交流传动电力机车的调速控制方法研究

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30t轴重交流传动货运电力机车关键技术参数研究

道。
目前，该项目已经通过国家发改委批准，正在积极
大黏着力限制，对于机车轴重、轴式、功率、速度如何优化匹配、机车关键参数如何选择、以满足机车最优性能
是本文的探讨研究关键。１机车运用线路情况１．１新修建山西中南部铁路通道
阴），长度约６Ｏ～７０ｋｍ；最大上坡道为６ ‰（汤阴一日照），长度约４Ｏ～５０ｋｍ；最小曲线半径一般１２００ｍ，困
第３３卷增刊２０１３年１２月
铁道机车车辆
ＲＡＩＬＷＡＹＬＯＣＯＭＯＴＩＶＥ８ＬＣＡＲ来自Ｖｏ１．３３Ｓｕｐｐｌ
Ｄｅｃ．２Ｏｌ３
文章编号：１００８ —７８４２（２０１３）Ｓ２ —０００１ —０３
３０ｔ轴重交流传动货运电力机车关键技术参数研究
赵明元，申瑞源。，周浩，杨俊杰，武学良（１中国北车集团大同电力机车有限责任公司技术中心，山西大同０３７０３８；２中国铁路总公司运输局机务部，北京１００８４４）
据车辆系统和工务系统的论证结论认为，我国既有通用线路能够开行２５ｔ轴重列车，大秦线具备开行
２７．５ｔ轴重列车运行的条件。通过对既有线１的桥梁
路执行的主要技术标准为国铁工级、双线电气化、设计轴重３０ｔ，设计速度１２０ｋｍ／ｈ，设计年运能力２亿ｔ／

列车电力传动与控制课后习题参考答案

第一章1.试述交-直流传动电力机车的主要缺陷及评价标准。

答：交-直流传动电力机车的主要缺陷是功率因数偏低，谐波电流偏大，对电网与广播通信系统产生不利影响。

评价标准：采用功率因数PF和谐波干扰电流作为评价标准2.简述功率因数的概念，提高交-直流传动电力机车功率因数的主要措施。

答：在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S.提高功率因数的主要措施：（1）选择合适的整流调压电路（2）采用功率因数补偿电路3.试述交-直流传动电力机车的调速方法及相互关系答：交-直流传动电力机车的调速是通过调节直流（脉流）牵引电动机的转速来实现的，直流牵引电动机的调速主要有两种（1）改变电枢电压调速（2）磁场削弱调速相互关系：在交-直流传动电力机车中只有当调压资源用尽后才能开始实施磁场削弱调速4．分析三段不等分半控桥电路的调压过程及输出关系、波形。

答：调压过程：升压调压过程第一段：普通半控桥（大桥）首先工作，VT1、VT2触发导通，调节α1进行移相控制，直至其全开放，输出电压由零均匀地调至额定输出电压的一半。

此阶段中抽式半控桥（小桥1、2）始终被封锁，α2＝α3＝π，由VD3、VD4提供续流通路。

第二段：保持普通半控桥VT1、VT2的全导通状态，α1＝0，中抽式半控桥中小桥1投入工作，小桥2仍然被封锁，触发VT3、VT4使其导通，调节α2进行移相控制，输出电压在1/2U d基础上递增。

当VT3、VT4全开放时，α2=0，输出电压达到额定输出电压的3/4第三段：保持普通半控桥、小桥1处于全开放状态，小桥2投入工作，触发VT5、VT6导通，调节α3进行移相控制，输出电压将在3/4基础上递增。

当VT5、VT6全开放时，输出电压达到额定值。

至此，升高电压的调节过程全部结束。

降压顺序控制过程与上述升压控制过程相反。

输出关系：第一段大桥：0≤α1＜π，α2=α3=πU d=U d1=1/4U d0(1+cosα1) 0≤U d≤1/2U d0第二段大桥1：0≤α2＜π，α1=0，α3=πU d2=1/8U d0（1+cosα2）U d=U d1+U d2=1/8U d0（5+cosα2）, 1/2U d0＜U d≤3/4U d0第三段大桥2：0≤α3＜π，α1=α2=0U d3=1/8U d0（1+cosα3）U d=U d1+U d2+ U d3=1/8U d0（7+cosα3）, 3/4U d0＜U d≤U d0输出波形：5.试述交-直流传动电力机车主电路的选择原则原则：1.若需要进行再生制动，整流电路必须采用全控桥式；若需要电阻制动，可选用半控桥式；2.客用机车采用无级磁削方式，货运机车采用有级磁削方式，一般为3级。

