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机电学院本科毕业论文模板注：此页为封一。阅后删除此文本框。注：居中，宋体，小二号，加黑。阅后删除此文本框。毕 业 设 计(论 文)毕业设计(论文)题目注：此处是论文中文题目，中文题目，不超过30个汉字，居中，字体：宋体，加黑，字号：三号，行距：多倍行距1.25，间距：段前、段后均为0行，取消网格对齐选项。阅后删除此文本框。注：此处是论文的标识，按照实际情况填写即可。字体：宋体，字号：小四号，行距：多倍行距1.25，间距：段前、段后均为0行，取消网格对齐选项。阅后删除此文本框。学科、专业 ： 学 号 ： 作 者 姓 名： 指 导 教 师： 兰 州 交 通 大 学Lanzhou Jiaotong University毕业设计(论文)题目注：奇数页页眉，居中，宋体，五号。阅后删除此文本框。摘 要本文给出了兰州交通大学毕业人设计(论文)的写作规范和排版格式要求。文中格式可作为编排学位论文的格式模板，供本科生参考使用。摘要部分说明：“摘要”是摘要部分的标题，不可省略。标题“摘要”选用模板中的样式所定义的“标题1”，再居中；或者手动设置成字体：黑体，居中，字号：小三，1.5倍行距，段后11磅，段前为0。论文摘要是论文内容的简要陈述，应尽量反应论文的主要信息，内容包括研究目的、方法、成果和结论四要素。不含图表，不加注释，具有独立性和完整性。论文摘要应有400字左右。摘要正文选用模板中的样式所定义的“正文”，每段落首行缩进2个汉字；或者手动设置成每段落首行缩进2个汉字，字体：宋体，字号：小四，行距：多倍行距 1.25，间距：段前、段后均为0行，取消网格对齐选项。 “关键词：”是关键词部分的引导，不可省略。关键词是反映毕业设计（论文）主题内容的名词，是供检索使用的。主题词条应为通用技术词汇，不得自造关键词，尽量从汉语主题词表中选用。关键词一般为3-5个，按词条外延层次（学科目录分类），由高至低顺序排列。关键词与摘要之间空一行。关键词词间用分号间隔，末尾不加标点，黑体，小四，加粗。关键词：写作规范；排版格式；学位论文- I -The Theme of graduation design内容应与“中文摘要”对应。使用第三人称，最好采用现在时态编写。英文毕业设计（论文）题目手动设置成字体：Times New Roman，居中，字号：小三，多倍行距1.5倍行距，段后11磅，段前为0。英文摘要正文选用设置成每段落首行缩进2字，字体：Times New Roman，字号：小四，行距：多倍行距 1.25，间距：段前、段后均为0行，取消网格对齐选项。Key words与英文摘要正文之间空一行。Key words与中文“关键词”一致。词间用分号间隔，末尾不加标点，3-5个，Times New Roman，小四，加粗。Key Words：Write Criterion；Typeset Format；Masters Degree Paper- III -注：在该页面中点击鼠标右键，选择“更新域”，在弹出窗口中选择“更新整个目录”，确定即可自动生成目录。标题“目录”，字体：黑体，字号：小三。章、节标题和页码，字体：宋体，字号：小四。阅后删除此文本框。目 录摘 要IThe Theme of graduation designII1 正文格式说明21.1 论文格式基本要求21.2 论文页眉页脚的编排21.3 论文正文格式21.4 章节标题格式31.5 正文中的编号32 图表及公式的格式说明42.1 图的格式说明42.2 表的格式说明42.3 公式的格式说明62.3.1 公式的格式示例62.3.2 公式的格式描述62.4 参考文献的格式说明62.4.1 参考文献在正文中引用的示例62.4.2 参考文献在正文中引用的书写格式62.5 规范表达注意事项62.5.1 名词术语62.5.2 数字72.5.3 外文字母7致 谢9参 考 文 献10兰州交通大学毕业设计(论文)1 正文格式说明“正文”不可省略。论文正文部分包括：绪论（或前言、序言）、论文主体及结论。绪论是综合评述前人工作，说明论文工作的选题目的和意义，国内外文献综述，以及论文所要研究的内容。论文主体是论文的主要组成部分。要求层次清楚，文字简练，通顺，重点突出。