牵引变流器产品介绍
电力机车牵引变流器讲义课件
电力机车牵引变流器讲义课件1. 引言电力机车作为现代铁路运输中的重要组成局部，其牵引变流器的设计和运行原理成为了工程师和技术人员的关注焦点。
本讲义课件将介绍电力机车牵引变流器的根本知识和工作原理，帮助读者了解和掌握这一关键装置。
2. 牵引系统概述牵引系统是电力机车的核心局部，负责提供动力和 traction 控制。
牵引变流器作为牵引系统的重要组成局部，将直流电源转换为可变频率和可变电压的交流电源，以满足不同负载和运行条件下的牵引力要求。
3. 牵引变流器的分类牵引变流器按照不同的拓扑结构和控制策略可以分为：逆变式、半控制式和全控制式牵引变流器。
本节将详细介绍各种类型的特点和应用场景，帮助读者全面了解牵引变流器的分类。
3.1 逆变式变流器逆变式变流器是最常用的牵引变流器，通过逆变电路将直流电源转换为可调制的交流电源，其输出波形可以通过调整开关频率和占空比来控制。
该种类型的变流器结构简单，运行可靠。
3.2 半控制式变流器半控制式变流器在逆变式的根底上增加了一些开关元件，以提供更多的控制自由度。
例如，在逆变桥中引入了逆并联三相桥，以实现对输出电流的片段控制，提高了系统的输出性能和稳定性。
3.3 全控制式变流器全控制式变流器是最灵巧和功能最强大的牵引变流器，通过控制所有开关元件的触发时刻和角度来实现对输出电流和电压的精确控制。
该种类型的变流器在特殊的工况下具有更好的调节性能和响应速度。
4. 牵引变流器的工作原理牵引变流器的工作原理是将输入的直流电源转换为可变频率和可变电压的交流电源，为电力机车的牵引系统提供所需的电力。
本节将分别介绍逆变式、半控制式和全控制式变流器的工作原理，并且附有相应的示意图和数学推导。
5. 牵引变流器的控制策略牵引变流器的控制策略直接影响着电力机车的牵引性能和能效。
本节将介绍常见的控制策略，包括感应电动机控制、直流电动机控制、矢量控制等，帮助读者了解这些策略的原理和应用。
6. 牵引变流器的故障诊断与维护牵引变流器作为电力机车的核心部件之一，其故障对电力机车的运行平安和稳定性具有重要影响。
《牵引变流器》课件
3 新材料应用
使用新型材料提高牵引变 流器的散热性能，降低体 积和重量。
总结和展望
牵引变流器在轨道交通中的作用不可忽视。随着技术的不断发展，牵引变流 器将变得更加高效、智能化，并为未来的城市交通发展做出重要贡献。
《牵引变流器》PPT课件
本课件将介绍牵引变流器的概念、作用及其在轨道交通领域的应用案例。同 时讨论牵引变流器的主要构成部分、工作原理、优点和局限性，以及未来的 发展和趋势。
概念和作用
牵引变流器是一种在轨道交通中用于控制电力传输的装置。它将高压交流电转换为适合电动机使 用的电能，以提供动力。
电力传输
应用案例
牵引变流器在轨道交通领域有广泛应用，以下是一些具体案例：
高铁列车
牵引变流器用于控制高铁列车的 电力传输和驱动电动机，实现高 速运行。
地铁
地铁系统中的牵引变流器控制电 车的动力输入和制动效果，保证 安全运行。
有轨电车
有轨电车的牵引变流器将电能转 换为驱动电机所需的电能，实现 城市交通的便利与绿色出行。
工作原理
牵引变流器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1
采集
传感器采集轨道交通工具的运行状态和电力需求。
2
控制
控制电路根据采集到的信息，控制整流器和逆变器的工作，调节输出电流和电压。
3
转换
整流器将交流电转换为直流电，逆变器电动机，提供动力给轨道交通工具。
优点和局限性
优点
• 能量高效利用 • 灵活控制 • 减少环境污染 • 提高行驶安全性
局限性
• 成本较高 • 技术要求高 • 故障难以排查 • 受环境条件影响
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。
CRH380A牵引变流器技术交流
3350kg
110V耐压值 AC1220V，50Hz,1分钟
440V耐压值 AC1510V，50Hz,1分钟
高压部分耐压值 AC4950V，50Hz,1分钟
5、网压波动与输出功率关系： 6、运行环境条件
二、牵引变流器控制功能 1、数字逻辑符号介绍
