1.1.4車輛牽引系統(tǒng)檢查與維護(hù)-車輛牽引逆變器的結(jié)構(gòu)與檢修

項(xiàng)目一車輛牽引系統(tǒng)檢查與維護(hù)模塊2牽引逆變器的結(jié)構(gòu)與檢修課程網(wǎng)址：/suite/solver/classView.do?classKey=5292837&menuNavKey=52928371.變頻調(diào)速原理異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速：異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速：n1-同步轉(zhuǎn)速f1-同步頻率（電源頻率、定子頻率）p-極對(duì)數(shù)（1）（2）（3）式（1）代入式（2）結(jié)論：異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于

①電源頻率②轉(zhuǎn)差率③極對(duì)數(shù)對(duì)于成型的電機(jī)，控制其轉(zhuǎn)差離率恒定，則異步電機(jī)轉(zhuǎn)速僅取決于其定子頻率1.變頻調(diào)速原理異步電機(jī)端電壓：（4）N—每相繞組串聯(lián)匝數(shù)kω1—繞組系數(shù)φm—?dú)庀洞磐刂品绞交羁刂剖噶靠刂疲ㄞD(zhuǎn)子磁場定向控制）直接力矩控制根據(jù)式（4），若僅改變定子頻率，而電機(jī)端電壓不變，在低速時(shí)，將引起氣隙磁通的飽和，導(dǎo)致鐵心嚴(yán)重發(fā)熱，功率因數(shù)畸變∴采用U1/f1=C

