牵引变流器产品介绍
HXD3 牵引变流器
HXD3 牵引变流器
牵引变流器
变流装置用于直流和交流之间电能的变换，并对各种牵引电机器控制和调节作用，从而控制机车的运行。
每台机车装有两台变流装置，每台变流装置内含有三组牵引变流器合一组辅助变流器。
牵引变流器（CI）为牵引电动机提供三相交流的变压变频（VVVF）电源。
每组牵引变流器主要有四象限整流单元、中间直流电路和PWM逆变单元、真空接触器等主要电路部分和无接点控制单元等控制电路部分构成。
根据车辆的速度，通过矢量控制，精确快速的控制牵引电机的转矩和转速。
牵引变流器参数：
牵引变流器每组容量1400kV·A
额定输入电压单相交流1450V/50Hz
额定输入电流966A
中间电压直流2800V
额定输出电压三相交流2150V
额定输出电流390A
最大输出电流520A
输出频率0~120Hz
效率≧98%
控制电压直流110V
牵引变流器特性简介：
（1）四象限整流单元和逆变单元采用IGBT元件，对牵引和制动实行连续控制，可靠性高，噪声低，省电力。
（2）可靠的保护电路和保护装置。
（3）高性能的电器元件能承受短时冲击。
（4）模块化设计便于故障检出和故障排除。
（5）布线科学，降低电磁干扰，保证电磁兼容要求。
牵引变电站用整流装置产品介绍
牵引变电站用整流装置产品介绍
一、概述
我公司生产的ZQAN和ZQAF系列产品,是在工矿企业的电气化运输、城市公共交通、市郊电气化铁道等牵引变电站作为直流电源用的整流器,也可以作为其它方面使用的直流电源.
二、特点
1.本装置为柜式结构,各种规格型号均为一面单柜,维修方便.
2.本装置设有过压阻容、熔断、温度过热元件和环境等保护电路.
3.本装置设有熔断预告警电路,当一只元件或快熔损坏后,发出一路预报警信号,当二只及以上元件或快熔损坏后,发出另一路故障报警信号,提供给系统,用于保护设备.
4.本装置设有柜内照明和防潮加热电路.
5.本装置技术先进,质量可靠,符合IEC标准.
三、使用条件
1.环境温度：-15℃～+45℃
2.相对湿度：≤90%20℃时
3.海拔高度：≤1400m
4.垂直倾斜度：≤5%
5.振动条件：无剧烈振动和冲击
6.运行地点：无导电爆炸尘埃,无腐蚀性气体
7.运行环境的风速仅适用自冷设备：≥S
四、技术条件
1.安装方式：户内
2.外壳防护等级LIP20
3.绝缘等级：B级
4.噪音等级：≤65dB无风机；≤80dB有风机
5.负载等级：VIGB3859；
100%额定电流时,连续；
150%额定电流时,2ｈ；
300%额定电流时,1min. 6.过热保护点温度：80℃±5%7.效率：≥97%额定输出条件下
五、规格型号ZQAN系列装置规格数据表
ZQAF系列装置规格数据表。
牵引变流器的构成
牵引变流器的构成
1.引言
牵引变流器（Traction Inverter）是一种用于电力驱动的设备，常见于高铁、地铁、有轨电车等轨道交通车辆中。
它将电网的交流电转换为直流电，并通过PWM技术控制直流电的大小和方向，从而实现对电机的控制。
本文将对牵引变流器的构成进行介绍。
2.输入端电路
牵引变流器的输入端电路包括三相桥式整流器和输入滤波器。
三相桥式整流器将交流电转换为直流电，而输入滤波器则用于滤除电网中的高频噪声和谐波，保证变流器的稳定运行。
3.DC母线电路
直流母线电路是牵引变流器的核心部分，它由电解电容、电感、IGBT等元件组成。
直流母线电路的输出端连接电机，通过PWM控制电机的供电电压和频率。
直流母线电路的容量大小直接影响电机的功率输出。
4.输出滤波器
输出滤波器位于直流母线电路的输出端，用于消除直流电的脉动，从而减轻对电机的电磁干扰，提高电机的效率。
输出滤波器由电容和电感组成。
5.控制电路
控制电路包括主控制板、功率放大板、信号采集板等，用于采集各种信号，并将其转换为数字信号，然后传输给主控制板进行计算和控制。
控制电路还包括故障保护电路，用于保护牵引变流器和电机安全运行。
6.散热系统
牵引变流器的元器件在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热将导致元器件失效。
因此，牵引变流器还配备了散热系统，包括散热风扇、散热片、散热管等。
7.结论
综上所述，牵引变流器是一种非常复杂的设备，需要通过多个元器件和模块的协同作用实现对电机的控制。
同时，牵引变流器还需要考虑散热和保护等问题，以确保其稳定和可靠的运行。
牵引变流器变流器工作原理