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 0
整流器2个逆变器1个预充电接触器1个高压接触器2个过电压保护器1个支撑电容若干辅助接触器1个整流器冷却风机2个逆变器冷却风机1个逻辑控制单元tcu1个冷却油水泵信息不详电压电流传感器7个各种电容各种电容电阻电阻若干若干接地检测单元1个4牵引变流器主要参数输入电压
CRH380A牵引变流器技术交流（一）
3、
3、过分相时序
谢谢！
整流器效率 0.975（牵引电机处于额定功率时）
逆变器效率 0.985（牵引电机处于额定功率时）
逆变器频率 0-220Hz（196.5Hz时切除牵引，220Hz为试用）
冷却方式 沸腾水冷+强迫风冷
控制电源 DC110V（DC77V-DC126.5V）
辅助电源 AC440V,AC230V，60Hz
重量
AB Y 00 1 01 0 10 0 11 1
2、AK、K控制逻辑
3、AauxK控制逻辑
4、门极控制时序
5、牵引时序
6、再生时序
7、空极测试条件
8、整流器相位角：
9、逆变器控制基本元素 9.1电机速度传感器
9.2转子频率与速度的关系
9.3 转矩与牵引力的关系 10、 电功率计算
过电压保护器 1个
支撑电容 若干
辅助接触器 1个
整流器冷却风机 2个
逆变器冷却风机 1个
7200kW电力机车牵引变流器
传动控制单元的车辆级控制功能框图
司机指令
电机包络线
变流器控制级的核心任务
变 流 器 控 制 级
对整流器的实时控制 稳定中间电压 对逆变器及交流异步牵引电机的实时控制 粘着利用控制 同时具备完整的故障保护功能 模块级的故障自诊断功能 一定程度的故障自排除功能
DCU插件简介
MCC
脉冲分配
模拟输入A 模拟输入
1 1
KM4 KM1
4 14
KM5 KM2
4 14
KM6 KM3
4 14
A1
A1
A1
KM4
A2 21 A1
KM5
A2 21 A1
KM6
A2 21 13 A1 13 13 31 31 31 1 1 1
1
B1
J1
A2
B2
J2
A2
B3
J3
14 A2
J1
14 A1
J2
14 A1
J3
A1
KM1
32
KM2
32
KM3
DCU插件简介
SMC（TE277-030000） 完成管理AMS总线，车辆逻辑单元的控制； 牵引/制动特性控制；故障的记录及传递等 功能
DCU插件简介
通信接口（ZS826A-443-000） 为DCU提供MVB通信接口，对内通过双口RAM连接 AMS总线，对外连接车辆MVB总线
DCU插件简介
MCC电机控制（TE277-010000） MCC采用直接转矩控制，对电机电流等采用 瞬时值控制，通过高速A/D采集控制所需的 直流电压、逆变电流等信号，产生逆变控制 PWM信号
32
KM4
2
KM5
2
《牵引变流器》PPT课件
精选ppt
11
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
16
三相VVVF逆变器工作原理(三点式)
精选ppt
17
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
18
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
22
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
中国轨道交通牵引变流器行业全景速览
中国轨道交通牵引变流器行业全景速览内容概述：中国制造商在采用新材料（如碳化硅和氮化镓）、多级变流器和高频率变流器方面进行研发，以提高性能和效率。
根据数据显示，中国轨道交通牵引变流器行业市场规模总体呈现上涨态势，2022年中国轨道交通牵引变流器市场规模约为81.17亿元，需求量约为10709台，均价约为193万元/台。
一、轨道交通牵引变流器概述牵引变流器是列车关键部件之一，安装在列车动车底部，其主要功能是转换直流制和交流制间的电能量，把来自接触网上的1500V直流电转换为0～1150V的三相交流电，通过调压调频控制实现对交流牵引电动机起动、制动、调速控制。
