电传动控制基础第一章 机车电传动系统概述.
HXD2电力机车电传动系统和机车网络控制系统培训教材【范本模板】
HXD2型电力机车电传动系统培训教材1 交流电传动系统简介1。
1系统概述HXD2型电力机车交流电传动系统主要是由网侧电路、主变压器、牵引变流器、牵引电机及网络控制系统等部分组成。
交流电传动系统主要器件及其所在位置如图1—1所示。
图1—1 电传动系统主要器件及其位置机车主电路均采用轴控方式，交—直—交变流技术对牵引电机进行牵引和制动特性控制。
每台机车由两节车组成，设有四台变流柜，每台变流柜装有独立的两台变流器，每台变流器由IGBT模块组成的四象限变流器和逆变器组成,对该轴进行控制。
每节车的轴二、轴三变流器中间回路给辅助变流器提供电源。
整个系统采用绞线式列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）的形式实现对外通讯。
图1—2 牵引系统电气原理图1。
2 系统主要技术参数机车功率发挥基本要求：机车功率与网压关系如图1—3所示。
图1—3 八轴机车技术规范轮周功率发挥曲线图机车牵引力、制动力参数机车起动牵引力（0～5km/h速度范围内半磨耗的轮周平均牵引力) ≥760kN机车持续制牵引力≥532kN最大再生制动力（车钩处）461kN最大再生制动力开始线性下降的速度≤15km/h再生制动力线性下降至0的速度≤5km/h恒功率速度范围:牵引65～120km/h再生制动75～120km/h图1—4 机车牵引制动特性曲线轮轴参数轨距 1435mm轴式 2（B0-B0）机车整备重量 2x100 t轴荷重 25t机车轮周牵引功率(持续制）≥9600kW机车轮周再生制动功率（持续制) ≥9600kW额定牵引货物质量 1万吨车轮直径 1200（半磨耗）传动比 120/22．牵引系统介绍2。
1网侧电路网侧电路如图1-5所示，由1 台受电弓AP,1 台高压隔离开关QS—HV，1 个高压电压互感器TF1-PP，1台主断路器QF（M），1 台高压接地开关QS-GHV，1 台避雷器F1，1 个高压电流互感器TFI-QL(M），主变压器原边绕组AX,1 个接地侧电流互感器TFI—CE 和4 个回流装置，以及1 台高压连接器QF—HV 组成。
内燃机车电力传动控制
内燃机车电力传动控制第一篇：内燃机车电力传动控制内燃机车交流传动及其控制系统1、概述电力传动系统的各项功能是通过一定形式的电路驱动各种电气设备得以实现的，电传动内燃机车上的电路，按其作用可以分为主电路、调节电路、辅助电路和控制电路四大系统。
主电路将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连成一个系统，实现机车的功率传输，是电传动机车最重要的组成部分之一，不但决定电传动机车的类型，而且在很大程度上决定该型机车的基本特性。
因此主电路性能的优劣，在很大程度上决定了机车性能的好坏、投资的多少及运行费用的高低等主要技术经济指标。
调节电路在交-直流传动中通常是内燃机车上保证柴油机发电机组恒功率运行的励磁调节系统，它包括牵引发电机的励磁回路及恒功率励磁调节回路等；在交-直-交流传动中则是指保证柴油机发电机组恒功率运行的牵引发电机励磁调节和逆变器变压变频调节系统。
调节电路应尽可能扩大牵引电机的恒功率范围，使机车在宽广的速度范围内都能充分发挥柴油机的功率，获得良好的经济运行特性，满足内燃机车牵引性能的要求。
辅助电路将机车上的各种辅助电气设备和辅助电源连成一个系统，成为保证机车正常运转不可缺少的电气装置。
机车上的辅助电气设备包括：通风机、空气压缩机、油泵等的拖动电机、起动辅助发电机、蓄电池、照明设备等。
辅助传动系统通常为直流传动，由辅助发电机在电压调整器（或微机）的控制下向辅助电路提供110V的直流电，再由各种直流电动机驱动辅助装置运转。
由于是恒定的110V直流电压供电，各辅助直流电动机基本不能调速，只能按工况以一定的转速运转或停止，使辅助系统并非保持在最佳工况下运转，工作效率不高。
另有一部分辅助装置则是由机械或液压驱动，工作效率同样不高。
因此，为提高机车整个辅助系统的性能及效率，近年来开始发展辅助交流传动系统，辅助装置的拖动电机为交流电动机，能够根据工况的变化进行变频或变极调速，使辅助系统处于最佳工作状态及工作效率。
