电力牵引传动与控制概述
电力牵引传动与控制
图1-5 内燃机车交-直电传动
3. 交-直-交电力传动系统
➢ 采用交流牵引电机，彻 底克服了直-直系统的不 足，重量轻，造价低， 可靠性及维修性好
2002年11月27日， 中华之星在秦(皇岛)沈(阳)客运专线上创 造了中国铁路试验速度的最高记录：312.5公里/小时！
出口乌兹别克斯坦电力机车
轴式 B0-B0-B0 电传动方式：交－直－交 用途：铁路干线客货通用 持续制功率 6000kW 持续速度 53 km/h 最高运行速度 120 km/h 起动牵引力 450kN 持续牵引力 410kN (半磨耗
中国： DF4A-4B 3300马力
DF4C 3600马力
DF4D 4000马力
DF5
4500马力
韶山系列电力机车单轴功率800-900KW
➢ 我国1958年大连厂试制成功2000马力直-直机车， 同年田心厂试制成功SS1型电力机车，64年DF型 批量生产，69年试制成功4000马力DF4和SS2， 78年SS3，85年SS4，…94年SS8，98年SS95400Kw
交流电，向数台交流牵引电动机供电的传动方式。
交-直-交电力机车传动系统
代表性车型：和谐型系列电力机车（HXD）
图1-6 b 电力机车 交-直-交电传动
第一章 电力牵引传动与控制系统概述
三、国内外机车（动车组）传动控制技术 发展历史与现状
1. 大功率（内然）机车电力传动与液力 传动两种主要传动方式的演变与发展
美国：1925年制造出第一台直流电传内燃机车，之 后几乎全部生产电传机车。
CRH380动车组牵引系统技术概论
CRH380动车组牵引系统技术概论CRH380动车组是中国铁路总公司研发的一款高速动车组。
其牵引系统是整个动车组的重要部分，它能够为整个列车提供可靠的驱动力，并保证列车在高速运行中的平稳性和安全性。
本文将对CRH380动车组牵引系统技术进行概述，以便更好地了解这一先进技术。
CRH380动车组的牵引系统主要由电动机、逆变器、传动系统和控制系统四个主要部分组成。
其中，电动机是动车组实现电力驱动的重要设备，逆变器将直流电源转换为交流电以供电动机使用，传动系统将电动机的转动力传递到车轮上，控制系统则负责监控和控制整个牵引系统的运行。
首先，电动机是CRH380动车组牵引系统的核心部分。
其采用三相异步牵引电动机，其最大输出功率可达10,500千瓦。
电动机的特点是耐高温，运行稳定性好，并且具有较高的效率和动力输出。
它可以提供足够的驱动力来使列车在高速运行时达到理想的速度。
其次，逆变器是牵引系统的另一个重要组成部分。
它的作用是将车载电池组提供的直流电转换成可用于电动机的交流电。
逆变器具有高效的电力转换和电力调节功能，能够根据实际需要提供不同频率和电压的电力输出。
这样，它可以满足列车在不同速度和负载条件下的不同需求。
传动系统将电动机的转动力传递到车轮上。
在CRH380动车组中，采用了齿轮传动系统。
它由电动机和主传动轴上的齿轮组成，能够将电动机的转动力通过齿轮的配合传递到车轮上，确保列车能够平稳地行驶。
传动系统的设计需要考虑到动车组的高速性能和运行稳定性，以及对于噪音和震动的控制。
最后，控制系统对整个牵引系统进行监控和控制。
它能够实时检测电动机、逆变器和传动系统的运行状态，并根据列车的实际情况调整系统的工作参数。
控制系统还可以对列车的加速度和速度进行精确控制，保证列车在运行过程中的平稳性和安全性。
综上所述，CRH380动车组牵引系统是一个复杂而高效的技术系统。
它由电动机、逆变器、传动系统和控制系统四个主要部分组成，这些部分相互配合，共同实现列车的高速运行。
简述电力牵引系统的组成
简述电力牵引系统的组成电力牵引系统是指利用电能驱动车辆行驶的系统，电力牵引系统主要由电源系统、变流器系统、牵引电机系统和控制系统组成。
1. 电源系统：电力牵引系统的电源系统主要是提供电能给牵引电机系统，一般采用锂电池组、混合动力系统或接触网供电。
锂电池组是目前广泛应用于电动车的一种电源系统，其具有体积小、重量轻、能量密度高、无记忆效应等优点。
混合动力系统综合了高效的内燃机和清洁的电力系统，通过内燃机和发电机来供电。
接触网供电是指通过高压电缆连接到铁路接触网，将电能供给给牵引电机系统。
