四象限整流器
复兴号动车组牵引系统参数分析
复兴号动车组牵引系统参数分析摘要：动车组牵引系统由牵引变压器，牵引变流器（四象限整流器和牵引逆变器），牵引控制单元和牵引电动机组成。
本文对复兴号动车组牵引系统工作原理与系统性能参数做了深入分析。
关键词：动车组；牵引系统；参数分析1四象限整流器控制原理及性能参数TCU是电驱动系统的核心控制部分，电源由外部110V DC提供。
TCU通过检测电压、电流、速度、温度、压力和其他量来完成对牵引变流器闭环的实时控制，并实现列车的牵引功能。
同时，如果火车控制和诊断系统发生故障，则具有硬接线的紧急牵引功能。
TCU获取诸如电网同步电压、变压器的二次电流、中间电路的直流电压等信号，并且如果电网电压在一定范围内波动（例如电网电压突然升高或突然升高），则PWM使用控制技术的网络电压降并在中间电路中产生直流电压。
在确保电机侧逆变器正常运行的同时，电网侧获得正弦电流，减少对周围环境的电磁干扰，并使接触器或牵引变压器初级侧的功率因数降低。
图一中LN和RN是交流回路的电感和电阻，UN是变压器的次级电压矢量，IN是变压器的次级电流的基本电流矢量，而US是调制电压的基本矢量。
二次侧交流回路的矢量电压方程式为：UN= Us+ INRN+ jωLNIN（1）假设UN和US之间的相位角为Φ，而UN和IN之间的相位角为θ，则使用该方程式表示牵引状态的矢量图如图1（a）所示。
类似地，图1（b）示出了在这些条件下的再生制动条件的矢量图。
图1 四象限转换器的控制向量图如果变压器次级电压UN和电感LN为已知量，则US的幅度和相位得到控制，IN的幅度和相位得到控制。
相反，只要控制IN的大小和相位，US的大小和相位也就得到控制。
式（1）是用于实现四象限转换器的控制的基本方程式。
2牵引逆变器控制原理及性能参数TCU通过网络传输或备用命令获得设置在驾驶员座椅上的电动机扭矩，并将电动机的牵引制动特性与可用的粘合条件集成在一起，以设置最终的适当扭矩。
TCU捕获IG-BT组件的中间DC电压电动机相电流电动机速度和工作状态反馈信号，并使用直接转矩控制技术控制策略来控制逆变器输出电压幅度相位频率和控制扭矩，控制精度小于5%。
四象限整流器
-t
vd -Vd0 =（IdR L -Vd0）（1-e 1）1 R LC
C tr * 0.964R L
.
33
四象限整流器工作原理
➢满足直流电压抗扰性指标时电容设计
A Id
0
Ti
t
Wci
(s)
1
1 Ti
s
{RLC
dvdc1 dt
vdc1
0
RLC
dvdc dt
2
vdc
2
RL kt
1 C 2V*m RL
.
26
四象限整流器工作原理
➢单极性PWM电流过零处
i
0 t T1
uN
vab
0 vab
L
i1 T1
△i1 0
T1 t Ts
L i2 0 T2
vab
要满足快速电流跟踪要求则必须有 0
-vdc
|i1
| -|i2 Ts
|
Im sin Ts
Ts
Im
L vdcT1
ImTs
.
i
i*
△i2
T1
T2
A
U
C
O1
0
90。-
|V |2 | U |2 | VL |2 2 | U || VL | cos Vm Mvdc
L Um sin +
U
2 m
sin 2
+M2vdc2
U
m
Im
V F
B
I
若采用三角载波SPWM控制，忽略桥路损耗
qP1212UUmmIImmscions
M 1
L Um2 sin cos +Um cos Um2 sin2 +vdc2 Um2 2|p|
四象限变流器工作原理
四象限变流器工作原理1.引言1.1 概述四象限变流器是一种重要的电力电子器件，它能够实现直流电到交流电的转换。
其工作原理基于电力电子技术和控制理论，通过控制开关器件的通断，将直流电源经过逆变和变换，输出所需的交流电信号。
四象限变流器的主要特点是能够实现四个不同象限的电流、电压和功率输出。
这四个象限分别代表着正向和反向的电流、电压以及功率输出，在不同工作条件下可以根据需求进行切换。
这一特性使得四象限变流器在电力电子领域中具有广泛的应用空间。
四象限变流器的工作过程可以简要描述为：首先，通过电流传感器和电压传感器，监测输入直流电源的电流和电压信号。
然后，经过电压和电流的控制算法，得出需要输出的交流电信号的波形和频率。
接下来，利用开关器件进行逆变和变压，将直流电源的能量转换为交流电源的能量。
最后，输出所需的交流电信号，供给给定的负载使用。
四象限变流器的工作原理可以应用在多个领域，如电机控制、电力系统调节等。
其在电机控制领域中的应用特别广泛，能够实现电机的正向和反向转动，控制电机的转速和负载特性。
在电力系统调节方面，四象限变流器可以对电网进行有源功率调节，实现对电网的无功功率补偿和电压调节。
总之，四象限变流器通过控制电流和电压的方向和大小，实现了直流到交流的转换，具有广泛的应用前景。
