【正文】 最后，通過自己的努力，同學的幫助，老師的指導下，順利完成了畢業(yè)設(shè)計的初稿，而后李澤昊老師又對初稿進行了點評和修改意見，正式在我們一個團隊的努力協(xié)助下，才有了讓 我感到自豪的畢業(yè)設(shè)計成品，此時此刻，感謝三年一起走過的同學老師，還有李澤昊老師的指導。 這個課題的畢業(yè)設(shè)計，首先從技術(shù)上就遇到了麻煩，文檔軟件用的少，要用文檔軟件去做畢業(yè)設(shè)計，很多功能，格式等方面的技術(shù)就難倒了我，只能一邊制作，一邊找資料，一邊試著從新熟悉軟件；仔細想想，做畢業(yè)設(shè)計的目的不就是在此嗎，“溫故而知新” —— 吧大學三年所學的知識都從新過一遍，當你把三年所學的技能知識都再一次溫習時，你才發(fā)現(xiàn)對原有知識又有了新的認識和理解，從而鞏固了知識的吸收，培養(yǎng)了對知識的創(chuàng)新型認識，這不就是此時社會背景下對人才的要求嗎。當電路中的峰值電流達到設(shè)定值立即停止該周期的工作，使輸出脈沖寬度減小。采用降柵壓保護后， IGBT 的峰值短路電流已小于它的額定電流的 4一 6倍，可以不必采用一次短路保護后立即封鎖電路，停止工作的保護方法。如降柵壓的幅度較小(5V)，則降柵壓的速率就可以快 一些，再次封鎖柵壓的速度就必須慢 一些，需采用軟關(guān)斷，以免集電極 電流下降過快造成集電極過電壓增加。由此圖可以看出采用降低柵壓的辦法保護 IGBT 以避免短路故障對元件的損壞是可行的。隨著柵極電壓的降低 IGBT 進入放大區(qū)，其壓降增加短路電流明顯減小，短路的承受時間延長。這樣，采用這種保護方式就無法對飽和壓降 的 IGBT 元件實現(xiàn)可靠保護。存在以上關(guān)系是由于隨著飽和導通壓降的降低， IGBT 的阻抗也降低，短路電流同時增大，短路時的功耗隨著電流的平方加大，造成承受短路的時間迅速減小。對于 過載保護，由個不必快速響應(yīng)可采用集中式的保護，即檢測輸入端或直流環(huán)節(jié)的總電流，當此電流超過設(shè)定值后比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖裝置中所有 IGBT 驅(qū)動器的輸入脈沖，使裝置的輸出電流降為零。此外，在實際應(yīng)用 中為防止柵極驅(qū)動電路出現(xiàn)高壓尖峰，最好在柵射間并接兩只反向串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管，其穩(wěn)壓值應(yīng)與正負柵壓相同。 選擇合適的柵極串聯(lián)電阻 RG和柵射電容 CG對 IGBT 的驅(qū)動相當重要。柵極負偏置電壓可防止由于關(guān)斷時浪涌電流過大而使 IGBT 誤導通，一般負偏置電壓選一 5V 為宜。在驅(qū)動電路中主要研究 IGBT 的飽和導通和截止兩個狀態(tài)，使其開通上升沿和關(guān)斷下降沿都比較陡峭。因此，器件制造商必須注意將集電極最大電流值與閂鎖電流之間保持一定的比例，通常比例為 1： 5。這一特殊現(xiàn)象嚴重地限制了安全操作區(qū)。這種現(xiàn)象會使集電極與發(fā)射極之間的電流 量增加，對等效MOSFET 的控制能力降低，通常還會引起器件擊穿問題。 正向阻斷 當柵極和發(fā)射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時， P/NJ3 結(jié)受反向電壓控制。柵射極間施加反壓或不加信號時， MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷， IGBT 關(guān)斷。這種殘余電流值（尾流）的降低，完全取決于關(guān)斷時電荷的密度，而密度又與幾種因素有關(guān) ，如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓撲，層次厚度和溫度。 uGE 大于開啟電壓 UGE(th)時， MOSFET 內(nèi)形成溝道，為晶體管提供基極電流， IGBT 導通。基片的應(yīng)用在管體的 P+和 N+ 區(qū)之間創(chuàng)建了一個J1結(jié)。 ? 