淺析電力機(jī)車調(diào)速(編輯修改稿)
2025-06-12 06:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)機(jī)電壓也相應(yīng)提高，直到UZ橋全開通時(shí)，整流 電壓平均值達(dá)到Ud。，則整個(gè)調(diào)壓過程完畢。控制角a 的調(diào)節(jié)范圍為180。一0o，實(shí)際上由于換相過程中有重 疊角y存在，所以a的調(diào)節(jié)范圍為18護(hù)~2擴(kuò)，最小允 許到150. 兩段半控橋調(diào)壓比一段半控橋雖然整流電壓脈動(dòng) 量有所下降，機(jī)車功率因數(shù)有所提高，但為進(jìn)一步提高 機(jī)車功率因數(shù)，晶閘管整流器式機(jī)車采用多段橋順序 相控調(diào)壓方式(如四段橋等)，見圖7，過多分段將使 牽引變壓器和機(jī)車主電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。 晶閘管相控調(diào)壓的優(yōu)點(diǎn)是:為無級(jí)平滑調(diào)速，充分 利用翻著，可發(fā)揮機(jī)車最大牽引力及平穩(wěn)操作，不需轉(zhuǎn) 換機(jī)車主電路，不用專門調(diào)壓裝置，通過控制電路改變 晶閘管整流器的導(dǎo)通控制角a，即可調(diào)壓。利用體積 小、重量輕的多功能集成電路組成的相控調(diào)壓裝置，運(yùn) 行可靠、維修方便、壽命長(zhǎng)。其缺點(diǎn)是:功率因數(shù)較低， 在控制角a較大，且低速運(yùn)行時(shí)更為嚴(yán)重，對(duì)通信線路 有千擾。 圖7四段橋相控調(diào)壓示意圖 在交流電力牽引中，無論交流一直流一交流系統(tǒng)或 交流一交流系統(tǒng)，其共同特點(diǎn)是由工頻單相交流電源供 電，而機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)采用三相異步電動(dòng)機(jī)(或同步電 動(dòng)機(jī))，為了解決牽引網(wǎng)供電(工頻單相交流)與機(jī)車 用電(可調(diào)頻率的三相交流)之間的矛盾，在機(jī)車主電 路內(nèi)需有變頻裝置。 靜止變頻器的變頻方式有兩種:①有直流中間環(huán) 節(jié)的間接變頻(又稱交流一直流一交流變頻)，它與交流 一直流一交流傳動(dòng)系統(tǒng)相匹配。②無直流中間環(huán)節(jié)的直 接變頻(又稱交流一交流變頻)，與交流一交流傳動(dòng)系統(tǒng) 相匹配。交流一直流一交流變頻是將固定頻率的單相交 流，經(jīng)整流裝置變?yōu)橹绷?，再由逆變?變頻器)將直 流逆變?yōu)轭l率可調(diào)的三相交流，供給三相異步牽引電 動(dòng)機(jī)。交流一交流直接變頻是將單相固定頻率，用變頻 器直接變?yōu)榭烧{(diào)頻率的三相交流，供給牽引電動(dòng)機(jī)。 交流一直流一交流電力機(jī)車傳動(dòng)系統(tǒng)變頻調(diào)速方 法，根據(jù)不同要求、不同控制方法可分為轉(zhuǎn)差控制、矢 量控制、直接力矩控制三種調(diào)速方法。 (1)轉(zhuǎn)差控制法:是通過直接或間接的方法控制 異步電動(dòng)機(jī)氣隙磁通，再通過控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差頗率來 得到所需的轉(zhuǎn)矩特性。由于直接測(cè)量氣隙磁通在實(shí)際 中較為困難，一般都是用控制定子電壓或電流來控制 勵(lì)磁電流，若勵(lì)磁電流恒定則氣隙磁通恒定。 圖8為轉(zhuǎn)差控制示意圖。在起動(dòng)及低頻區(qū)段，定子 .151. 電壓與頗率之比保持常數(shù)，電機(jī)磁通恒定，轉(zhuǎn)差恒定， 即電動(dòng)機(jī)電流恒定，則得到電動(dòng)機(jī)的恒力矩運(yùn)行。當(dāng)定子電壓二1與定子頻率成比例關(guān)系調(diào)速時(shí)，利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差控制 則可得到恒功率調(diào)速特性。在高速運(yùn)行時(shí)，也可在維持 。