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寶貝NO1木蟲 (著名寫手)
金牌世尊
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[交流]
牽引變流器（信息探討）
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牽引變流器技術(shù)問題。本人剛剛結(jié)束到這樣的事情，牽引變流器的冷卻問題。有這方面興趣愛好的同學可以在此暢談你的看法、想法、各種個人觀點。 [ Last edited by 寶貝NO1 on 2011-9-23 at 14:07 ] |
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天也瀟瀟(金幣+1): 可能是做的人不多吧，稍安勿躁 2011-09-23 14:13:10
天也瀟瀟(金幣+1): 可能是做的人不多吧，稍安勿躁 2011-09-23 14:13:10
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牽引變流器 電力機車以及安裝電傳動裝置的其他機車上設(shè)置在牽引主電路中的變流器。牽引變流器的功能是轉(zhuǎn)換直流制和交流制間的電能量，并對各種牽引電動機起控制和調(diào)節(jié)作用，從而控制機車的運行。 1879年德國西門子公司建造的直流125伏、3馬力的電車應(yīng)用牽引變流器取得成功。20世紀50年代 牽引變流器 牽引變流器 法國、匈牙利、聯(lián)邦德國、日本等國研制成多種工頻牽引變流器，有單相-三相變頻式變流器、單相交流-直流旋轉(zhuǎn)式變流器、多陽極水銀式變流器和引燃管式變流器等。這些牽引變流器還未推廣就被60年代新出現(xiàn)的大功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的變流器所替代。起初僅用大功率二極管進行交流－直流間的整流。晶閘管和電子控制器件出現(xiàn)后,牽引整流器便具有交-直流間的可控整流和有源逆變、直-直流間的變換的功能，并且試制出直-交流間的變換器。80年代，牽引變流器在電力機車、電力傳動柴油機車、燃氣輪機車、動車組以及地下鐵道車輛上得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用何種牽引變流器已成為表明機車特性的主要標志之一。 分類 交流-直流整流器 將交流電整成直流電,主要有兩種形式：采用橋式整流線路的橋式整流器和采用中抽整 流線路的中抽整流器。圖1a為應(yīng)用在電力機車上的單相橋式線路，交流電壓u正半周經(jīng)二級管1和二極管3、負半周經(jīng)二極管2和二極管4接到直流側(cè)，從而在直流側(cè)得到不變方向的脈動電壓Ud,經(jīng)過平波電抗器Ld濾去脈動成分后用于驅(qū)動直流牽引電動機，其電壓波形圖如圖1a上部所示。圖1b為單相中抽整流線路圖和電壓波形圖。圖1c為柴油機車采用的三相橋式整流線路圖和電壓波形圖。若用適當數(shù)量的二極管串聯(lián)（以增加電壓）和并聯(lián)（以增加電流）代替原理圖中的一個元件，則可構(gòu)成所需功率的交-直整流器。 在上述整流器中換用控制元件就可得到可控整流器。以晶閘管代替圖1中的二極管,就成為全控橋式整流器，又稱相控整流器�？刂凭чl管每周期中的開始導(dǎo)通時刻（ɑ角），從而控制直流側(cè)電壓。圖2為單相全控橋式整流電路圖和相應(yīng)的電壓電流波形圖。如果控制 ɑ＞π／2并人為地使牽引電動機電勢反向，則變流器進入再生制動工況,此時全控橋式整流器就處于有源逆變的工況,將機車的動能反饋給電網(wǎng)。如果晶閘管和二極管混合接成圖3的方式，則構(gòu)成單相半控橋式整流器，二極管在晶閘管未開通前起負載續(xù)流作用。半控橋式整流器只能調(diào)壓，不能再生制動。全控橋和半控橋是橋式整流器的兩大類，應(yīng)用較廣。 直流-直流變流器 又稱斬波器,用以改變直流電壓平均值的一種裝置。用晶閘管強迫關(guān)斷方法，周期性地控制直流電源和負載間的通斷，使斬波器輸出端得一脈動電壓，用平波電抗器Ld濾去脈動成分，則在負載上得到一由周期導(dǎo)通角ɑ控制的直流電壓Ud。圖4為其原理圖，其中F為強迫關(guān)斷器件，D為續(xù)流二極管，M為負載。電壓Ud實為由ɑ角控制的斬波器出端電壓U2的平均值。斬波器經(jīng)適當?shù)母慕涌捎性偕苿有阅堋Ｖ绷鲾夭ㄆ鞫嘤迷谥绷麟娏C車、動車組和地鐵車輛上。 直流-交流變流器 又稱逆變器,將直流電變成交流電的變流器，有電壓型和電流型兩種。 ①電壓型逆變器：單相作用原理如圖5a所示，由于換向要求直流側(cè)電壓Ud需保持恒定而得名。