控制即變頻變壓——VVVF2.無源逆變(1)S1、S4閉合，S2、S3斷開，加在負(fù)載R上的電壓為左正右負(fù)，輸出電壓uo=Ud(2)S2、S3閉合，S1、S4斷開，加在負(fù)載R上的電壓為左負(fù)右正，輸出電壓uo=-Ud當(dāng)以頻率f交替切換S1、S4和S2、S3時(shí)，負(fù)載將獲得的交變電壓，其波形如圖(b)所示。切換周期T=1/f，這樣，就將直流電壓Ud變換成交流電壓uo。3.單相橋式逆變2．單相橋式逆變電路t=0時(shí)刻以前，T2、T3導(dǎo)通，T1、T4關(guān)斷，。在t=0時(shí)刻，負(fù)載電流上升到負(fù)的最大值，此時(shí)關(guān)斷T2、T3，同時(shí)驅(qū)動(dòng)T1、T4，由于感性負(fù)載電流不能立即改變方向，負(fù)載電流經(jīng)D1、D4續(xù)流，此時(shí)，由于D1、D4導(dǎo)通，T1、T4受反壓不能開通。負(fù)載電壓。到t1時(shí)刻，負(fù)載電流下降到0，D1、D4自然關(guān)斷，T1、T4開始導(dǎo)通，負(fù)載電流正向增大，負(fù)載電壓。到t2時(shí)刻，負(fù)載電流上升到正的最大值，此時(shí)關(guān)斷T1、T4，并驅(qū)動(dòng)T2、T3，同樣，由于負(fù)載電流不能立即換向，負(fù)載電流經(jīng)D2、D3續(xù)流，負(fù)載電壓。t3時(shí)刻，負(fù)載電流下降到0，D2、D3自然關(guān)斷，T2、T3開通，負(fù)載電流反向增大，此時(shí)，。到t4時(shí)刻，負(fù)載電流上升到負(fù)的最大值，完成一個(gè)工作同期。可見，對(duì)于感性負(fù)載，D1~D4起負(fù)載電流續(xù)流和反饋無功能量的作用。4.三相橋式逆變電路導(dǎo)通條件：每個(gè)管子導(dǎo)通180度，每相同一個(gè)管子不能同時(shí)導(dǎo)通脈沖寬度調(diào)制（PWM）——用等高不等寬的一系列脈沖逼近正弦波形（經(jīng)濾波后）IBGT:IGBT是MOSFET和GTR復(fù)合的電力電子元件；MOSFET是驅(qū)動(dòng)元件，GTR是主導(dǎo)元件。當(dāng)MOSFET的柵極、源極施加正向電壓且大于開啟電壓的時(shí)刻，MOSFET導(dǎo)通，進(jìn)而IGBT導(dǎo)通；當(dāng)MOSFET的柵極、源極施加反向電壓的時(shí)刻，MOSFET關(guān)斷，進(jìn)而IGBT關(guān)斷。5.PH箱結(jié)構(gòu)1.HV部分2.HV部分前蓋門3.隔離和接地開關(guān)蓋門4.車間供電源插座5.電纜密封6.信號(hào)電纜連接件7.MCM部分8.中間部分9.外部空氣進(jìn)氣箱圖1PH箱結(jié)構(gòu)圖5.PH箱結(jié)構(gòu)圖2拆除頂蓋的HV俯視圖高速斷路器車間供電接觸器高速斷路器控制及緊急繼電器DX單元隔離接地開關(guān)去藕二極管PH箱由下列設(shè)備組成：一個(gè)電機(jī)逆變器模塊一個(gè)充電電路一個(gè)接地故障傳感器一個(gè)MCM線路感應(yīng)器兩個(gè)線路斷路器一個(gè)接地開關(guān)一個(gè)二極管保護(hù)用的保險(xiǎn)絲一個(gè)車間供電接觸器一個(gè)車間供電插座一個(gè)I/O-單元一個(gè)外部風(fēng)扇一個(gè)內(nèi)部風(fēng)扇5.PH箱結(jié)構(gòu)1朝向中間部分的冷卻器2.DC接觸器單元3.逆變器模塊(MCM)4.風(fēng)扇接觸器單元5.內(nèi)部風(fēng)扇圖3PH箱中的MCM逆變器部分中的元件6.MCM結(jié)構(gòu)圖1MCM1.電子箱組成2.DC-鏈接電容器3.門極驅(qū)動(dòng)單元組成4.相斬波單元6.MCM結(jié)構(gòu)圖1MCM針式絕緣器(2x)導(dǎo)電條1C+和2C+3.連接螺栓，固定1C+和2C+導(dǎo)電條(2x)4.連接板5.連接螺栓固定連接板(8x)6.接地連接螺栓(2x)7.接地連接電纜6.MCM結(jié)構(gòu)6.MCM結(jié)構(gòu)6.MCM結(jié)構(gòu)6.MCM結(jié)構(gòu)7.MCM電路1．外部信號(hào)2．110V電源3．低壓電源4．牽引控制單元5．散熱器溫度傳感器6．內(nèi)部空氣溫度傳感器7．輸入輸出光纖8．輸入電流傳感器9．輸入電壓傳感器10．過壓斬波相11.門極驅(qū)動(dòng)單元12.輸出電流傳感器13．逆變相1.整體電路