2. 变流器系统：变流器系统是将电源提供的直流电转换为交流电，并且能够调节电流和电压的系统。
变流器通常由电源逆变器、牵引逆变器和充电机组成。
电源逆变器将电源提供的直流电转换成交流电供给牵引逆变器和充电机。
牵引逆变器将交流电转换为牵引电机所需要的电能，同时可以根据需要调节电流和电压，以实现对牵引电机的驱动控制。
充电机则负责对电池组进行充电。
3. 牵引电机系统：牵引电机系统是电力牵引系统的核心部分，负责将电能转换为机械能，驱动车辆行驶。
牵引电机通常采用交流异步电机或永磁同步电机。
交流异步电机具有结构简单、可靠性高等特点，适用于牵引车辆的起步和低速行驶；永磁同步电机具有高效、体积小等特点，适用于高速行驶和大功率需求的车辆。
另外，牵引电机系统还包括传动装置，将电机输出的转矩传递给车轮，通常采用传统的机械传动装置，如齿轮传动、链传动等。
4. 控制系统：控制系统是对电力牵引系统的各个部分协调、控制和保护的核心部分。
控制系统主要包括控制器、传感器、控制算法和通信系统。
控制器是对整个牵引系统的控制中心，利用传感器采集到的电流、电压、转速等参数信息，通过控制算法完成对牵引电机的驱动控制，并实现对整个系统的保护功能。
传感器主要用于采集牵引电机和其他关键部件的运行状态，如电流传感器、温度传感器等。
控制算法主要是对电机的控制策略进行优化，使得系统能够更加稳定、高效地工作。
列车电力传动与控制第1章交-直流传动技术
动、交-直流传动两个阶段。直-直流传动机车因技术原因已 被淘汰，交-直流传动机车/动车组技术成熟、性能可靠，保 有量很大，仍在许多国家、地区作为主型机车继续服役。 对于直流传动电力机车/EMU，没有经过直-直流传动阶 段，只经历了交-直流传动阶段。由于采用整流调压电路结构、 形式不同，先后经历了调压开关与二极管组合的有级调压、
3
3
110KV/50Hz
发电厂
升压站
地区变电所
牵引变电所
25kV/50Hz
A
25kV/50Hz 分相绝缘节
B
回流线 钢轨
图1–1 电力牵引系统组成
弓等高压电器，将接触网上 25kV/50Hz 单相交流电导入机车 内牵引变压器一次绕组，电流流过一次侧绕组，经车体接地装
臵与钢轨、回流线联结，与牵引变电所形成高压供电回路。同
本章主要介绍电力机车、EMU的直流传动系统，围绕基 本组成、牵引与制动等主要方面，进行系统分析。
2018/2/12 6
1.1 电力牵引传动系统的组成
电力牵引系统是由牵引供电部分和牵引动力装臵两大部分
组成，包括从牵引变电所到列车受电弓在内的供电部分和牵引
动力装臵的传动系统。牵引动力装臵主要指电力机车、电动车 组（EMU）。电力牵引系统组成如图1-1所示。一般习惯上以
2018/2/12 4
电力传动与控制
入交流传动时代，新造机车/动车组全部采用交流传动系统,
其交流传动机车、动车组的应用已很成熟。我国目前在线运
用的机车绝大多数属于交-直流传动机车。交流传动机车、 动车组在我国还处于起步发展阶段。我国曾研发了个别车型 的交流传动机车，但由于受关键技术、成本等因素制约，只 在机车型谱里占了一个位臵，没有形成批量。当前正在引进 的和谐系列机车、动车组均采用交流传动系统，这将确定了 我国牵引动力的发展方向，必然是走交流传动之路。 直流电力传动技术(机车)的发展概略为：
电力牵引与传动控制 教学大纲
电力牵引与传动控制一、课程说明课程编号：090409Z10课程名称：电力牵引与传动控制/Electric Traction and Drive Control课程类别：专业课学时/学分：48（10）/3先修课程：模拟、数字电子技术、电机学、电力电子技术、自动控制原理、微机原理应用适用专业：电气工程及其自动化、电气工程卓越工程师、自动化、测控技术教材、教学参考书：1.《电力牵引系统及其故障诊断技术》，主编，中南大学出版社，20012.《韶山8型电力机车》，刘友梅主编，中国铁道出版社，20013.《HXD－1型电力机车》，张曙光主编，中国铁道出版社，2008二、课程设置的目的意义“电力牵引与传动控制”是高等学校自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业教学计划中一门专业课程，它的主要任务是使学生了解各种电力牵引与传动控制系统的基本概念和原理，掌握各种电力牵引调速、控制方法，并介绍当今世界各国电力牵引技术发展的现状和方向。