浅析电力机车调速

电力机车调速电力机车调速电力机车调速电力机车牵引列车运行中，依照运行条件对机车的运行速度进行操纵和调节的技术.电力机车调速的目的是充分发挥机车的功率，提高运抽能力，完成运输任务。

列车在线路上由于线路状态、坡度、曲线和牵引重量不同，及遇有临时线路施工、进出站等需要急行或停车的情况，速度变化范围较大，要求电力机车具备良好的调速性能，以满足运行需要。

对调速的差不多要求:①在调速过程中不能中断主电路供电，由一个速度级转换到另一速度级应平稳过渡，幸免牵引力突变引起列车冲动。

②不因调速引起倾外能量损耗。

③调速方法应力求简便、可靠。

调速原理电力机车调速实质是牵引电动机(电力机车电机电器)的调速问题。

电力机车是以牵引电动机通过齿轮等传动装置驱动机车运行的。

电力机车中应用较多的是直流串励电动机(见直流电动机)，这种电动机有调速简单，调节范围广，起动力矩大等优点。

直流串励电动机的转速公式为 U.一I.R. C巾，r/min 式中U.为牵引电动机端电压，V;1.为电枢电流，A;凡为牵引电动机电路中总电阻，n;巾为励磁磁通，Wb， c.为电动机结构常数。

从公式可知，改变U.、凡以及巾，均可改变电动机的转速，达到调速目的。

分类电力机车的调速分为直流电力机车调速、交流电力机车调速、交流一直流一交流传动系统变频调速。

直流电力机车调速又可分为变阻调速、变压调速、变磁调速(磁场削弱〕、斩波调速。

前三种为有级调速，最后一种为无级平滑调速。

变阻调速:其差不多工作原理是改变串接在牵引电动机电路中的电阻值以调节机车的速度. 按运行要求，改变可调电阻R的数值，即可改变牵引电动机的端电压，从而使机车的速度变化。

变阻调速的值再进一步提速，可充分发挥高速运行时牵引电动机的功率。

现在通过采纳主极绕组上并联分路电阻(R、与 RZ并联)来减少牵引电动机主极磁通必(一般称为磁场削弱)，从而使电机电流一部分流经分路电阻，减少励磁电流，即相应减少磁通。

这种调速方法简单、方便.利用改变分路电阻值的方法，即可得到几个不同的磁场削弱强度.斩波调速:在直流接触网电压电源与直流牵引电动机之间接人可控晶闸管直流斩波器，通过调节可控晶闸管每一周期内导通时刻(即改变导通比)，能够改变牵引电动机的端电压，从而调节机车的运行速度. 这种斩波调速方法，不仅损耗小而且能够无级平滑调速。

电力机车的传动控制技术

摘要：近年来, 为了适应“提速、重载”的要求, 功率大、性能技术先进的新型国产内燃、电力机车的投人运用, 成为我国铁路运输的主要牵引动力。

自1995年以来, 我国铁路机车迅速更新换代, 不仅蒸汽机车迅速退出历史舞台, 而且国产第一代内燃机车和第二代内燃机车的早期产品也批量报废, 国产第一代电力机车早期产品已开始批量报废, 第二代国产电力机车正通过大修改造为第三代相控电力机车。

近年来, 大批量生产的是适应“提速、重载”的第三代内燃、电力机车, 并在积极研制第四代新型内燃、电力机车。

本文简要介绍了机车电力传动形式的转变历程，回顾了交流传动的发展历史，揭示出电力电子技术与电传动技术的密切关系，重点阐述了我国电力牵引技术的发展与现状，并展望了以交流传动技术为方向的我国铁路机车车辆装备制造业的发展前景。

关键词：电力机车传动，控制技术，发展与现状。

目录1.电力传动形式的转变 (3)2.交流传动技术 (3)2.1 交流传动技术的发展 (3)2.2交流传动技术的原理简介 (5)3.我国机车电传动技术的发展 (6)3.1 第一代电力机车控制技术 (6)3.2 第二代电力机车控制技术 (7)3.3 第三代电力机车控制技术 (8)4.展望 (10)参考文献： (11)1.电力传动形式的转变从很早的年代开始,人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。

