電力牽引論文

HXD型電力機(jī)車目錄1、HXD2型電力機(jī)車概述 22、HXD2型電力機(jī)車技術(shù)特點(diǎn) 22.1主變壓器 22.2轉(zhuǎn)向架 22.3牽引變流柜 22.4輔助變流柜 22.5微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 22.6車體 22.7司機(jī)室 22.8生活間 23、HXD2主要技術(shù)參數(shù) 23.1總體參數(shù) 23.2尺寸限界 23.3主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 23.4主要控制參數(shù) 24、HXD2牽引電傳動系統(tǒng) 24.1網(wǎng)側(cè)電路組成 24.2牽引電路 24.3機(jī)車主變流器的原理 2結(jié)語 2HXD2型電力機(jī)車1、HXD2型電力機(jī)車概述2007年5月18日，由中國北車大同電力機(jī)車有限責(zé)任公司生產(chǎn)的首臺HXD2型電力機(jī)車下線出廠，正式投入線路運(yùn)營。HXD2型電力機(jī)車主要針對鐵路重載運(yùn)輸而設(shè)計(jì)。機(jī)車適用范圍廣，適用于國內(nèi)大部分線路情況，完全滿足國內(nèi)大部分鐵路的氣候環(huán)境和煤炭裝卸地煤塵污染嚴(yán)重的環(huán)境要求。同時(shí)，機(jī)車主要材料在-40低溫條件下的良好韌性使機(jī)車的適用地域更加廣泛。機(jī)車采用交—直—交電傳動系統(tǒng)，25KV/50Hz的電壓制式，與既有交—直傳動機(jī)車相比，具有恒功率范圍寬、軸功率大、黏著特性好、功率因數(shù)高、諧波干擾小、維護(hù)率和全壽命運(yùn)營成本低、運(yùn)營成本低、運(yùn)營安全可靠、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)車可實(shí)現(xiàn)單機(jī)牽引1萬t重載列車，通過遠(yuǎn)程重聯(lián)可實(shí)現(xiàn)雙機(jī)牽引2萬t重載組合列車的運(yùn)行模式。機(jī)車主要由以下幾個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)構(gòu)成：由受電弓、真空主斷路器、避雷器、高壓隔離開關(guān)、高壓電壓互感器、高壓電流互感器、主變壓器、IGBT四象限整流逆變裝置、交流異步電機(jī)等組成的主電路系統(tǒng)；由輔助變流裝置、充電機(jī)、輔助電機(jī)等構(gòu)成的輔助電路系統(tǒng)；基于WordFIP網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；Eurotrol電空制動系統(tǒng)；貫穿在各子系統(tǒng)內(nèi)的獨(dú)立通風(fēng)冷卻系統(tǒng)；由機(jī)車運(yùn)行監(jiān)控裝置、信號設(shè)備、Locotrol遠(yuǎn)程重聯(lián)控制裝置和可控列尾裝置、無線電臺等組成的列車安全運(yùn)行控制和監(jiān)測設(shè)備；高強(qiáng)度車體及附屬裝置；高黏著、低動力作用轉(zhuǎn)向架；機(jī)車獨(dú)立生活間、工具柜、壓車鐵等附屬裝置。在機(jī)車的標(biāo)準(zhǔn)配置中，機(jī)車整備重量為184t，對應(yīng)軸重為23t。加上壓車鐵軸重可以增加到25t，機(jī)車整備重量為200t，以便發(fā)揮更大的黏著牽引力。