7200kW电力机车牵引变流器

null7200kW电力机车牵引变流器简介7200kW电力机车牵引变流器简介编制：技术支持部 2009年04月02日主要内容主要内容一、7200kW货运电力机车简介 二、牵引变流器简介 三、主电路简介 四、控制电路简介 五、冷却系统简介一、7200kW电力机车简介一、7200kW电力机车简介7200kW的六轴货运电力机车以HXD1B大功率八轴9600kW货运电力机车为技术基础； 由株洲电力机车厂为主机厂协同众多协作单位研制生产； 时代电气提供其主要部件之：主变流器、网络控制系统及辅助变流器等，全部采用国产化研发及制造部件。7200kW电力机车简介7200kW电力机车简介null22.5kV到30kV网压下，功率为7200kW; 22.5kV到19kV，功率从7200kW线性减小到6080kW7200kW电力机车简介30kV到31kV—功率从7200kW线性减小到0 19kV到17.5kV—功率从6080kW线性减小到0机车功率发挥曲线图7200kW电力机车简介7200kW电力机车简介23t轴重时≥520kN 25t轴重时≥570kN机车最大牵引力：7200kW电力机车简介7200kW电力机车简介23t轴重时≥370kN 25t轴重时≥400kN 速度5km/h-0km/h时，制动力线性下降到零机车最大制动力：二、牵引变流器简介二、牵引变流器简介额定输入电压： 970V/50Hz 额定输入电流： 3×1390A 中间电压： DC 1800V 额定输出电压： 3AC 1375V 额定输出电流： 3×598A 最大输出电流： 3×814A 控制电压： DC 110V 辅助电源： 三相440V/60Hz 外形尺寸： (3100×1060×2000)mm 质量： 2500kg牵引变流器结构正面图牵引变流器结构正面图一重四象限 整流模块一重逆变模块 二重四象限 整流模块二重逆变模块三重四象限 整流模块三重逆变模块 热交换器DCU控制装置T1同步变压器 VH1-VH3中间电压传感器R1-R3充电电阻KM3-KM1主接触器K3-K1隔离开关KM4-KM5充电开关固定放电电阻牵引变流器结构背面图牵引变流器结构背面图 斩波电阻 （RCH1-3）二次谐振回路电容器 （C4-8） 支撑电容 （C1-2）风机 （FAN1-2）主电路接口主电路接口三、主电路图三、主电路图主电路简介主电路简介每台机车包含两架牵引变流器，每台牵引变流器向一个转向架的三台牵引电机供电。 变流器主电路采用二电平三重四象限：PWM整流器＋VVVF逆变器模式，每重四象限整流器和一个逆变器组成一组供电单元，为一台牵引电机供电，轴控控制方式。 每个主电路单元有独立的充电短接回路和固定放电回路。 三重四象限互相错开一定的相位角度，有利于减小对电网的谐波污染，降低直流回路的纹波。主电路简介主电路简介三个主电路单元的直流回路通过隔离开关（K1、K2、K3）并在一起，正常工作时隔离开关闭合，三个单元共用中间直流回路和二次谐振回路。当其中任意一个主电路单元故障时，断开相应的隔离开关和充电短接开关，将该故障单元切除，其余两个单元正常工作，机车只损失1/6的动力，从而将故障造成的影响降至最低。 变流器具有库内动车功能，通过R、S端子外接DC600V库内电源输入变流器，经二极管整流、逆变后输出三相VVVF电压驱动牵引电机。足以驱动机车以约5km/h的速度运行。主电路简介—四象限变流电路主电路简介—四象限变流电路 四象限变流器采取瞬态电流控制策略，使得中间直流环节的电压保持恒定，并使变压器次边的功率因数接近于1。 1、 电路构成 一个变流柜由三组相同的四象限变流器组成，每组由1个充电电阻、1个充电接触器、1个短接接触器、1个输入电流传感器及1个四象限变流器构成(每个臂由两个IGBT模块并联组成)。 2、 工作原理 在牵引工况下进行交-直变换，为中间直流电路提供电能；在再生制动工况时，对中间直流电路能量进行直-交变换，将电能回馈给电网。主电路简介—中间直流电路主电路简介—中间直流电路中间直流电路起能量储存、平衡及滤波的作用 1、电路构成 中间直流电路由中间电压支撑电容、二次滤波LC谐振电路、中间电压传感器、接地保护电路组成 2、工作原理 二次滤波电路：由二次滤波电抗器和二次滤波电容器组成。谐振频率为100Hz，用于滤除四象限PWM整流器输出的二次谐波电流 接地保护电路：由跨接在中间电路的两个串联电阻和一个接地检测电压传感器组成。实施接地故障的检测主电路简介—PWM逆变电路主电路简介—PWM逆变电路PWM逆变电路采用直接转矩控制策略 1、电路构成 一个变流柜由三组相同的PWM逆变器组成，每组由过压斩波（直流放电）保护电路、1个PWM逆变器、2个输出电流传感器构成 2、工作原理 过压斩波（直流放电）保护电路：由过压斩波管及斩波电阻组成。