在未来的发展中，随着对电能质量和能源管理的要求越来越高，四象限变流器将会得到更多的应用和研究。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来介绍四象限变流器的工作原理。
第一部分是引言部分，其中包括概述、文章结构和目的。
首先，我们将简要概述四象限变流器的基本概念，介绍其在电力电子领域中的重要性。
接着，我们将说明本文的结构，即将分为引言、正文和结论三个主要章节。
最后，我们将阐明本文的主要目的，即为读者提供关于四象限变流器工作原理的详细解释。
第二部分是正文部分，其中包括四象限变流器的基本原理和工作过程。
四象限整流
就是全控型晶闸管的整流电路，现在一般用水冷的IGBT.组成的整流电路，它可以调节电压和电流，所谓的四象限就是u+，i+，为第一象限。
u-，i+.,为第二象限，u-，i-，为第三象限，u+，i-，为第四象限，（u是电压，i是电流）。
四象限变流器说白了就是，机车在牵引状态下为整流器，在电制动状态下为逆变器（再生制动），在两种不同的状态下，IGBT可以使电压与电流在四个象限内，根据需要调节，所以叫做四象限变流器。
说成四象限整流器不合适（也许是英文翻译并非专业人员），交流变直流叫整流器，直流变交流叫逆变器，以上两种功能都有的应该叫变流器更为贴切。
推荐大家看一下关于电力机车牵引与控制方面的书籍，一般都有四象限脉冲整流电路的详细介绍。
并不是三楼所说的全控晶闸管整流！如果把整流电路的电压电流表示在十字坐标系里，大家就可以知道什么是“四象限”了。
四象限整流器试验工装
四象限整流器试验工装一、四象限整流器概述四象限整流器是一种电力电子器件，具有高效、高可靠性、低噪音等特点。
它能够在电气系统中实现整流、逆变、斩波等多种功能，广泛应用于电动汽车、新能源、工业控制等领域。
二、四象限整流器试验工装的重要性四象限整流器试验工装是进行四象限整流器性能测试和质量检验的关键设备。
通过试验工装，可以有效评估四象限整流器的电气特性、安全性、可靠性等指标，确保其在实际应用中的稳定运行。
三、四象限整流器试验工装的设计与原理四象限整流器试验工装主要由电源系统、控制系统、检测系统、保护系统等部分组成。
试验工装的工作原理是根据四象限整流器的技术要求，对电源、负载、控制信号等进行合理配置，实现对四象限整流器的试验目的。
四、四象限整流器试验工装的应用领域四象限整流器试验工装广泛应用于新能源汽车、电力电子、工业自动化等行业。
通过试验工装的辅助，可以有效提高四象限整流器的研发效率和产品质量。
五、四象限整流器试验工装的优缺点优点：试验工装具有高度集成、操作简便、试验效率高、安全性好等特点。
缺点：试验工装的投资成本较高，对维护和操作人员的要求较高。
六、如何选择合适的四象限整流器试验工装在选择四象限整流器试验工装时，应充分考虑以下因素：1.试验工装的性能指标应与四象限整流器的技术要求相匹配；2.试验工装的稳定性、可靠性要高，以确保试验结果的准确性；3.试验工装的操作界面应简单易懂，便于操作人员快速上手；4.试验工装的售后服务与技术支持要完善。
七、总结四象限整流器试验工装在电力电子行业中具有重要地位，为研发和生产高质量的四象限整流器提供了有力保障。
四象限脉冲整流器分析
3. 通过控制两电平、三电平脉冲整流器中开关 元件IGBT的导通和关断，在不同工作模式的 转换，实现整流和逆变的功能，进而实现直 流侧电压的稳定、能量的双向流动。
谢谢观看！
1.四象限脉冲整流器的特点
传统的相控整流器，交流电网侧 的功率因数比较低，谐波较大，直流 侧的电压脉动较大，制约了其功率发 挥及应用。
随着技术的发展，脉冲整流器应 运而生。它可以从电网获取与网压同 相位的近似正弦波的交流电流，提高 了功率因数，使电网的污染减到最小 限度。
1.四象限脉冲整流器的特点
3. 三电平脉冲整流器电路
工作模式2 (Sa=1，Sb=0)：
p
Ta1
Tb1
ip
Ta2
D1
Tb2
D2 C1 u1
Ls Rs
us is
a uab
Ta3
b Tb3
o Udc
io
C2
Ta4
D3 Tb4
D4
u 2
in n
p ip
1 Sa
Ls
Rs
a
C1
u1
is
us
uab
-1 0
o
1 Sb
Udc
b 0 io
-1 C2
1, Ti3and Ti4 on,Ti1 and Ti2 off
i=a,b
3. 三电平脉冲整流器电路
工作模式1 (Sa=1，Sb=1)：
Ta1
Ta2
Ls Rs
us is
a uab
Ta3
Ta4
Tb1 Tb2
b Tb3 Tb4
p
C1
四象限整流器试验工装
四象限整流器试验工装
摘要：
一、四象限整流器简介
二、四象限整流器试验工装的必要性
三、四象限整流器试验工装的制作流程
四、四象限整流器试验工装的应用案例
五、总结
正文：
一、四象限整流器简介
四象限整流器是一种能够吸收和提供正负电流和电压的电源，具有广泛的应用前景。