HXD2型電力機(jī)車外觀如下圖1.1所示圖1.1HXD2型電力機(jī)車外觀圖HXD2機(jī)車采用2（B0-B0）軸式，由雙節(jié)機(jī)車連掛組成，每節(jié)機(jī)車具有單端司機(jī)室，后端設(shè)置獨(dú)立的司機(jī)生活間，機(jī)械間采用中間走廊兩邊布置設(shè)備模塊的形式，兩節(jié)機(jī)車之間的通道采用橡膠風(fēng)檔及渡板連接。所有的設(shè)備組件均安裝在700mm寬的中央走廊的兩側(cè)，增加了設(shè)備的易接近性。安裝在側(cè)墻上的維修門可使日常維修人員進(jìn)入中央走廊，從而降低了機(jī)車壽命周期成本并保持了司機(jī)室的內(nèi)部整潔。2、HXD2型電力機(jī)車技術(shù)特點(diǎn)2.1主變壓器“和諧D2”型電力機(jī)車主變壓器為模塊化的臥式結(jié)構(gòu)，包括1個(gè)原邊繞組，4個(gè)牽引繞組，4個(gè)二次濾波電抗器，2個(gè)輔助濾波電抗器，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)以及內(nèi)置的多種保護(hù)電器。其設(shè)計(jì)、制造技術(shù)基于瑞士ABB變壓器產(chǎn)品在國際鐵路上成熟、可靠的應(yīng)用，執(zhí)行IEC、EN、DIN標(biāo)準(zhǔn)，在安全可靠的漏磁屏蔽技術(shù)、高強(qiáng)度的油箱結(jié)構(gòu)技術(shù)、F級的絕緣材料的選用配套技術(shù)、變壓器整體的全壽命周期、輕量化和環(huán)保性等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。圖2.1主變壓器外形圖2.2轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架為Bo-Bo軸式，采用細(xì)晶粒高強(qiáng)度鋼板焊接而成的“口”字形構(gòu)架，中間橫梁用螺栓與構(gòu)架聯(lián)結(jié)；異步交流電機(jī)鼻式懸掛，封閉式球鐵滾動抱軸箱體、承載式球鐵齒輪箱改善了部件的應(yīng)力分布，提高了部件的抗振性能；采用整體輾鋼車輪；低位牽引桿保證了高的粘著利用；一系懸掛裝置和二系懸掛裝置確保安全、快速和運(yùn)行舒適性；通過一系、二系軸重調(diào)整墊實(shí)現(xiàn)25t/23t軸重變化；構(gòu)架、齒輪箱、軸箱、抱軸箱等主要部件都具有符合EN標(biāo)準(zhǔn)要求的-40℃抗低溫沖擊性能。具體圖如圖2.2所示圖2.2轉(zhuǎn)向架圖2.3牽引變流柜采用ONIX系統(tǒng)將IGBT技術(shù)應(yīng)用于異步交流傳動機(jī)車。牽引傳動系統(tǒng)的每臺牽引電機(jī)與1個(gè)牽引逆變器和1個(gè)四象限整流器相連，組成四個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動單元，這樣每根車軸驅(qū)動可以單獨(dú)切除，因此發(fā)生一個(gè)單獨(dú)的故障后，1臺機(jī)車上仍保持3/4牽引功率。先進(jìn)的軸控技術(shù)提高了機(jī)車的粘著利用，牽引力也得到更好的發(fā)揮。圖2.3牽引變流器結(jié)構(gòu)示意圖2.4輔助變流柜兩個(gè)獨(dú)立的輔助變流器均采用IGBT技術(shù)。每個(gè)輔助變流器包括降壓斬波器和逆變器，直接由主電路中間回路供電，變壓器不用設(shè)輔助繞組。在正常模式下，一個(gè)輔助變流器為定頻載荷供電，另一個(gè)為變頻載荷供電。如果一個(gè)輔助變流器驅(qū)動失效，另一個(gè)將為蓄電池充電器和整個(gè)機(jī)車的輔助載荷供電。蓄電池充電器單節(jié)車采用冗余設(shè)計(jì)，每兩節(jié)車也互為冗余，保證了110V電源的可靠性。