第一章机电传动控制基础知识
机电信息工程学院 机电系 杨静萍 2012-2013(2)
内容提要
• 电器的分类与作用 • 常用低压电器 • 电动机
2019/9/21
绪论
电器的分类与作用
交流1200V以上、 直流1500V以上。
高压电器
一种能控制电路的设备
电器
用于交流1200V、直流1500V及 以下的电路中起通断、保护、控
低压电器
制或调节作用的电器产品。
其 它 电
器
行 程 开
关
熔 断 器
开 关 电
器
继
接
电
触
器
器
指 示 灯
…
按 钮
微 动 式
滚 动 式
直 动 式
刀 开 关
组 合 开
关
自 动 开
关
熔 断 器
速 度 继 电
器
时 间 继 电
器
电交 热 磁流 继 式接 电 继触 器 电器
器
直 流 接 触
器
快 速 式
螺 旋 塞
式
管 式
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基础知识
异步电动机
• 用途
• 三相笼型异步电动机具有结构简单、维修方 便、运行可靠等特点，与同容量其他电动机 相比，重量轻、成本低、价格便宜，因此应 用非常广泛。
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基础知识
定子：产生旋转磁场
• 定子铁芯：安放定子绕组 • 机座：固定与支撑定子铁芯 • 定子绕组：Y形或△形
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基础知识
异步电动机
• 结构
• 定子 • 转子
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基础知识
三相异步电动机
动车组电传动概论教材
二、高速受电弓
3．对高速受电的受电弓的要求 用于高速受电的受电弓应满足以下基本要求： （1）受电弓的滑板与接触导线之间要保持恒定的接触压力，以实现比 常速受电弓更为可靠的连续电接触。其接触压力不能过大或过小。 （2）与常速受电弓相比要尽可能减轻受电弓运动部分的重量，以保证 与接触网有可靠的电接触 （3）由于高速运行时空气阻力很大，因此高速受电弓在结构设计上要 作充分考虑，力求使作用在滑板上的空气阻力由别的零件承担，从而使 受电弓滑板在其垂直工作范围内始终保持水平位置，以减小甚至消除空 气阻力对滑板与接触导线间接触压力的影响。 （4）滑板的材料、性状和尺寸应适应高速的要求，以保证良好的接触 状态及更高的耐磨性能。 （5）要求受电弓在其工作高度范围内升降弓时，初始动作迅速，终了 动作较为缓慢，以确保在降弓时快速断弧，并防止升降弓时受电弓对接 触网和底架有过大的冲击载荷。
1985年又研制成功了SS4型8轴货运电力机车， 它是国产电力机车中功率最大的一种（6400kW）， 已成为中国重载货运的主型机车。以后又陆续研 制成功了SS5、SS6和SS7型电力机车。1994年研 制成功了时速为160km的准高速四轴电力机车等。 至此，中国干线电力机车已基本形成了4、6、8轴 和3200kW、4800kW和6400kW功率系列的电力机 车型谱 。
3.按传动形式不同分——个别传动的电力机 车、组合传动的电力机车 4.按供电电流制--传动型式不同分直直型电力 机车、交直型整流器电力机车、交直交型电 力机车、交交型电力机车。
3.电力牵引的特点和优越性
1.功率大 按每轴功率来说，电力机车已超过
750kW，最高已达到1350kW，较好的内 燃机车的每轴功率为440～580 kW。 2.速度高
对其先辈进行了根本性的改造，拥有更快的运行 速度，其构造速度330km/h，持续速度300km/h， 属于动力分散式。ICE-3由八辆车组成，共16个 动轮，相当于ICE-2动力的两倍。
HXD2型电力机车与电传动系统培训资料(pdf 63页)
第九节 辅助电传动系统介绍
第三章 主变流器的关键技术
第一节 网络技术
HXD2电力机车控制网络选择阿尔斯 通成熟的机车网络FIP网络，FIP网络 在欧洲属于一种应用比较广泛的工业 网络技术，阿尔斯通在工业FIP网络 的基础上，结合机车网络技术协议标 准，形成自主的机车用网络体系。 从应用选择来看，各种技术引进车型 的网络选择均不同。
