【導(dǎo)讀】隨著電力機(jī)車技術(shù)的發(fā)展，機(jī)車控制系統(tǒng)性能的好壞越來越受到廣泛的關(guān)注。通過對(duì)SS9型電力機(jī)車主電路、輔助電路結(jié)構(gòu)的研究及其運(yùn)行工況的探討，使。最后分析了SS9型電力機(jī)車的牽引、制動(dòng)。作為SS9型電力機(jī)車上一個(gè)至關(guān)重要的部分－LCU邏輯控制單元，我們也對(duì)其基。本結(jié)構(gòu)和功能做了簡(jiǎn)單的介紹。

　　

【正文】 閉環(huán)主要用于最大制動(dòng)電流 的限制。maxZI制動(dòng)工況下恒速條件：F=0，B +W=0。由于阻力 W 的不可預(yù)知性，根據(jù)式（）可知當(dāng)速度 v 為恒定值時(shí)，隨制動(dòng)力 B 變化而調(diào)節(jié) 可以達(dá)到恒速。圖是恒速控制的示意LI圖。恒速制動(dòng)控制的系統(tǒng)中，閉環(huán)系統(tǒng)最外環(huán)肯定是速度控制環(huán)。圖中調(diào)節(jié)手段是勵(lì)磁電流，一次勵(lì)磁電流控制時(shí)一個(gè)內(nèi)環(huán)。另外在內(nèi)環(huán)中還包括有最大制動(dòng)力限制和最大制動(dòng)電流限制。勵(lì)磁電流已達(dá)到最大值。為了維持最大制動(dòng)力應(yīng)保持最大的制動(dòng)電流。由于機(jī)車速度降低，牽引電機(jī)的電勢(shì)不足以維持最大制動(dòng)電流。這時(shí)候繞組 a1~x1 投入工作，半控寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23橋的晶閘管輪流導(dǎo)通，相當(dāng)于牽引電機(jī)電勢(shì)在串聯(lián)一個(gè)整流電壓。調(diào)節(jié)整流電壓的大小，以維持制動(dòng)電流達(dá)到某一數(shù)值。加饋制動(dòng)時(shí)制動(dòng)電流 可以看做是由兩部分組成，即ZI （5KdZZRUEI ????14）在式中 是牽引電機(jī)電勢(shì)產(chǎn)生的制動(dòng)電流； 是加饋電源產(chǎn)生的制動(dòng)電流。由圖dI KI 可見，在 速度下， 對(duì)應(yīng)的是線段 aq，即產(chǎn)生的制動(dòng)力為 ， 對(duì)應(yīng)的是線段1vdI ZBKIqm，即產(chǎn)生的制動(dòng)力為 — 。并由此特性曲線可知，隨著列車的速度的降低，在保MBZ持勵(lì)磁電流不變的情況下 q 點(diǎn)沿直線向下移動(dòng)。如果保持最大制動(dòng)力 恒定，則意味著M需要隨著速度的降低不斷調(diào)節(jié)加饋電源 ，從而使 增大，來保持 的恒定。ZUKIZI加饋電阻制動(dòng)方法提高了他勵(lì)電阻制動(dòng)在低速區(qū)制動(dòng)力，理論上加饋電阻制動(dòng)可以使列車制動(dòng)至停，但加饋電阻制動(dòng)需要從電網(wǎng)吸收能量，增加了能耗，并不要求制動(dòng)到零，然后機(jī)械制動(dòng)，當(dāng)列車制動(dòng)停車后，必須關(guān)閉加饋電源。寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24第六章 整流裝置SS9 型電力機(jī)車因整車的通風(fēng)方式不同，采用了不同型號(hào)的整流裝置，TGZ172610/990 變流裝置為 SS9 型電力機(jī)車而設(shè)計(jì)的牽引電源設(shè)備， TGZ292610/990 整流裝置是應(yīng)用與 SS9 改進(jìn)型電力機(jī)車的牽引電源設(shè)備。其牽引主電路采用不等分三段半控橋，高速牽引時(shí)，采用晶閘管開關(guān)無級(jí)磁場(chǎng)削弱，提高機(jī)車速度。低速制動(dòng)時(shí)，采用他勵(lì)加饋電阻制動(dòng)，以提高低速時(shí)的制動(dòng)力。他由大功率整流二極管和晶閘管及其附件組成。 整流裝置的主要功能每臺(tái) SS9 改進(jìn)型電力機(jī)車裝有兩臺(tái) TGZ292610/990 整流裝置，分為 1 端整流柜和 2端整流柜。其電路、結(jié)構(gòu)、組成基本一致，只是出現(xiàn)位置與線號(hào)不同。本裝置選用銅散熱器配大功率元件，采用獨(dú)立通風(fēng)方式。其主要功能是：(1) 整流就是將變壓器送來的交流電整流為直流電，供牽引電動(dòng)機(jī)使用。 (2) 相控?zé)o級(jí)調(diào)壓。(3) 晶閘管開關(guān)無級(jí)磁場(chǎng)削弱。