(dǎo)線懸掛于軌道上方，接觸軌位于軌道中部或側(cè)面。上海地鐵采用架空式接觸網(wǎng)北京地鐵采用接觸軌，接觸軌安裝于線路行車方向的左側(cè)，集電靴采用上部接觸方式受電。接觸網(wǎng)分類31最新課件廣義的接觸網(wǎng)大體可分為接觸導(dǎo)線(習(xí)慣稱為接觸網(wǎng))及接觸軌兩大概述2 牽引供電方式直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成及原理交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成及原理5 電力牽引系統(tǒng)主要設(shè)備城軌車輛能量回饋系統(tǒng)7 大功率交流傳動(dòng)

12、互饋試驗(yàn)系統(tǒng)32最新課件概述32最新課件一、直流電機(jī)極掌NSNS極心勵(lì)磁繞組機(jī)座轉(zhuǎn)子直流電動(dòng)機(jī)的磁極和磁路 直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)33最新課件一、直流電機(jī)極掌NSNS極心勵(lì)磁繞組直流電機(jī) 直流電機(jī)各部分的作用：定子的作用是用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，提供磁路和作為電機(jī)的機(jī)械支撐極掌NSNS極心勵(lì)磁繞組機(jī)座轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子部分是用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的主要部件轉(zhuǎn)子通過軸承與定子保持相對(duì)位置，使兩者之間有一個(gè)空氣隙34最新課件直流電機(jī) 直流電機(jī)各部分的作用：定子的作用是用來(lái)產(chǎn)生磁 直流電動(dòng)機(jī)工作原理 載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將會(huì)受到力的作用，若磁場(chǎng)與載流導(dǎo)體互相垂直，作用在導(dǎo)體

13、上的電磁力大小為： f = BliB:磁密 l：導(dǎo)體長(zhǎng)度； i：導(dǎo)體中電流力的方向用左手定則確定35最新課件 直流電動(dòng)機(jī)工作原理 載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將 直流電動(dòng)機(jī)工作原理?yè)Q向 電樞繞組兩端分別接在兩個(gè)相互絕緣而和繞組同軸旋轉(zhuǎn)的半圓形銅片換向片上，組成一個(gè)換向器。換向器上壓著固定不動(dòng)的炭質(zhì)電刷。36最新課件 直流電動(dòng)機(jī)工作原理?yè)Q向 電樞繞組兩端分 直流電動(dòng)機(jī)工作原理 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)到圖a所示位置時(shí)，ab邊在N極下，cd邊在S極下，電磁轉(zhuǎn)矩方向如圖所示。37最新課件 直流電動(dòng)機(jī)工作原理 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)到圖a所示位置時(shí)，a 直流電動(dòng)機(jī)工作原理 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)到上圖b所示位置時(shí)，ab邊轉(zhuǎn)到了S極下，cd邊轉(zhuǎn)到了N極下，但

14、由于換向器隨同一起旋轉(zhuǎn)，使得電刷 A總是接觸 N極下的導(dǎo)線，而電刷B總是接觸S極下的導(dǎo)線，故電流流動(dòng)方向發(fā)生改變，電磁轉(zhuǎn)矩方向不變。38最新課件 直流電動(dòng)機(jī)工作原理 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)到上圖b所示位置時(shí)， 直流電機(jī)分類：根據(jù)勵(lì)磁繞組與電樞繞組的聯(lián)接方式主要分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種。39最新課件 直流電機(jī)分類：根據(jù)勵(lì)磁繞組與電樞繞組的聯(lián)接方式主 機(jī)械特性：電動(dòng)機(jī)是用來(lái)拖動(dòng)車輛運(yùn)行的，而車輛運(yùn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)提出的主要要求是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。n0T串勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性40最新課件 機(jī)械特性：電動(dòng)機(jī)是用來(lái)拖動(dòng)車輛運(yùn)行的，而車輛運(yùn)行串勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 對(duì)于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，低轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩很大，有利于重載