1.1 论文格式基本要求论文格式基本要求：(1) 纸 型：A4纸，双面打印；(2) 页边距：上3.0cm，下2.5cm，左3.0cm、右2.0cm；(3) 页 眉：2.0cm，页脚：1.75cm，左侧装订；(4) 字 体：正文汉字全部为宋体、小四，正文英文为Times New Roman，小四；(5) 行 距：标准字间距，行间距22磅。1.2 论文页眉页脚的编排一律用阿拉伯数字连续编页码。页码应由引言首页开始，作为第1页。封一、封二和封底不编入页码。将摘要、英文毕业设计（论文）题目、目录等前置部分单独编排页码。页码必须标注在每页页脚底部居中位置，宋体，五号。模板中已经将字体和字号要求自动设置为缺省值，只需双击页面中页眉位置，按要求将填写内容替换即可。1.3 论文正文格式正文选用模板中的样式所定义的“正文”，每段落首行缩进2字；或者手动设置成每段落首行缩进2字，字体：宋体，字号：小四，行距：多倍行距 1.25，间距：段前、段后均为0行，取消网格对齐选项。模板中已经自动设置为缺省值。模板中的正文内容不具备自动调整格式的能力，如果要粘贴，请先粘贴在记事本编辑器中，再从记事本中拷贝，然后粘贴到正文中即可。或者使用手动设置，将粘贴内容的格式设置成要求的格式。1.4 章节标题格式第一层次（章）和第二层次（节）题序和标题居中放置，其余各层次（条、款）题序和标题一律沿版面左侧边线顶格安排。第一层次（章）题序和标题距下文双倍行距。段落开始后缩两个字。行与行之间，段落和层次标题以及各段落之间均为22磅行距。第一层次（章）和第二层次（节）题序和标题用宋体四号字加粗，题序和标题之间空两个字。第三层次（条）以下各层题序和标题一律用宋体四号字加粗，题序和标题之间不空格。正文各级标题编号的示例如图1.1所示。图1.1 标题编号的示例1.5 正文中的编号正文中的图、表、附注、公式一律采用阿拉伯数字分章编号。如图1.2，表2.3，附注4.5，式6.7等。如“图1.2”就是指本论文第1章的第2个图。文中参考文献采用阿拉伯数字根据全文统一编号，如文献3，文献3,4，文献6-10等，在正文中引用时用右上角标标出。附录中的图、表、附注、参考文献、公式另行编号，如图A1，表B2，附注B3，或文献A3。2 图表及公式的格式说明2.1 图的格式说明图在正文中的格式示例如图2.1所示。图序可以连续编序（如：图1，图2），也可以逐章单独编序（如：图1.1，图1.2），采用哪种方式应与表格、公式的编序方式统一，图序必须连续，不得重复或跳跃。仅有一图时，在图题前加附图字样。毕业设计（论文）中的插图以及图中文字符号应打印，无法打印时一律用钢笔绘制和标出。由若干个分图组成的插图，分图用a,b,c,标出。图2.1 样式图2.1显示了论文模板中所定义的样式选择方法。使用鼠标选择相应的样式，对应的文字格式就发生相应改变。图居中排列。图与上文应留一行空格。图名与下文留一空行。图及其名称要放在同一页中，不能跨接两页。中文图名设置为宋体，五号，居中。“设置图片格式”的“版式”为“上下型”或“嵌入型”，不得“浮于文字之上”。2.2 表的格式说明表在正文中的常用格式如表2.1至表2.3所示，请参考使用。论文的表格可以统一编序（如：表1，表2），也可以逐章单独编序（如：表1.1，表1.2），采用哪种方式应和插图及公式的编序方式统一。表序必须连续，不得重复或跳跃。表格中各栏都应标注量和相应的单位。表格内数字须上下对齐，相邻栏内的数值相同时，不能用同上、同左和其它类似用词，应一一重新标注。表序和表题置于表格上方中间位置，无表题的表序置于表格的左上方或右上方。表2.1 物流的概念和范围本质过程途径或方法规划、实施、控制目标效率、成本效益活动或作业流动与储存处理对象原材料、在制品、产成品、相关信息范围从原点（供应商）到终点（最终顾客）目的或目标适应顾客的需求（产品、功能、数量、质量、时间、价格）表2.2 统计表产品产量销量产值比重手机110001000050050%电视机5500500022022%计算机1100100028028%合计17600160001000100%表2.3 分栏表年度产品产量销量产值2004手机1100010000500计算机110010002802005手机1600013000550计算机21001500320表格居中排列。表格与下文应留一行空格。表名与上文留一空行。表及其名称要放在同一页中，不能跨接两页。表内文字全文统一，设置为宋体，五号。中文表名设置为宋体，五号，且居中。