轨道交通牵引变流器行业与轨道交通行业的发展速度和规模与国家产业政策和投资规模密切相关，大量的城市轨道交通建设，为牵引系统提供了很好的发展支撑。
轨道交通牵引变流器可分为直流变流器、交流变流器、IGBT变流器、GTO变流器、SiC 和GaN变流器、单级和多级变流器、动车组/轻轨专用变流器等。
二、产业链轨道交通牵引变流器产业链上游主要为电子器件、IGBT、金属材料等原材料行业，下游主要为轨道交通应用行业。
中国轨道交通牵引变流器行业产业链下游应用领域主要为轨道交通行业，可分成高铁、动车、地铁等，其中高铁占比最重，占比为47.18%，其次为动车，占比为22.78%，最后为地铁，占比为21.09%。
相关报告：《中国轨道交通牵引变流器行业市场全景评估及发展策略分析报告》三、全球轨道交通牵引变流器行业发展现状全球轨道交通牵引变流器市场规模不断扩大，主要受到城市化和轨道交通网络扩展的推动。
市场增长主要受到亚洲地区（特别是中国和印度）和欧洲地区的需求增长的影响，这些地区正在积极投资于高速铁路、地铁和轻轨项目。
自动驾驶技术在轨道交通系统中得到广泛应用，这导致了对更高性能的牵引变流器的需求，以满足自动驾驶列车的要求。
根据数据显示，2022年中国轨道交通牵引变流器行业市场规模约为28.97亿美元。
- 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)。
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。
南非E21双流制电力机车是2013年由 株机自主研发制造出口给南非。机车 可以运行在AC25kV和DC3kV两种供电 制式下，并可以实现供电制式的自动 检测和模式转换；机车牵引电路变流 元件采用由6.5kV电压等级大功率水冷 IGBT模块，采用主辅集成一体化设计 ，辅助逆变器集成在主变流器中；牵 引电机采用轴控。
IBBM
3300V DC18 IGBT 00V 两电
160k
m/h
1200
A
120k
m/h
数量 应用车 型
南非双 554 流制货 台 运机车
225 台
HXD1D型 客运电力 机车
HXD1C 1572 、HXD1 台 型货运 14
机车产品介绍
内燃机车业绩表
型号 主电 中间直 电流 速度等 数 应用车型
动车组 r-T13 V
VA
冷却分离 4年
动车产品介绍
自主城际3300V水冷平台
项目
CRH6F-160城际动车 组 双流制城际动车组
1400km/h市域车
阿根廷罗卡线动车组
长株潭城际动车组
变流器型 研制年
号
份
TGE2
tPowerT11 tPowerT16 tPowerT14 tPowert17
2012年 2012年 2014年 2014年 2014年
机车产品介绍
HXD1C型电力机车（2009）是干线货运 用六轴交流电传动电力机车，由中车株 洲电力机车为适应中国铁路运输市场而 设计。使用了很多国产化元件，中国中 车株洲电力机车方面称，HXD1C型机车 的国产化率90%以上。包括使用IGBT模 块（3300V / 1200A）的牵引变流器（ IGBT芯片仍需从英飞凌等外国公司购买 ）、网络控制系统等。轴式为Co-Co， 单轴控制技术，六轴每轴装有一台最大 功率1200 kW 的交流电牵引电动机，总 功率7200 kW。可在线路坡度12%以下 的路段，牵引5000吨至5500吨货物列 车。
BO)
W
h
H铁度X道1D22部0Bk提m/出h阿的货尔要运斯求繁通忙区段CO单-C机O牵引1W50000000~K 601h0200t，km速/
12
HXD3 东芝
CO-CO 7200KW 120km/
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。
1500 1500
CDCU MDCU 390
推广时 间(年)
2008
应用情 况
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。
路特 流等级 等级 级
量
征
18 出口澳大利
DC160 1200 120km 台 亚
3300 0V
A /h
SDA1机车
IBB V
2台 HXN5B型调
M IGBT DC160 1200 100km
