电力牵引控制系统ppt课件.ppt

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1、列车电力传动控制电力牵引控制系统第二章交-直流传动控制牵引特性与电路分析第一节交-直流传动控制第二节相控电力机车/EMU控制与牵引特性第三节相控电力机车基本技术特征第四节相控电力机车传动系统电路分析第一节交－直流传动控制一、列车控制基础电力传动系统由调节装置和调节对象两部分组成，调节装置在系统中的作用是根据给定的控制指令，去控制调节对象，诸如牵引电动机、变流器、辅助电机等，所以调节装置是一种信息处理装置。调节装置元件按其功能可分为三种，即检测元件、控制元件和触发系统元件，它们承担着系统的测量、给定和移相控制等任务。

2、在调节装置中单元器件的工作可靠性和精度，在很大程度上决定着电传动系统运行的可靠性和精确度。因为一个控制量不可能调节得比给定值或测量值更精确，单元组件自身的误差是无法用任何调节器来校正的。（一）、闭环系统的基本组成列车电力牵引系统是以牵引电动机为控制对象，对其转矩和转速进行调节控制，以达到对列车速度和牵引力的控制。牵引电动机的电流、电压值都很大，目前在相控调压系统中，主要采用晶闸管元件构成的整流器，通过对整流器可控元件的导通角相位进行控制，改变输出电压，实现对牵引电动机的控制。（1、闭环控制系统的基本原理电力牵引闭环

3、控制系统基本组成如图2.1所示。任何闭环控制系统的工作原理都是基于“检测偏差，纠正偏差”模式。闭环控制系统主要由给定单元、检测单元、比较环节、调节控制器、可控变流器和被控对象等几部分组成。给定单元提供司机控制命令的给定信号；检测单元输出是与被调节对象的实际值成正比例关系的检测信号；比较环节将司控器给定信号与检测到的被调量信号进行比较，得到一个偏差信号，作为调节控制器的输入信号，由调节控制器产生对晶闸管整流器的控制信号，控制晶闸管的导通角，进而控制整流器的输出电压，即牵引电动机的输入电压，最终实现对被调量的控制。牵引

4、电动机的被调量可以是转速、电压、电流、功率或励磁电流等。调节控制器一般由电子调节器（比例调节器、比例积分调节器、数字式调节器）和晶闸管触发器等组成。触发器一般包括移相器和脉冲放大器。图2.1电力牵引闭环控制系统基本组成根据被调量的多少，可分为单闭环控制系统和多闭环控制系统。在电力机车控制系统中，牵引电动机的控制一般采用转速和电流的双闭环控制系统，电流控制为内环，转速控制为外环，其控制系统组成如图2.2所示。采用此控制系统，可以实现牵引电动机的恒电流和恒转速运转，有助于提高列车的牵引性能。图2.2转速、电流双闭环

5、控制系统基本组成2、无静差调节器在闭环控制系统中，由于采用的调节器不同，控制系统的性能存在着很大的差异。若调节器采用比例（P）调节器，系统在稳定时，反馈值与给定值之间存在着偏差，即产生一个相应的静态误差，这类控制系统称为有静差控制系统；若调节器中采用了积分（I）元件，则系统在稳定时反馈值与给定值之间不存在偏差，可得到一个稳定的输出值，即系统稳态误差为零，这类控制系统称为无静差调节系统。但是需要注意的是，系统中引入积分调节器后，它的动态响应变慢了。为了克服积分调节器动态响应慢的缺陷，利用比例调节器动态响应迅速的特点，

6、将比例调节器和积分调节器结合起来，形成比例积分（PI）调节器，使得输出静态准确，动态响应迅速。注意：采用积分调节器的系统也不是绝对的无静差系统，稳态时积分电容的作用相当于将运算放大器输出和输入之间的反馈回路隔断，这时运算放大器的放大倍数就等于它的开环放大倍数，尽管其数值很大，但不是无穷大，它还是存在着一定的静差，只是静差非常小而已，在实际系统中可以认为是无静差的调节系统。在闭环控制系统中，反馈检测元件的精度对闭环控制系统的调节精度起着决定性的作用，高精度的控制系统必须要有高精度的检测元件作为保证。（二）、检测元件1

7、.电流与电压检测传感器交流电流和电压可以采用交流互感器来测量。在相控调压整流装置中，输入侧的交流电流与输出侧的直流负载电流之间存在着一定的比例关系，故可以通过检测交流侧电流对直流侧电流进行控制。将三台交流电流互感器接成星形接法，通过三相桥式整流电路将其整流成直流，从精密电位器上取出所需的电压，作为电流检测信号，检测电路如图2.3所示。图2.3交流电流检测原理电路在恒电压控制中，电压检测信号只能从直流侧取得，直流侧电压的大小取决于控制角的大小。在直流侧检测电流和电压要比交流侧检测困难一些。为了安全，需要将高压回路与检

8、测回路完全隔离。在大功率相控整流装置中，不采用分流器或电阻分压方式来检测直流电流或电压。近年来制造出厂的机车一般都采用霍尔元件来检测直流电压和电流。2.转速传感器转速测量可分为模拟式和数字式两种。模拟式主要是采用直流、交流测速发电机测速；数字式采用光电、电磁感应测速，又有接触式与非接触式之分。接触式数字测速传感器，其实就是一台永磁式交流脉冲测速发电机，输出信