2.3 公式的格式说明2.3.1 公式的格式示例由于一般的文献资料中所给出的载荷和抗力的统计参数主要为变异系数，为便于讨论，定义公式形式如下： (2.1)其中，R，S分别为抗力和载荷效应的均值，。2.3.2 公式的格式描述(1) 公式缩进2个汉字。(2) 公式序号应按章编号，公式编号在行末列出，如(2.1)、(2.2)。(3) 公式位置：公式之间及上下文间设置半行间距或者6磅，作者可根据情况适当调整，以保证格式协调和美观。2.4 参考文献的格式说明2.4.1 参考文献在正文中引用的示例关于主题法的起源众说不一。国内有人认为“主题法检索体系的形式和发展开始于1856年英国克雷斯塔多罗(Crestadoro)的图书馆编制目录技术一书”，“国外最早采用主题法来组织目录索引的是杜威十进分类法的相关主题索引”1。也有人认出为“美国的贝加逊富兰克林出借图书馆第一个使用了主题法”2-4。2.4.2 参考文献在正文中引用的书写格式引用的文献在正文中用方括号和阿拉伯数字按顺序以右上角标形式标注在引用处。2.5 规范表达注意事项2.5.1 名词术语应使用全国自然科学名词审定委员会审定的自然科学名词术语；应按有关的标准或规定使用工程技术名词术语；应使用公认共知的尚无标准或规定的名词术语。作者自拟的名词术语，在文中第一次出现时，须加注说明。表示同一概念或概念组合的名词术语，全文中要前后一致。外国人名可使用原文，不必译出。一般的机关、团体、学校、研究机构和企业等的名称，在论文中第一次出现时必须写全称。2.5.2 数字公历世纪、年代、年、月、日、时间和各种计数、计量，均用阿拉伯数字。年份不能简写，如1999年不能写成99年。数值的有效数字应全部写出，如：0.50:2.00不能写作0.5:2。2.5.3 外文字母文中出现的易混淆的字母、符号以及上下标等，必须打印清楚或缮写工整。要严格区分外文字母的文种、大小写、正斜体和黑白体等，必要时用铅笔注明，尤其注意上下标字母的大小写、正斜体。(1) 斜体斜体外文字母用于表示量的符号，主要用于下列场合： 变量符号、变动附标及函数。 用字母表示的数及代表点、线、面、体和图形的字母。 特征数符号，如Re(雷诺数)、Fo(傅里叶数)、Al(阿尔芬数)等。 在特定场合中视为常数的参数。 矢量、矩阵用黑体斜体。(2) 正体正体外文字母用于表示名称及与其有关的代号，主要用于下列场合： 有定义的已知函数(例如sin, exp, ln等)。 其值不变的数学常数(例如e=2.718 281 8)及已定义的算子。 法定计量单位、词头和量纲符号。 数学符号。 化学元素符号。 机具、仪器、设备和产品等的型号、代号及材料牌号。 硬度符号。 不表示量的外文缩写字。 表示序号的拉丁字母。 量符号中为区别其它量而加的具有特定含义的非量符号下角标。结 论结论是理论分析和实验结果的逻辑发展，是整篇论文的归宿。结论是在理论分析、试验结果的基础上，经过分析、推理、判断、归纳的过程而形成的总观点。结论必须完整、准确、鲜明、并突出与前人不同的新见解。书写格式说明：标题“结论”选用模板中的样式所定义的“标题1”，再居中；或者手动设置成字体：宋体，居中，字号：四号加粗，2倍行距。结论正文选用模板中的样式所定义的“正文”，每段落首行缩进2字；或者手动设置成每段落首行缩进2字，字体：宋体，字号：小四，行距：22磅，间距：段前、段后均为0行。致 谢对导师和给予指导或协助完成毕业设计（论文）工作的组织和个人表示感谢。文字要简捷、实事求是，切忌浮夸和庸俗之词。标题“致谢”选用模板中的样式所定义的“标题1”，再居中；或者手动设置成字体：宋体，居中，字号：四号加粗，2倍行距。正文选用模板中的样式所定义的“正文”，每段落首行缩进2字；或者手动设置成每段落首行缩进2字，字体：宋体，字号：小四，行距：22磅，间距：段前、段后均为0行。参 考 文 献标题“参考文献”不可省略，选用模板中的样式所定义的“标题1”，然后居中，或者手动设置成字体：宋体，居中，字号：四号加粗，2倍行距。参考文献内容汉字设置成字体：宋体，居中，字号：五号，行距：22磅，段前、段后均为0，取消网格对齐选项。参考文献内容英文设置成字体：Times New Roman，居中，字号：五号，行距：22磅。参考文献的著录，按论文中引用顺序排列。参考文献必须有最新文献，参考文献不少于40篇，其中外文文献不少于10篇。如06年5月份答辩的学生，要有05年12月份的论文文献。示例如下：1 薛华成.管理信息系统M.