HX_D1C型机车牵引变流器及控制系统_饶沛南VIP免费

收稿日期：2011－06－02作者简介：饶沛南，2010年毕业于西南交通大学电力电子与电传动专业，工学硕士，现从事牵引变流器的研发工作。基金项目：铁道部科技研究开发计划（2009J006-A）HXD1C型机车牵引变流器及控制系统*饶沛南，姚中红，李鹏，陈燕平，忻力（株洲南车时代电气股份有限公司技术中心，湖南株洲412001）摘要：介绍了HXD1C型机车牵引变流器及控制系统的技术特点和主要参数，描述了其结构，阐述了牵引变流器功能模块及冷却系统的功能原理。关键词：电力机车；牵引变流器；冷却系统；控制系统中图分类号：U260.31文献标识码：A文章编号：1672－1187（2011）06－0004－03TractionconverteranditscontrolsystemoftypeHXD1ClocomotiveRAOPei-nan，YAOZhong-hong，LIPeng，CHENYan-ping，XINLi（TechnologyCenter，ZhuzhouCSRTimesElectricCo.，Ltd.，Zhuzhou412001，China）Abstract：Thispaperdescribesthetechnicalcharacteristics，mainparametersandstructureoftractionconverteranditscontrolsystemfortypeHXD1Clocomotive.Itpresentsthefunctionsandprinciplesoftractionconvertermoduleandcoolingsystem．Keywords：electriclocomotive；tractionconverter；coolingsystem；controlsystem电力机车与城轨车辆ElectricLocomotives＆MassTransitVehicles第34卷第6期2011年11月20日Vol.34No.6Nov.20th，2011研究开发◆◆HXD1C型机车是南车株机公司设计的一种新型重载货运交流传动电力机车。该型机车采用株洲南车时代电气股份有限公司开发的TGA9型IGBT水冷牵引变流器，该型变流器设计功率3600kW，直接驱动3台1200kW异步牵引电机。各种试验和实际运用情况表明，TGA9型牵引变流器完全能够满足高速重载电力机车牵引的需要。1牵引变流器的主要技术特点1）主电路特点。牵引变流器输入端为三重四象限变流器（网侧变流器），直接连接到主变压器的3个牵引绕组输出端；牵引变流器输出端为三相逆变器（电机侧变流器），直接与牵引电机连接；中间直流环节包括支撑电容器、二次谐振电路、过压斩波电路、接地检测电路等。开关元件采用3300V/1200A等级IGBT元件，技术成熟可靠。2）控制电路特点。变流器输入端采用四象限变流器控制方式，具有中间直流环节电压稳定、功率因数接近于1、能量可再生等优点；输出端采用异步电机直接转矩控制方式，具有动态响应特性优良、控制简介高效、牵引力变化平稳等优点。3）结构设计特点。各部件采用模块化设计，具有整体结构相对简单、检修维护方便等优点。4）冷却系统特点。牵引变流器冷却采用水冷却方式，具有冷却效率高、体积质量小、维护方便等优点。2牵引变流器的主要参数变流器的主要电气和结构参数如表1所示。3牵引变流器的结构牵引变流器作为一台完整的组装设备安装在机械间内,由变流器模块、牵引控制单元（TCU）、线路接触器和预充电单元、接地检测单元、谐振电容、斩波电阻、冷却系统及各类监视控制传感器组成（见图1），各类部件可以方便地拆卸。斩波电阻布置在变流器侧面，左侧预留了检修空间，检修时可以从侧面取出。谐振电容布置在变流器背部，检修时需要将变流器吊出，但是谐振电容一般故障-4-饶沛南等·HXD1C型机车牵引变流器及控制系统*·2011年第6期率较低。其余部件均布置在变流路正面。图1变流器前视图4牵引变流器电路及工作原理牵引变流器电路原理图见图2，其功能和状态参数均由TCU监控和保护。机车在牵引工况时，变流器将主变压器次边绕组上的单相交流电转变成驱动牵引电机所需的变压变频三相电；制动工况时，牵引电机处于发电工况，变流器将电机发出的电能反馈给电网。以第一个主电路单元为例说明变流器主电路的工作原理。牵引变压器牵引绕组a1－x1输入电压首先经由KM4、R1组成的充电回路对直流回路的支撑电容充电，充电完成后闭合短接接触器KM1。牵引工况时单相工频电网电压经四象限PWM整流器整流为1800V直流电压，再经逆变器逆变为三相VVVF电压供给牵引电机；再生制动工况时牵引电机发出的三相电压经整流、逆变后通过牵引变压器、受电弓反馈回电网。电抗器L1和C3~C8组成二次谐振回路，用于滤除四象限PWM整流器输出的二次谐波电流...