城轨车辆电气系统;;(一)牵引系统的功能
牵引系统的功能是实现列车的牵引和电气制动。
1、牵引工况:
为列车提供牵引动力:接触网(直流电)→三相交流电(变压变频)→牵引电机(牵引力)→列车。
2、电气制动工况:
(1)再生制动:列车动能→牵引电机(电能)→直流电→接触网(优先,条件是发电电压高于网压)。
(2)电阻制动:列车动能→牵引电机(电能)→直流电→制动电阻(无法反馈时采用)。
;(二)牵引系统分类
1、按电机性质分
直流牵引系统(有刷直流系统已经淘汰,新型无刷直流牵引系统和交流系统类似)和交流牵引系统。
2、按照拖动电机数分
一拖二(1C2M)和一拖四(1C4M)
3、按控制单元控制原理分
矢量控制和直接转矩控制。;(三)牵引系统的主要设备
由受流器、避雷器、高速断路器、VVVF逆变器、牵引控制单元(DCU)、参考值转换器、牵引电机、制动电阻、接地装置组成。;1、牵引主电路图;2、牵引主电路组成框图;3、牵引主电路主要设备;;;;牵引逆变器内部;;;;;1、输入电路
;(1)DC1500V高压连接(高压箱、接地装置)
将DC1500V电源引入逆变器,形成输入及回流回路。
(2)预充电回路KM1、KM2、R1
给逆变器滤波电容预充电(限流充电3S,短接接触器闭合)充满后再全流给逆变器上电;目的是防止初次上电时过大的充电电流损坏电路设备。
;(3)线电压传感器VH1
检测输入电压。
(4)差动电流传感器LH1、LH2
检测输入电流及接地回流的差值,大于80A该回路高速断路器跳闸。主要探测从DC供电到牵引电机定子线圈的任何接地故障。
;2、滤波电路(中间直流电路);(1)LC滤波器(电感L和电容C)
滤除输入和输出杂波、限制逆变器损坏时产生的过电流。
;(2)持续放电电阻R2
逆变器断电时泄放滤波电容中的电能。
(3)中间电压传感器VH2
检测中间直流电路的电压。
(4)泵升电压限制电路V1、R3
当逆变器处于制动状态时,防止发电电压过高损坏电路绝缘及电容器。如果直流侧电压上升到高于最大允许等级(2000V),逆变器将被关闭。;3、制动斩波电路;(1)制动斩波??
由两个IGBT组成,其导通及关断由DCU发PWM信号触发,通过开关斩波作用,控制制动流入两个制动电阻中电流的大小;中间环节电压过高时,将超高能量转送到制动电阻中消耗;逆变器关闭时泄放滤波电容中的残存电压。并接在IGBT的两个二极管的作用是续流,目的是形成无功返送通路且防止IGBT断开时过高的反向电势损坏开关管。
(2)中间电流传感器LH5、LH6
检测两个制动电阻回路电流。
(3)制动电阻
消耗列车制动时的能量,把由列车制动时产生的电能转换成热能消耗掉从而产生制动力。;(3)制动电阻
消耗列车制动时的能量,把由列车制动时产生的电能转换成热能消耗掉从而产生制动力。;4、VVVF逆变电路
;(1)VVVF逆变器
在牵引工况时,由6个功率开关元件及6个二极管构成三相桥式逆变电路,由DCU发PWM脉冲信号触发其导通及关断。把1500V的直流电逆变成变压变频三相交流电(额定电压1110V,额定频率75Hz)。并接在开关管两端的6个二极管此状态时起续流作用。
(2)整流电路
在制动工况时,IGBT开关管和二极管构成PWM整流电路,将牵引电机电气制动时发出的三相交流电整流成直流电,送回接触网或制动电阻中消耗掉,形成制动力。
;5、牵引控制单元DCU
牵引逆变器控制单元DCU涵盖开环/闭环控制任务和牵引逆变器故障保护的所有功能。DCU通过多功能车辆总线MVB连接到VCU,VCU可以实现牵引逆变器与控制指令层面之间的联系。
DCU通过GDU(IGBT驱动板)控制逆变器及制动斩波器的工作,实现逆变、斩波、整流等工作工况。DCU内设有冷却风扇,通过温度监测(两个散热片温度、进风口温度和ICU的PC板温度)进行控制。
输出电流传感器LH3、LH4用于检测输出电流,为逆变器控制实现转矩控制提供电流反馈信号。
;6、牵引电机
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