2.5微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)基于AGATE?產(chǎn)品系列，AGATE?是最先進(jìn)的一種列車控制、監(jiān)視和維修用車載計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部件，系統(tǒng)是完全可升級的、模塊化的產(chǎn)品。由基本硬件和軟件模塊組成：MPU(主處理)、CRT（牽引傳動控制模塊）、CRA（輔助控制模塊）、RIOMS（遠(yuǎn)程輸入輸出模塊）、DDU（司機(jī)室顯示器）等。兩臺DDU都采用相同的應(yīng)用程序軟件，當(dāng)其中一臺發(fā)生故障時(shí)，另一臺會顯示所有必要的信息。圖2.4HXD2機(jī)車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2.6車體整體承載的框架式全鋼焊接車體結(jié)構(gòu)。底架主梁與臺架一體化設(shè)計(jì)，底架為以邊梁為主輔以中梁承載的結(jié)構(gòu)；無橫梁的波紋板側(cè)墻；可拆卸鋼制頂蓋；整體可承受縱向壓縮3600KN和拉伸2500KN載荷；車體材料具有-40℃低溫下良好的沖擊韌性值；側(cè)墻上設(shè)787mm寬的維修門，避免了設(shè)備維修給司機(jī)室?guī)淼牟粷嵑晚斏w的頻繁拆卸；車內(nèi)中間走廊寬700mm，使設(shè)備更易接近；車內(nèi)地板均具有防滑功能；獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)防止機(jī)械間設(shè)備污染；機(jī)械間風(fēng)機(jī)使車內(nèi)保持正壓。高強(qiáng)度車鉤及大容量緩沖器技術(shù)。重點(diǎn)對車鉤最薄弱的環(huán)節(jié)—鉤舌等部分進(jìn)行了加強(qiáng)，使得車鉤的整體強(qiáng)度達(dá)到4000kN。緩沖器的容量達(dá)到75kJ以上。圖2.5車體外形圖2.7司機(jī)室司機(jī)室采用框架式結(jié)構(gòu)，整體前窗為多層導(dǎo)電膜電加熱玻璃；兩側(cè)分別設(shè)玻璃側(cè)窗和后視鏡；兩入口門厚重結(jié)實(shí)、密封性好，上部設(shè)上下推拉式玻璃窗與外界溝通；后墻中間為走廊門通向機(jī)械間，兩側(cè)設(shè)添乘座椅；司機(jī)室內(nèi)裝修為多孔鋁板；整個(gè)司機(jī)室寬大舒適、氣密性高、噪聲隔離好。司機(jī)操縱臺環(huán)繞司機(jī)座椅布置，臺面上的主要設(shè)備分為顯示區(qū)、牽引控制區(qū)、制動控制區(qū)、照明控制區(qū)和氣候控制區(qū)等幾個(gè)區(qū)域，下部還設(shè)有風(fēng)笛、無人警惕和撒砂的腳踏開關(guān)等。功能集中、明確，操控方便，滿足單司機(jī)值乘要求。圖2.6司機(jī)控制室圖2.8生活間為體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，滿足長交路、單司機(jī)值乘的需要，在機(jī)車的中部增設(shè)了兩個(gè)專門的生活區(qū)，分別安裝了冰箱、微波爐、熱水器、獨(dú)立衛(wèi)生間、臥鋪床、衣帽柜、座椅、照明燈等生活設(shè)施。生活間側(cè)面有上下推拉式玻璃窗與外界溝通，前后設(shè)門與車內(nèi)走廊和機(jī)車風(fēng)擋渡板相通。生活間內(nèi)部按包廂式結(jié)構(gòu)裝修，頂置式空調(diào)和電暖風(fēng)機(jī)可保證在-40℃的環(huán)境條件下室內(nèi)溫度保持在+20℃左右。