CRH2型动车组牵引变流器.docx

CRH 理动车组牵引变流器CRH2 型动车组牵引变流器〔以下简称变流器〕由单相三 电平脉冲整流器、中间直流电路、三电平逆变器、真空沟通 接触器等主电路设备以及牵引把握装置、把握电源等把握设 备组成上述设备安装在 1 个箱体内，为减轻质量，箱框采用铝合金构造每个动车设置一台牵引变流器，每台变流器 驱动 4台并联牵引电动机牵引变流器主电路功能框图参见 图 7.23，脉冲整流器和逆变器主电路功率模块连接图参见图 7.24主电路功率开关通状态和输出相电压的关系参照表牵引变压器牵引绕组输出的 AC1500V 50Hz 单相沟通电 通过三电平 PWM 永冲整流器变换为直流电，经中间直流回路 将DC@@@@63000V〔再生制动时稳定在 3000V〕的直流电输 出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压、频率可调的三相交 流电〔电压为 O- 2300V,频率为 O 220Hz〕驱动牵引电动机 三电平逆变器承受异步调制、 5 脉冲、3 脉冲和单脉冲相结如图 7.27 ,内部接线图如图 7.28 ,主要组成部件如表 7.17 箱体中心位置配置脉冲整流器功率模块 〔2 台〕和逆变器功率模块〔3 台〕牵引，变流器靠列车侧面配置两台电动鼓风机 〔主鼓风机〕，向功率模块冷却器送风。

箱体内部集中设置真 空接触器、继电器单元和牵引把握装置等，便于集中检杏表 7.17 牵引变流器主要组成部件编号名称件数备注1箱框12脉冲整流器功率模块23逆变器功率模块34牵引把握装置15热交换器2、真空接触器17充电单元18过电压抑制晶闸管〔OVTh〕单元l含 DCPT 单元9门极电源11O继电器单元111电阻器单元112充电单元113接地电流检测〔GCT〕单元114过电压抑制晶闸管〔OVTh〕单元1含 DCPT 单元15门极电源116沟通电压检测器〔ACPT〕117继电器单元118电阻器单元l19空气过滤器1 套620佥杳面外罩3 种左电曲孳苗入门 用制电空箱应 出丁繼卿人口ocrb 丘 把握 d 源单元HEI z 咻 41 町血黑外也瞧fi*l 7. 2< 草引變锻鼎站恂IS$门N?.r■ -「心“翠甲V电9 «x即5 *L* 9J;1 OCT”»£RC也■^IILteSV l^[*Q11◎ gowI5JIW■1 j&L- ｛财CO1J■c - Uh.j.tA- ■» ... if I >It1 ]i:t 1 LtiJXVgt 际 Lttf< sum 甑LMlWriS111卜DULL11EEVii!ITW1M ；HmM:lEVl^d 1HC-KLEJ：<：V- lt”.-V11m.:”- 7 - ； T 1”■[UCLA.*XVL3&CS 1 J0»V NY :S -> *4：UIAHflE7.5.1 脉冲整流器工作原理和技术参数7.5.1.1 概述动车组的脉冲整流器局部由单相三电平电压型 PWM 脉 冲整流器和沟通接触器 K 构成。

可实现沟通电网侧功率因数接 近 1；电网电流尽可能接近正弦，消退谐波，最大限度地提 高电网的经济效益，削减电网对四周环境的电磁污染；在电 网电压或负载发生变化时，能够维持中间直流电压的稳定， 给电动机侧逆变器供给良好的工作条件脉冲整流器还可以 实现牵引、 再生工况间快速平滑地转换， 牵引时作为整流器， 再生制动时作为逆变器牵引工况下，以牵引变压 器牵引绕组的 输出电压 (AC1500V、50Hz)为输入，通过牵引把握装置的把握，实现 输出直流电压为 26003000V(按速度范围变化可调) 的定电 压把握以及牵引变压器原边电压、电流单位功率因数的把握 此外，还可通过牵引把握装置实现保护功能再生制动时脉 冲整流器工作在逆变状态，以中间回路支撑电容器输出电压 DC3000V 为输入，向牵引变压器侧输出 AC1500V 50Hz 电压 沟通接触器 K 把握输入侧主电路的接通、断开与传统两电平脉冲整流器相比，CRH2 型动车组脉冲整流器具有以下优点：(1) 每一个功率器件所承受的关断电压仅为直流侧电压 的一半这样在一样的状况鼍下， 直流电压可以提高 1 吖立， 容量也可以提高l 倍2) 在同样的开关频率及把握方式下，三电平脉冲整流 器输出电压或电流的谐波大大小于两电平脉冲整流器，因此 它的总的谐波失真 THD 也要远小于两电平脉冲整流器。