牵引变流器变流器工作原理牵引变流器（Traction Converter）是一种用于电力机车和列车的设备，用于将电网供电转换成适合牵引电机的电力。
牵引变流器的工作原理是将输入的电能进行变换和控制，以满足电机的工作要求并实现速度和转向的调节。
牵引变流器通常由以下几个主要部分组成：整流单元（Rectifier）、逆变单元（Inverter）、滤波单元（Filter）、控制单元（Control Unit）和保护单元（Protection Unit）。
首先，电能从电网输入整流单元，整流单元将交流电转换为直流电，并通过滤波单元进行滤波处理，以减少电流的纹波成分。
整流单元可以采用不同的拓扑结构，如单向整流桥、三相桥式整流等，根据不同的应用需求进行选择。
经过整流和滤波处理后，直流电被逆变单元转换为适合驱动电机的交流电。
逆变单元一般采用高频开关器件（如IGBT、MOSFET 等）来实现电能的逆变过程。
逆变单元通过控制开关器件的开关时间和频率，可以控制输出的电流和电压特性，实现对电机的速度和转向的调节。
为了保证电能的质量和稳定性，牵引变流器中要加入滤波单元。
滤波单元用于减少逆变输出产生的高频成分，以提高电流质量，并减少对电动机的干扰。
滤波单元通常由电感、电容和电阻等元件组成，可以通过调节滤波元件的参数来满足不同的滤波要求。
牵引变流器的控制单元起着核心作用，用于监测和控制整个系统的运行。
控制单元负责实时监测输入电压、输出电流、温度等参数，并根据预设的控制算法对整流和逆变单元进行精确的调节和控制。
控制单元还可以接收车辆的指令信号，实现对车辆的速度和转向的精确控制，并通过反馈系统进行闭环控制。
为了确保设备的安全运行，牵引变流器还需要加入保护单元。
保护单元通常采用电路保护器、过流保护器、过温保护器等来实现对整个系统的监测和保护。
一旦出现电流过大、温度过高等异常情况，保护单元会及时切断电路，以防止设备的损坏和事故的发生。
总结起来，牵引变流器通过整流、滤波、逆变和控制等过程，将电网供电转换为适合牵引电机的电力，并实现对车辆速度和转向的调节。
tag9 牵引变流器基本结构
TAG9 牵引变流器基本结构
牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，主要由供电环节、PWM逆变器、电阻制动电路、制动电阻组成。
1.供电环节：主要功能是将输入的直流电转换为交流电，为整个
牵引变流器提供电源。
2.PWM逆变器：是牵引变流器的核心部分，通过控制开关的占空
比，实现电压和频率的调节，从而控制牵引电机的转速和转矩。
3.电阻制动电路：用于在制动时将电机产生的能量消耗在制动电
阻上，从而降低牵引变流器的负荷，延长使用寿命。
4.制动电阻：用于吸收制动时产生的能量，并将其转化为热能散
发出去。
此外，根据不同的应用场景和需求，牵引变流器还有可能包含其他辅助部件，如输入滤波器、输出滤波器、传感器等。
牵引变流器的结构复杂且精细，是列车正常运行的重要保障。
如需更多关于牵引变流器的信息，可以咨询相关领域的专家或查阅相关文献资料。
CRH1牵引系统-主变流器
THANKS
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性能参数
01
02
03
04
输入电压
主变流器的输入电压范围通常 为1700-3000V直流电。
输出电压
根据牵引控制系统的指令，输 出电压可以在一定范围内调节
。
输出频率
输出频率可以根据列车运行需 求在一定范围内调节，实现牵
引电机转速的调节。
效率
主变流器的效率是衡量其性能 的重要参数，通常要求在额定
负载下具有较高的效率。
可靠性高
主变流器采用成熟的电力 电子器件和先进的控制策 略，具有较高的可靠性和 稳定性。
维护方便
CRH1牵引系统的各组成 部分均采用模块化设计， 方便进行维护和检修。
03
主变流器介绍
定义与功能
定义
主变流器是CRH1牵引系统中的核 心部件，用于将输入的直流电转 换为可供牵引电机使用的交流电 。
功能
制信号。
技术发展趋势
高效能
随着技术的不断进步，主变流器在提高牵引效率、降低能 耗方面取得了显著成果，未来将继续朝着高效能的方向发 展。
模块化设计
为了便于维护和升级，主变流器逐渐采用模块化设计，各 个模块之间采用标准接口连接，提高了系统的灵活性和可 靠性。
智能化控制
通过引入先进的控制算法和传感器技术，主变流器的智能 化程度不断提高，能够更好地适应复杂的运行环境和多变 的牵引需求。
