2.恒功磁场削弱调速过程及优缺点分析
a.经济调速,可重复使用主发电机的恒功曲线,扩大机车恒功调速比。
b.使牵引电动机换向条件恶化,运行可靠性降低。
2、同步交流牵引发电机
貌似并不是重点,看起来也并不会像考的样子;感兴趣的同学可以看一看PPT,只求及格的话,可以跳过。
3、交-直型内燃机车恒功调速系统
1.系统任务与要求
a.机车恒功系统的任务
机车柴油机恒功→辅助功率+牵引功率恒定→辅助功率变化时,调节牵引发电机励磁→恒功
机车柴油机恒功(辅助功率不变)→牵引功率恒定→牵引发电机恒功输出→恒功励磁调节
b.要求:
机车全功率运行---﹥柴油机额定工况
机车部分功率运行---﹥柴油机按经济特性运行
宽广的调速范围(恒功调速比等)
良好的起动性能(启动牵引力,平稳性等)
其他牵引性能要求(粘着利用,节能,可靠性,维修性等)
2.电路组成结构
a.间接控制方式
控制信号功率小,时延,惯性大
b.直接控制方式
系统简洁,动态性能较好,但需要较大的控制功率
主电路结构
优点:
①现代大功率的交-直机车多采用全并联主电路形式,电路简洁,粘着利用较好;
②采用磁场削弱调速较经济地扩大了机车恒功调节范围;
特点:
①主电路中支路数较少;
②扩大了牵引发电机的调压范围,可有效地增大机车恒功调速比;
③粘着利用较全并联方式差;
3.牵引发电机恒功励磁控制系统基本工作原理
原理:
①任何闭环控制系统均基于“检测偏差,纠正偏差”原理工作;
②采用具有积分环节的调节器,可使系统静态误差为0,成为无“静差”系统;
4.电子恒功励磁系统(ND5-框图)
系统特点:
①采用大规模集成模拟电路,实现综合控制,改善了机车牵引性能;
②采用励磁机励磁直接控制方式,使系统具有良好的动态性能;
③将柴油机废气涡轮增压器的转速、超速信号引入励磁控制系统,改善了柴油机的燃烧状态;
④设置有“功率斜坡”单元,改善了机车的起动性能,提高了机车的粘着利用并实现多参数综合控制;
4、内燃机车电力传动装置参数
1.衡量机车牵引性能的主要参数指标
机车最大起动牵引力FQmax---机车发挥Fc时的速度;
机车持续牵引力Fc---牵引电动机在全磁场持续电流工作时发挥的牵引力;
机车持续速度Vc---机车发挥Fc时的速度;
机车恒功速度范围及恒功最大速度Vpmax---是指机车发挥满功率时所能达到的最高恒功率运行速度;
机车构造速度Vg---一般等于机车最大速度。
2.恒功率控制下的主要调节参数
恒功调速比和电传动系统参数
3.牵引电机容积功率概念
5、交-直型电力机车传动与控制系统
1.
主电路结构与工作原理
1)牵引电动机供电及其连接方式
a.集中供电、牵引电动机并联(SS1,SS3)
b.部分集中供电、同一转向架牵引电动机并联(SS4,6G)
c.部分集中供电、同一转向架牵引电动机串联(8K)
d.部分集中供电、不同转向架牵引电动机并联(6K)
2)整流电路形式与工作原理
a.调压开关+二极管整流电路(SS1)
b.多段桥顺序控制(半控或全控桥)电路
多段(半控)桥相控整流电路工作原理:
二段半控桥、四段半控桥
6、电阻制动
1.电气制动-再生制动和电阻制动-基本原理
PPT并没有明确说明原理就是一堆公式感觉并不会考
无关紧要啦
2.电阻制动特性与制动工况限制范围
1)三种制动控制特性:
恒励磁制动特性、恒制动电流制动特性、恒速制动特性
2)制动工况限制范围:
最大励磁电流,最大粘着,最大制动电流,换向条件,最大速度
7、黏着控制
1.基本概念
2.黏着控制目的?
在保证不发生空转前提下,获得最大的粘着利用率,使机车能发挥最大平均牵引力
3.黏着控制方法?