15、啟動(dòng)，高轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)矩很小。41最新課件串勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 對(duì)于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，低轉(zhuǎn)速時(shí)，直流牽引調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)的基本調(diào)速方法直流牽引電動(dòng)機(jī)調(diào)速的基本形式42最新課件直流牽引調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)的基本調(diào)速方法42最新課件基本調(diào)速方法 在上式中，CE是常數(shù)，Id與電磁轉(zhuǎn)矩成正比，因此調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以有三種方法： 調(diào)解電樞供電電壓U 減弱勵(lì)磁磁通 改變電樞回路電阻R43最新課件基本調(diào)速方法 在上式中，CE是常數(shù)，Id與（一）調(diào)壓法： （1）變阻控制 調(diào)節(jié)電阻的方法又可分為兩類，即采用有觸點(diǎn)組合式凸輪開關(guān)調(diào)阻和無(wú)觸點(diǎn)斬波調(diào)阻。有觸點(diǎn)開關(guān)調(diào)阻基本調(diào)速方法（直-直系統(tǒng)）44最新課件（一）調(diào)壓法：有觸點(diǎn)開關(guān)調(diào)

16、阻基本調(diào)速方法（直-直系統(tǒng)）44最直流斬波電路原理直流斬波電壓波形（一）調(diào)壓法： （2）斬波調(diào)壓導(dǎo)通比基本調(diào)速方法（直-直系統(tǒng)）45最新課件直流斬波電路原理直流斬波電壓波形（一）調(diào)壓法：導(dǎo)通比基本調(diào)速 改變負(fù)載平均電壓有三種典型的控制方法: （1）定頻調(diào)寬控制（脈寬調(diào)制）：即保持?jǐn)夭ㄖ芷赥不變，改變斬波器導(dǎo)通時(shí)間，從而改變負(fù)載平均電壓?；菊{(diào)速方法（直-直系統(tǒng)）46最新課件 改變負(fù)載平均電壓有三種典型的控制方法:基本調(diào)速（2）定寬調(diào)頻控制（頻率調(diào)制）：即保持?jǐn)夭ㄆ鲗?dǎo)通時(shí)間不變，通過改變斬波器周期T來(lái)改變負(fù)載平均電壓?；菊{(diào)速方法（直-直系統(tǒng)）47最新課件（2）定寬調(diào)頻控制（頻率調(diào)制）：即保持?jǐn)?/p>

17、波器導(dǎo)通時(shí)間不變，通（3）調(diào)頻調(diào)寬混合控制：不但改變斬波器的工作頻率，而且改變斬波器的導(dǎo)通時(shí)間?；菊{(diào)速方法（直-直系統(tǒng)）48最新課件（3）調(diào)頻調(diào)寬混合控制：不但改變斬波器的工作頻率，而且改變斬 三種典型控制方法特點(diǎn): （1）定頻調(diào)寬控制：頻率固定，易于設(shè)計(jì)消除高次諧波的濾波器。 （2）定寬調(diào)頻控制：控制方便，易發(fā)生共振及干擾通信信號(hào)。 （3）調(diào)頻調(diào)寬混合控制：常用在需要大幅度改變輸入電壓，同樣帶來(lái)濾波器設(shè)計(jì)困難等問題?；菊{(diào)速方法（直-直系統(tǒng)）49最新課件 三種典型控制方法特點(diǎn):基本調(diào)速方法（直-直系統(tǒng)）49最新課（二）調(diào)節(jié)主極磁通：50最新課件（二）調(diào)節(jié)主極磁通：50最新課件直-直系統(tǒng)的電

