第7章城市轨道交通牵引系统

第7章城市轨道交通牵引系统2020年10月21日星期三主要内容•7.1概述•7.2直流电力牵引系统•7.3三相异步电机电力牵引系统•7.4三相同步电机电力牵引系统轨道交流牵引传动系统的构成7.1概述轨道电力牵引传动及控制技术的特点1电力传动控制技术2PWM控制技术3微电子技术4功率模块的集成化7.1概述根据供电电压制式可分为：直流：600，750，1500，3000V(标称值)交流：6250，15000，25000V(标称值)根据牵引电机可分为：直流电力牵引系统交流电力牵引系统7.1概述电力牵引变流器(1)庞巴迪TRAXXMITRACTC3000系列牵引变流器(2)西门子Eurosprinter多流制牵引变流器(3)阿尔斯通ONIX牵引变流器系统7.1概述第二代EuroSprinter电力机车—BR189BR189主牵引变流器实物图7.1概述图7-4PRIMAEL42002U机车图7-5PRIMAEL42002U机车主牵引变流器7.1概述轨道交通车辆的结构与特性有轨电车电动车组特种电动车独轨电动车轻轨车磁浮列车7.1概述I调速系统牵引电机牵引电机II(电流)IDC供电有轨电车工作原理7.1概述直流电动机由定子转子两部分构成。极掌NS······NS极心励磁绕组机座转子直流电动机的磁极和磁路7.2直流电力牵引系统7.2直流电力牵引系统直流电动机各部分的作用：定子的作用是用来产生磁场，提供磁路和作为电机的机械支撑转子部分是用来产生感应电势和电磁转矩从而实现机电能量转换的主要部件转子通过轴承与定子保持相对位置，使两者之间有一个空气隙7.2直流电力牵引系统直流电动机工作原理：换向片AB＋—N7.2直流电力牵引系统直流电动机分类：根据励磁绕组与电枢绕组的联接方式主要分为他励、并励、串励和复励四种。7.2直流电力牵引系统直流牵引调速系统-基本调速方法：EdCRIUn这里，CE是常数Id是由负载决定的方法：调节电枢供电电压U改变励磁磁通Φ改变电枢回路电阻R。7.2直流电力牵引系统3.电动机的电气制动电阻制动他励式电阻制动串励式电阻制动再生制动7.2直流电力牵引系统电动机的电气制动（电阻制动）5.16直流电机的电阻制动接线原理图（a）电动机牵引工况（b）他励式电阻制动（c）串励式电阻制动nEUdILIdERZnId+-ERZndIILIL(a)(b)(c)MMM电机牵引工况他励电阻制动工况7.2直流电力牵引系统电动机的电气制动（再生制动）图5.17再生制动原理图dUDPLSUMidiZ+7.2直流电力牵引系统4.牵引主回路及其控制主电路辅助电路控制电路机车电路7.2直流电力牵引系统主电路功能：牵引和制动时，完成能量传递和转换；特点：大功率、高电压、大电流；主要包括：牵引变压器、整流器、牵引电机图5.18直流传动系统主回路结构框图1受电弓2主断路器（牵引断路器）3电压检测环节4接地开关5负载接触器6滤波电抗器7滤波电容器8凸轮调速变阻器9牵引电动机10信号发生器11控制电子装置12司机控制器7.2.1交流牵引系统特点及发展概况7.2.2三相异步电机7.2.3交流电机调速系统7.2.4交流传动的脉宽调制技术7.2三相异步电机电力牵引系统7.2.1交流牵引系统特点及发展概况直流电力传动优点：具有良好的调速性能直流电力传动缺点：防空转性能较差；换向器与电刷，因而带来了较大的体积与重量，容易产生环火以及繁杂的维护问题交流电力传动特点：电机结构简单，成本较低；正作可靠，寿命长，维修、运行费用低；防空转能力好第一阶段：交流电动机数学模型复杂，初期，人们对其调速特点没有很好的掌握；第二阶段：充分掌握其调速理论，受变流器本身限制，调速装置无法实现；第三阶段：电力电子器件的发展促进了交流电机的应用。交流牵引系统已被世界各国公认为近代最优越的牵引调速系统，交流牵引也是今后世界各国轨道交通发展的总趋势。7.2.1交流牵引系统特点及发展概况7.2.2三相异步电机一、旋转磁场1.旋转磁场的产生W2W1V2V1U1U2三相(多相)电流→三相(多相)绕组→旋转磁场。三相绕组7.2.2三相异步电机横截面U1U2V1V2W2W1U1V1W1U2V2W2流出流入7.2.2三相异步电机U←V←W←U1U2V1V2W2W1i1=Imsinti2=Imsin(t－120O)i3=Imsin(t＋120O)i1i2i3t=0O时i1=0，i2＜0，i3＞0××NSImtOi17.2.2三相异步电机脉宽调制控制技术用于交流电传动的变频器实际上是变压(VariableVoltage，简称VV)、变频(VariableFrequency，简称VF)器，即所谓VVVF装置。图5.29PWM方式框图7.2.2三相异步电机t=0O时i1=0，i2＜0，i3＞0U1U2V1V2W2W1t=120O时i1＞0，i2=0，i3＜0U1U2V1V2W2W1NS7.2.2三相异步电机U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1t=240O时i1＜0，i2＞0，i3=0t=360O时i1=0，i2＜0，i3＞0NS7.2.2三相异步电机i变化一周i每秒钟变化50周i每分钟变化(50×60)周→旋转磁场转一圈→旋转磁场转50圈→旋转磁场转3000圈2.旋转磁场的转速同步转速n0n0=3000=60f1(r/min)同步转速n0的大小怎样改变？7.2.2三相异步电机~2dU2dUACB'OOM~7.2.2三相异步电机牵引逆变器原理图牵引逆变器7.3三相永磁同步电机电力牵引系统三相永磁同步电机电力牵引系统直接传动永磁同步电机7.3三相永磁同步电机电力牵引系统谢谢！