3、HXD2主要技術(shù)參數(shù)3.1總體參數(shù)軌距 軸式 機(jī)車整備重量 加壓車鐵后 機(jī)車可以從23t軸重轉(zhuǎn)換成25t，也可以從25t軸重轉(zhuǎn)換成23t，機(jī)車交車時(shí)軸重25t。 軸重 加壓車鐵后 3.2尺寸限界機(jī)車在平直軌道上受電弓降下時(shí)，機(jī)車外形尺寸符合“機(jī)車車輛限界”GB146.1—83的要求。車鉤中心線距軌面高度（新輪） 受電弓降下時(shí)受電弓滑板距軌面高度（新輪） 受電弓滑板距軌面工作高度 齒輪箱底面距軌面高度（在新輪條件下） 機(jī)車排障器距軌面高度（在輪緣允許百度范圍內(nèi)可調(diào)） 轉(zhuǎn)向架掃石距軌面高度 （可調(diào)）3.3主要結(jié)構(gòu)參數(shù)機(jī)車前后車鉤中心距 機(jī)車車體寬度 機(jī)車車體寬度（扶手桿處） 機(jī)車車頂距軌面高度 機(jī)車轉(zhuǎn)向架中心距（單節(jié)車） 機(jī)車轉(zhuǎn)向架固定軸距 3.4主要控制參數(shù)電壓制式機(jī)車輪周牽引功率（持續(xù)制） 機(jī)車輪周電制動功率（持續(xù)制） 機(jī)車起動時(shí)黏著牽引力（速度范圍內(nèi)半磨耗的輪周平均牽引力）：23t軸重時(shí) 25t軸重時(shí) 機(jī)車速度：持續(xù)制速度23t軸重時(shí) 25t軸重時(shí) 最高運(yùn)行速度 最高試驗(yàn)速度（新輪） 機(jī)車持續(xù)制牽引力：23t軸重時(shí) 25t軸重時(shí) 機(jī)車最大制動力：23t軸重時(shí) 25t軸重時(shí) 恒功率速度范圍： 牽引：23t軸重時(shí) 25t軸重時(shí) 再生制動：23t軸重時(shí) 25t軸重時(shí) 機(jī)車功率因數(shù) （機(jī)車功率在大于10%額定功率時(shí)）等效干擾電流和原邊電流諧波含量（機(jī)車在持續(xù)制牽引工況下，距牽引變電所10km處測量，接觸網(wǎng)每公里）當(dāng)一臺機(jī)車滿功率運(yùn)行時(shí)等效干擾電流機(jī)車電傳動型式 電壓型逆變器，三相異步牽引電動機(jī)傳動機(jī)車總效率 4、HXD2牽引電傳動系統(tǒng)HXD2型大功率交流貨運(yùn)電力機(jī)車的牽引電傳動系統(tǒng)主要是由網(wǎng)側(cè)電路、主變壓器和牽引電路組成,其中牽引電路包括牽引變流器和牽引電機(jī)等。整個(gè)系統(tǒng)采用單軸獨(dú)立控制方式,交-直-交變流技術(shù)對牽引電機(jī)進(jìn)行牽引和制動特性控制。牽引變流柜采用ALSTOM技術(shù)設(shè)計(jì)而成,采用鉚接柜體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高,電磁兼容性好,模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),集成度高,性能可靠,其功率模塊工藝性好,質(zhì)量輕,且冷卻管路采用快速接頭設(shè)計(jì),功率模塊更換方便,無需進(jìn)行放水等作業(yè),有完善的電氣保護(hù)功能和防火保護(hù)功能。牽引電傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖4.1所示圖4.1牽引電傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成4.1網(wǎng)側(cè)電路組成網(wǎng)側(cè)電路(如圖4.2所示)主要由受電弓、高壓隔離開關(guān)、網(wǎng)側(cè)火花放電間隙、原邊電流互感器、原邊電流傳感器、真空主斷路器、避雷器、接地開關(guān)、高壓電壓互感器、高壓連接導(dǎo)電桿以及主變壓器原邊繞組、4組接地回流裝置、電能計(jì)量裝置等組成。