18、制動(dòng)（一）電阻制動(dòng)：電機(jī)牽引工況他勵(lì)電阻制動(dòng)工況51最新課件直-直系統(tǒng)的電制動(dòng)（一）電阻制動(dòng)：電機(jī)牽引工況他勵(lì)電阻制動(dòng)工（二）再生制動(dòng)：直-直系統(tǒng)的電制動(dòng)52最新課件（二）再生制動(dòng)：直-直系統(tǒng)的電制動(dòng)52最新課件 在干線鐵路軌道交通車輛中： 直流控制系統(tǒng)采用相控整流控制方式。全控橋式整流控制方式；半控橋式整流控制方式；多段橋順序控制方式； 基本調(diào)速方法（交-直系統(tǒng)）53最新課件 在干線鐵路軌道交通車輛中：基本調(diào)速方法（交-直系統(tǒng)）全控橋式整流控制方式 全控整流電路 改變可控硅改變整流電壓ud波形改變Ud。 全控橋整流波形 基本調(diào)速方法（交-直系統(tǒng)）54最新課件全控橋式整流控制方式 全控整流電路

19、 改變可控硅改變半控橋式整流控制方式 半控整流電路 改變可控硅改變整流電壓ud波形改變Ud。 半控橋整流波形 基本調(diào)速方法（交-直系統(tǒng)）55最新課件半控橋式整流控制方式 半控整流電路 改變可控硅改變兩段半控橋電路兩段半控橋電路 兩段半控橋波形 變壓器副邊兩段，分別給半控橋RM1、RM2供電，兩橋串后向電機(jī)供電。低壓段，RM1逐漸開放，RM2關(guān)斷；高壓段，RM1全開放，RM2逐漸開放；基本調(diào)速方法（交-直系統(tǒng)）56最新課件兩段半控橋電路兩段半控橋電路 兩段半控橋波形 變壓器副邊兩三段不等分半控橋式電路三段不等分半控橋電路 第一段，低壓調(diào)節(jié)（大橋調(diào)壓）。繞組ax1、T1、T2、D1、D2工作，D3

20、、D4聯(lián)通電路；T3T6均關(guān)斷； 第二段，中壓調(diào)節(jié)（小橋調(diào)壓）。大橋滿開放（即1=0），繞組bc、T3、T4、及D3、D4投入工作；T5、T6關(guān)斷；第三段，高壓調(diào)節(jié)，前兩段橋滿開放（即1=0、2=0），繞組cx2、T5、T6也工作，基本調(diào)速方法（交-直系統(tǒng)）57最新課件三段不等分半控橋式電路三段不等分半控橋電路 第一段，低壓調(diào)三段不等分半控橋式電路三段不等分半控橋電路 三段不等分半控橋波形 基本調(diào)速方法（交-直系統(tǒng)）58最新課件三段不等分半控橋式電路三段不等分半控橋電路 三段不等分半控四段經(jīng)濟(jì)半控橋式電路四段經(jīng)濟(jì)半控橋電路 四段經(jīng)濟(jì)橋與三段不等分橋電路相同，只是控制順序不同。第一段，移相控制T

21、3、T4，繞組bc、T3、T4、D3、D4工作，D1、D2聯(lián)通電路，T1、T2、T5、T6均封鎖，僅bc段繞組流過電流；第二段，一段橋滿開放，移相控制T5、T6，繞組bc和cx2、T3T6、D3、D4工作，D1、D2聯(lián)通電路，T1、T2封鎖；過渡，2=0時(shí)，將bx2段負(fù)載全轉(zhuǎn)移到ax1上。（二繞組匝數(shù)相等，合理控制實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊平滑轉(zhuǎn)移）電壓過零時(shí)刻滿開放T1、T2，并封鎖T3T6。電機(jī)端壓不變；第三段，維持T1、T2滿開放，再次控制T3、T4，使bc段再次投入工作；第四段，維持T1T4滿開放，再次控制T5、T6，使cx2段再次投入工作；基本調(diào)速方法（交-直系統(tǒng)）59最新課件四段經(jīng)濟(jì)半控橋式電路四