当中间直流侧电压过高时，开通斩波电路，将能量通过电阻以热能的方式消耗 牵引工况下进行直-交变换，把中间直流电路能量转换成三相可变交流电供给牵引电机使用；再生制动工况时把牵引电机的三相电压经整流实现交-直变换为中间直流电路提供电能四、控制原理简介四、控制原理简介变流器控制基本原理变流器控制基本原理DCU的控制可分为两层功能，上层的控制功能主要由SMC通过对AMS总线的控制来实现，下层由网侧变流器控制器（LCC）、牵引电机侧变流器控制器（MCC）构成进行实时控制。 DCU控制原理：采用PWM调制实现四象限脉冲整流器控制，采用直接转矩控制完成对异步牵引电动机的精确转矩控制，实现完全微机化、数字化的实时控制。DCU具有符合列车通信网络（TCN）IEC61375标准的MVB通信接口，对外与车辆总线相连，与中央控制单元等形成控制与通信系统。DCU内部则构成并行AMS总线。传动控制单元DCU传动控制单元DCU传动控制单元（DCU），采用时代电气自主研发的“异步电动机直接转矩控制”软件和“交流传动模块化设计”硬件。是在消化吸收HXD1电力机车技术基础上加以修改和完善的。 DCU的主要功能是完成对机车的牵引/制动特性控制、逻辑控制、故障保护，实现对四象限整流器和牵引逆变器及交流异步牵引电机的实时控制、粘着利用控制，以满足车辆动力性能、故障运行、救援能力及实现预期的运行速度等。传动控制单元DCU传动控制单元DCU DCU通过MVB网络接收司机指令，将司机指令转化为机车的运行工况。 DCU具有机车级控制和变流器级控制的功能。 机车级的控制功能是根据司机指令完成对机车牵引/制动特性控制和逻辑控制，实现对主电路中接触器的通断控制和牵引变流器的启/停控制，计算列车所需的牵引/电制动力等，如下图所示。传动控制单元的车辆级控制功能框图传动控制单元的车辆级控制功能框图变流器控制级变流器控制级DCU插件简介DCU插件简介MCC开关电源SMC网侧信号电机信号通讯接口数字入出模拟输入B脉冲分配模拟输入ALCC控制接口控制接口DCU插件简介DCU插件简介开关电源 为机箱提供+5V、±15V、 ±24V，为机箱内各插件、风扇层、电流、电压传感器、速度传感器等提供电源 数字入出 20路110V数字量输入，12路数字量输出 SMC 完成管理AMS总线，车辆逻辑单元的控制；牵引/制动特性控制；故障的记录及传递等功能 通信接口 为DCU提供MVB通信接口，对内通过双口RAM连接AMS总线，对外连接车辆MVB总线DCU插件简介DCU插件简介MCC(电机控制) MCC采用直接转矩控制，对电机电流等采用瞬时值控制，通过高速A/D采集控制所需的直流电压、逆变电流等信号，产生逆变控制PWM信号 电机信号 电机侧控制的外围板，对速度信号进行滤波处理、二选一；并具有三重牵引逆变器输出过流保护、中间直流电压过压保护、斩波过流保护、接地保护；同时采集三个逆变器的IGBT元件工作状态并把故障信息送给SMC板处理DCU插件简介DCU插件简介LCC(网侧控制) 硬件与电机控制插件相同，对三重四象限脉冲流整器的实控时制，完成同步信号的锁相环处理 网侧信号 网侧控制的外围板，对网压同步信号、输入电流信号、主电路接地保护信号、中间直流电压；对原边电流，同时采集四象限变流器IGBT元件工作状态并把故障信息送给SMC板处理DCU插件简介DCU插件简介模拟输入A、B 每块插件有18路模拟量处理通道,对逆变器输出电流；或斩波支路电流，直流电压、主回路接地检测电压Ud3；变压器原边电流、4QS输入电流；电机温度、水温、水压等信号采集 脉冲分配 将MCC发出的PWM信号由5V转换到24V输出，接收模块脉冲分配来的元件状态、故障保护的24V信号，转换成5V信号，送电机信号插件保护保护要求保护要求要求能够对原边电流、四象限输入电流、原边接地、中间电压过压、中间回路接地、逆变电流过流进行硬件级保护，以确保严重故障的保护快速、有效； 要求能够对接触器故障、模块过热、电机超温、原边电压过欠压、变流器冷却水温、变压器冷却油温进行软件级保护，以保证整体电气系统工作在稳定可靠的环境中。五、冷却系统组成五、冷却系统组成压力传感器温度传感器热交换器模块冷却牵引变流器水流图牵引变流器水流图冷却系统简介冷却系统简介主变流器冷却方式：强迫水循环冷却(通过加入添加剂乙二醇以适合–40°C的环境工作) 模块入口水温：≤ +55°C 模块出口水温：≤ +61°C 散热功率：80kW 冷却水流量：286 L/min 斩波电阻底部安装有两个小风机，从变流器柜体左下方吸风，通过柜体顶部排出，对斩波电阻进行冷却衷心感谢各位 长期对售后服务工作的大力支持 衷心感谢各位 长期对售后服务工作的大力支持 严谨的作风 合作的态度 舒心的服务 售后服务中心祝您工作愉快