網(wǎng)側(cè)電路主要是用于實(shí)現(xiàn)從接觸網(wǎng)受流到機(jī)車，為機(jī)車上的主變壓器提供25kV/50Hz的交流電源，作為整個(gè)機(jī)車工作的動力電源。在網(wǎng)側(cè)電路中，動力電源能夠?qū)崿F(xiàn)從接觸網(wǎng)受流的受電弓PT1，并經(jīng)過控制動力電路開斷的主斷路DJ(M)，最后通過原邊高壓電流互感器引入機(jī)車主變壓器，避雷器PF(M)和火花放電器E-TFP，E-TF1-PP是為防止自然界雷電襲擊以及抑制開關(guān)操作過電壓而設(shè)置的；接有用于檢測網(wǎng)側(cè)電壓和電流信號的傳感器TF1-PP、CA(I)TFP、TFI-Q1L(M)，為控制電路提供同步信號和電氣保護(hù)信號；在機(jī)車單節(jié)故障時(shí),可以使用高壓隔離開H(HT)將本節(jié)機(jī)車網(wǎng)側(cè)電路整體隔離;電能計(jì)量裝置PJ能夠記錄和顯示機(jī)車牽引和制動時(shí)所消耗的能量，并接有用于實(shí)現(xiàn)原邊繞組短路保護(hù)的過流繼電器Q1L(M)；另外還裝有向軌道回流的車軸接地裝置EB1-EB4,以及用于車頂維護(hù)時(shí)出于安全考慮的接地裝置H(O-M)等。來自接觸網(wǎng)的AC25kV/50Hz交流電壓通過車頂受電弓、主斷路器和穿墻高壓絕緣子進(jìn)入機(jī)車內(nèi)部,通過高壓電纜和主變壓器的高壓端子連接,使主變壓器一次線圈和軸端接地裝置、車輪、軌道構(gòu)成供電電壓電路,為機(jī)車提供動力電源。機(jī)車的控制系統(tǒng)設(shè)有多種保護(hù)措施,當(dāng)滿足故障條件時(shí)通過主斷路器的分?jǐn)?斷開與高壓電路的連接。當(dāng)高壓側(cè)原邊電路發(fā)生短路故障時(shí),機(jī)車將通過原邊過流繼電器Q1L(M)分?jǐn)嘀鲾嗦菲?以保護(hù)受電弓和接觸網(wǎng)，不致于擴(kuò)大故障。當(dāng)本節(jié)機(jī)車車頂網(wǎng)側(cè)電路故障時(shí),可通過隔離開關(guān)H(HT)的操作,在電氣上斷開與它節(jié)機(jī)車的連接，以維持機(jī)車的運(yùn)行；當(dāng)在接觸網(wǎng)下保養(yǎng)或維修機(jī)車時(shí),為了確保維修人員的安全,通過接地開關(guān)H(O-M)，在降弓的狀態(tài)下，將車頂電路形成接地狀態(tài)。電能計(jì)量裝置PJ用于顯示和記錄機(jī)車牽引時(shí)消耗的電能和再生制動時(shí)回饋電網(wǎng)的電能。圖4.2網(wǎng)側(cè)電路電路原理圖4.2牽引電路4.2.1電氣原理整臺機(jī)車由兩臺牽引變流柜組成，每個(gè)牽引變流柜集成了一個(gè)轉(zhuǎn)向架的兩個(gè)牽引變流系統(tǒng)、兩個(gè)牽引變流控制系統(tǒng)及一套冷卻系統(tǒng)，一套牽引變流系統(tǒng)基本由預(yù)充電接觸器、工作接觸器、預(yù)充電電阻、整流功率模塊、降壓斬波模塊、接地電阻、充電電容、充電電容電壓指示燈、中間電壓互感器、PWM逆變模塊、整流輸入電流傳感器、逆變器輸出電流傳感器以及變流系統(tǒng)功率模塊冷卻用的軸流冷卻塔風(fēng)機(jī)等組成。圖4.1為HXD2型電力機(jī)車一個(gè)軸上的牽引變流系統(tǒng)電氣原理圖，整臺機(jī)車的牽引電路包含有原理和結(jié)構(gòu)相同的4套牽引變流器裝置，分別布置于兩個(gè)柜體中。