车机车
两电 0V
A /h
平
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：
✓ 自主高速6500V水冷平台 ✓ 自主城际3300V水冷平台 ✓ 引进CRH2平台
大连动力集中动车组牵引变流器
➢ 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，结构集 成的系统解决方案。
13
机车产品介绍
型 号
IBAM
电力机车业绩表
主电 路特 征
中间 直流 电压
电流 速度 等级 等级
6550V DC30 IGBT 00V 两电 平
750A 100k
600A m/h
8
机车产品介绍
HXD型机车是在2006年由西门子 设计制作，株机生产。由两节完
全相同四轴机车连挂而成，采用 交—直—交流电传动、水冷IGBT 牵引逆变器、变频异步牵引电动 机、“SIBAS 32”微机控制系统、 列车通信网络，额定功率为9600 千瓦，最高运行速度为120公里/小 时。
HXD1B型六轴电力机车是2007株
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
总数：5317柜
参数 输入电压：
• DC1500v和DC3000V两种供电兼 容
• 2017年完成样机试制、试验首列 交付。
城轨产品
地铁永磁平台
✓ 集成式通风冷却
✓ 2017年完成样机试制，型式试验，应用 至少一个是市场项目
变流 器数 量 12台
2台
备注
主辅完全集成 交、直流供电
4台
172台 首个批量生产
4台
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
16
动车产品介绍
自主高速6500V水冷平台
项目
变流 器型 号
中间 电压
更高速度 TGA16 3500
等级试验
V
列车（
500km）
永磁高速 TGA28 3500
动车组
V
功率
2961K VA
2632K VA
集成度 主辅一体 主辅分离
研制 装变 年份 流器
数量 201 8台 1年
201 4台 2年
中国标准 tPowe 3600 2980K 主辅一体 201 4台
动车产品介绍
四方中标动牵引变压器
输入电压 AC1900V 输入电流 2x814A 直流电压 3600V 输出电流 2x314A 电机功率 4x625kw 辅助容量 260kVA 冷却方式 强迫水冷
牵引、辅助、冷却系统一体的高度集成方式 整流、逆变模块可互换
动车产品介绍
唐山中标动牵引变流器
输入电压 输入电流 直流电压 输出电流 电机功率 辅助容量 冷却放式
AC1900V 2x847A 3600V 2x334A 4x650kVA 200kVA 强迫水冷
✓ 与四方标动统一平台、简化率高 ✓ 变流器采用弹性悬挂
城轨产品介绍
城轨牵引逆变器产品型谱
平台
冷却方 容量
式
kVA
2x600 简统化 自然冷
却
下一代 自然 1000
强迫风
新一代 冷
2x600
永磁牵 自然冷 2x600 引逆变 却 器
型号
TGN51 TGN53 tPowerTN3 TN10 TN6 TGN75 TN5
电压等级V 控制平
(直)
台
1500
MDCU
750 1500
MDCU CDCU
1500 750
CDCU CDCU
750
MDCU
质量 KG 490 490 880
1100 1100
500
磁悬浮 强迫风 900 冷
TN14 TGA19
AC1500V AC1658V 输入电流：
AC900-1100A 中间电压：
3000V/3100V 输出三相电压 ：
0-2400V 输出电流：
350—497A
变流器数量
400台 80台 160台 360台 240台 1400台 7台 104台 54台 1374台 1084台 40台 6台 8台
PS：上述参数适用于所有表中车型
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 • 铝合金全铆接技术在城轨主变上首次应用 • 集成逆变式（包含高压部件、平波电抗器
）
✓ 技术难题 • 使用SIC器件，需积累应用经验 • 铝合金大柜体强度和批量化成本优先