第五部分交流传动机车控制系统教学课件.ppt
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1、第五章 交流传动机车控制系统 第一节 交流传动机车主电路 主要内容 l交流传动机车发展综述 l交流传动机车主电路的组成 l交流传动机车的技术分类 l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 l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 运输的需求 各种限制 交流传动机车发展 交流电机的特点 科学技术的发展 一、交流传动机车发展综述 运输的需求 各种限制 交流传动机车发展 交流电机的特点 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 运输的需求 各种限制 交流传动机车发展 交流电机的特点 科学技术的发展
2、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 运输的需求 各种限制 交流传动机车发展 交流电机的特点 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 运输的需求 各种限制 交流传动机车发展 交流电机的特点 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
3、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 一、交流传动机车发展综述 运输的需求 各种限制 交流传动机车发展 交流电机的特点 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 动力制动模块 空气系统模块 辅助变频器 主变频
4、器及电机驱动模块 通讯模块 电子设备 牵引变频器 逆变器 (电流源型、电压源型、PMW) 电机 同步电机、异步电机 设备与功率器件 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 0,94 1000kW 1020kW 1074kW 1085kW1107kW 25000V 交直与交流传动机车主电路比较 变速箱 异步电机 逆变器整流器 牵引变压器 1085kW 25000V 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 交流传动机车主电路 三、交流传动机车的技术分类 核心层技术 辅助层技术
5、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 核心层技术 辅助层技术 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 核心层技术 辅助层技术 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 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
6、讲课要解决的问题 1 变频调速异步电机 如何控制能满足机车 牵引的要求? 2 牵引逆变器如何控 制能满足牵引电机对 机车牵引的要求? 机车牵引特性有哪些要求? 四、机车牵引特性 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、先进的经济技术指标 交流电机(异步)的矩速特性 关键问题: ? 1、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: (2)用 表示的力矩公式M 恒压频比时最大转矩和起动转矩与频率的关系曲线 (3) 用 表示的力矩公式 结论:当 3、机车牵引中异步电机的运行特性 (1) 恒力矩起动 采用
7、恒压频比控制 低频时适当提高电压,抵消 定子绕组内阻的影响。 采用恒磁通控制 电机各参数与频率的关系: (2) 恒功率运行 恒功率1: 恒功率2: 第一种恒功率的特点:最小逆变器,最大电机 恒功率1: 第二种恒功的特点:最大逆变器,最小电机 恒功率2: 五、典型交流传动机车主电路工作 法国 TGV 、西班牙AVE机车主电路 (同步电机) 励磁 韩国 TGV机车主电路(同步电机) 励磁 电流型逆变器 (异步电机) GTO 电压型逆变器(欧洲之星 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 MAC MAC MAC MAC MRE_2563_FR B H(O-M)
8、 DJ(M) CA2(I)TFP H(O-C) DJ(C) OND CA2(I)-ONDCA1(I)-OND M1 PT2 (15kV DB) PT1 (25kV & 15kV CFF) TFI-QL(M) SF-FI-50 C(IS)FI-50 CAP-FI-50 H3-FI RH C(IS)PMCF1 C(IS)E(C) R(PC)E(C) C(PC)E(C) CVS-AUX sur essieux 1 et 3 C(IS)PMCF2 Essieu 4 Essieu 3 Essieu 2 3 x 1 mF x 3 C(PC)FI-50 H(O-15) Palpage avec clateu
9、r PF(C) R(PC)FI-50 PF(M) E-TFP CA(I)DIFF CA(U)EC CA(U)PMCF 3 x 1,33 mF CAP-OND CC-FI-50 CA2(I)PMCF SF1-HACH SF2-HACH H-INV-CONT H-INV-15H-15 H-CONT CA(I)RH R(DC)CAP-OND CAP-2F R(DC)CAP-2F OND-RHPMCF C(PC)PMCF R(PC)PMCF Option “Filtre 50Hz“ Options non reprsentes : - Chauffage PT4 (1,5kV & 3kV SNCB)
10、Nota sur les pantographes pour le fonctionnement sous 3kV : - Sur le dmonstrateur, en configuration 3 pantographes, on utilisera uniquement le pantographe 3 (PT3) avec un archet adapt aux essais raliss H2-FI H1-FI SF1-FI SF2-FI CA1(I)TFP TFI-50 R(DC)CAP-FI-50 7,2 mH 7,2 mH 2,835 mH 2,835 mH 10 mH 1
11、mF PT3 (3kV FS) CA1(I)PMCF 50 ? 50 ? 50 ? 3,7 ? 适用于4种电压供电的机车牵引变频器 (25Kv/15kV, = 3kV/1,5kV) DJ(C) DJ(M) Ecrteur C(ALI)FI R(ALI)FI SF1-FI SF2-FI H-FI-XX SF-FI-XX CAP-FI-XX X 3 = 380 V M1 AUX PMCFOND C(PC)PMCFR(PC)PMCF CAP-PMCF CAP-OND RH1 CA(I)PMCF CA(U)PMCF CA(U)OND FTR - 17/08/1998 Rev E - Page 2 Pa
12、lpage H(O-M) CA(U)1/2-OND H(O-C) CA1(I)TFP CA2(I)TFP CA(U)1/3-OND CA(I)1-OND CA(I)2-OND Q1L(M) H-2F C(IS)E(C) SF2-2F-FISF1-2F-FI H4-PMCF C(PC)E(C)R(PC)E(C) CAP-2F C(PC)PMCF 牵引变频器 3种电压供电的机车 (25Kv/15kV, =1,5kV) 六、交流传动机车新技术 l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 l列车网络技术 l列车控制系统软件 le化列车( eTrain ) leTrain 监控系统 l音频系
13、统 l车地通讯新技术 l典型的司机室无线通讯技术 第二节 异步电动机变频调速控制系统 变频调速控制系统 引 言 直流电机的主磁通和电枢电流分布的空间位置是 确定的,而且可以独立进行控制,交流异步电机 的磁通则由定子与转子电流合成产生,它的空间 位置相对于定子和转子都是运动的,除此以外, 在笼型转子异步电机中,转子电流还是不可测和 不可控的。因此,异步电机的动态数学模型要比 直流电机模型复杂得多,在相当长的时间里,人 们对它的精确表述不得要领。 n好在不少机械负载,例如风机和水泵,并不需要 很高的动态性能,只要在一定范围内能实现高效 率的调速就行,因此可以只用电机的稳态模型来 设计其控制系统。
14、n 为了实现电压-频率协调控制,可以采用转速开 环恒压频比带低频电压补偿的控制方案,这就是 常用的通用变频器控制系统。 转速开环型控制系统 n电压/频率比控制是控制定子电压和定子频率,使 定子电压以一定的函数关系跟踪定子频率的变化 ,从而在调频调速过程中近似地保持电机气隙磁 通不变的一种控制方法。 n中间直流电压可调的电压型逆变器异步电机变 频调速系统控制电路由基准部分、整流器控制部 分和逆变器控制部分组成。 1、基准部分 2、整流器控制部分 3、逆变器控制部分 l电压/频率比控制,无法控制异步电机的转差频率 ,对于多台电动机由同一台逆变器供电的情况,各 台异步电机的转差频率一般是不同的,即使
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