反應(yīng)快速，對 100%除載 /加載，穩(wěn)壓反應(yīng)時間在 2ms以內(nèi)。 IGBT 的驅(qū)動方法和 MOSFET 基本相同，只需控制輸入極 N一溝道 MOSFET ，所以具有高輸入阻抗特性。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+ 區(qū)稱為漏注入?yún)^(qū)（ Drain injector ），它是 IGBT 特有的 功能區(qū) ，與漏區(qū)IGBT 結(jié)構(gòu)圖、等效電路圖及電氣符號 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 25 和亞溝道區(qū)一起形成 PNP 雙極晶體管 ，起發(fā)射極的作用，向漏極注入空穴，進行導電調(diào)制，以降低器件的通態(tài) 電壓 。 P+ 區(qū)稱為漏區(qū)。如果總輸出電流或蓄電池充電電路超過最大允許限值，輸出電壓即被減少，因此，蓄電池充電機以固定電流運行。接觸器通過 DX設(shè)備由BCC/I 控制。自然空氣循環(huán)冷卻時，自然空氣氣流進入散熱器通風孔。由于進入的冷卻空氣來自車體底架的空間，并非直接來自車體外部，因此，幾乎沒有微 塵、雪或水進入的 BCM隔離區(qū)。 磁性部件為強制空氣冷卻。 IGBT 受到控制，因此，直流輸出電壓被維 持在固定級別。其中控制系統(tǒng)有輸入整流器、直流環(huán)節(jié)過濾器（感應(yīng)器和電容器）、 IGBT 變頻器、高頻變壓器、輸出整流器（兩 個二極管）、蓄電池過濾器（感應(yīng)器和電容器）、控制單元 BCC/I。將試驗臺的計算機連接到驅(qū)動控制單元，可以利用其自診斷功能記錄數(shù)據(jù)、分析故障，并與試驗測試軟件測試出的數(shù)據(jù)相比較，以方便維修人員進行相應(yīng)的檢 修。檢測光纜的控制信號 (6個光輸入信號 )和反饋信號 (6個光輸出信號 )是否正確。 6． 2． 2 I／ O接 t1,試驗 冬季負荷 夏季負荷 需要功率 視在功率 無功功率 需要功率 視在功率 無功功率 75kW 78kVA 24kVAr 56 kW 65 kVA 33 kVAr 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 21 溫度試驗：檢測變壓器溫度傳感器及內(nèi)部溫度傳感器工作是否正常。 6． 2 單機測試 方法：對輔助逆變器 ACM、電機變流器 MCM 和網(wǎng)側(cè)變流器模塊的單機測試利用車下的輔助逆變器 ACM 試驗臺進行。 l )Hz；三相系統(tǒng)輸 出 線電壓為 AC 400 (1177。 當動車組同任一拖車的外部電源插頭相連，采用 “ 外電源供電 ” 模式： 防寒（除了客室區(qū)腳蹬加熱器和水箱）、蓄電池充電器（限電）、不受控制的負荷 （不能斷開的負荷）、單負載最高負荷時可操作。 這種情況下的冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表。 冬季 負荷 夏季負荷 需要功率 視在功率 無功功率 需要功率 視在功率 無功功率 544kW 551kVA 82kVAr 414 kW 482 kVA 247 kVAr 冬季負荷 夏季負荷 需要功率 視在功率 無功功率 需要功率 視在功率 無功功率 673kW 678kVA 82kVAr 491 kW 576 kVA 301 kVAr 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 18 ． 400V總線上發(fā)生短路 （一）在 400V總線上發(fā)生短路時，控制系統(tǒng)將自動將 供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到 “ 400V總線上發(fā)生短路 ” 模式： 發(fā)生短路車輛的一半負荷將斷開（在短路處），車輛另一半負荷的客室 HVAC的供電量減少一半。 ．正常運行 正常運行狀態(tài)下，冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功 率列于下表。