22、段經(jīng)濟(jì)半控橋電路 四段經(jīng)濟(jì)橋與不同整流電路功率系數(shù) 1 不可控整流電路2 全控橋式整流電路3 半控橋式整流電路4 兩段半控橋式整流電路5 三段不等分半控橋式整流電路6 四段經(jīng)濟(jì)半控橋式整流電路基本調(diào)速方法（交-直系統(tǒng)）60最新課件不同整流電路功率系數(shù) 1 不可控整流電路基本調(diào)速方法（交-直交-直系統(tǒng)的電制動(dòng)電阻制動(dòng)：電機(jī)牽引工況他勵(lì)電阻制動(dòng)工況61最新課件交-直系統(tǒng)的電制動(dòng)電阻制動(dòng)：電機(jī)牽引工況他勵(lì)電阻制動(dòng)工況61概述2 牽引供電方式直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成及原理交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成及原理5 電力牽引系統(tǒng)主要設(shè)備城軌車輛能量回饋系統(tǒng)7 大功率交流傳動(dòng)互饋試驗(yàn)系統(tǒng)62最新課件概述62最新課件一、交

23、流牽引系統(tǒng)特點(diǎn)及發(fā)展概況二、三相異步電機(jī)三、交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)四、交流傳動(dòng)的脈寬調(diào)制技術(shù)63最新課件一、交流牽引系統(tǒng)特點(diǎn)及發(fā)展概況63最新課件交流牽引系統(tǒng)特點(diǎn)及發(fā)展概況 直流電力傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：具有良好的調(diào)速性能 直流電力傳動(dòng)缺點(diǎn)：防空轉(zhuǎn)性能較差；換向器與電刷，因而帶來(lái)了較大的體積與重量，容易產(chǎn)生環(huán)火以及繁雜的維護(hù)問題。64最新課件交流牽引系統(tǒng)特點(diǎn)及發(fā)展概況 直流電力傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)交流牽引系統(tǒng)特點(diǎn)及發(fā)展概況 交流電力傳動(dòng)特點(diǎn)： 電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低； 工作可靠，壽命長(zhǎng)，維修、運(yùn)行費(fèi)用低； 防空轉(zhuǎn)能力好。65最新課件交流牽引系統(tǒng)特點(diǎn)及發(fā)展概況 交流電力傳動(dòng)特點(diǎn)： 第一階段：交流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型復(fù)雜，初期，人們

24、對(duì)其調(diào)速特點(diǎn)沒有很好的掌握； 第二階段：充分掌握其調(diào)速理論，受變流器本身限制，調(diào)速裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)； 第三階段：電力電子器件的發(fā)展促進(jìn)了交流電機(jī)的應(yīng)用。 交流牽引系統(tǒng)特點(diǎn)及發(fā)展概況66最新課件 第一階段：交流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型復(fù)雜，初 交流牽引系統(tǒng)已被世界各國(guó)公認(rèn)為近代最優(yōu)越的牽引調(diào)速系統(tǒng)，交流牽引也是今后世界各國(guó)軌道交通發(fā)展的總趨勢(shì)。交流牽引系統(tǒng)特點(diǎn)及發(fā)展概況67最新課件交流牽引系統(tǒng)特點(diǎn)及發(fā)展概況67最新課件三相異步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)三相異步電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子及其他附屬設(shè)備構(gòu)成68最新課件三相異步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)三相異步電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子及其他附屬設(shè)備構(gòu)三相異步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)1.定子鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。A

25、 -XB -Y C- Z三相繞組機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵69最新課件三相異步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)1.定子鐵心：由內(nèi)周有槽A -X三2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。 (1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體，形成轉(zhuǎn)子繞組。 鐵芯：由外周有槽的硅鋼片疊成。 (2) 繞線式轉(zhuǎn)子 同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。70最新課件2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。 (1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電機(jī)工作原理 定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)AXBYCZ1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生o71最新課件三相異步電機(jī)工作原理 定子三相繞組通入三AXBYCZ1o i : “+” 首端流入，尾端流出。 i