(4) 制動(dòng)時(shí)續(xù)流和低速加饋制動(dòng)。(5) 他勵(lì)制動(dòng)勵(lì)磁給定與調(diào)節(jié)。圖 611 整流裝置整流裝置的主電路接線原理圖如圖 421 所示。它由兩個(gè)串聯(lián)橋組成單相半控橋式整流電路，向 3 臺(tái)并聯(lián)工作的牽引電動(dòng)機(jī)供電。全車共有兩套這樣的獨(dú)立整流系統(tǒng)，圖中1x)3(b1a)3(V2345V67V89V101219V2021V5167V84)81(73)4(32)()82(7)4(x)(2ax5寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25括號(hào)內(nèi)為 2 端柜的線號(hào)或代號(hào)。機(jī)車在啟動(dòng)過程中首先進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，開通串聯(lián)橋的第一半控橋，輸出 Ud 的直流電壓，這個(gè)半控橋有 6 個(gè)橋臂組成，其中 VVV V121是不可控的整流管臂，VV11 是可控的晶閘管臂，每個(gè)橋臂均由 2 個(gè)半導(dǎo)體元件并聯(lián)組成。 在機(jī)車速度高于 60KM/h 運(yùn)行過程時(shí)，VV11 晶閘管滿開放，整流橋全電壓運(yùn)行。整流橋的 VV12 兩個(gè)橋臂是因高速時(shí)進(jìn)行晶閘管無級(jí)磁場(chǎng)削弱而增加的。進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)的串聯(lián)橋的第二個(gè)半控橋是由兩組單相半控橋組成，其中的一組是 VV VV 4 組成的半控橋，能輸出 Ud 的直流電壓。VV2 是不可控的整流橋臂，V V4 是可控的4晶閘管臂，每個(gè)橋臂均由 2 個(gè)半導(dǎo)體元件并聯(lián)組成。VV 2 兩個(gè)橋臂在 VV 11 晶閘管滿開放前，處于續(xù)流狀態(tài)，流過整流裝置最大的電流。另一組是 VV VV 6 組成的半控橋也能輸出 Ud 的直流電壓。VV6 是可控的晶閘管臂，每個(gè)橋臂均由 2 個(gè)半導(dǎo)體元件并聯(lián)組成。在 VVVV4 組成的整流橋晶閘管滿開放后，再提高整流橋輸出電壓到 990V，需要開放 VVVV 6 組成的半控橋，在原 Ud+ Ud 的基礎(chǔ)上再加124電壓。在調(diào)壓提速完成后，需再提高機(jī)車速度，就要進(jìn)入無級(jí)磁場(chǎng)削弱，開通磁場(chǎng)削弱晶閘管 V1V1V 1 V1V 1V18，進(jìn)入磁場(chǎng)削弱將機(jī)車的速度提高到要求的最高速度。制動(dòng)工況，牽引時(shí)的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)改他勵(lì)發(fā)電機(jī)。 整流裝置的均流與保護(hù) 整流裝置的均流整流裝置的主橋臂由兩個(gè)并聯(lián)支路構(gòu)成，因原件特性差異，快速熔斷器內(nèi)阻的差異，接觸電阻的差異，電流路徑的不同，通過各并聯(lián)支路元件的電流不可能完全相同。通過大電流支路的半導(dǎo)體元件有可能因過熱而損害，電流小的支路，元件沒有得到充分利用。為使各并聯(lián)支路的電流分配一致，在制造時(shí)，要依據(jù)各并聯(lián)支路的電流路徑，整流管的正向壓降或晶閘管的通態(tài)壓降進(jìn)行編組，出廠時(shí)必須進(jìn)行均流實(shí)驗(yàn)，查看整流裝置在承受最大電流時(shí)的均流狀況，一般要求均流系數(shù)不小于 。對(duì)于并聯(lián)工作的晶閘管，還需配置動(dòng)態(tài)均流。由于晶閘管開通時(shí)間的不同，首先開通的元件，不僅要承受橋臂的全部電流，而且自身并聯(lián)的電容器以及未導(dǎo)通晶閘管并聯(lián)的電容器也會(huì)瞬間向它放電，使其承受一個(gè)迅速增加的 / ，容易造成半導(dǎo)體元件內(nèi)局idt部過熱而損壞。寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26 整流裝置的保護(hù)整流裝置設(shè)有換相過電壓保護(hù)和過電流保護(hù)。通過并聯(lián)于元件兩端的 RC 電路吸收元件換相時(shí)產(chǎn)生的過電壓。在每個(gè)并聯(lián)的晶閘管支路串聯(lián)一個(gè)快速熔斷器，進(jìn)行隔離短路回路的過電流保護(hù)。