電力牽引論文-hxd型電力機車-資料下載頁
2025-06-06 23:47本頁面
【正文】 的諧波分量 ， ， 改善電網(wǎng)的性能指標。 圖 四象限整流器等效電路圖 如 圖 所示四象限整流器的等效電路圖（ pnU 為變壓器的原邊電壓 ， 0sU 為變壓器的牽引繞組電壓 ， sR 為牽引繞組的直流電阻 ， sL 為牽引繞阻的漏感 ， pmcfU為調(diào)制基波電壓 ， cU 為整流輸出直流電壓 ， sI 為牽引繞組基波電流）根據(jù) 圖 HXD 型電力機車 17 四象限整流器控制矢量圖 ， 四象限整流器整流時的工作原理實際上是一個斬波升壓的過程 ， 在這個過程中 ， 根據(jù)波形的特點控制相應(yīng)橋臂 IGBT 的導(dǎo)通造成繞阻的短路 ， 由于變壓器具有較高的短路阻抗 ， 因此電流的上升率是有限的 ， 能量儲存在牽引繞阻的漏感 sI 上 ， 在 IGBT 關(guān)斷的過程中 ， 牽引繞組的電壓加上儲能電感感應(yīng)的電壓就會通過二極管整流后加到整流輸出電路 ， 這樣通過不斷地進行這樣的過程 ， 就會在整流輸 出端得到較高的中間電路直流電壓 ， 這個電壓高于通過 4 個整流二極管整流后的電壓 ， 如圖 所示輸入電壓正半波時四象限整流器的工作原理 ， 在此開通 IGBT2 或 IGBT3， 通過相應(yīng)的二極管形成短路為電感 sI 儲能 ， 關(guān)斷時累加后的電壓就會通過二極管 1 和二極管 4 整流后輸出到中間電路 ；輸入電壓負半波時的工作同理是開通 IGBT1 或 IGBT4， 關(guān)斷時累加后的電壓就會通過二極管 2 和二極管 3 整流輸出。 圖 四象限整流器控制圖 HXD 型電力機車 18 圖 輸入電壓正半波時四象限整流器的工作原理 在牽引電機再生制動時 ， 四象限整流器工作在逆變狀態(tài) ， 此時 ， 簡單描述為在正半波時 IGBT1 和 IGBT4 導(dǎo)通 ， 負半波時 IGBT2 和 IGBT3 導(dǎo)通 ， 實際控制中是通過將與電網(wǎng)同相位的標準正弦波與固定頻率的三角形載波比較后形成 IGBT 的開關(guān)脈沖 ， 完成調(diào)制后的 SPWM 波形輸出 ， 實現(xiàn)直流到交流的逆變轉(zhuǎn)換 ，波形如圖 所示。 圖 四象限整流器逆變控制波形圖 其中 12pm cf Le g Le gU V V??， 1LeV 為 IGBT IGBT4 門極脈沖 ， 2LegV 為 IGBTIGBT3 門極脈沖。根據(jù)圖 四象限整流器等效電路圖 ， 可以得到四象限整流器基本的矢量方程式 ： HXD 型電力機車 19 0s pm cf s s s sU U R I jw L I? ? ? 在牽引工況 0sU 和 sI 同相位 ， 此時pmcfU的相位滯后 sI ， 再生制動時 ， 0sU 和 sI反相位 ，pmcfU的相位超前 0sU 。 如圖 6 所示 ， 由于變壓器的牽引繞組電壓 0sU 和漏感 sI 是一定的 ， 那么只要控制了pmcfU的幅值和相位 , 就控制了 sI 的幅值和相位 ， 反之 , 只要控制了 sI 的的幅值和相位 , 也就控制了pmcfU的幅值和相位。在實際控制中 , 通常采用雙閉環(huán)控制方式 , 通過控制 pmcfU 的相位來實現(xiàn) 0sU 和 sI同相位 , 從而使交流側(cè)電網(wǎng)的基波功率因數(shù)為 1； 通過調(diào)節(jié) pmcfU 的相位來改變sI 的幅值 , 來穩(wěn)定直流側(cè)電壓 cU 。 機車主變流器的原理 HXD 型電力機車 20 圖 主變流器原理圖 結(jié)語 縱觀世界各國的發(fā)展歷程，重載鐵路有著非常高的效率和效益。近 20 年來，HXD 型電力機車 21 我國鐵路技術(shù)水平裝備得到了未有的改變，但由于歷史的原因，整體上只相當于發(fā)達國家 10 世紀 70 年紀的水平，差距很大。鐵路技術(shù)裝備的現(xiàn)代化已經(jīng)成為需要迫切解決的問題之一。 我國能源的特點是煤炭資源豐富，油氣等資源相對較少，煤炭儲量在常規(guī)能源中占 90%以上，是也界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，同時也是少數(shù)幾個以煤炭為主要能源的國家之一。長期以來，煤炭在全國一次能源生產(chǎn)和消費中的比重一直保持在 70%以上。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展步伐的加快，全國煤電油運全面緊張，大幅度提高鐵路煤炭能力已迫在眉捷。經(jīng)科學(xué)論證，將列車重量提高到 2 萬 t，可以大幅度提高運輸能力，同時通過長大重載列車的系統(tǒng)集成創(chuàng)新，將使我國重載運輸技術(shù)跨入世界先進行列。 在這種形勢要求下，為快速提升我國機車車輛裝備技術(shù)水平，由中國北車集團大同電力機車有限責(zé)任公司專門針對重載運輸需要研制生產(chǎn)出了最高試驗速度 132km/h、最高運行速度、總功率為 10MWr HXD2 型大功率交流傳動貨運電力機車。機車整體采用國際先進的技術(shù)標準體系，以功能體系為基礎(chǔ)的模塊化、以維修為導(dǎo)向的全壽命周期設(shè)計方法，以交流電傳動系統(tǒng)、微機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、低動力作用轉(zhuǎn)向架和高強度車體及鉤緩裝置等國際先進技術(shù) 為代表，形成了具有明顯技術(shù)優(yōu)勢和國際競爭力的品牌產(chǎn)品，為中國鐵路開行 2 萬 t 組合列車，解決我國煤運專線的運通運力緊張的問題提供了動力保證。 HXD2 型大功率交流傳動貨運電力機車輔助系統(tǒng)采用國際上先進的設(shè)計技術(shù)和制作工藝 及輔助變流器、充電機、低壓控制和網(wǎng)絡(luò)傳輸于一體 采 用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計、人性化的操作面板、完善的電氣保護和防火保護 采用結(jié)構(gòu)強度和 EMC特性良好的鉚接柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計 真正體現(xiàn)了機車的先進輔助系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)體現(xiàn)了HXD2 機車輔助系統(tǒng)設(shè)計和制造的“先進、成熟、安全和可靠”。 HXD 型電力機車 22 參考文獻 [1] 連級三 . 電力牽引控制系統(tǒng) [M] . 北京 : 中國鐵道出版社 , 2021 [2] 林木生 , 邵丙衡 . 電力半導(dǎo)體變流技術(shù) [M] 北京 : 中國鐵道出版社 ,1987. [3]張曙光 HXD2 型電力機車 [M] 北京：中國鐵道出版社， 2021
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