然而，由于其特性较为复杂，需要进行大量的试验以保证其性能和可靠性。
二、四象限整流器试验工装的必要性
为了确保四象限整流器的性能和可靠性，需要进行多种试验，如电流、电压、温度等参数的测试。
而四象限整流器试验工装则是进行这些试验的重要工具，能够提供稳定的测试环境和准确的测试数据。
三、四象限整流器试验工装的制作流程
四象限整流器试验工装的制作流程包括以下几个步骤：
1.设计：根据四象限整流器的特性和试验需求，设计出合适的试验工装图纸。
2.制作：根据图纸，制作出试验工装的各个部件，如支架、夹具、传感器
等。
3.组装：将制作的部件组装成完整的试验工装，并进行调试和校准。
4.测试：利用试验工装对四象限整流器进行电流、电压、温度等参数的测试。
四、四象限整流器试验工装的应用案例
某公司研发了一种新型四象限整流器，为了保证其性能和可靠性，进行了大量的试验。
其中，四象限整流器试验工装发挥了重要作用，提供了稳定的测试环境和准确的测试数据，为整流器的研发和改进提供了有力支持。
HXD1C型电力机车四象限整流器工作过程
第43卷第11期时代农机2016年11月V o l.43N o.11TIMES AGRICULTURAL M ACH INERY N o v.2016HXD1C型电力机车四象限整流器工作过程尹凤伟(吉林铁道职业技术学院，吉林吉林132002)摘要：HXD1C型电力机车交流牵引传动系统主要包括各高压设备、主变压器、牵引变流器、牵引电机及相应控制 系统。
其中，牵引变流器是电力机车传动级控制的核心部件，其功能是实现将工频电网中25kV的交流电通过变频变压 控制，变换为适合于交流电力机车运行要求及频率可变的交流电。
关键词：牵引变流器；电力机车；四象限整流器中图分类号:TM46 文献标识码:A文章编号:2095-980X(2016)l l-0026-01Working Process of Four Quadrant Rectifier of Rype HXD1C LocomotiveYIN Feng-wei(Jilin Railway Vocational and Technical College，Jilin，Jilin132002，China)Abstract:Type HXD1C locomotive ac traction drive system mainly includes high voltage equipment，main transformer，traction converter，traction motor and the corresponding control system.Among them，the traction inverter is the core component of electric locomotive transmission level control，whose function is to realize the25kv ac power grid of power frequency through frequency conversion variable pressure control，transformed into alternating current suitable for AC electric locomotive operation requirements and variable frequency.Key words:traction converters；electric locomotive；four quadrant rectifier牵引变流器主电路采用交一直一交结构，由电源侧 整流器和电机侧逆变器两部分组成，中间直流电路采用大容 量支撑电容储能的电压型结构，保证了两侧变流器(整流和逆 变）能够在互不干扰的情况下工作。
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有功功率及感性无功功率
V端点在BC上运动时PWM整流器需从电网吸收有 功功率及容性无功功率
20
四象限整流器工作原理
D
I D
I V
A O1
U VL
0
C
A O1
U 0
C
V
VL
B
BHale Waihona Puke (d)(c) V端点在CD上运动时，PWM整流器向电网传输有 功功率及容性无功功率
V端点在DA上运动时，PWM整流器向电网传输有 功功率及感性无功功率
电网侧：
uN
LN
diN dt
RNiN
成回路释放能量，直 流电压下降
17
四象限整流器工作原理
工作模式2
当UN>0和iN>0时，D1与D4导通， 牵引绕组和电感LN都向直流侧电容 充电，电流iN幅值减小，电感LN释 放能量，储存在电感中的能量向负 载R和电容释放，电感电流iN下降，
电网侧： RN iN
归一化 环节
限幅器
数字PWM 发生器
13
四象限整流器工作原理