司機室設(shè)備的配電盤置于司機室內(nèi)。 外接供電時采用 3 380 V, 50Hz地面電源。輔助逆變器的輸出通過隔離變壓器和接觸器同三相列車供電母線相連接。 小型、輕量、低噪音 動車組是集成電路與空氣動力的完美結(jié)合，所以，在動車組上，要求了輔助供電系統(tǒng)需要小型，不能占用太多空間而降低了乘客的乘坐空間降低了乘坐的舒適度；輔助供電系統(tǒng)中輔助電源裝置中的輔助變流器采用可湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 16 高速開關(guān)的 IGBT，通過高頻 PMW 控制，為車上的輔助用電系統(tǒng)供電，所以就盡量避免了電流聲等噪音；前文就已說明， 動車組跑的快自身更加輕量化是其特點之一，再者就要求輔助供電系統(tǒng)要求更加的輕量化，而不影響速度。當 一臺輔 助電源裝置發(fā)生故障時，為了使另一臺正常運轉(zhuǎn)的輔助電源裝置能 夠向 8 節(jié)車廂供電，設(shè)置了用于切換的擴展供電回路。 冗余設(shè)計 輔助系統(tǒng)采用冗余設(shè)計： 在動車組上安裝 2 臺牽引變壓器，其輔助繞組輸出的 AC400V 電 壓分別供電給 4 節(jié)車廂。蓄電池充電 機的充電級別和監(jiān)控由 VCU完成。一旦磁化，牽引電機將向直流環(huán)節(jié)供電，預充電裝置即可取消?？赏ㄟ^預充電單元來實現(xiàn)。網(wǎng)側(cè)變流器被取消 。牽引功能的作用是在 CRH1B 牽引無 25 千瓦電壓時提供輔助電源三相電壓和蓄電池充電。 VCU命令 PCU關(guān)閉系統(tǒng)。該 ACM關(guān)閉其自身的三相分離接觸器，并運行軟啟動。 輔助供電系統(tǒng)的工作狀態(tài) 該系統(tǒng)有三個不同的運行模式： 1. 正常運行模式 2. 回送模式 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 14 3. 固定供電模式 三種模式啟動 /關(guān)閉之間的差異 啟動 關(guān)閉 正常運行模式 相似 回送模式 固定 供電模式 ACM從不啟動 正常運行模式 該系統(tǒng)由 PCU 啟動。 A的輔助逆變器單元 (ACM)、隔離變壓器、蓄電池充電機以及蓄電池等。 ACM輸出的 400V／ 50 Hz三相交流電經(jīng)過輸出濾波器濾除諧波后，通過隔離變壓器和接觸器給列車三相交流母線供電。 輔助供電系統(tǒng)為空氣壓縮機、冷卻通風機、油泵 /水泵電機、空氣調(diào)節(jié)系 統(tǒng)、采暖、照明、旅客信息系統(tǒng)、控制、廣播、列車無線等設(shè)備提供電源。 輔助變流器由輸入濾波器、斬波器、逆變器、輸出濾波器和控制單元組成，一般和牽引變流器安裝在一個機箱中。它主要包括：蓄電池充電機、蓄電池以及相應(yīng)的負載。因此，為了保證輸出的交流電壓值 (大約為 400 V)與輸出電壓的正弦度，在直交型電路中必須有降壓環(huán)節(jié)。 如圖 1所示，交直交型交流供電系統(tǒng)一般由 4部分組成：牽引變壓器輔湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 10 助繞組、輔助整流器、中間直流環(huán)節(jié)以及輔助逆變器。 高速動車組的輔助供電系統(tǒng)主要包括 2部 分：交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)。 目前，我國 CRH1型動車組主要配屬于上海、廣州、南昌、成都等鐵路局和鐵路公司，正在繁忙的來往于武廣、滬杭、廣深等鐵路線上。 和諧號（ CRH） —— China Railways Highspeed CRH1 型動車組是有青島四方龐巴迪運輸公司制造，其原型車為龐巴迪公司為瑞典設(shè)計的 Rejina C2020 型。隨著人們價值觀念的轉(zhuǎn)變，安全舒適成為人們考慮的方向，為了保證高速動車組長時間的正常的，安全的運行，列車需要穩(wěn)定、高效的輔助供電系統(tǒng)為眾多輔助設(shè)備提供電源，這些設(shè)備包括空氣壓縮機、冷卻通風機、油泵／水泵電機、空氣