三、课程的基本要求知识：电力牵引与传动控制将强弱电结合，以弱电控制强电，既有电机调速控制，又有电力电子变流装置控制。
是一门为电类专业大学本科学生所开设的专业课。
能力：通过该课程的学习，力图提高学生综合运用所学过的知识，能够分析具体的传动控制系统的组成、工作原理并达到能够设计出一个简单的控制系统的水平。
对电力机车，特别是其中的调速器、变流器的控制以及具体的控制电路有一个比较深入的理解。
对电力机车及其传动控制的最新发展有所了解。
素质：轨道交通产业是现代自动控制系统的集成平台，其发展速度和发展规模仅次于航天与军工产业。
学生通过了解掌握这些最先进的知识，可以强化电气、电力设备设计的实践能力，培养其发现问题、分析问题、解决问题的能力和素质。
四、教学内容、重点难点及教学设计五、实践教学内容和基本要求注: 参观登乘铁路机车，了解牵引传动系统总体结构；参观实验室，了解牵引传动诊断系统。
力争参观、乘坐磁悬浮列车并了解其最新进展。
上海城轨车辆电力牵引传动系统及其控制
一
１ 概
述
体 的变频 调速产 品 。交 流变频 调速装 置 一 出现
就 以其优 秀 的调速 性 能及 明显 的节 电效 果 迅猛 发 展， 并逐 步取 代 过 去 的变 阻控 制 调速 和斩 波 调 压 调 速等装 置 。 ２ 纪 ８ ０世 ０年 代 后 ， 展 起 来 的 使 用 Ｖ Ｖ 发 Ｖ Ｆ （ ａｉ ｌ Ｖ ｌ ｇ ａｉ ｌ Ｆｅｕ ｎｙ 变 压 变频 控 Ｖ ｒ ｂｅ ｏ ａｅＶ ｒ ｂｅ ｒｑ ｅｃ ） ａ ｔ ａ
ＩＢ Ｇ Ｔ逆 变器 和 微 机 获 得 一个 频 率 和 电压 可 控 制 的三相交 流 电 源 ， 使交 流 异 步 牵 引 电 动机 的转 速
可 以平 滑调 节 。 由于 采 用 了微 机 控 制 ， 可使 系 统
随着 科技 进步 ， 尤其 是 电力 电子 器 件 与 功 能强 大 的微 处 理 器
维普资讯
洛 做 饥 孝辆 电 辛 引 伤 劲 善饶 殷 舆 利
上 海 市公 用 事业 学校 阎 国强
摘 要 简述 了城 市轨 道 车辆 电力 牵 引传 动 系统及 其 控 制技 术 的发展 过 程 ， 绍 了 目前 介 上海城 轨 车辆 采 用的 两大 类 电力 牵引传动 系统 及 其控 制 方 法 ， 出采 用先 进 的 交流 传动 系统 指 是 电力 电子技 术 、 计算机 技 术及异 步 电机控 制理 论发 展 的必 然趋 势 。 关 键词 ：城 轨车辆 电力牵 引传 动 直流传 动 交流传 动 控制 方法
安 全 的考 虑 ， ２ 纪 ８ 在 ０世 ０年代 以后 ， 轨 车辆 一 城
般 采用 Ｄ ７ ０ Ｃ ５ Ｖ或 Ｄ １ ０ Ｖ供 电方式 ， Ｃ ０ ５ 可见 电网 制 式也是 在不 断发 展 的。
城市轨道交通车辆-第章-电力牵引传动系统课件 (一)
城市轨道交通车辆-第章-电力牵引传动系统课件 (一)城市轨道交通车辆是现代城市交通中非常重要的一部分，而他们的电力牵引传动系统就是其运行的核心和动力。
本文将详细介绍城市轨道交通车辆的电力牵引传动系统。
一、电力牵引传动系统的组成电力牵引传动系统由三个组成部分构成：牵引变流器、牵引电机和制动电阻。
1.牵引变流器：牵引变流器是电力牵引的核心和决定因素，它可以将直流电转化为交流电。
牵引变流器能够控制电机的转速和力矩，以达到牵引车辆的目的。
2.牵引电机：城市轨道交通车辆的牵引电机是三相异步电动机或同步电动机。
牵引电机可以将电能转化为机械能，从而提供动力以驱动轨道车辆。
3.制动电阻：制动电阻是在车辆紧急制动时提供制动力的电阻元件。
当电机接通制动电阻电路时，电机旋转速度要逐渐降低，从而达到制动效果。
二、电力牵引传动系统的分类根据使用条件和使用要求的不同，电力牵引传动系统可以分为直流电力牵引传动系统和交流电力牵引传动系统两种类型。
1.直流电力牵引传动系统：直流电力牵引传动系统具有简单、可靠、成熟的技术，对牵引电机的故障诊断和控制较为方便。
同时，直流电力牵引传动系统还具有调速范围大，可靠性高的特点。
2.交流电力牵引传动系统：交流电力牵引传动系统采用AC电机，可以在不同速度下提供更高的牵引力和效率。
此外，交流电力牵引传动系统可以通过能量回馈来降低整车的能耗。