1) 過電壓保護(hù)晶閘管和整流管從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換到截止而承受反向電壓時(shí)，因載流子效應(yīng)在很短時(shí)間內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常工作電壓的換相過電壓，如果不采取措施將會(huì)導(dǎo)致元件的過電壓損壞。因此，在半導(dǎo)體元件兩端并聯(lián)電容器和電阻器進(jìn)行保護(hù)，如圖所示。 ?12?1212F?F?1整流管兩端并聯(lián) 、 的電阻、電容器支路，晶閘管兩端并聯(lián) 、 的電阻、?6F?1 ?24?1電容器支路，電容器抑制電壓的突變，吸收過電壓，電阻用于在晶閘管導(dǎo)通的瞬間，限制電容器向晶閘管放電的 ，消耗電容器的儲(chǔ)能，并對(duì)換相過電壓保護(hù)電路產(chǎn)生的振tid蕩有阻尼作用。對(duì)于整流裝置以外浸入的過電壓，則由機(jī)車主電路設(shè)置在變壓器次邊的 RC 回路進(jìn)行抑制和吸收，要求 RC 回路將交流側(cè)的過電壓抑制在變壓器次邊額定電壓的 2 倍以下。為防止雷擊過電壓的沖擊，在交流側(cè)同時(shí)設(shè)置了氧化鋅壓敏電阻，用于吸收不重復(fù)的沖擊過電壓。2) 過電流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置有三級(jí)過流保護(hù)。一級(jí)保護(hù)是在牽引電動(dòng)機(jī)環(huán)火，空轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)過流導(dǎo)致的輕微電流，微機(jī)柜會(huì)調(diào)節(jié)或封鎖晶閘管的觸發(fā)脈沖，阻止過電流的連續(xù)發(fā)生。二級(jí)保護(hù)是交流側(cè)的電流互感器檢測(cè)到超過允許的電流時(shí)，微機(jī)柜在封鎖晶閘管觸發(fā)脈沖時(shí)，送主斷路器分段信號(hào)，斷開主斷路器，在元件無故障時(shí)，重合主斷路器可恢復(fù)正常工作。三級(jí)保護(hù)是在每個(gè)可能形成短路電流的晶閘管支路串聯(lián)快速熔斷器，在元件損壞，無法再恢復(fù)正常運(yùn)行時(shí)，快速熔斷器熔斷，分段并隔離短路電路，使主斷路器能合閘，繼續(xù)運(yùn)行。寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27注意：元件損壞后，要降功率運(yùn)行，避免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。整流裝置設(shè)置的快速熔斷器不能保護(hù)元件，意在隔離短路電路，能合主斷路器繼續(xù)運(yùn)行。. 整流橋臂的選擇 橋臂之路串聯(lián)元件數(shù)確定 （6RMGUSKN??21）式中 ——支路串聯(lián)元件數(shù)；S ——額定交流電壓，900V；2 ——網(wǎng)壓升高系數(shù)，；UK ——過電壓倍數(shù)，2；G ——元件反向重復(fù)峰值電壓，3000V。RM各值代入 =，取整數(shù) =1。SNSN正常工作時(shí)，元件承受的反向峰值電壓V102??UK正常工作時(shí)，元件電壓安全系數(shù) ??URMA過電壓時(shí)，電壓安全系數(shù) ??GURSAGKK式中 元件的反向不重復(fù)峰值電壓，3400V。RSMU 橋臂晶閘管并聯(lián)支路的確定 （6FLiTdPIN???2）式中 ——橋臂并聯(lián)支路數(shù)；P ——整流橋最大輸出電流，2400A；dMI ——晶閘管全動(dòng)態(tài)電流，500A；T寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）28 ——均流系數(shù)，；iK ——電路系數(shù)，2；L ——冷風(fēng)系數(shù)。F各值代入上式的 =，并聯(lián)支路取整數(shù)，再加一個(gè)之路的安全裕量最后得 =4。PN PN機(jī)車起動(dòng)時(shí)每只晶閘管通過的電流 以及晶閘管的電流安全系數(shù) 如下tmI imK=353A （6LiPdmt KI??3）= （6dmPTiLimINK??4）機(jī)車持續(xù)運(yùn)行時(shí)每只晶閘管通過的電流 及其電流安全系數(shù) 如下TdIidK=247A （6LiPdTKNI??5）= （6dPTiLidI??6）式中 ——整流裝置額定（持續(xù)）輸出電流，1680A。dI考慮到半控橋整流臂續(xù)流作用，選取正向平均電流 =800A 的整流管每臂四肢并聯(lián)。