工作原理
01
02
03
接触网供电
CRH1列车通过受电弓从 接触网获取直流电。
主变流器转换
主变流器将接触网提供的 直流电转换为三相交流电。
牵引电机驱动
三相交流电输入牵引电机， 驱动电机旋转，进而驱动 列车前进。
HXD1C型电力机车牵引变流器-01
信号定义 （M1）PS+
2
3 4 5 22 23 24
XD6:14
XD6:13 XD6:25 汇流排 XD8:1 XD8:14 XD8:2
（M1）PS（M1）SIG+ （M1）SIGE (主变)PS+ (主变)PS1(主变)SIG+
3.功能配置 4.接口连接 X1插头
信号定义 110V+ 110V引脚 25 26 27 40 UN+ 41 终端 JCB/X1:1 JCB/X1:2 汇流排 JCB/X1:5 JCB/X1:6 信号定义 IF1+ IF1E IF2+ IF2-
XD14:1 主断禁示环线1 XD14:4 主断禁示环线2 XD13:1 主断状态(常开)
第一部分：产品介绍
1.产品说明
2.原理介绍
3.功能配置 4.接口连接 主变流器对外接口
X1～X3为42芯插座
X4为9芯插座(2个9芯 插座组合)
X5为6芯插座
第一部分：产品介绍
1.产品说明
引脚 1 2 3 4 5 终端 X93:1 X93:7
2.原理介绍
信号定义 110V+ 110V引脚 8 9 10 11 22 终端 X93:2 X93:8
电流检测板 一重四象限
一重逆变器
热交换器 三重逆变器 二重四象限 二重逆变器 隔离闸刀 充电接触器 主接触器 固定放电电阻 电抗器连接
充电电阻
库用接口
单相输入
三相输入
第一部分：产品介绍
1.产品说明
2.原理介绍
谐波抑制 电抗器
3.功能配置 4.接口连接 变流器结构(背面)
《牵引变流器》PPT课件
精选ppt
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电压型交直交变流器 中间环节的作用
中间环节的作用
消除二次谐波
保持电压恒定
精选ppt
保持电压稳定
放掉过高电压 12
三相VVVF逆变器工作原理（两点式）
三相VVVF逆变器由三个桥臂组成， 由于钳位电容的作用 当上桥臂开通时，就输出中间电压的正1/2； 当下桥臂开通时，就精选输ppt出中间电压的负1/2。 13
制交流电动机转矩、转速和牵引、制动状
态的目的。
精选ppt
14
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
精选ppt
15
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
三点式交直交逆变器与两点式逆变器相比，每个 桥臂上都多了一倍的开关元器件，还多了两钳位 二极管，各桥臂间多了一根中间零电位线。
精选ppt
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三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
精选ppt
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三电平逆变器的优点
与二点式变流器相比,三点式逆变器有两个突出优
点,即主管耐压降低一半和输出波形好。
精选ppt
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三相VVVF逆变器工作原理
当机车要进而制动状态时，电动机就成了 发电机，逆变器就成了整流器，其整流的 工作原理和上面讲的相同；同时，原来的 四象限整流器就成了逆变器，相工网回馈 50Hz的电能。
4.真空交流接触器
5.电阻单元 过载电压抑制电阻･放电电阻
6.交流电压传感器
霍尔型CT
7.交流电流传感器
ACPT
8.无触点控制装置
9.控制电源单元
10.电动送风机
主电动通风机･辅助电动通风机(密闭室冷却用)
精选ppt
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IGBT
• 简介 • 原理 • 导通 • 关断 • 反向阻断 • 正向阻断 • 闩锁 • 正向导通特性 • 动态特性
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➢ 首创四象限列供技术在轨道交通 领域的应用。
