機(jī)車電力電子技術(shù) 課件 7.2 輔助變流器+7.3控制電源柜

1.牽引變流器組成、作用2.四象限整流器作用3.四象限整流器優(yōu)點(diǎn)4.脈寬調(diào)制逆變器作用復(fù)習(xí)提問1.牽引變流器組成、作用組成：（1）線路接觸器和預(yù)充電單元；（2）四象限整流器和中間直流回路（包含支撐電容和接地檢測(cè)單元）；（3）保護(hù)模塊；（4）脈寬調(diào)制逆變器；（5）控制和監(jiān)視組成。HXD3型機(jī)車每臺(tái)機(jī)車裝有兩臺(tái)變流柜，每臺(tái)變流柜內(nèi)含三組牽引變流器和一組輔助變流器。作用：牽引變流器（CI）為牽引電動(dòng)機(jī)提供三相交流的變壓變頻（VVVF）電源。根據(jù)車輛的速度，通過矢量控制，精確快速地控制牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。復(fù)習(xí)提問2.四象限整流器作用

四象限整流器的用途是將來自主變壓器的單相交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓以供給直流支撐回路。四象限整流器（4QC）這一術(shù)語表示的是在牽引工況以及制動(dòng)工況下，電壓UST和電流IN間的相位角是完全可調(diào)節(jié)的。通過對(duì)電壓和電流間的相位角的控制，能夠獲得全部四個(gè)操作的象限。（既能整流，又能逆變）復(fù)習(xí)提問3.四象限整流器優(yōu)點(diǎn)能量可以雙向流動(dòng)；從電網(wǎng)側(cè)吸收的電流為正弦波；功率因素可到達(dá)1；減低了接觸網(wǎng)的等效干擾電流，減少對(duì)通訊的干擾；可以保證中間回路直流電壓在允許偏差內(nèi)。復(fù)習(xí)提問4、脈寬調(diào)制逆變器作用：牽引逆變器的作用是把中間直流電壓變換成三相交流電壓，為異步牽引電動(dòng)機(jī)提供頻率和幅值可調(diào)的三相交流電源，同時(shí)通過調(diào)節(jié)三相輸出電壓波形控制牽引電動(dòng)機(jī)的磁能和轉(zhuǎn)矩。復(fù)習(xí)提問新課引入空氣壓縮機(jī)牽引通風(fēng)機(jī)變壓器油泵通過機(jī)車總體學(xué)習(xí)，我們知道，HXD3型機(jī)車有空氣壓縮機(jī)、各種通風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載等都由輔助電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輔助電機(jī)通常采用交流異步電動(dòng)機(jī)，由輔助變流器供電。1.輔助變流器功能、參數(shù)2.輔助變流器組成、電路3.輔助變流器的控制重點(diǎn)難點(diǎn)7.2HXD3機(jī)車輔助變流器新課講授輔助電路組成：

HXD3型機(jī)車上共安裝兩套完全相同的輔助變流器，分別按照VVVF和CVCF方式工作。每套輔助變流器的容量為230kV·A，以滿足在一套輔助變流器故障的情況下，機(jī)車上的所有輔助電器全部可以切換到另一套輔助變流器上工作.（考慮到輔助變流系統(tǒng)的冗余）由輔助變流器供電電路、輔助電動(dòng)機(jī)電路、輔助庫用電路、制冷及采暖電路等組成。

1.輔助變流器概述：7.2HXD3機(jī)車輔助變流器2.輔助變流器參數(shù)輔助變流器主要技術(shù)參數(shù)主回路輸入單相399V50Hz中間直流電壓直流750VCVCF變流器輸出容量230kV·A輸出電壓AC380V（三相）輸出頻率50Hz元件類型IGBT（1700V、1200A）VVVF變流器輸出容量230kV·A輸出電壓AC2~380V輸出頻率2~50Hz元件類型IGBT（1700V、1200A）冷卻方式

強(qiáng)制風(fēng)冷卻方式控制電壓110V7.2HXD3機(jī)車輔助變流器3.輔助變流器功能：7.2HXD3機(jī)車輔助變流器

輔助變流器主要為為機(jī)車通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、復(fù)合冷卻器風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)、主變壓器油泵、牽引變流器水泵等設(shè)備供電，由于負(fù)載有風(fēng)機(jī)類負(fù)載和泵類負(fù)載，系統(tǒng)具有輸出可變電壓、可變頻率的VVVF控制和固定電壓、固定頻率的CVCF控制兩種功能。4.輔助變流器的電路（1）預(yù)充電電路由充電接觸器AK、工作接觸器K和限流電阻CHR組成。預(yù)充電電路的目的在于減小大的充電電流的沖擊。7.2HXD3機(jī)車輔助變流器（2）四象限整流電路