北京:清华大学出版社,1993.2 Borko H, Bernier C L.Indexing concepts and methodsM.New York: Academic Pr.,1978.3 徐滨士,欧忠文,马世宁等.纳米表面工程J.中国机械工程,2000,11(6):707-712.4 Kuehnlw M R, Peeken H, Troeder C et al. The Toroidal DriveJ. Mechanical Engineering, 1981, 103 (2):32-39.5 惠梦君,吴德海,柳葆凯等.奥氏体贝氏体球铁的发展.全国铸造学会奥氏体贝氏体球铁专业学术会议,武汉,1986.6 Rosenthall E M,ed.Proceedings of the fifth Canadian Mathematical Congress,Univ. of Montreal,1961.Toronto:Univ. of Toronto Pr.,1963:23-29 7 金波.采用并联型液压系统的水轮机调速器控制系统研究D.杭州:浙江大学,1998. 8 张楠.专利题名.中国,专利文献种类,专利号.2002.摘要CRH3型动车组于2008年8月1日在京津城际铁路投入运行，是我国目前运营速度最高的动车组。高速列车牵引系统是列车的动力来源，也是保证列车快速、稳定运行的关键结构，其主电路包括牵引变压器、单相两电平四象限脉冲整流器、中间直流环节、单相两电平逆变器和牵引电动机。论文首先介绍了交流传动系统的组成和功能及国内外交流传动技术的发展现状做了简要介绍.论文重点对CRH3型动车组牵引传动系统主变流器部分进行研究。介绍了单相四象限两电平脉冲整流器的工作原理、等效电路、相量图;电压型两电平式三相PWM逆变器的组成及控制方法。根据CRH3型动车组牵引性能特性，探讨牵引变流主电路各部件的容量计算方法和步骤。给出了牵引变流主电路的参数选择的计算方法和结果，包括功率器件的选型计算、中间直流环节支撑电容计算、制动电阻计算。最后，结合交流传动系统是一个多变量、非线性、强耦合的特点，重点介绍了基于现代控制理论的矢量控制，和直接转矩控制的主要思想及控制工程。同时对目前正在发展着的控制方法做了简要介绍。关键词: CRH3牵引传动系统;牵引变流器;牵引控制策略; CRH3型动车组;直接转矩控制;矢量控制;Abstract : CRH3 EMU in the Beijing-Tianjin intercity railway put into operation on August 1, 2008, is Chinas current highest operating speed EMU. The high-speed train traction system is the power source of the train, but also to ensure the train fast and stable operation of the key structure, the main circuit including traction transformers, single-phase two-level four-quadrant pulse rectifier, intermediate DC link, single-phase two-level inverter and traction motor.The paper introduces the composition and function of AC drive and AC drive technology at home and abroad development situation made a brief presentation. Papers focus on CRH3 EMU traction drive system part of the main converter. The working principle of single-phase four-quadrant two-level pulse rectifier, equivalent circuit, phase diagram; composition of the two-level three-phase voltage PWM inverter control