➢ 首创主辅列供电路独立，Biblioteka 构集 成的系统解决方案。13
机车产品介绍
型号 IBAM
IBBM
主电路 特征 6550V IGBT 两电平
3300V IGBT 两电平
电力机车业绩表
中间直 电流等 速度等 数量
流电压 级
级
应用车型
HXD2B
阿尔斯通
CO-CO
10000KW 120km/h
HXD3
东芝
CO-CO
7200KW 120km/h
HXD3B
庞巴迪
CO-CO
9600KW 120km/h
铁道部提出货运繁忙区段单机牵引5000~6000t，速
度120km/h的要求
12
机车产品介绍
最新产品
株洲动力集中动车组牵引变流器
➢ 单轴功率1600kW，可兼容三种不同 速度（160km、200km、300km） 的动力集中动车组技术平台。
四方地铁平台
2017年城轨产品工作规划
墨尔本地铁
满足140km速度等级的需求， 体现集成化、轻量化的特点。
✓ 关键创新
首次出口澳洲，树立公司品牌国际影 响力
3
牵引变流器原理介绍
控制电路特点
变流器输入端采用四象限变流 器控制 方式，具有中间直流环节电压稳定、功 率因数接近于1、能量可再生等优点；输 出端采用异步电机直接转矩控制方式， 具有动态响应特性优良、控制简介高效、 牵引力变化平稳等优点。
4
牵引变流器原理介绍
变流器电路原理图
工作原理简介：机车在牵引工况时，变流器将主变压器次边绕组 上的单相交流电转变成驱动牵引电机所需的变压变频三相电；制 动工况时，牵引电机处于发电工况，变流器将电机发出的电能反 馈给电网
研制年份
2012年 2012年 2014年 2014年
变流器 数量
12台
备注
主辅完全集成
2台 4台 172台
交、直流供电 首个批量生产
长株潭城际动车组
tPower-t17 2014年 4台
温州S1市域动车组
tPower-T14 2014年 4台
160km/h动车组平台 tPower-T13 2014年
DC3000 750A V
600A
100km/h 554台
南非双流 制货运机 车
DC1800 V
1200A
160km/h 225台
HXD1D型 客运电力 机车
120km/h
1572台
HXD1C、 HXD1型货 运电力机 车
1500A 100km/h 2台
30T大轴重 电力机车
14
机车产品介绍
内燃机车业绩表
7
机车产品介绍
KZ4AC型电力机车为200km/h， 是由株机（2004年）自主研发的 满足独联体的最高速度交流传动 客运电力机车。机车具有优越的 耐寒性能，能适应零下50℃的运 用环境。机车采用了整体承载结 构车体，设两端司机室；机械间 采用中间走廊，设备为斜对称原 则布置，卧式主变压器，独立通 风；机车采用网络控制系统，分 别设有两个装备IGBT模块的主辅 变流器，牵引电机为轴控形式。 机车采中间低位推挽式牵引装置， 牵引电动机为架承式。
马其顿动车组
tPower-T15 2014年 4台
走形风冷、中频 辅变
无二次回路
动车产品介绍
引进CRH2平台
项目
变流器型号
CRH2A
TGA10
CRH2B
MAP-304-A25V141
CEH2E
CRH2C
TGA10
CRH380A
CRH380AL TGA10A
400公里检测车
CEH6-200 TGA10C
难实现。 ✓ PCU、高频辅变尚无成熟经验
在350公里标动基础上，进一步实现变流 器的轻量化及小型化，完善中国标准动车 组谱系化
关键创新 ✓ 无二次回路 ✓ 无高频辅变
技术难题 ✓ 采用DC1850V中间电压，需评估部件可靠 ✓ 无二次回路主电路的稳定性 ✓ 轻量化向国际竞争对手看齐
城轨产品
牵引变流器产品介绍
素材来源：株洲电力机车研究所 图片来源：网络
制作人：
目录
牵引变流器产品介绍 机车产品介绍 动车产品介绍 城轨产品介绍
牵引变流器原理介绍
主电路特点
牵引变流器输入端为三重四象限 变流器 （网侧变流器），直接连接到主变压器的3个 牵引绕组输出端；牵引变流器输出端为三相 逆变器（电机侧变流器），直接与牵引电机 连接；中间直流环节包括支撑电容器、二次 谐振电路、过压斩波电路、接地检测电路等。 开关元件采用3300V/1200A等级IGBT元件， 技术成熟可靠。
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机车产品介绍
“和谐”系列货运电力机车
车型
系列
机车轴式
机车功率 设计速度
HXD1
西门子
2（BO-BO） 9600KW 120km/h