26、: “” 尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出()電流入三相異步電機(jī)工作原理72最新課件o i : “+” 首端流入，尾端流出。 tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相電流合成磁場(chǎng)的分布情況合成磁場(chǎng)方向向下合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)60合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90600o三相異步電機(jī)工作原理73最新課件 tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相電流AXYCBZAXYCBZAXYCBZ 可以看出，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是一對(duì)磁極。級(jí)對(duì)數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的級(jí)對(duì)數(shù)。根據(jù)繞組的不同安排，可產(chǎn)生兩對(duì)、三對(duì)或更多對(duì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。合成磁場(chǎng)方向向下合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)60合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90三相異步電機(jī)工作原理74最新課件AXYCBZAXYCBZ

27、AXYCBZ 可以看出，旋轉(zhuǎn)2. 轉(zhuǎn)動(dòng)原理定子三相繞組通入三相交流電方向:順時(shí)針 切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E20旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電流 I2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)左手定則電磁力F電磁轉(zhuǎn)矩TnAXYCBZFF三相異步電機(jī)工作原理75最新課件2. 轉(zhuǎn)動(dòng)原理定子三相繞組通入三相交流電方向:順時(shí)針 切 3、轉(zhuǎn)差率 由前面分析可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動(dòng)機(jī)如果:無(wú)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流 轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁通不切 割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無(wú)轉(zhuǎn)矩三相異步電機(jī)工作原理76最新課件 3、轉(zhuǎn)差率 由前面分析可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 3、轉(zhuǎn)差率 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同

28、步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速間必須要有差別。三相異步電機(jī)工作原理77最新課件 3、轉(zhuǎn)差率 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 3、轉(zhuǎn)差率 OTS1三相異步電機(jī)工作原理 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越接近定子的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)差率越小，由于三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相近，所以它的轉(zhuǎn)差率很小，通常在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率約為1%9%。78最新課件 3、轉(zhuǎn)差率 OTS1三相異步電機(jī)工作原理 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 4、機(jī)械特性 OTS1OT三相異步電機(jī)工作原理79最新課件 4、機(jī)械特性 OTS1OT三相異步電機(jī)工作原理79最新課件三、交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 直流電機(jī)的速度控制主要基

29、于電壓和磁場(chǎng)控制。 交流電機(jī)的速度控制，需要控制更多參數(shù)，電壓、電流、電源頻率及轉(zhuǎn)差率。 80最新課件三、交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 直流電機(jī)的速度控制主要基于電關(guān)鍵問題：?OTS181最新課件關(guān)鍵問題：?OTS181最新課件基本公式：82最新課件基本公式：82最新課件基本公式：83最新課件基本公式：83最新課件速度-扭矩特性（只有頻率發(fā)生變化）：84最新課件速度-扭矩特性（只有頻率發(fā)生變化）：84最新課件速度-扭矩特性（只有電壓發(fā)生變化）：85最新課件速度-扭矩特性（只有電壓發(fā)生變化）：85最新課件86最新課件86最新課件速度-牽引力特性：ABCA-恒扭矩區(qū)；B-恒功率區(qū)；C-特性區(qū)87最新課件速度-

30、牽引力特性：ABCA-恒扭矩區(qū)；B-恒功率區(qū)；C-特性恒扭矩區(qū)：ABC88最新課件恒扭矩區(qū)：ABC88最新課件恒扭矩區(qū)：ABC89最新課件恒扭矩區(qū)：ABC89最新課件恒功率區(qū)：ABC90最新課件恒功率區(qū)：ABC90最新課件恒功率區(qū)：ABC91最新課件恒功率區(qū)：ABC91最新課件特性區(qū)：ABC92最新課件特性區(qū)：ABC92最新課件特性區(qū)：ABC93最新課件特性區(qū)：ABC93最新課件速度-牽引力特性：ABCA-恒扭矩區(qū)；B-恒功率區(qū)；C-特性區(qū)94最新課件速度-牽引力特性：ABCA-恒扭矩區(qū)；B-恒功率區(qū)；C-特性 隨著電子技術(shù)及控制技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了矢量控制、直接力矩控制技術(shù)。 模仿直流電機(jī)的控