每套牽引變流器裝置是由一個(gè)四象限整流器、一個(gè)中間電路和一個(gè)三相PWM逆變器組成，每套裝置驅(qū)動一臺三相異步牽引電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)整臺機(jī)車的軸控驅(qū)動方式。圖4.3牽引時(shí)的工作原理圖在機(jī)車處于牽引工況(如圖4.3所示)下，主變壓器牽引繞組輸出的AC950V交流電壓通過預(yù)充電接觸器和工作接觸器加到主變流器前級的四象限整流器上。由于牽引繞組具有較高的短路阻抗，因此，它不僅是四象限整流器的供電電源,同時(shí)，也具有四象限整流器正常工作所必須的儲能電抗器功能。AC950V交流電壓通過四象限整流器和支撐電容器變換為DC1800V的直流電壓。正常工作時(shí),先閉合預(yù)充電接觸器通過預(yù)充電電阻為中間電路的支撐電容器充電,然后,再閉合工作接觸器為四象限整流器正常工作提供電源,這樣就避免了合閘瞬間,由于中間電路電容器電流不能突變所引起的大電流沖擊。每個(gè)中間直流電路由二次濾波電路、儲能電路、測量及保護(hù)電路構(gòu)成。儲能環(huán)節(jié)由支撐電容器及放電電阻組成，主要起穩(wěn)定中間電路電壓，向牽引電動機(jī)提供無功功率作用，同時(shí)可對四象限脈沖整流器和牽引電機(jī)逆變器產(chǎn)生的高次諧波進(jìn)行濾波。在變流器的中間電路中，除了起濾波作用的支撐電容器之外，還有二次濾波電路和電壓抑制電路。在四象限整流器的控制算法和功能實(shí)現(xiàn)中，會在直流輸出電流中含有兩倍于網(wǎng)側(cè)頻率的交流分量，這個(gè)分量對于后續(xù)的逆變器控制和變流器功率的發(fā)揮來說是有害的，在此通過由LC串聯(lián)諧振所組成的二次濾波電路將其濾除，以抑制中間直流電路的電壓脈動，諧振電容器位于主變流器柜內(nèi)，諧振電抗器則置于主變壓器油箱中。電壓抑制電路主要是通過斬波限壓來實(shí)現(xiàn)的，它是由IGBT元件和過壓抑制電阻等組成，根據(jù)中間電路電壓的波動和過壓情況控制IGBT元件的通斷,將過電壓的能量通過吸收電阻將其消耗，從而將中間直流電壓抑制在規(guī)定范圍之內(nèi)。圖4.4再生制動的工作原理圖三相逆變電路用于將中間電路的DC1800V電壓通過PWM脈寬調(diào)制控制，變換為電壓和頻率可變的三相交流輸出，為牽引電機(jī)提供三相交流電源,實(shí)現(xiàn)三相異步牽引電機(jī)的速度特性控制。在再生制動工況(如圖4.4所示)時(shí)，異步牽引電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，中間直流電路通過四象限脈沖整流器向牽引繞組饋電，將制動時(shí)產(chǎn)生的電能回饋到電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車的再生制動。在牽引變流器的輸入電路、中間電路和三相輸出電路中，接有多個(gè)電壓和電流傳感器，用于為相關(guān)的控制和保護(hù)電路提供實(shí)時(shí)信號。主電路的接地保護(hù)是通過接地電流傳感器來檢測，通過相應(yīng)的控制來實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)牽引變流器中間電路的負(fù)端通過接地電流傳感器形成固定接地點(diǎn)，當(dāng)牽引電路中其他電平的電路接地時(shí)，就會在接地電流傳感器中檢測出電流信號，通過相應(yīng)的控制進(jìn)行故障報(bào)警或采取相關(guān)措施。在兩軸牽引變流器裝置的中間電路還接有輔助變流器和庫用電源電路，以實(shí)現(xiàn)各自的功能。