method. According CRH3 EMU traction performance characteristics to explore the main circuit capacity calculation method of the various components of traction and steps. Traction parameters of the main circuit calculation methods and results, including the selection of power devices, support intermediate DC link capacitance calculation, braking resistor.Finally, with the AC drive system is a multi-variable, non-linear, strong coupling characteristic, focusing on the modern control theory-based vector control and direct torque control of the main ideas and Control Engineering. The same time, the control method is currently being developed with a brief introduction.Keywords: high-speed train traction systems; traction converters; traction control strategy; CRH3-EMU; direct torque control; vector control第一章 绪论1.1 动车组牵引传动技术的发展 牵引传动及控制技术是轨道交通机车车辆必须的技术配置，它推动了机车车辆技术的进步，成为高速铁路和重载货运发展的基础。动车组牵引传动系统主要由受电弓(包括高压电器设备)、牵引变压器、脉冲整流器、牵引逆变器和牵引电机等组成。可以说，是否拥有成熟的牵引传动及控制技术，已经成为衡量一个国家铁路技术水平的重要标志之一。高速铁路是世界铁路发展的亮点，是铁路现代高新技术的综合集成，而高速列车牵引传动技术是高速铁路的技术核心，是机车车辆现代化的具体载体，是机械、电子材料、计算机、控制等现代技术综合集成的集中体现。同时，牵引传动领域的技术进步和成熟，将辐射到电气自动化、节能等诸多领域，形成具有核心竞争力的自主品牌。1.1.1电力电子器件的发展从1958年美国通用电气（GE）公司研制出世界上第一个工业用普通晶闸管开始,电能的变换和控制从旋转的变流机组和静止的离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代,这标志着电力电子技术的诞生。到了70年代,晶闸管开始形成由低压小电流到高压大电流的系列产品。同时,非对称晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等晶闸管派生器件相继问世,广泛应用于各种变流装置。由于它们具有体积小、重量轻、功耗小、效率高、响应快等优点,其研制及应用得到了飞速发展。由于普通晶闸管不能自关断,属于半控型器件,因而被称作第一代电力电子器件。在实际需要的推动下,随着理论研究和工艺水平的不断提高,电力电子器件在容量和类型等方面得到了很大发展,先后出现了GTR、GTO、功率MOSFET等自关断、全控型器件,被称为第二代电力电子器件。近年来,电力电子器件正朝着复合化、模块化及功率集成的方向发展,如IGBT、MCT、IPM等就是这种发展的产物。新型的电力电子器件中最具代表性的是碳化硅（SiC），它是一种物理化学特性仅次于金刚石的化合物半导体材料，有着非常优秀的物理特性。可极大地提高电力电子变换器的效率，使各类变换器的体积减少到原来的5%20%，具有耐高压（达数万伏）、耐高温（大于500 ）的特性,被公认为是下一代电力电子器件的最佳候选者之一。大功率变流是保证电能按要求变换的关键技术，实现从固定高压网到移动低压电气的能量转移。大功率变流涉及半导体开关器件、无源滤波器件、变压器、无感母排、散热设计、驱动与保护电路、电磁兼容以及PWM控制技术等诸多技术。 