第3章-电力牵引交流传动与控制ppt课件.ppt

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1、1第三章电力牵引交流传动与控制主要内容：电力牵引交流传动技术概述电力牵引交流传动基础交-直-交变流器与逆变器电力牵引交流传动的控制技术2第三章电力牵引交流传动与控制一、电力牵引交流传动技术概述机车交流传动系统的基本结构交流传动机车：（特指）采用各种变流器供电，交流异步或同步电动机驱动的机车或电动车组。变流器类型：交-交变流器（直接式）交-直-交变流器（间接式）3系统基本结构型式（电压型）交-直-交变流器+交流异步牵引电机系统（普遍应用）（电压型）交-直-交变流器+交流同步牵引电机系统（电流型）交-直-交变流器+

2、交流异步牵引电机系统交-交变流器+交流同步牵引电机系统4发展历史与现状交流调速技术上世纪30年代提出了用交流调速取代直流调速的有关理论，60年代后才得以迅速发展（电力电子技术---大功率半导体器件）应用：从风机，水泵扩展到钢铁行业轧机等其他领域日本1975直流80%，交流20%1985直流20%，交流80%全世界上世纪80年代后五年交流调速年均增长13%-14%直流调速年均增长3%-4%中国风机、水泵总装机3000万台，耗电量占总发电量38%。采用交流调速节能前景广阔5交流电传动机车技术发展20世纪60-70年

3、代：初期发展阶段1965德国Henschel与BBC合作开发机车交流传动系统1971第一台成功运行的交流机车诞生DE250070年代共生产25套20世纪80年代：交流传动技术日趋成熟，在各种机车、动车上获得推广应用欧洲发展迅速（共计达350多台）DE500系列（Mak公司500kwGTO1980）DE1024系列（Mak+ABB公司2650kwGTO挪威国铁）ME1500（丹麦国铁2410kw普通晶闸管1981）美国铁路交流传动投入不足，发展较慢----仅在老机车改造方面作了尝试620世纪90年代：交流传动技术

4、成为热点美国异军突起（至1997达1400台）SD60MAC（GM公司2834kwGTO微机控制1992）AC4000（GE公司3281kwGTO32位微机1994）AC6000（GE公司4474kwGTO32位微机1994）欧洲GEC-Alsthom公司为叙利亚国铁开发2370kwIGBT1997中国交流牵引传动技术发展70-80年代一直密切注意世界交流牵引技术发展动态1992研制成功1000kw地面变流器（试验）装置1996AC4000原型车（4000kw，异步牵引电动机1025kw）2000DJJ1”蓝箭

5、”220km/hIPM器件直接转矩控制1225kw异步电动机2001DJ2”奥星”号竣工，田心厂等动车组4800KW，Vmax=160Km/h，自主知识产权2002“中华之星”试验速度：312.5公里/小时2006CRH1、CRH2、CRH5，DJ47大功率电力电子器件的发展---交流传动发展的关键技术之一晶闸管（Thyristor）70年代及以前使用的主要开关元件：半控，低频目前水平：3500A/6500V、1000A/12000V主要问题：不能用负脉冲关断，需附加强制换流回路。GTO（Gateturn-of

6、fthyristor）80年代，电流控制可关断元件，已广泛用以大功率变流器目前水平：3000A/6000V、1000A/9000V主要问题：关断增益低（4-5），损耗大，二次击穿问题限于1-2kHz（吸收电路、触发和关断电路是关键）GTR（GaintTransistor）大功率晶体管电流控制双极型自关断元件，通态压降低目前水平：600A/1200V、450A/1300V主要问题：难于突破1500V功率场效应管（PowerMOSFET）(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTran

7、sistor)压控器件，输入阻抗高，开关速度高，损耗小目前水平：200A/1000V8IGBT(InsulatedGateBiplarTrasistor)绝缘栅双极晶体管兼有MOSFET和GTR的优点：高速（20-50kHz)、高阻抗，低压降等混合器件，电压控制元件国外已发展到第五代：第1代（1985）500-1000V25A第2代（1989）600-1200V400A第3代高频、低耗、低压降1200-2000V第4、5代2000-4000V，600A/1200V,800A/1000V至1500A/1600V模

8、块化、智能化IPM（IntelligentPowerModule)智能功率模块集功率开关、驱动隔离电路以及过流、过压、过热保护等于一体的智能型模块中国机车用大功率半导体器件发展水平晶闸管：200-3000A/6500VGTO：600A/2500V（1993），目前研制500-2000A/2500-4500V9电力电子器件将在下列三个主要方面取得重大进展：注：SIT(SITH)—静电感应