考虑电压控制环存在积分环节
dI
* N
dt
Kp
d
(U
* d
dt
ud
)
Ki
(U
* d
ud
)
dI
* N
dt
K
p
dud dt
Kiud KiUd*
dI
* N
dt
K pmiN Cd
( Kp Cd RL
Ki )ud
LN
diN dt
uN
Ud
当UN>0和iN<0时，T1与T4导通，直 流侧电容向牵引绕组和电感LN充电，
电流iN幅值增大，电感LN储存能量
18
四象限整流器工作原理
工作模式3
当UN>0和iN>0时，T2和T3 导通，牵引绕组和直流侧电 容都向电感LN充电，电流iN 幅值增大。电感LN储存能量
KiU
* d
diN
dt
K
LN
dI
* N
dt
Kpm Cd
dud dt
m Cd
KuN LNU m
0
0
0
Kp Cd RL
1
Ki
iN
I
* N
ud
RMUB
ESE
CD PWR/PWMI
3
ASG/TCU
4 Fahrmotoren / 4 Traction
motors
8
四象限整流器简介
CRH5牵引传动系统构成
9
四象限整流器特点
• 升压整流 • 能量双向流动 • 功率因数近似为1 • 电流波形正弦度高
10
四象限整流器特点
11
四象限整流器工作原理
16
四象限整流器工作原理
工作模式1
当UN>0和iN>0时，D1与 T3导通或T2与D4导通，牵 引绕组向LN充电，电流iN 的幅值增大，电感LN储能
当UN>0和iN<0时，D3 与T1导通或T4与D2导 通,电感LN向牵引绕组 侧充电，电流iN幅值
减小，电感LN释能
电容Cd向负载供电，
直流电压通过负载形
4
四象限整流器简介
•四象限整流器升压整流工作原理
图1
图2
5
四象限整流器简介
CRH1牵引传动系统构成
6
四象限整流器简介
CRH2牵引传动系统构成
7
四象限整流器简介
CRH3牵引传动系统构成
AC 25kV / 50Hz
Netzspannungswandler/ Line voltage transformer
•电路模型和状态方程
模态1，T1与T4导通，T2与T3截止
diN
dt
0
dud dt
1
Cd
1 LN 1
Cd RL
iN ud
1 LN 0
uN
模态2，T2与T3导通，T1与T4截止
diN
dt
0
dud dt
1
Cd
1
LN 1
Cd RL
iN ud
1 LN 0
uN
iN LN uN
+
T1
D1 T3
D3
RN a
uab
Cd
RL
ud
b
T2
D2 T4
D4
_
uN Um sint
四象限整流器
北京交通大学电气工程学院 林飞
1
内容提要
• 四象限整流器简介 • 四象限整流器工作原理 • 四象限整流器控制环节 • 车网关系
2
四象限整流器简介
•四象限整流器主电路
3
四象限整流器简介
BOOST升压电路
BOOST 电路
开关闭合，电感储能，电容经负载放电 开关断开，电感释能，能量传递到电容及负载侧实现升压
Erdstromwandler/ Earth current transformer
NTS; VLE
4QS/4QC 1
CSK Spw
MUB
KS
1
VLW
Traktionscontainer/ Traction container
Energieversorgungsblock/ Auxiliary converter unit
120
四象限整流器工作原理
LN
diN dt
uN
mud
Cd
dud dt
miN
1 RL ud
m
1 ud
[uN
K
(
I
* N
us Um
iN )]
ud
AD
U
* d
us
AD
外环控
相位计
制器
I * 算环节 m
前馈控 制器
im
AD
内环控
i* 制器 + m
Netzstromwandler/ Line current transformer
Dachleitung/ High voltage roof line
Trafostromwandler/ Transformer current transformer
LSK
TW3 TW4
TW1 TW2
Trafo/ Transformer
0 Ki 0
U
* d
Cd RL
14
四象限整流器工作原理
•等效电路
S {1 T1或D1导通
A
0 T2或D2导通
S {1 T3或D3导通
B
0 T4或D4导通
四象限整流器工作原理
电路共有3种工作模式
SASB=00或11 SASB=01 SASB=10
电网侧：RN iN
LN
diN dt
uN
Ud
当UN>0和iN<0时，D2与D3 导通，电感LN同时向牵引绕 组和直流侧电容，电流iN幅值
减小，电感LN释放能量
19
四象限整流器工作原理
•四象限整流器工作原理
D
D
A
U
C
O1
0
V
VL
A
U
C
O1
0
VL
V
I B
I B
（b）
（a）
V端点在AB上运动时，PWM整流器需从电网吸收