FI表位各種工況下元件承受的電流及其安全系數(shù)，表中整流管為導(dǎo)通角 時(shí)最嚴(yán)重的?2續(xù)流情況。表 631 元件承受的電流及安全系數(shù)啟 動(dòng) 工 況 持 續(xù) 工 況承受電流（A） 安全系數(shù) 承受電流（A） 安全系數(shù)晶 閘 管 353 247 整 流 管 743 520 表 632 元件承受的電壓及安全系數(shù)正常工作電壓 2 倍過電壓寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29元件承受電壓（V）1100 2200電壓安全系數(shù) 表 633 元件電流、電壓安全系數(shù)比較 機(jī)車類別項(xiàng) 目SS1 SS3 SS4 6G 8K 6K工作電壓安全系數(shù) 持續(xù)電流安全系數(shù) 整流裝置的試驗(yàn) 低電壓大電流試驗(yàn)在直流輸出端用分流器端接或接一個(gè)低值電阻負(fù)載，交流端施加一個(gè)可以提供裝置額定直流電流 2610A 和短時(shí)直流電流 3900A 的低壓電源情況下進(jìn)行試驗(yàn)。在 6M/s 風(fēng)速下，裝置分別通電 2610A、30Min 和 3900A、5Min 用同樣的方法測(cè)量各橋臂并聯(lián)支路最大電流，按下式計(jì)算均流系數(shù)應(yīng)不小于 。 （???IK7）式中 ——橋臂均流系數(shù)；i、 ——橋臂并聯(lián)支路電流（A） ；1I2——最大支路電流支路的電流（A） 。M勵(lì)磁整流橋通電流 900A，測(cè)量各元件電流，確定各元件在低壓移相、工作是否正常。磁場(chǎng)削弱開關(guān)電路通電流 520A，測(cè)量各元件的電流，確定各元件在低壓移相、工作是否正常。輕載電壓試驗(yàn)是裝置在很小的負(fù)載下，在各整流橋施加相對(duì)于最高網(wǎng)壓下的閥側(cè)工作電壓，檢查裝置在正常工作電壓下的工作能力，電路的連接是否正確，以及靜態(tài)控制特性是否滿足要求。SS9 型電力機(jī)車輕載試驗(yàn)電壓為各段主整流橋施加交流電壓840V、5Min，進(jìn)行移相調(diào)節(jié)，確定各元件在高電壓下工作正常。勵(lì)磁整流橋施加電流電壓 840V、5Min，進(jìn)行移相調(diào)節(jié)，確定各元件在高電壓下工作正常。磁場(chǎng)削弱開關(guān)電路串聯(lián)阻值比較大的電阻，施加交流電壓 840V，5min ，進(jìn)行移相調(diào)節(jié)，確定各元件在高壓下寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30工作正常。 絕緣試驗(yàn)絕緣試驗(yàn)用于考核裝置對(duì)地絕緣性能，裝置對(duì)地的空氣間隙、爬電距離和絕緣材料的絕緣性能。試驗(yàn)前對(duì)主電路、控制電路各端子分別端接。在進(jìn)行主電路試驗(yàn)時(shí)，控制電路短接接地。耐壓前后均需要進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量。主電路對(duì)地與控制電路用 2500V 兆歐表測(cè)量絕緣電阻，然后施加工頻交流電壓5kV，1 Min 應(yīng)無擊穿和閃絡(luò)現(xiàn)象，再用兆歐表測(cè)量絕緣電阻，其阻值應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，且無顯著變化?？刂齐娐穼?duì)地用 1000V 兆歐表測(cè)量絕緣電阻，然后施加工頻交流電壓 ，1Min應(yīng)無擊穿和閃絡(luò)現(xiàn)象，再用兆歐表測(cè)量絕緣電阻，其阻值應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，且無顯著變化。寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31第七章 邏輯控制單元 LCU 概述傳統(tǒng)的電力機(jī)車控制電路由主令電器、各種功能的繼電器、接觸器 、轉(zhuǎn)換開關(guān)、保護(hù)電器以及電源等主要部件組成 ，其中繼電器就有中間繼電器、時(shí)間繼電器、電壓繼電器、電流繼電器、油流繼電器 、壓力繼電器等。繼電器控制電路原理和結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單 ，應(yīng)用比較成熟 ，但繼電器控制方式的可靠性較差，控制功能少，不能隨意變更控制功能，且布線工作量很大 ，接線十分復(fù)雜 ，當(dāng)需要變更控制功能時(shí)，需重新布線