1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。

1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车, 1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。

这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素,未能成为牵引动力的适用模式。

1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。

1957年,硅可控整流器( 即普通晶闸管) 的发明, 标志着电力牵引跨入了电力电子时代。

交流电动机调速方法

交流电动机调速方法
交流电动机调速方法有多种，以下是常见的几种方法：
1. 变频调速：通过调节电动机供电频率，改变电动机转速来实现调速。

变频器可以根据负载情况和工艺要求，自动调整输出频率，从而控制电动机的转速。

2. 阻抗调速：通过改变电动机回路的阻抗，来改变电动机的转速。

常用的方法有电阻调速、自耦变压器调速和感性电压调速等。

3. 矢量控制：利用矢量控制技术，通过改变电动机的电流和电压矢量，来实现对电动机转速的控制。

矢量控制可以实现高精度、高动态性能的调速效果。

4. 直接转矩控制：通过测量电动机的转子位置和转子电流，直接计算出电机的转矩，从而实现对电机转速的控制。

直接转矩控制具有响应速度快、控制精度高的特点。

5. 恒定电压调速：在给电动机供电时保持恒定的电压，通过改变电动机的绕组电阻或连接不同的绕组，来改变电动机的转速。

选择适合的调速方法需要考虑到具体的应用场景、负载要求和经济效益等因素。

在实际应用中，可以根据需要采用单一的调速方法，也可以结合多种调速方法进行组合使用，以达到更好的调速效果。

交流传动电力机车直接转矩控制策略实现

摘要：接转矩控制（Ｔ是目前应用于交流传动电力机车异步牵引电机的控制策略。此详细介绍了异步牵直ＤＣ）在引电机在机车基速范围内．Ｔ的实现方式．通过Ｍａｌ／ｉｕｉｋ搭建了仿真模型，最后在基于ＤＣｔｂＳｍｌａｎ
Ｖｏ．６，Ｎ．０１４ｏ１
Ｏｃｏｒ２０１ｔｂｅ２
对于定子磁链幅值，设当前量为ＩＩ因此希，
由于上下两种控制方式在结构上差异巨大，
望在结束时，子磁链幅值为ＩＩ１，定（最在选择切换时可能会带来诸如转矩脉动等不利影后可确定预测的＝ｌ１ｅ１（ｊ啦）么响．但经过仿真和实验发现保持一定的采样率和（，那
上升至安全上限，续减小载波比，低．形成继拉，
了分段同步（，３调制过渡。实际工作．电机转速影响很大，只有受
在转换点附近，得以充分利用，而只有一直让才逆变器工作在安全上限附近，能在保证期间安全才
（ｂｉｔｍｂｌＩｄｓｙＩｓｉｔ，Ｓｉｎ４２０，ＣｉａＨｕｅＡｕｏｏｉｎｕｔｎｔｕｅｒｔｅｈｙ４０２ｈｎ）ａ
ＡｂｔａｔＤｒｃｔｒｕｏｔｌＤＣ）ｉｕｅｎｅｅｔｃｌｃｍｔｅｎＷＴｅｐｎｉｌｏｅＤＣａｄｉｏｋｎｓｒｃ：ｉｔｏｑｅｃｎｒ（ＴｅｏｓｓｄｉｌｃｏｏｏｖＯ．ｈｒｃｅｆｔＴｎｔｗｒｉｇｉｒｉｉｐｈｓ

(完整)高铁HSR调速系统分析

燕山大学《交流传动调速系统》方案设计报告项目名称：高铁HSR调速系统分析组别：应电2班2组成员：孙春禄、孟令军、王棋、肖宇、修圣虎、张宸玮、朱弘毅指导教师：肖莹完成日期：2016年9月25日项目分工及评分项目名称高铁HSR调速系统分析指导教师肖莹项目实施时间2016年秋季学期第 5-6 周小组成员学号任务分工孙春禄130103030072资料搜集与讨论、总体系统方案设计、项目研究报告撰写、方案讨论主讲孟令军130103030078资料搜集与讨论、总体系统方案设计、汇报PPT制作王棋130103030067资料搜与集讨论、总体系统方案设计、汇报PPT制作肖宇130103030058资料搜集与讨论、参与总体系统方案设计、汇报PPT制作修圣虎130103030065资料搜集与讨论、参与总体系统方案设计、报告协助编写张宸玮130103030090资料搜集与讨论、参与总体系统方案设计、报告协助编写朱弘毅130103030056资料搜集与讨论、参与总体系统方案设计、报告协助编写本课程研究的项目为《高铁HSR调速系统分析》，基于项目要求，本文介绍了动车组牵引传动系统的发展、组成及控制策略，重点分析了转差频率控制、磁场定向控制和直接转矩控制三种控制策略，详细列出各种控制策略的特点。