• HXD2型电力机车为四轴机车为基础，采用 双机并联牵引形成八轴机车，牵引功率 10000千瓦；
• HXD2B是六轴式电力机车，牵引功率9600 千瓦
• HXD2C是六轴式电力机车，牵引功率7200 千瓦
• HXD2系列型交流传动货运电力机车主传动 系统均采用了交流控制技术，采用网络控制 技术完成整车的信息共享和智能控制；
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
HXD2型电力机车及电传动系统 HXD2主变流器的原理 主变流器技术特点 主变流器的控制 技术引进国产化创新发展
第一章 HXD2型电力机车及电传动系统
第一节 交流传动电力机车
• HXD2系列型交流传动货运电力机车包含 HXD2、HXD2B、HXD2C等型号；
AC1450V 927A DC2800V 3×AC2150V 380A 4500V×900A 水冷式
第四节 主变流器配置方式
牵引电传动系统的关键设备
第五节 机车主变流器的原理
第六节 PWM整流器
与传统的整流器相比，PWM整流器不仅获得了可控 的AC/DC变换性能，而且可实现网侧单位功率因数和正弦 波电流控制，甚至能使电能双向传输。一般称电能可双向 传输的PWM整流器为可逆PWM整流器。由于可逆的 PWM整流器不仅体现出PWM AC/DC变流特性（整 流），而且还可呈现出PWM DC/AC变流特性（有源逆 变），因而确切地说，可逆PWM整流器实际上是一种新 型的可四象限运行的变流器。
第1章电气传动基础知识
•
缺点：主要是从电机自身结构来讲来看
需要定期更换电刷和换向器，维护保养困
难，寿命短；
存在换向火花，难以应用于易燃易爆气体
的恶劣场合；
结构复杂，难以制作高转速、高电压和大
容量的直流电动机。最高电压1kV，极限 容量n是106kWr/min。
3. 控制理论不断成熟 ◦ 早期，V/F ◦ 1964年，提出SPWM控制方式 ◦ 1971年，矢量控制 ◦ 1985年，直接转矩控制 矢量控制技术、直接转矩控制技 术的出现使得电动机变频后的机械特 性可以和直流电机相媲美。
变频调速控制技术不断成熟、功率
电子器件不断发展，变频器应用日益广泛， 在电气传动、节能领域起着重要的作用。
交流电气传动：
19世纪90年代诞生，应用在恒速 或简单变速的场合，直到20世纪80年 代，高性能的变频器诞生，才应用在高 性能的调速场合。
优点：主要是从电机自身结构来讲来看
结构简单、坚固、工作可靠、易于维护
和保养； 无换向火花，可用于易燃易爆气体的恶 劣场合； 容易制造高转速、高电压和大容量的交 流电动机。电压易达到6kV、10kV， 因此相同电流下，容量可以大大提高。 极限容量n是400 106kWr/min~600 106kWr/min。
统总称。
•
电气传动的特点：
兆瓦；
• 功率范围大，单个设备的功率可从几毫瓦~几百
• 调速范围宽，转速可从每分钟几转~几十万转， 可达10000:1。
•
电气传动（电机拖动）的种类： 以电动机作为原动机，驱动各种生产
机械的，所以根据电动机的类型分为直流
电气传动、交流电气传动和步进电气传动。
《电力牵引传动与控制》-2015-08-26(40学时)
➢ 调速性能优良，系统简洁。
➢ 直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护 性相对较差。
➢ 受直流电机换向条件和机车限界、轴重等 限制，主发电机单机功率受到限制。一般 在2200KW以下。
➢ 车型：早期DF,DF2,DF3,ND1,ND2等。
图1-4 内燃机车直-直电传动
11
2. 交-直电力传动系统
内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流网及变压 器，通过整流器向数台直流牵引电动机供电的传动方式。
24
韶山8型电力机车
➢ 1994年研制的快速客 运电力机车，曾创造 了中国铁路机车的最 高速度240km／h
➢ 轴式Bo-Bo
➢ 额定功率3600kW
➢ 持续牵引力126kN
➢ 最大牵引力208kN
➢ 持续速度100km/h
➢ 最大速度170km/h
25
SS-9高速机车
26
SS9G型客运电力机车
F·V=3.6η·N=const.
