电力电子技术应用实例

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1、§12.1SS4型电力机车牵引变流器§12.2交流传动互馈试验台§12.3光伏发电并网装置§12.4不停电电源§12.5脱硫电源§12.6机车空调电源第十二章电力电子技术应用实例§12.7交流传动地铁动车牵引变流器参考书：电力电子应用技术叶斌主编清华大学出版社2006§12.1SS4型电力机车牵引变流器供电系统一、SS4型电力机车牵引变流器1、牵引供电方式：转向架独立供电方式。2、牵引电路3、整流调压电路：四段经济半控桥整流电路。一、SS4型电力机车牵引变流器输出电压波形用三段桥整流电路实现四段桥的整流效果，可以提高功率因数，但由于整流器的

2、负载为感性负载，在II←→III段的开关式转换过程中必然会引起操作过电压，加之逻辑转换控制所带来的系统的复杂性，使系统的可靠性降低。一、SS4型电力机车牵引变流器4、电阻制动电路：能耗制动（两级电阻制动），4台牵引电机的励磁绕组串联，由一台励磁半控电路供电。二、SS4改进型电力机车主电路1、与SS4的主要不同点：①采用三段不等分半控桥整流电路；②采用有级分路磁场削弱；③采用加馈电阻制动以提高制动性能。2、加馈电阻制动电路所谓加馈电阻制动是指在电阻制动到低速以后，为了增大制动力，由主整流器提供合适的整流电压与电枢电势一起共同产生制动电流和制动

3、力矩。加馈电阻制动的主要优点是可以扩大制动范围，在理论上可将最大制动力延伸至速度为零。§12.2交流传动互馈试验台随着对大功率交流传动系统的研究、开发和生产，对交流传动系统的变流器、交流牵引电机、变流器控制系统、以至机车的全车控制均需有功率相当的试验检测设备，也就是说，需要功能齐全、控制灵活的交流传动试验台。交流传动试验台的主要功能：按照机车牵引特性进行不同级位的牵引运行试验按照机车制动特性要求进行再生制动试验；按照机车恒转矩起动的要求进行机车起动加速试验；逆变器容量足够大时，能完成牵引电机的各种特性试验和有关参数测定；电机容量许可时，能完

4、成逆变器装置的考核运行试验。一、现有试验台系统能量消耗式（铁道科学研究院）特点：耗能大；不能进行恒转矩起动试验；转速受限制；配电容量较大。能量反馈式（株洲电力机车研究所）特点：结构复杂；不能进行恒转矩起动试验；转速受限制；配电容量较大。二、互馈试验台结构１、系统结构由脉冲(PWM)整流器，变流器－电机组Ⅰ，变流器－电机组Ⅱ及控制系统四部分组成。CAN控制总线直流电压750V(或1500V)20%可调异步牵引电机扭矩仪电机平台三相进线输入电压两级2、互馈试验台结构DC/ACDC/ACAC/DCFilterTr高功率因数整流控制系统传动控制策

5、略机车控制级系统负载模拟控制系统3、试验台主电路BoostRectifierio1vo14、PWM整流器5、双逆变器－电机系统互馈技术原理6、互馈系统能量流转关系7、电牵引轨道动车特性曲线(a)牵引运行时系统各参量的变化(b)再生制动时系统各参量的变化整流机组100kVAPWM整流器两组二重化运行输入电压：380V输出电压：750V/1500V8、试验机组变流器两组容量：500kVA8、试验机组牵引电机JD106S型异步牵引电机(200km/h动车组)额定功率：300kW8、试验机组整流器实验波形变压器原边电压、电流功率因数近似为1谐波含量

6、小突加负载时直流电压、原边电流8、试验机组电机电压、电流波形直流电压：1500V电机输出功率：122kW电网输入功率：14kW(a)牵引电机(b)负载电机8、试验机组§12.3光伏发电并网装置太阳能光伏发电系统可以分为独立运行和并网型两种基本类型。图8-15独立运行光伏发电系统的结构框图用蓄电池作为储能单元图8-16并网型光伏发电系统的结构框图用电网作为储能单元一个小功率的并网型光伏发电装置实例（额定功率为200W）图8-17光伏发电并网装置的主电路一、主电路二、控制电路框图图8-19光伏发电并网装置的控制框图SG3525——PWM控制器；

7、TMS320F240——数字信号处理器作用：①对光伏板最大功率点的跟踪(MPPT)②输出功率的调节三、太阳电池的输出特性（即伏安特性）图8-18太阳电池的输出特性和输出功率四、最大功率跟踪方法（登山寻优法）五、装置输出功率的控制装置的输出功率必需与太阳电池板的输出功率保持匹配，否则会造成中间环节电压过高或过低。图8-20DSP对逆变器输出电流的控制控制原理：将给定的中间环节电压Udc*和实际的中间环节电压Udc相比较，其误差经过PI调节，得到的输出电流幅值的指令Io*，Io*与正弦表值相乘，就得到交变的输出电流指令io*，再将它与实际的输出

8、电流比较后，通过电流跟踪控制的方法控制逆变器的四个IGBT的导通与关断。六、实验波形图8-21逆变器输出端的电压、电流波形电压(100V/div)，电流(1A/div)一、不停电