一個(gè)IGBT

相的電路圖2.IGBT相電路7.MCM電路2.IGBT相電路——相/斬波模塊MCM有3個(gè)逆變相和2個(gè)斬波相逆變相實(shí)現(xiàn)牽引與再生制動(dòng)功能,牽引時(shí)，三相逆變器將直流電逆變?yōu)榻涣麟娍刂茽恳姍C(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩，電制動(dòng)時(shí)，將三相電流整流為直流電反饋回電網(wǎng)，若電能不能被吸收，斬波相則提供了再生制動(dòng)能量釋放的通道,或當(dāng)直流電網(wǎng)發(fā)生過電壓時(shí),開啟斬波功能,保持直流電網(wǎng)波動(dòng)在允許的范圍內(nèi)。7.MCM電路3.DC鏈接電容器（支撐電容）并聯(lián)在直流輸入端,濾波和穩(wěn)定直流電壓環(huán)節(jié)的作用,容量足夠大(4mF,1900V)4.放電電阻2個(gè)與DC鏈接電容器并聯(lián)兩個(gè)電阻串聯(lián)放電電阻可以將直流電壓在5分鐘內(nèi)放到低于50V7.MCM電路5.GDU（門極驅(qū)動(dòng)單元）（1）GDU由24V低壓電源供電，每一個(gè)GDU單元為一個(gè)IGBT模塊服務(wù),GDU單元都與相應(yīng)的IGBT就近布置的。（2）GDU接受DCU/M（牽引控制單元）的命令,驅(qū)動(dòng)IGBT的開關(guān)。（3）GDU與DCU/M之間采用光纖傳輸?shù)?將蓄電池電路和高壓電路隔離開,同時(shí)也避免了控制系統(tǒng)受到干擾。（4）逆變相和斬波相的GDU硬件結(jié)構(gòu)是相同的,但軟件是不同的。（5）GDU可以將相輸出電壓狀態(tài)迅速反饋給DCU/M，其監(jiān)測短路電流的速度要快于DCU/M本身。（6）GDU上有兩個(gè)發(fā)光管（LED）,不同組合代表不同的GDU狀態(tài)和事件,例如綠色燈持續(xù)點(diǎn)亮表示電源良好,但當(dāng)以1HZ的頻率閃爍時(shí),代表IGBT導(dǎo)通。7.MCM電路門極驅(qū)動(dòng)單元GDU狀態(tài)指示LED顏色GDU狀態(tài)LED狀態(tài)綠色電源良好持續(xù)點(diǎn)亮綠色I(xiàn)GBT導(dǎo)通1

Hz閃爍紅色電源故障持續(xù)點(diǎn)亮紅色門極-發(fā)射極短路持續(xù)點(diǎn)亮紅色主電路短路1

Hz閃爍紅色I(xiàn)GBT連接錯(cuò)誤1

Hz閃爍綠色和紅色GDU未編程兩個(gè)燈持續(xù)點(diǎn)亮綠色和紅色GDU安裝測試程序兩個(gè)燈同時(shí)閃爍綠色和紅色I(xiàn)GBT接收到導(dǎo)通命令而GDU辨別出主電路短路或IGBT連接錯(cuò)誤兩個(gè)燈交替閃爍綠色和紅色24V丟失LED變暗綠色和紅色5V丟失LED變暗綠色和紅色發(fā)光二極管故障LED變暗7.MCM電路8.MCM控制電路1．低壓電源位于DCU/M的右側(cè)為DCU/M、電壓電流傳感器、GDU單元以及ACM的內(nèi)部風(fēng)扇供電。低壓電源的輸入來自于車輛蓄電池110V，輸入輸出采取電氣隔離，將輸入電壓轉(zhuǎn)變成±24V輸出電壓,提供給DCU、GDU、傳感器以及內(nèi)部風(fēng)扇等。2．測量傳感器（1）電流傳感器：用于輸入、輸出相電流測試，參與逆變器控制運(yùn)算。（2）電壓傳感器：直流電壓的信息不間斷地送到DCU/M中，參與逆變角的控制。（3）溫度傳感器：Pt100傳感器(100

at0°C)用于傳遞散熱器、MCM部分的空氣、DCU單元上的溫度以及牽引電機(jī)的溫度,進(jìn)而控制逆變器的輸出。----共3個(gè)（4）速度傳感器：傳遞牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速度。8.MCM控制電路3.DCU/M(牽引控制單元)DCU/M監(jiān)控和控制MCM的大部分功能。是列車分布式控制系統(tǒng)的一部分。DCU/M通過MVB與列車連接。DCU/M控制：DC鏈接電容器的充電和放電力矩控制測量每分鐘轉(zhuǎn)速空轉(zhuǎn)和滑動(dòng)過壓保護(hù)過流保護(hù)溫度測試功能8.MCM控制電路3.DCU