对调速系统中电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术以及基于转子磁场定向的矢量控制这两种关键技术进行了详细的讨论与分析，对高铁HSR调速系统有了一个较为全面的认知与了解。

关键词：牵引传动系统、SVPWM、矢量控制第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2动车组牵引技术的发展 (5)1.2.1电力电子器件的发展 (5)1.2.2交流传动的发展 (6)1.3动车组牵引传动系统概述 (7)1.3.1动车组传动系统组成 (7)1.3.2动车组牵引传动系统控制策略 (8)第二章调速系统关键技术讨论 (10)2.1电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术 (10)2.1.1两电平逆变器主电路 (10)2.1.2三电平逆变器主电路 (12)2.2牵引电机矢量控制系统 (13)2.2.1交流异步电动机的多变量非线性数学模型 (13)2.2.2基于转子磁场定向的矢量控制系统实现 (17)第三章总结与分析 (18)第一章绪论1.1引言高速铁路提供了一种新型的快速、便捷、安全、舒适的运输方式，作为一项现代化综合技术，它反映了国家的技术发展水平，其对经济发展及社会进步的推动作用得到了世界各国的公认。

交流电机变频调速系统毕业论文

摘要本文首先在对该系统的整体结构、控制方案和各部分功能实现的方法进行了详细分析，并设计出该系统的硬件电路。

其中硬件电路包括主电路和控制电路，在控制电路中以ARM(LPC2148)控制器为核心，通过键盘的给定频率并由LPC2148控制智能模块SA4828产生可调频率的SPWM方波,并通过SPWM控制技术对交流电机实现恒压频比控制，并用数码管对当前频率进行实时显示。

主电路包括整流、滤波和逆变电路。

为了三相交流异步电动机的可靠性，还设计了软启动电路、过欠压、过热、过流保护电路。

使设计的可靠性得到了提高。

在软件设计中，采用通用的模块化设计方式，编写了三相交流异步电动机调速程序，并且使用C语言进行程序，在 ADS(ARM Developer Suite)开发环境下编译、、运行通过。

论文的创新点在于将ARM嵌入式微处理器作为控制核心结构简单、可靠易行。

相对于传统交流调速，该系统采用全数字式控制方式，极提高了系统的实时性能。

关键词:ARM 变频调速智能功率模块恒压频比控制 SPWMAbstractIn this paper，first The whole structure and control scheme of the system, realization methods for all Parts have been analyzed in detail, then, the feasibility of design is demonstrated, and hardware circuit is designed. The system hardware circuit is composed of the power circuit and control circuit ,the control circuit uses LPC2148 as its core，the frequency is given with keyset , the LPC2148 control intelligent module SA4824 ,and can generate a variable SPWM wave, this system use SPWM Technology to realize constant U/f Control of AC motor, and displays frequency at present with LEDThe Power circuit includes rectification，filtering and inverter. In order to improve reliability of three Phase AC asynchronous motor, the paper also designed soft start circuit and other protect circuits such as the undervoltage and overvoltage, the too overheated and the output flow. So that the reliability of the design has been enhanced.Software is designed the process ,the speed-adjusted program of three Phase AC asynchronous motor control system has been Written with C language，compiled, linked and run in ADS(ARM Developer Suite) environment successfully .The innovation of this paper consists in its simplicity and reliability using ARM embedded microprocessor as the kernel .Relative to traditional Variable speed ,this system adopts digital control, and promotes the performance and anti-jammingKeywords ARM， variable frequency variable speed，U/f control method，SPWM目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1电机调速发展现况和趋势 (1)1.2电力电子技术的发展现况和趋势 (2)1.3国外交流调速现状 (3)1.3.1国外现状 (3)1.3.2国现状 (3)1.4本论文的研究容 (4)第2章主电路设计 (6)2.1 主电路原理图 (6)2.2 输入整流滤波电路的设计 (7)2.2.1 EMI滤波电路 (7)2.2.2 输入整流电路 (7)2.2.3 输入滤波电容容量的计算 (8)2.2.4电源指示灯 (10)2.3逆变电路的设计 (10)2.3.1 主功率管IGBT的容量计算 (10)2.3.2续流电路 (11)2.3.3吸收电路 (11)2.3.4制动电阻 (12)第3章控制电路设计 (14)3.1控制原理图 (14)3.2 ARM的最小系统设计 (15)3.2.1微控制器LPC2148 (15)3.2.2时钟和复位系统 (15)3.3显示电路 (18)3.3.1数码管控制芯片 MAX1279 (19)3.4三相SPWM控制器SA4828 (20)3.4.1 寄存器软件设计 (20)3.5按键、指示灯和报警 (23)3.5.1按键 (23)3.5.2指示灯 (23)第4章 IGBT驱动电路设计 (25)4.1驱动电路原理图 (25)4.1.1驱动电路M57962L (25)第5章保护电路设计 (27)5.1 保护电路概述 (27)5.2 输入过欠压保护电路的设计 (27)5.3限流启动电路 (29)5.3.1采样电路 (29)5.3.2限流电路中晶闸管的驱动电路 (30)5.4过电流保护电路 (30)5.5IGBT的过热保护设计 (31)第6章辅助电源设计 (33)第7章变频调速系统的软件设计 (34)结论 (37)致 (38)参考文献 (39)附录1 (41)附录2 (45)附录3 (51)第1章绪论1.1电机调速发展现况和趋势电机调速是电力电子技术应用的最大领域之一，具有极大的吸引力，同时也具有较强的挑战性。