如果控制電路觸發(fā)脈沖使器件F1、F2的通斷次序如圖5b，則交流側(cè)可得一矩形波電壓如圖。5c該交流電壓幅值為Ud,而頻率可由控制回路進行調(diào)節(jié)。圖5a中 c為支撐直流電壓用的支撐電容，D1、D2為當負載電流和電壓不同相時做續(xù)流用的續(xù)流二極管。 異步牽引電動機起動時要求逆變器供出幅值可變的、接近正弦的低頻電壓,這可用分諧波調(diào)制法控制F1、F2的通斷順序來達到。電壓型逆變器在控制電路作用下能順利地轉(zhuǎn)入再生制動。利用這一可逆性又可制成交-直-交電力機車電源側(cè)變流器，它能提供恒定的中間環(huán)節(jié)直流電壓，又可調(diào)節(jié)交流電網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)和改善電流波形，這就是電壓型四象限變流器。 ②電流型逆變器：電路原理如圖6a,它要求直流側(cè)是一電流源，即Id要相對穩(wěn)定,這可以采用串聯(lián)電抗器Ld來達到。如果控制各強迫關(guān)斷器件的導(dǎo)通順序(圖6b)，則在電機每相繞組中可得到2π/3電角度導(dǎo)通的交變電流(圖6c)。在低頻起動時為了避免因 2π/3矩形波電流而造成過大的電機力矩脈動，也可采用電流分諧波調(diào)制方法。電流型逆變器只能調(diào)頻不能調(diào)壓，調(diào)壓功能由電源側(cè)交－直變流器來完成。電流型逆變器已在地鐵車輛上應(yīng)用。 交流-交流變流器 不需經(jīng)過直流中間環(huán)節(jié),可直接將單相交流電變成三相可調(diào)頻的交流電。這種變流器中較成功的是用次驅(qū)動同步型牽引電動機的兩組三相反并橋式系統(tǒng)，它在原理上類似一電流型直-交逆變器,并借助于電源和負載電勢進行換向。這種類型的變流器已在蘇聯(lián)ВЛ83型電力機車上應(yīng)用。循環(huán)變流器是另一種降頻交-交變流器,是燃氣輪機車電傳動系統(tǒng)可以選擇的一種設(shè)備。 控制系統(tǒng) 變流器由不控整流器向可控變流器的發(fā)展，變流器的電子控制系統(tǒng)也發(fā)生變化。變流器在60年代采用分立元件的開環(huán)控制系統(tǒng)，70年代過渡到線性集成元件（運算放大器等）的閉環(huán)控制系統(tǒng)，70年代末則應(yīng)用大集成度的數(shù)字集成器件和微處理機的閉環(huán)控制系統(tǒng)。這些電子控制技術(shù)的應(yīng)用使變流器的性能，進而使整個機車的性能和自動化程度顯著提高。 器件 牽引變流器主要包括大功率二極管以及晶閘管、電容器和電抗器等。這些器件主要在兩個方面得到了發(fā)展：一是向大功率發(fā)展。提高元件質(zhì)量、加強冷卻措施（采用強迫通風、風冷、油冷及氟冷方法）使單個元件開關(guān)峰值功率由 100千伏安增加到1000千伏安以上；二是增加品種。聯(lián)邦德國、日本等國已實現(xiàn)變流器元件產(chǎn)品系列化、專用化，如快速二極管和快速晶閘管用于強迫換向電路；普通二極管和晶閘管用于電源換向電路。此外，制成逆導(dǎo)通晶閘管，它在較高頻的強迫換向電路中得到了應(yīng)用,還有自關(guān)斷器件：控制極關(guān)斷晶閘管GTO和大功率三極管，因為它們不需要強迫換流用的電容器和電抗器而使變流器大為簡化。電容器分為支撐電容器、濾波電容器和換流電容器。電抗器有濾波、換流和飽和電抗器之分。各類器件都有其獨自特點。 發(fā)展趨勢 牽引變流器正在朝大功率、調(diào)節(jié)控制性能齊全和對通信、電網(wǎng)無干擾的方向發(fā)展。80年代初在牽引變流器中得到推廣應(yīng)用的是二極管整流、晶閘管相控和直流斬波,而以應(yīng)用交流牽引電動機為目標的直-交、交－交逆變技術(shù)雖然性能優(yōu)越，并已有小批量生產(chǎn)應(yīng)用，但因價格昂貴、技術(shù)復(fù)雜以及操作、維修要求高等還未得到普遍推廣。提高功率半導(dǎo)體器件的性能，特別是提高自關(guān)斷類的GTO和大功率三極管的功率和性能,應(yīng)用氟冷卻和大規(guī)模集成數(shù)字電路技術(shù)等，將會推進牽引變流技術(shù)的發(fā)展。 |
4樓2011-09-23 14:04:58
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天也瀟瀟(金幣-1): 頂貼是好事，但也不用拿馬甲來來吧 2011-09-22 19:10:03
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