恒定的條件下調(diào)節(jié)f，獲得弱磁場(chǎng)調(diào)速，以充分?jǐn)U 參考坐標(biāo)系。 在交流一直流一交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電源側(cè)變流 器采用四象限控制，故稱為四象限變流器，亦稱脈沖整 流器。利用脈寬調(diào)制方法(或稱PWM)，即斬波方法 將逆變器輸出電壓調(diào)制為若干個(gè)電壓脈沖，改變這些 電壓的方波數(shù)量和寬度及其分布規(guī)律，即可得到不同 數(shù)值的電壓翰出， 持中間直流環(huán)節(jié)電壓穩(wěn)定，使電網(wǎng)電流與電壓同相，功 率因數(shù)保持為1。電網(wǎng)電流波形接近正弦波，高次諧波 含量少。這種脈寬調(diào)制方法，簡(jiǎn)化了主電路，調(diào)節(jié)速度 快，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能好，在較高頻率調(diào)制時(shí)，可以得到 高質(zhì)量的輸出電壓波形，使電力機(jī)車在牽引運(yùn)行和再 生制動(dòng)時(shí)都能得到理想的調(diào)速效果，并可抑制低次諧 波，提高牽引電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行的穩(wěn)定性，擴(kuò)大了調(diào)速范 圍。當(dāng)然這種控制方法對(duì)于組成變流器元件的晶閘管、 八一拓一人大恒功率調(diào)速范圍。 在轉(zhuǎn)差控制時(shí)，被控制的量叫 是定子電壓有效值、定子頗率以 及轉(zhuǎn)差頻率，這些都是具有平均T’ 值概念的t，這種平均值意義的 控制方式， 外，雖然轉(zhuǎn)差控制既可控制磁通， 又可控制抽出轉(zhuǎn)矩，但由于它們 都與轉(zhuǎn)差有關(guān)，無法實(shí)現(xiàn)磁通與 轉(zhuǎn)矩的單獨(dú)控制。 把艘特坐標(biāo)雙 全俠成 肺止生標(biāo)爪 . 的種換 C們?nèi)招膃t .相環(huán) (2)矢t控制法:亦稱磁場(chǎng)定向控制，是將電機(jī)電 流分解為磁場(chǎng)電流和力矩電流兩個(gè)分童，分別加以調(diào) 節(jié)。這種控制方法需進(jìn)行坐標(biāo)變換和矢量計(jì)算，控制電 路較為復(fù)雜。有三種不同的磁場(chǎng)定向方法:轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定 向、氣晾磁場(chǎng)定向、定子磁場(chǎng)定向。為了使異步電動(dòng)機(jī) 的變氛調(diào)速系統(tǒng)能得到象1流電動(dòng)機(jī)那樣的控制靈活 性和良好的動(dòng)態(tài)控制性能，可以采用矢童控制法。 (3)直接力矩控制:在直流電機(jī)中，轉(zhuǎn)矩可用T一 。，用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流 分t。If為勵(lì)磁電流。在交流電機(jī)中， 利用坐標(biāo)變換方法，首先將三相軸系變換為兩相靜止 軸系(d一q坐標(biāo)系統(tǒng))，然后再將d一q坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 為相應(yīng)的同步旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系。于是交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 也可用尸~K‘瓜你確定，其中幾為定子電流力矩分 t，心為定子電流的磁通分t，用以產(chǎn)生氣隙磁通。這 樣交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程與直流電機(jī)相似，參數(shù)幾與心 互不影響且能獨(dú)立變化，達(dá)到分別控制要求。 圖9為力矩控制示愈圖，其中叭與創(chuàng):分別為磁 通給定與側(cè)盆(間接的) 定與反該值，鎖相環(huán)產(chǎn)生信號(hào)。料t和sin
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