31、制方法，采用矢量坐標(biāo)變換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)定子勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦控制，保持電機(jī)磁通的恒定，進(jìn)而達(dá)到良好的轉(zhuǎn)矩控制性能，實(shí)現(xiàn)高性能控制。性能優(yōu)良，控制相同復(fù)雜，直到90代計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展才真正大范圍使用。95最新課件 隨著電子技術(shù)及控制技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了矢量控制四、交流傳動(dòng)的脈寬調(diào)制控制技術(shù) 用于交流電傳動(dòng)的變頻器實(shí)際上是變壓(Variable Voltage，簡(jiǎn)稱VV)、變頻(Variable Frequency，簡(jiǎn)稱VF)器，即所謂VVVF裝置。96最新課件四、交流傳動(dòng)的脈寬調(diào)制控制技術(shù) 用于交流電傳動(dòng)的逆變器的基本情況介紹 1、逆變的概念： 逆變與整流相對(duì)應(yīng)，直流電變成交流電

32、。97最新課件逆變器的基本情況介紹 1、逆變的概念： 97最新課件2、逆變電路的基本工作原理以單相橋式逆變電路為例負(fù)載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2S1S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。輸出電壓輸出電流98最新課件2、逆變電路的基本工作原理以單相橋式逆變電路為例負(fù)載a)b)S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正。99最新課件S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正。99最新直流電交流電S2、S3閉合，S1、S4斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為負(fù)。100最新課件直流電S2、S3閉合，S1、S4斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為負(fù)。1逆變電路最基本的工作

33、原理 改變兩組開關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率。a)b)tuoiot1t2電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感負(fù)載時(shí)，io相位滯后于uo，波形也不同。101最新課件逆變電路最基本的工作原理 改變兩組開關(guān)切換頻率，可改變輸根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同電壓型逆變電路又稱為電壓源型逆變電路Voltage Source Type Inverter-VSTI直流側(cè)是電壓源電流型逆變電路又稱為電流源型逆變電路Current Source Type Inverter-VSTI直流側(cè)是電流源3、逆變電路的分類102最新課件根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同電壓型逆變電路又稱為電壓源型逆變電壓型全橋逆

34、變電路 (1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng)。 (2)輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同。 (3)阻感負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功功率。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。電壓型逆變電路的特點(diǎn)103最新課件電壓型全橋逆變電路 (1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直圖5-11 電流型三相橋式逆變電路一般在直流側(cè)串聯(lián)大電感，電流脈動(dòng)很小，可近似 看成直流電流源吸收換流時(shí)負(fù)載電感中存貯的能量電流型逆變電路104最新課件圖5-11 電流型三相橋式逆變電路一般在直流側(cè)串聯(lián)大電感， (1)直流側(cè)串大電感，相當(dāng)于電流源 (2)交流輸出電流為矩形波，輸出電壓波形和相位因負(fù)載不同而不同 電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路仍應(yīng)用較多電流型逆變電路主要特點(diǎn)105最新課件 (1)直流側(cè)串大電感，相當(dāng)于電流源電流型逆變電路4、三相電壓型逆變電路三個(gè)單相逆變電路可組合成一個(gè)三相逆變電路應(yīng)用最廣的是三相橋式逆變電路可看成由三個(gè)半橋逆變電路組成NN+-UVWV1V2V3V4V5V6VD1VD2VD3VD4VD5VD6Ud2Ud2106最新課件4、三相電壓型逆變電路三個(gè)單相逆變電路可組合成一個(gè)三相逆變電四、交流傳動(dòng)的脈寬調(diào)制控制技術(shù)逆變器電路107最新課件四、交流傳動(dòng)的脈寬調(diào)制控制技術(shù)逆變器電路107最新課件 利用