电力电子技术的发展极大地促进了电传动系统的发展。无论直流传动，还是交流传动、电传动都离不开电力电子技术。无论从器件、电路拓扑，还是控制手段、现代交流传动技术完全依赖于电力电子技术的发展。电牵引传动系统是电力电子技术应用的集中体现。现代电牵引主传动系统、辅助传动系统和各种电路的稳压电源几乎包括了电力电子技术的所有方面，也反映了电力电子技术的发展水平。电力电子技术大大改进了电传动系统的性能。1.1.2交流传动技术的发展交流传动技术是一门综合性技术，但其本质特点是牵引电动机采用了三相交流异步笼式电动机，其一系列的优点都由此而表现出来。交流传动列车之所以成为现代列车发展的方向，正是由异步牵引电动机的特点和优点所决定的。交流异步电动机作为牵引电动机使用, 具有独特的优越性: (1)交流电动机体积小、质量轻、功率大。体积小, 解决了安装空间的限制问题；质量轻, 减小了机车转向架的簧下质量,改善了轮轨作用力,适应了高速的需要；功率大, 解决了高速所必需的动力问题; (2) 交流电动机保持恒定大功率的速度范围宽,有利于实现客货通用型机车;(3)交流电动机构造简单无换向器,消除了电刷与换向器磨耗,提高了可靠性,也降低了制造和维修成本。(4) 异步交流电动机具有优异的动态性能和黏着利用率,交流异步电动机的较硬的自然特性有利于提高粘着利用,能充分发挥最大牵引力，实现最大可能的黏着利用。近30年来，由于电力电子技术与大功率变流技术日益成熟，控制理论和控制技术不断完善，计算机控制技术的广泛应用，使三相交流异步笼式电动机在列车牵引车中的应用得到了关键性突破，获得了极为迅速的发展。电力牵引交流传动系统主要由牵引变压器、交流牵引电动机和牵引变流器等组成，其主要组成如图1-1所示。电力牵引交流传动技术主要由核心层技术、辅助层技术和相关层技术三部分组成。核心层技术主要包括牵引变流器技术、牵引控制及其网络控制技术、交流牵引电动机技术和牵引变压器技术;辅助层技术主要包括冷却与通风技术、辅助变流器技术、控制电源技术、保护技术和电磁兼容与布线技术；相关层技术主要包括司机操作技术、车体轻量化技术、转向架技术、空气制动技术和高压侧检测技术。电力牵引传动控制系统，其发展可分为电力牵引传动摸索阶段、交直传动控制阶段及交流传动控制阶段。19世纪末20世纪初，德国曾先后实验了三相交流直接供电和劈相机将单相交流电变换为三相交流电的试验车，但终因为这些系统体积大、效率低而未能投入实际运用。交流传动技术用于牵引传动是从20世纪70年代开始的，1971年联邦德国研制了第一批DE2500型交流传动内燃机车，经试运行后，证实了三相交流机车的一系列重大优点，如牵引力大，粘着利用好、制动性能优越以及维修量小等，从而掀起了研究三相交流电力机车的热潮。1983年，联邦德国联邦铁路公司又将第一批BR120型交流传动干线电力机车投入运行，该机车在系统方案设计、参数选择、电路结构，以及在主要部件如牵引变流器、牵引电动机、控制系统、辅助变流器等的设计和制造方面，成功进行了设计，奠定了当代交流机车设计和运行的基本模式。日本在1990年也研制成功了EF500型双流制交-直-交流电力机车样机和新干线300系的交-直-交高速动车组，然后又成功研制出500系、700系、800系等高性能交流传动高速动车组。 从世界范围来看，目前交流传动电力机车的技术研究中心在欧洲，主要集中在西门子电气集团、法国阿尔斯通电气集团、庞巴迪和ABB电气集团。大功率交流传动内燃机车技术主要由美国GE公司、EMD公司掌控，其产品代表了当今内燃机车的最高水准，在国际市场上占有很大份额，处于绝对垄断地位。1.2 动车组交直交牵引变流主电路结构特点 电力牵引用变流器的基木功能是把来自接触网的电压变换为可调频率和可调幅值的电压或电流，供给牵引电机。对于由交流接触网供电的机车，绝大多数都是采用电压型的交一直一交变流器。对于多流制电力机车或电动车组，在进入由直流接触网供电的区段时，变流器的电路将转换为直一交变流器。 我国的交一直一交主电路基木上是认可并采用电压型变流器供电的笼型异步电动机系统。该系统的基木结构为:网侧四象限脉冲整流器+中间直流环节+脉宽调制(PWM)电压源逆变器+笼型异步电动机。对于电压型变流器供电的笼型异步电动机系统，根据网侧四象限脉冲整流器、中间直流环节、脉宽调制(PWM)电压源逆变器等各环节的灵活配置和接线方式不同而演化出多种不同结构的主电路形式。