四象限整流電路是一個(gè)脈寬調(diào)制變流器，它將升壓斬波與整流電路結(jié)合起來，使輸人電流近似正弦波并與網(wǎng)壓同相。采用IGBT作為其功率器件后，調(diào)制頻率提高，當(dāng)其輸入端或輸出端發(fā)生變化時(shí)，控制系統(tǒng)能很快做出響應(yīng)，快速調(diào)節(jié)使輸出保持穩(wěn)定。7.2HXD3機(jī)車輔助變流器4.輔助變流器的電路（3）中間直流電路

由中間電壓支撐電容、瞬時(shí)過電壓限制電路和主接地保護(hù)電路組成。

7.2HXD3機(jī)車輔助變流器4.輔助變流器的電路（4）逆變器電路PMW控制的電壓型逆變器。逆變器的任務(wù)是將直流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電壓向負(fù)載電機(jī)供電，其輸出方式既可以選擇變壓變頻（VVVF）方式，也可以選擇恒壓恒頻（CVCF）方式，以滿足不同負(fù)載的需要。7.2HXD3機(jī)車輔助變流器4.輔助變流器的電路（5）供電電路HXD3型交流貨運(yùn)電力機(jī)車輔助變流系統(tǒng)的供電電路是由主變壓器輔助繞組、變流器、濾波電感和濾波電容、接觸器、自動(dòng)開關(guān)、輔助電動(dòng)機(jī)等組成，牽引通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)復(fù)合冷卻器電動(dòng)機(jī)7.2HXD3機(jī)車輔助變流器4.輔助變流器的電路 CVCF變流器空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)變壓器油泵司機(jī)室空調(diào) CVCF變流器7.2HXD3機(jī)車輔助變流器5.輔助變流器的控制功能：主要是將399V交流電轉(zhuǎn)換成恒定的750V直流電。中央處理器構(gòu)成：主要由IGBT模塊、模塊門極驅(qū)動(dòng)板（GUU1、GUU2）、檢測(cè)基板（DET511）。（1）整流單元DET511GUU1、GUU2

IGBT運(yùn)行狀況檢測(cè)發(fā)送檢測(cè)信號(hào)綜合處理反饋信號(hào)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制7.2HXD3機(jī)車輔助變流器（2）逆變器單元功能：本回路將中間直流回路的750V直流電轉(zhuǎn)換成380V的交流電，為各負(fù)載提供電源。構(gòu)成：其主要由IGBT模塊、IGBT門極驅(qū)動(dòng)板（GUU、GUV、GUW）、檢測(cè)基板（DET512）構(gòu)成。中央處理器DET512GUU、GUV、GUW

IGBT運(yùn)行狀況監(jiān)控發(fā)送檢測(cè)信號(hào)綜合處理反饋信號(hào)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制5.輔助變流器的控制7.2HXD3機(jī)車輔助變流器（3）中央控制單元功能：本單元是輔助變流器的核心控制部分，其將各部分的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析處理后，對(duì)各部分實(shí)施控制。構(gòu)成：其主要由COV-CTR及INV-CTR兩部分構(gòu)成。COV-CTR主要是對(duì)整流器單元進(jìn)行控制，INV-CTR主要是對(duì)逆變器單元進(jìn)行控制。7.2HXD3機(jī)車輔助變流器5.輔助變流器的控制小結(jié)1.功能2.組成、原理3.供電電路4.控制7.2HXD3機(jī)車輔助變流器1.組成：IGBT橋臂、絕緣高頻變壓器IST1和整流器FR、電抗器DCL1和電容LC1。直—交—直變換2.變換過程：IGBT橋臂將來自輔助變流器中間直流回路的750V直流電變換為6kHz的交流電，經(jīng)高頻變壓器隔離、降壓之后，再經(jīng)FR整流成直流電，最后經(jīng)電抗器和電容濾波輸出110v直流電。為控制電路供電和蓄電池充電。7.3電源裝置的DC/DC變換回路無感電容交—直—交變換變壓變頻三相交流電2~380V2~50Hz輔助繞組直流電壓750V交流電壓399V/50Hz四象限整流器脈寬調(diào)制逆變器中間直流回路濾波電感、濾波電容MP水泵電機(jī)APBM輔助