3) 三电平脉冲整流器输入侧的电流波形即使在开关频率很低时，也能保证确定的正弦度7.5.1.2 工作原理CRH2 型动车组单相三电平 PW 脉冲整流器的主电路如图7.29 所示LN 和 RN 分别为牵引绕组的等效漏感和漏电阻，Ta1 Ta4,Tbl Tb4,为额定值 3300V/I200A 的 IGBT 或 IPM,Da,D”a , Db, D”b 为钳位二极管C1 和 C2 为直流侧两个支 撑电容该电路的把握局部承受 PWM 调制方式，沟通输入端的电压 uab 是用 5 电平的脉冲来等效的正弦波，这 5 个电平分别为 Ud, Ud/2, 0, -Ud/2 , -Ud,uab 中含有和正弦信号同频率 且幅值成比例的基波重量以及和载波频率有关的高次谐波， 而不含有低次谐波输入端的电压％波形如图 7.30 所示由于牵引绕组漏感 L的滤波作用，高次谐波电压只会在交流侧电流 iN 产生很小的脉动，可以无视，贝 U 脉冲整流器主电路可以等效为如图 7.31 所示电路I S000■0 20IS 7^30 交慄謀權人堀电吐斗的眩册由图乳 31 可蚓*济關冲轉瀝器的电医先就半韵方稈为*g ■闷 LHs +/?八 + 1/丄<7. 7)U,--竜引烧姐电压相址乍K 常引挠粗电庫的基波相 04——■制电压的墓渡郴■R M LM I I rrw^ $科_ |U純 C/ab图 7. 31 脉冲整流器等效电路在牵引绕组电压 UN 确定的状况下，IN 的幅值和相位仅 由 Uab 的幅值及其与 UN 的相位差来打算。

转变基波的幅值 和相位，就可以使 IN 与 UN 同相位或反相位在牵引工况下， IN 与 UN 的相位差为0°，该工况下的矢量图如图 7.32(a) 所示，此时 Uab 滞后 UN；而对于再生制开工况，IN 与 UN 的 相位差为 180该工况下的矢量图如图7.32(b)所示，此时 Uab 超前 UN,电动机通过脉冲整流器向接触网反响能量 这也就说明脉冲整流器可以实现能量正反两个方向的流淌，既可运行在牵引状态，从牵引绕组向直流侧输送能量，也可 以运行在再生制动状态，从直流侧向牵引变压器输送能量对于单相三电平脉冲整流器的工作原理再作如下说明 为了便于分析，定义抱负开关函数SA 和 SB 如下：1I儿和口导通10 T » T 課通1 1uHl T“和几#通(7.8)口和T壮导通1 -1 T/T0 A 和 T 出导通(7.9)爲通由式⑺8)和(7.9)可将主电路等效为图 7.33，每组桥臂 可以等效为一个开关， 该开关具有 1、O -1 三种等效状态， 两组桥臂有 32=9种开关组合，则主电路有开关状态及相应的电压值如表9 种工作模式7.18 所示其中 Uc1 为直流侧支撑电容 C1 上的电压，Uc2 为直流侧支撑电容 C2 上的电 压。

表 7.18 工作状态及输出电压Ta1「a2「a3Ta4Tb1Tb2Tb3Tb4SASBuaouboubabMode1O011O0l1UclUc10V0110O111O1OUc10Uc1V1110OOO11l-lUcl-Uc2Ucl+Uc2V2011O10OOlOUcl-Uc1V20O01100OO00V201O00110-1O-Uc2Uc2V50O111l00-ll-Uc2Uc1-Ucl-Uc2V6001O110-10-Uc2O-Uc2V700110O1-1-l-1-Uc2-Uc20V8C|丰袞滩厠軍1 WOV50 HzAI °也间直流於出CH 7.33 骡冲藝就器的丹孟曲泊乎效电路阳工作状态 V0(SA=1, SB= 1):开关管 Tai, Ta2, Tb1 和Tb2 导通，。