三、电力牵引传动系统的优缺点1.优点电力牵引传动系统具有牵引力大、加速度快、稳定性高和运行平稳等特点。
同时，电力牵引传动系统能够提供更为舒适的乘坐环境，降低噪声和振动。
另外，电力牵引传动系统还能够节能环保，大大减少空气污染和噪声污染。
2.缺点电力牵引传动系统的成本较高，维护和保养也比较复杂。
同时，由于其本身的构造和性能，电力牵引传动系统的动力响应有些慢，无法满足部分应急情况下的需要。
总之，电力牵引传动系统是城市轨道交通车辆运行的核心，也是现代城市交通发展的重要标志之一。
电力牵引传动控制系统
电力牵引传动控制系统：核心技术与应用优势一、电力牵引传动控制系统概述电力牵引传动控制系统，作为现代轨道交通领域的关键技术，以其高效、环保、低噪音等优势，逐渐成为我国铁路、城市轨道交通等领域的主流驱动方式。
该系统主要包括电力变换、电机控制、传动装置及监控系统等部分，通过先进的控制策略，实现列车牵引与制动的高效运行。
二、电力牵引传动控制系统的核心技术1. 电力变换技术电力变换技术是电力牵引传动控制系统的核心，主要包括整流、逆变和滤波等环节。
通过对输入的电能进行高效转换，为电机提供稳定、可靠的电源供应，确保列车在各种工况下都能实现优异的牵引性能。
2. 电机控制技术电机控制技术主要针对牵引电机进行精确控制，包括速度、转矩和位置控制等。
采用矢量控制、直接转矩控制等先进控制策略，实现电机的高效、稳定运行，降低能耗，提高列车运行品质。
3. 传动装置技术传动装置技术主要包括齿轮箱、联轴器等部件，将电机输出的动力传递到车轮，实现列车的牵引和制动。
通过优化传动装置的设计，降低噪音、提高传动效率，确保列车运行的安全性和舒适性。
4. 监控系统技术监控系统技术负责对整个电力牵引传动控制系统进行实时监控，包括故障诊断、保护、数据处理等功能。
通过集成化、智能化的监控手段，提高系统的可靠性和运行稳定性。
三、电力牵引传动控制系统的应用优势1. 节能环保电力牵引传动控制系统采用电能作为动力来源，相较于传统燃油驱动方式，具有显著的节能环保优势。
同时，系统的高效运行有助于降低能源消耗，减少污染物排放。
2. 运行速度快电力牵引传动控制系统具有较高的功率密度，能够实现列车的快速启动、加速和制动，提高运行速度，缩短运行时间。
3. 维护成本低相较于传统传动系统，电力牵引传动控制系统结构简单，故障率低，维护方便。
通过智能化监控手段，可实现故障预警和远程诊断，降低维护成本。
4. 噪音低、舒适性高电力牵引传动控制系统采用交流电机驱动，相较于直流电机，噪音更低，振动更小，提高了乘客的舒适度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图1-4 内燃机车直-直电传动
9
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。
采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。 适用于大功率机车。 车型： DF4， DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。
12
第一章
电力牵引传动与控制系统概述
三、国内外机车（动车）传动控制技术 发展历史与现状
1.
大功率（内然）机车电力传动与液 力传动两种主要传动方式的演变与 发展
主要趋势：电力传动
13
德国：液力传动机车创始国，但从上世纪60年代起 转向研制交流传动。1971年成功推出DE2500 交-直-交内燃机车。 日本：液力传动机车主要生产和使用国（主要由于 轴重限制原因）。但随着电气化和交流传动 技术的发展，普及了电力传动。客运以动力 分散型电力牵引动车为主。 英国：内燃化初期两种传动方式并存发展，1962年 为配合铁路全盘电气化，英国铁路总局宣布 不再生产液力机车。 美国：1925年制造出第一台直流电传内燃机车，之 后几乎全部生产电传机车。 中国：80年代末基本停止了大功率液传机车的生产， 资阳，二七，四方转产电传机车），确定了 主要发展电力传动的方针。
7
第一章
电力牵引传动与控制系统概述
二、系统分类
按电流制式不同分为三大类： 直-直电力传动系统｝ 交-直电力传动系统 交-直-交电力传动系统
直流传动系统 交流传动系统
8
1.