當(dāng)機(jī)車在調(diào)試或者檢修庫內(nèi)需要動車時(shí)，可以通過車體兩側(cè)的庫用電源插座向機(jī)車送入三相工頻380V交流電，通過星/三角形連接變壓器、整流器和控制器件，變換為DC1000V的直流電壓加到中間電路，再通過相應(yīng)的控制進(jìn)行庫內(nèi)動車作業(yè)。主電路入庫插座和庫內(nèi)輔機(jī)調(diào)試共用一個(gè)三相電源插座，每節(jié)車一個(gè)。機(jī)車入庫插座設(shè)有相序檢測控制裝置，用于檢測三相輸入電源相序的正確性，如果相序不符合要求，則不能實(shí)現(xiàn)動車作業(yè)，并設(shè)有空氣斷路器用于實(shí)現(xiàn)庫用電路的短路和過載保護(hù)以及電路的隔離。4.2.2四象限整流器四象限整流器從功能上來說，不但可以實(shí)現(xiàn)交流到直流的整流變換功能(1、3象限)，而且也能夠?qū)崿F(xiàn)將直流電變換為交流電回饋電網(wǎng)的逆變功能(2、4象限)，同時(shí)，高的短路阻抗可以濾除一定頻率的諧波分量，，改善電網(wǎng)的性能指標(biāo)。圖4.5四象限整流器等效電路圖如圖4.5所示四象限整流器的等效電路圖（為變壓器的原邊電壓，為變壓器的牽引繞組電壓，為牽引繞組的直流電阻，為牽引繞阻的漏感，為調(diào)制基波電壓，為整流輸出直流電壓，為牽引繞組基波電流）根據(jù)圖4.6四象限整流器控制矢量圖，四象限整流器整流時(shí)的工作原理實(shí)際上是一個(gè)斬波升壓的過程，在這個(gè)過程中，根據(jù)波形的特點(diǎn)控制相應(yīng)橋臂IGBT的導(dǎo)通造成繞阻的短路，由于變壓器具有較高的短路阻抗，因此電流的上升率是有限的，能量儲存在牽引繞阻的漏感上，在IGBT關(guān)斷的過程中，牽引繞組的電壓加上儲能電感感應(yīng)的電壓就會通過二極管整流后加到整流輸出電路，這樣通過不斷地進(jìn)行這樣的過程，就會在整流輸出端得到較高的中間電路直流電壓，這個(gè)電壓高于通過4個(gè)整流二極管整流后的電壓，如圖4.7所示輸入電壓正半波時(shí)四象限整流器的工作原理，在此開通IGBT2或IGBT3，通過相應(yīng)的二極管形成短路為電感儲能，關(guān)斷時(shí)累加后的電壓就會通過二極管1和二極管4整流后輸出到中間電路；輸入電壓負(fù)半波時(shí)的工作同理是開通IGBT1或IGBT4，關(guān)斷時(shí)累加后的電壓就會通過二極管2和二極管3整流輸出。圖4.6四象限整流器控制圖圖4.7輸入電壓正半波時(shí)四象限整流器的工作原理在牽引電機(jī)再生制動時(shí)，四象限整流器工作在逆變狀態(tài)，此時(shí)，簡單描述為在正半波時(shí)IGBT1和IGBT4導(dǎo)通，負(fù)半波時(shí)IGBT2和IGBT3導(dǎo)通，實(shí)際控制中是通過將與電網(wǎng)同相位的標(biāo)準(zhǔn)正弦波與固定頻率的三角形載波比較后形成IGBT的開關(guān)脈沖，完成調(diào)制后的SPWM波形輸出，實(shí)現(xiàn)直流到交流的逆變轉(zhuǎn)換，波形如圖4.8所示。圖4.8四象限整流器逆變控制波形圖其中，為IGBT1、IGBT4門極脈沖，為IGBT2、IGBT3門極脈沖。根據(jù)圖4.5四象限整流器等效電路圖，可以得到四象限整流器基本的矢量方程式：在牽引工況和同相位，此時(shí)的相位滯后，再生制動時(shí)，和反相位，的相位超前。如圖6所示，由于變壓器的牽引繞組電壓和漏感是一定的，那么只要控制了的幅值和相位,就控制了的幅值和相位，反之,只要控制了的的幅值和相位,也就控制了的幅值和相位。在實(shí)際控制中,通