传统的校正型黏着控制方法;
基于黏着特性及蠕滑速度控制的现代黏着控制方法(蠕滑速度法和黏着斜率法)
4.ND5机车空转检测保护电路特点?
1)脉冲转速检测(f/v)
2)加速度检测(转速微分)
3)轮径自动校正(惰行状态及V>12km/h下进行)
4)空转检测分析与空转信号的分级输出(四级空转信号)
8K电力机车空转检测保护电路特点?
1)轮径修正
2)检测轮对速度差、加速度及加速度变化率
3)牵引电动机电流给定修正算法
4)自动寻找并记忆最大粘着系数时的电流值
第3章、电力牵引交流传动与控制
1、电力牵引交流传动技术概述
1.机车交流传动系统的基本结构
交流传动机车(电动车组):
指采用静止式变流器供电和交流异步或同步牵引电动机驱动的机车(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)
系统基本结构型式:
交-直-交(电压型)变流器+交流异步牵引电机系统(普遍应用)
交-直-交(电压型)变流器+交流同步牵引电机系统
交-直-交(电流型)变流器+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
2.大功率电力电子器件
晶闸管(Thyristor)
70年代及以前使用的主要开关元件:
半控,低频
GTO(Gateturn-offthyristor)
80年代,电流控制可关断元件,已广泛用以大功率变流器
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
功率场效应管(PowerMOSFET)
(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)
IGBT(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
PM(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
3.交流传动的优点
1)异步电动机陡峭的自然外特性利于抑制机车空转和打滑,可大幅度提高机车的粘着性能
2)牵引电机结构简单、可靠,电机热利用率高,维护、维修方便,运用维护费用低
3)单机容量大(不受换向限制),转速范围宽,重量轻体积小
4)交流传动机车功率因数高,等效干扰电流小,节能,环保
5)三相鼠笼式异步牵引电动机造价低
2、电力牵引交流传动基础
1.异步牵引电动机的基本特性
1)电磁转矩特性
2)临界转矩、转差率与电机其它参数的关系
3)机械特性M=f(n)
4)谐波电流(磁场)引起的谐波转矩(附加转矩)对机械特性的影响
高次谐波电流(磁场)使电机启动阶段转矩发生较大幅波动,恶化了起动性能,并可使电机转速不稳定或大幅波动。
2.异步牵引电动机调速方法?
改变定子绕组磁极对数p
改变转差率s
改变电机输入频率f1
3.异步牵引电动机控制规律的选择
A.异步牵引电动机牵引控制规律的选择?
启动加速阶段---近似恒牵引力
正常牵引工况---恒功率
限速阶段---恒速运行
B.牵引控制规律的选择?
最小电动机匹配控制规律、最小逆变器匹配控制规律
三、交-直-交牵引逆变器原理
1.交-直-交系统牵引变流器组成结构
整流器+逆变器
2.控制基本原理?
a.矩形波法控制逆变器组成与逆变原理
逆变器正负主开关状态在逆变输出频率的每一个周期内转换一次,使负载电位按正负两个180°(或120°)宽的矩形波变化。
B.分谐波法(脉宽调制PWM)控制--SPWM控制
①基本思路:
克服矩形波控制法在低频输出时谐波电流成分大的缺点;
使各相正负主开关状态在逆变器输出频率的每一个周期内进行多次转换,从而将“大矩形波”分割成多个等效“小矩形波”,
在要求输出正弦电压时,上述矩形波的宽度按如下要求进行控制:
使输出电压的平均值随时间按正弦规律变化。
②调制比m
m的选择
m应为整数---消除差拍调制;
m应为3的整数倍---使三相电压对称;
m在高频时应取小些---开关速度限制;
m在低频时应取大些---减小谐波。
③SPWM控制逆变器特点
使输出电压波形基波分量增大,谐波减少;特别是当输出低频时,可减小谐波电流分量,使牵引电动机低速运行时具有良好的调速性能;
可以实现输出频率f1与输出电压U1的连续调节和协调控制,从而使逆变器可以满足机车不同运行工况的控制特性要求。
4、电力牵引交流传动的控制技术
转差频率控制
矢量变换控制
直接转矩控制