内燃机车交-直-交恒功率调速系统

内燃机车交-直-交恒功率调速系统内燃机车交-直-交恒功率调速系统内燃机车交—直—交流恒功率调速系统 , 日期:2007-4-2 来源:中华铁道网内燃机车交—直—交流恒功率调速系统(AC-DC-AC constant power speed regulating system for diesel locomotive)满足交—直—交流电传动内燃机车牵引性能要求，实现恒功率调速的变压变频(VVVF)控制系统。交—直—交流传动机车通常由异步牵引电动机驱动。根据异步电动机的转速公式可知，改变电机磁极对数p只能有级地改变电机的转速n，...

内燃机车交-直-交恒功率调速系统内燃机车交—直—交流恒功率调速系统 , 日期:2007-4-2 来源:中华铁道网内燃机车交—直—交流恒功率调速系统(AC-DC-AC constant power speed regulating system for diesel locomotive)满足交—直—交流电传动内燃机车牵引性能要求，实现恒功率调速的变压变频(VVVF)控制系统。交—直—交流传动机车通常由异步牵引电动机驱动。根据异步电动机的转速公式可知，改变电机磁极对数p只能有级地改变电机的转速n，因此为满足机车平滑调速的要求就必须连续地调节电源频率f1 ，并控制转差频率f2。在机车上，交流牵引机发电机的频率正比于柴油机的转速，而柴油机在功率恒定时其转速是不变的，所以在恒功率条件下发电机的频率也是不变的。因此，由柴油机驱动交流牵引发电机所发出的三相交流电经硅整流装置整流为直流电，再经过逆变器(可设一台或数台逆变器)，将直流电转变为电压和频率可(VVVF)的交流电，供给数台异步牵引电动机。通过这样的间接变频，使逆变器输出的三相交流电的频率与牵引发电机发出的三相交流电的频率没有任何关系。在机车起动和调速的整个工作范围内，逆变器输出的三相交流电压和频率的平滑调节应使异步牵动机的机械特性和电气特性满足机车恒转矩起动、恒功率运行的牵引性能要求。由异步牵引电动机稳定工作的机械特性可知，转差率S(S,f2/f1)极小，电机电流可近似表示为 (1) 式(1)中R′2 为转子等效电阻，对于给定的电机R′2 一般为常数。电机转矩可近似表示为 (2) 或写成 (3) 式(2)和式(3)中C为常数。在机车恒转矩起动的低速区，要保证M为常数，由式(2)可知,应当控制U1/f1恒定(即磁通恒定)并保指挥持转差率f2为常数，即端电压 U1随着电源频率f1 线性增长。实际上在低频时，电机定子电阻不容忽略，此时电压U1相对有所提高。由式(1)可知，电机电流I1保持恒定，在机车恒定功率运行区，要求Mf1为常数，由式(3)可知，可有不同的控制方式。为了扩大机车恒功率的调速范围，可在开始阶段采用U21 /f1,常数、f2 不变的恒功率控制方式，即端电压超压U1 仍随频率?1 增加而增加，保持磁通近似恒定，电流I1则随着U1的增加呈反比减小，从而使机车牵引力(电机转矩)随机车速度(供电频率)的增加成反比下降，机车保持恒功率运行;当电压U1升高到受逆变器输出电压的限制时，采用U1不变、f1/f2,常数的恒功率控制方式，即转差频率f2随电源频率f1 的增加而线性增长，电流I1也保持恒定。在恒电压下，随着供电频率f1的增加使牵引电动机产生磁场削弱的效果，同样使机车牵引力随机车速度的增加呈反比下降而保持恒功率运行。当f2增大到受电机倾覆转矩所限制的最大转差频率时，f2保持不变，此时M f1随着f1的增加呈反比下降，机车入降功率运行。机车牵引运行的电气与机械特性曲线见图1。

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