直-直电力传动系统
内燃或电力机车采用直流 牵引发电机或直流电网直 接向数台直流牵引电动机 供电的传动方式。
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：DF,DF2,DF3,ND1,ND2等。
2
第一章 电力牵引传动与控制 系统概述
一． 二． 三．
系统组成与功用 系统分类 发展历史与现状
3
第一章
电与功用 1. 机车电力传动与控制系统组成 内燃机车：
电力传动与控制系统 柴油机 牵引发电机 变流器 控制系统 牵引电动机 传动齿轮箱 与动轮
图 1-1a
4
电力机车（交流供电）：
电力牵引传动与控制
课程主要内容： 电力牵引传动控制概述 电力牵引交直传动与控制 电力牵引交流传动与控制
1
主要参考书： 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 冯晓云. 电力牵引交流传动及其控制系统. 高等教育出版社，2009.12. 郭世明. 机车动车牵引交流传动技术.机械工业出版社，2012.03 连级三. 电力牵引控制系统. 中国铁道出版社，2004. 王书林. 电力牵引控制系统. 中国电力出版社，2005. 宋雷鸣. 动车组传动与控制. 中国铁道出版社，2009. 黄济荣. 电力牵引交流传动与控制. 机械工业出版社，1999. 徐 安. 城市轨道交通电力牵引. 中国铁道出版社，2000. 李群湛. 高速铁路电气化工程. 西南交通大学出版社，2006. 廖晓钟. 电力电子技术与电气传动. 北京理工大学出版社，2000. 胡崇岳. 交流电动机直接转矩控制. 机械工业出版社，2010.01. 主要参考资料： 1. 2. 3. 机车电传动[J]. 株洲电力机车研究所 内燃机车[J]. 大连内燃机车研究所 其他机车车辆（CRH1-5,HXD1-3, DF4-DF11,SS4-SS9,…）资料及专刊等
内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流电 网及变压器，经整流器将交流电变换成直流，再通 过逆变器将直流电变换成频率和幅值按列车运行控 制要求变化的交流电，向数台交流牵引电动机供电 的传动方式。
11
交-直-交电力机车传动系统
代表性车型：和谐型系列电力机车（HXD）
图1-6 b 电力机车 交-直-交电传动
电力传动与控制系统 电网，受电弓
牵引变压器
变流器 控制系统 图 1-1b
牵引电动机
传动齿轮箱 与动轮
5
2.
内燃机车理想牵引特性曲线
机车轮轴功率： F· V=3.6η· N 式中： F 机车牵引力（KN） V 机车速度（Km/h） N 原动机功率（KW） η 传动效率 理想特性要求：机车在运行时能 经常利用其动力装置的额定功率. 即： F· V=3.6η· N=const.
图1-5 内燃机车交-直电传动
10
3.
交-直-交电力传动系统
图1-6 a内燃机车交-直-交电传动
采用交流牵引电机，彻 底克服了直-直系统的 不足，重量轻，造价低， 可靠性及维修性好 良好的粘着性能 适用于大功率 控制系统复杂 车型： DF4DAC,NJ1,DJ， DJ2，DJJ1（蓝箭）， DJ4，CRH等
图 1-2 机车理想牵引 特性曲线（牛马特性）
6
3.
内燃机车电传动装置的功用
电传动装置的功用：
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； 提高机车过载能力，解 决列车起动问题； 改善机车牵引控制性能。
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
14
2.
电力传动形式的发展：
直 -直
交 -直
交 -直 -交
发展趋势：大功率、电力牵引、交流传动 大功率―单轴功率1100-1600KW 高性能―恒功速比≥2.5，高粘着利用 节 能―低损耗，高效率，功率因数≈1.0 可靠性高，维护性好，谐波干扰小
15
1920-1960年代初：世界各国，直-直形式，功率 <2200KW。 （30多年！） 1964：法国首创交-直内燃机车BB67036。开创了交-直传 动和大功率机车的时代。（巨大进步！） 美国： C36-7 3600马力 法国：CC72000 4000马力 CC78000 5000马力 前苏联： TЭΠ 75 6000马力 中国： DF4A-4B 3300马力 DF4C 3600马力 DF4D 4000马力 DF5 4500马力 韶山系列电力机车单轴功率800900KW