如根据逆变器输出交流测相电压的可能取值情况，将电压型逆变器分为两电平式和三电平式。主型高速列车的技术特点可归纳为以下几点：(1)动车组中的电机采用4极三相异步电动机。与传统交一直传动系统相比，交流传动具有更好的牵引性能，单位质量体积的牵引功率大，电网功率因数高。(2)谐波含量高。高速动车组采用交一直一交型牵引传动系统，虽然高速列车中的动力分散型交流传动采用了PWM脉宽调制技术，主元件性能有所提高，高次谐波含量均比直流传动小，但由于整个牵引传动系统中采用了大量的整流、逆变等电力电子器件，因此不可避免的会产生高次谐波电流，进而通过牵引变电站流入公用电网，对公用电网的电能质量造成影响。(3)负荷波动频繁、冲击性强。由于列车运行于不同地区，不同时段千差万别，铁路运输组织为适应运量需求，相应实施不同编组、不同追踪间隔的列车运输方案。所以，牵引变电所两供电臂内，列车的数量及每一列车的负荷状态随时都在变化，牵引变电所的负荷呈现频繁波动的状态。此外，列车要比较频繁的在启动、加速、惰行、制动等工况间转换，造成牵引负荷波动十分剧烈。(4)三相不平衡严重。高速动车组是大功率单相负荷，当三相电力系统向它供电的时，单相负荷与三相电源之间的电气结构差异，将使他在牵引变压器的系统测产生幅值交大的负序电流。负序电流对同步发电机、感应电动机、电力变压器、输电线路等都会产生影响。 高速列车牵引变流器为了实现其电能变换的功能，同时与现有交流接触网和电机调速变压变频的要求相适应，其主电路基本都采用交一直一交变流模式。然而由于实际运行情况的具体要求不同，这种交一直一交电路又演变出了多种不同的电路结构和控制方式。各国列车主变电路究竟采用哪种结构，需要根据具体的要求灵活选配。1.2.1 国外高速动车组牵引变流主电路结构特点 日木的动车主要采用单弓受流的方式，每台逆变器控制4台电机;牵引电机都采用三相交流异步电机。所不同的是，依据牵引功率的大小、变流元件的耐压程度以及对电网侧和直流侧谐波抑制的要求，300系和E2系都采用二重化四象限整流器，而500系和700系则是每台四象限整流器独立为一台逆变器供电。各型号动车组主电路特点:300系主电路特点:(1)使用大功率GTO元件，各桥臂元件构成一串一并，简化了电路;(2)整流电路和逆变电路由相同模块构成，部件统一，可互换;(3)吸收电路采用较为成熟的RCD方式;(4)中间直流回路电压1900V，为使GTO断能力稳定，一部分电容作为相电容分散布置在GTO桥臂旁;(5)主变压器与整流电路间设有交流接触器和充电电阻;(6)门极电路采用光纤传输方式，提高抗干扰性。700系列车主电路则用IPM(智能功率模块，把功率开关器件、驱动电路和故障检测电路集成在一起，一般使用IGBT作为功率开关元件)代替了GTO，变流频率从300系的420Hz升至1500Hz。同时主变流装置采用了三点式电路，使输入输出波形与GTO相比更接近正弦波，从而抑制了高次谐波，降低了主变压器的噪声。电机控制采用1台逆变器控制4台电机的方式，适用于小功率多动轴动力分散系统。与700系相同，E2系的变流装置也由IPM模块代替了GTO。变流器中间回路直流电压为2600V。 法国AGV系列列车采用了二点式电路结构，利用了其结构简单，使用元器件少，变流器重量较轻等优点。由于AGV需要运行在AC25kV/15kV和DC3kV多流制状态下，因而AGV采用两台受电弓分别适合于交流和直流接触网。此外，AGV系列还同时使用了一重、二重四象限整流器，采用轴控的方式驱动牵引电机，这样不仅可以实现对每根车轴输出转矩的单独控制，有利于消除由于车轮摩擦引起的转矩不平衡现象，而且可以增大每根车轴的输出功率，提高单轴输出的牵引力。 德国现代高速列车一开始就采用交流异步牵引电动机驱动，一直坚持动力集中配置模式，变流元件经历了快速晶闸管、GTO、和IGBT三个阶段，相应的动车组也相继发展了三代。为适应欧洲高速铁路网的发展，从ICE3开始，采用动力分散形式的高速列车。ICE3分为单流制和多流制两种:单流制适用于15kV 16 2/3Hz;多流制适用于AC15kV, 16 (2/3)Hz, AC20kV50Hz和DC 3kV/1.5kV。由于涉及到运行在不同区段的工况转换，其电路结构因而较为复杂。为了满足多电流制方案，牵引变流器在直流电网上运行时，四象限控制器重新编组，作为升压斩波器或降压斩波器使用;而脉冲逆变器工作任务不变。每一辆变流器车辆中，四象限电路的网侧变流器分为2组，共用1个电机侧的脉冲逆变器进行工作，它向车辆的4台牵引电动机供电。