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ｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒＡＣｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ：Ｔｈｅｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｔｈｅｄｉｒｅｃｔｔｏｒｑｕｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄａｒｅｓｕｐｅｉｏｒｒｔｏｔｈｅ
朱亚男
（西安铁路职业技术学院牵引动力系，陕西西安７１００１４）
摘要：针对交流传动电力机车调速受多种耦合因素影响比较困难的问题．通过系统地分析和介绍目前实用的交流调速系统控制方法，包括：转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制．结合交流电力机
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｄｉｉｃｆｕｌｔｙｔｈａｔｃａｕｓｅｄｂｙｖａｒｉｏｕｓｃｏｕｐｌｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅＡＣｄｉｒｖｅｅｌｅｃｔｒｉｃｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｓｙｓｔｅｍａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌＡＣｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ：ｓｌｉｐｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌ，ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｉｒｅｃｔｔｏｒｑｕｅｃｏｎｔｒｏ１．ＣｏｎｓｉｄｅｒｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＡＣｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅ
关键词：交流调速；转差频率控制；矢量控制；直接转矩控制中图分类号：ＴＮ７１０文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ６２３６（２０１７）１４ — ０１５２ — ０４
ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＡＣｄｒｉｖｅｅｌｅｃｔｒｉｃｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ
车调速的实际情况，得出矢量控制和直接转矩控制方法较转差频率控制方法更适用于交流电力机车
调速，而矢量控制方法在低速高开关频率区的性能则比直接转矩控制方法更加优越。以上结论对于
进一步理解要作用
ｓｌｉｐｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｉｎｌｏｗｓｐｅｅｄａｎｄｈｉ．ｇｈｓｗｉｔｃｈｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｉｏｎｉｓｍｏｒｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓｔｈａｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｔｏｒｑｕｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔｉｓｖｅｒｙ
ＺＨＵＹａｎａｎ
（Ｄｅｐｔ．ｏｆＴｒａｃｔｉｏｎＰｏｗｅｒ，Ｘｉ＇ａｎＲａｉｌｗａｙＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ＴｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，，胁７１００１４，Ｃｈｉｎａ）
４期第２５卷第１
Ｖ０１．２５Ｎｏ．１４
电子设计工程
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｉｎｒｇ
２０１７年７月
Ｊｕ１．２０１７
交流传动电力机车的调速控制方法研究
ｉｍｐｏｒｔａｎｔｏｒｆｆｕｒｔｈｅｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆＡＣｅｌｅｃｔｒｉｃｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＣｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｓｌｉｐｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌ；ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ；ｄｉｒｅｃｔｔｏｒｑｕｅｃｏｎｔｒｏｌ