HXD1B
西门子
CO-CO
9600KW 140km/h
HXD1C
时代电气
CO-CO
7200KW 120km/h
HXD2
阿尔斯通
2(BO-BO) 10000KW 120km/h
磁悬浮 强迫风 900 冷
型号
TGN51 TGN53 tPowerTN3 TN10 TN6 TGN75 TN5 TN14 TGA19
电压等级V 控制平
(直)
台
1500
MDCU
750 1500
MDCU CDCU
1500 750
CDCU CDCU
750
1500 1500
MDCU
CDCU MDCU
质量 KG 490 490 880
1100 1100
500
390
推广时 应用情 间(年) 况 2008 2453 2010 799 2014 954
2016 4 2016 68
2014 9
2014 129
机车产品
2017年机车产品
一、株机动力集中型动车组I、II、III型
以株机动力集中动力车III型车为基础， 兼容300km/h及以下速度等级的动力集中型 动车，打造主辅一体化高功率密度型快速机车 变流器计术。
5
机车产品介绍
2800KVA GTO （1999年） 水冷模块
1200KVA IGBT （1999年） 风冷模块
6
机车产品介绍
奥星电力机车在2001年由株所 与株机共同研制，是200公里/ 小时客运电力机车，功率4800 千瓦，最高试验速度达到240公 里/小时，但并没有投入使用。
天梭电力机车由大同机车厂联合株 洲所于2002年研制成功，也是大同 机车厂生产的第一种交—直—交流 电传动电力机车。天梭型电力机车 是在“奥星”机车、“中华之星” 电力动车组基础上改进而成的交流 传动高速客运电力机车，持续功率 为4,800千瓦，最高运用速度为200 公里/小时，采用中国自主研制的 GTO水冷牵引变流器、交流传动控 制系统、牵引电动机和微机控制系 统。
✓ 自主高速6500V水冷平台 ✓ 自主城际3300V水冷平台 ✓ 引进CRH2平台
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动车产品介绍
自主高速6500V水冷平台
项目
变流器 中间电 功率
型号
压
集成度
更高速度等 级试验列车 （500km）
永磁高速动 车组
TGA16 TGA28
3500V 3500V
2961KVA 主辅一体 2632KVA 主辅分离
型号 主电路 中间直流 电流等 速度等 数量 应用车型
特征 等级
级
级
IBBM
3300V IGBT 两电平
DC1600V DC1600V
1200A 1200A
18 120km/h 台
2台 100km/h
出口澳大利亚 SDA1机车
HXN5B型调车 机车
15
动车产品介绍
动车牵引变流器目前已经搭建平台涵盖 各速度等级。包括：
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机车产品介绍
HXD1D型电力机车是6轴7200kW交 流传动准高速客运电力机车，由中国 中车株洲电力机车有限公司于2011年 完成设计。 机车运行速度160km/h， 采用大功率IGBT水冷变流器、大功率 异步牵引电机、卧式主变压器、微机 网络控制系统、弹性全悬挂转向架、 独立通风等技术。
系统震荡问题。
动车产品
时速350km双层动车组
2017年动车产品工作规划
时速250km标准动车组
打造国内首个高速双层动车平台，各 项指标领先国内竞争对手
关键创新
✓ 采用智能功率模块，集成度更高 ✓ 首次采用高频辅变
技术难题 ✓ 车内布置小型化和轻量化要求更高 ✓ 减振降噪指标更严格，EMC性能更
关键创新
✓ 功率密度高达2.13kW/kg。 ✓ 全新高压大功率变流器技术平台，
具有单轴1600kw等级及以下的全 覆盖设计. ✓ 在共中间直流回路的条件下，可实 现单轴故障切除，提升可用性。
技术难点
✓ 解决高功率密度下变流器散热问 题。
✓ 采用电动隔离开关实现故障模式 下的单轴切除，解决每轴电容器 之间的倒能问题；中间回路引入 线路电感，解决在全速范围内的
广深港高铁 TGA10D
E27
E28
TGA10E
高寒车
TGA10G
E31
TGA10H
E36
TGA10J
年份
2006年 2008年 2008年 2009年 2010年 2010年 2010年 2011年 2012年 2013年 2013年 2014年 2014年 2015年