图 1-2 机车理想牵引 特性曲线（牛马特性）
8
3. 内燃机车电传动装置的功用
电传动装置的功用：
图 1-3 柴油机功率和扭矩特性
---柴油机通过机械直接传动不能适应 机车起动、过载、恒功等要求
➢ 充分利用和发挥机车动力 装置的功率；
➢ 扩大机车牵引力F与速度V 的调节范围；
六轴干线大功率准高速 客运交直传动电力机车。 采用了许多国际客运机 车先进技术，是我国干 线铁路牵引旅客列车功 率最大的机车
机车持续功率4800kW 最大功率5400kW 轴式C0-C0 牵引工况恒功速度范围
为99-160km／h 最高速度为170km／h
27
交流传动技术发展历程
第一章电气传动
(3)李 夙编，异步电动机直接转矩控制，机械工业出版社 4、要求：
⑴ 认真听课，课后复习，课程的关联性较大。
⑵ 该课是后续课的基础。
5、考试： 闭卷
成绩：卷面成绩 ＋ 平时成绩(作业、测验)
第一章 电气传动基础
· 电气传动 · 直流电气传动 · 交流电气传动
第一节
一、基本运动方程式
1、方程式推导
电气传动的动力学基础
375是具有加速度量纲的数， 式（1-4）是实用表达式。 2、动态、稳态的概念 由式（1-2）：当Te>TL， >0, 系统加速
d dt d 当Te<TL， <0, 系统减速 dt
TeTL时，系统处于加速或减速的运动状态叫动态。 Te=TL时，系统以恒速运行，叫稳态。
稳态时，电机的电磁转矩由负载转矩决定。
1 1 1 Jd 2 Jdd 2 JLL2 J Jd JL 2 j 2 2 2 2 GD 2 GDd 2 GDL 2 j 1 1 1 1 Jd 2 Jdd 2 JLL2 m v2 2 2 2 2 2 J Jd JL 2 m v j d 2
n = f（I）来表示机械特性。
⑴静差率
s
nnom 100 % n0
表示相对稳定性，与硬度有关但不同。
⑵ 调速范围：D = nmax/nnin
说明：① 静差率和调速范围两项指标必须同时考虑才有意义 ② 一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满
足所提的静差率要求的调速范围。
③D与s之间的关系： 调速系统最低速时的静差率要求是： 而 nnin =
2、负载转矩特性 —— n = f（TL） ⑴、恒转矩负载特性 ⑵、通风机负载特性
TL与n无关 TL∝n²
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25 kV 50Hz
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交 直 传 动 电 力 机 车
单相工频交流供电系统+脉动牵引电动机驱 动
交直传动内燃机车
交流牵引发电机+直流牵引电动机 东风4型、东风5型、东风8型
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3. 交—直—交传动
引入原因与发展
整流器+中间直流环节+逆变器
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交交传动内燃机车
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柴油机+变频器
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5. 直—交传动
直流供电 交流电动机 两种基本方式
3000V
方式１：直流供电＋斩波器＋逆变器
-
=
3
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直交传动电力机车
ＵN
方式2：直流供电＋逆变器
-
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三、电传动机车电路
二、电气传动机车及其分类
电传动机车：采用电气传动、以电机为动力驱 动轮对的各型机车
干线电力机车 电传动内燃机车
工矿电力机车 近郊及地铁电动车组
机车电传动装置：机车种类、供电电源的性质、 变流方式、牵引电机的种类
1. 直流—直流传动
直流供电系统供电 直流牵引电机驱动 优点：结构简单 控制容易 缺点：直流电压不能升得很高 功率受到限制 线路损耗大 应用：各种工矿、地铁、无轨电车
第一章 机车电传动系统概述
一、干线铁路机车
蒸汽机车 内燃机车 机械传动 • 电力传动（交直、直流、交直交） • 液力传动
•
电力机车 直流机车（工矿、城市有轨、无轨、地铁） • 低频单相交流 • 工频单相交流
•
双 流 制 电 力 机 车
25kV 50Hz
1500V
1
2
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M
M
按采用牵引电机： 交流电传动机车 直流电传动机车 按机车是否具有能源装置： 自给式：具有能源装置（内燃机车） 非自给式：不具有能源装置（电力机车）
按功能和作用不同
– 主电路：高电压、大电流 – 控制电路：低电压、小电流 – 辅助电路：供给辅助机组和辅助设备用电回路
按机车供电方式
– 集中式：所有电机由一个整流电路供电 – 独立式： 每个电机有一个整流电路供电 – 部分集中式：按转向架控制
小结
干线铁路机车 电气传动机车及其分类 电传动机车电路
启动电阻 直流电网+直流牵引电机
M M
M M
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M M
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直 直 传 动 电 力 机 车
直直电传动内燃机车
柴油机→直流牵引发电机→直流牵引电动机 东风型、东风2型、东风3 型
M M M M M M
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G
2. 交流—直流传动
交流供电系统 直流牵引电机 特点：功率较大 粘着重量大 低速时牵引力大 牵引特性接近双曲线
按照 所用 电机 种类
直流电力机车
直直传动 交直传动
斩波器DC—DC 整流器AC—DC
交流电力机车
交直交传动 整流器AC—DC 逆变器DC—AC 交交传动 变频器AC—AC 直交传动 斩波器DC—DC 逆变器AC—DC
交直交传动电力机车
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牵引变压器+整流器+逆变器
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ZL （不可控）
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交直交传动内燃机车
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柴油机+硅整流器+逆变 器
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4. 交—交传动
UN T
牵引变压器+变频器
ห้องสมุดไป่ตู้
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交 交 传 动 电 力 机 车