即列车上总共产生4组独立的驱动单元。ICE3采用鼠笼式异步电机，中间直流电压2600V。ICE3系列主电路采用GTO元件和VVVF控制方式，动力车在保持中间直流电压为2600V前提下，通过增加逆变器的启动开关频率至300Hz，改进牵引电机的设计，取消了电机前级电抗器。主变流器的冷却方式采用先进的水冷却模块。其冷却效果好，且水的处理简单，较经济，是变流器冷却方式的发展方向。1.2.2 我国高速动车组牵引变流主电路结构特点CRH1在正常运行情况下单弓受流;采用二重四象限整流器减小IGBT承受的最大电压并减少引入电网的谐波;CRH1采用常用的两电平整流逆变电路，并采用架控方式控制三相异步交流电机提供驱动转矩。接触网电压25k V，工频50Hz。变流元件采用IGBT，直流侧电压稳定在1650V。 CRH2主变压器二次侧AC1500V, 50Hz。脉冲整流器采用单相3点式PWM变频器结构，开关元件为IGBT。输出直流电压2600V-3000V。再生制动时，脉冲整流器接收滤波电容器输出的直流3000V电压，将电能回馈给电网。感应电机采用矢量控制方式，独立控制电机转矩电流和励磁电流，提高了系统动态响应性能，调速范围广。 CRH3牵引传动系统由两个相对独立的基本动力单元组成，1个动力单元主要由1台主变压器、2台牵引变流器和8台牵引电动机组成。变压器额定电压为单相AC25Kv/Hz。牵引变流器输入侧的斩波器为四象限斩波器(4QC)。两个4QC并联为一个共同的Dc连接供电，并且产生脉冲Dc电压。Dc连接中有连接电容，连接电容储存能量，并且平滑4QC的脉冲输出电压。在DC连接输出端有一个PWM逆变器，它把DC连接电压转换成牵引系统所要求的变频和变压的三相电源给异步牵引电机供电。每个PWM逆变器输出驱动4个并联的异步牵引电机。作为输入斩波器的4QC，通过改变功率半导体设备的调制率来控制牵引和动力(再生)制动模式下的电流和电压之间的相位角。当线路电压达到29 kV时，控制电压电流相位角使车辆的功率因数几乎为1。 1.2.3 各国主电路结构综合比较综合上述分析，日、法、德、中四国高速列车牵引主变流器电路结构根据应用实际，存在的差异表现如下。 第一，受流方式的不同：日本以单弓受流为主，而欧洲列车则以双弓或多弓受流为主。造成这一情况的主要原因，在法德等欧洲国家，由于各国铁路采用多种电流制，甚至在一个国家中也存在不同的供电网，当列车在本国不同电制区段或在不同国家之间运营时，就不得不研制多流制机车。而解决这一问题的方法就是采用两台甚至多台受电弓，分别适合于不同电压频率的交流接触网和直流接触网。相比之下，日本主要采用电压26kV,频率60Hz的接触网供电，单弓受流已能满足需要。 第二，在动力配置方面：由于日木是岛国，降水量多导致地基松软，因此，日本高速列车全部采用动力分散方式配置，以减轻列车动作用力对地基的压力，同时减小单轴输出功率。而在法国、德国等欧洲一些国家，各个国家和地区根据自身情况和使用条件来选择适用类型。例如，考虑到经济性，更多的是在既有线路考虑提速，同时结合欧洲路基坚固的特点。因此TGV等高速列车采用动力集中的方式。但随着对列车运行速度的追求，高速列车逐渐采用动力分散的方式。故欧洲采用动力分散的方式更多地是考虑了其相对于动力集中方式的优越性。 第三，在转向架控制方面：欧洲列车多采用轴控或者架控的方式，而日本则全部采用一台逆变器控制4台牵引电机的方式。前者单轴输出功率大，单轴转矩控制容易;后者则以小功率、多动轴降低了对轮轨粘着系数的要求。1.3 CRH3型动车组简介CRH3,全称：China Railway High speed 3，动车组为4动4拖8辆编组，采用电力牵引交流传动方式，由2个牵引单元组成，每个牵引单元按两动一拖构成。动车组具有良好的气动外形，其载客速度为350KM/H，最高试验速度为 404KM/H。两端为司机室，列车正常运行时由前端司机室操纵。两列动车组可以联挂运行，自动解编。 CRH3动车组设置一等座车一辆、二等座车6辆和一辆带厨房的二等座车。一等车厢座席采取22布置，二等车车厢座席采取23布置，除带厨房的二等座车采用固定座椅外，其余车型均采用了可旋转座椅，全车定员557人。CRH3动车组是在德国西门子ICE 3/ VelaroE成功开发的基础上，适应中国的客运需求进行适应性优化设计而来的，它继承了ICE 3/ VelaroE高速电动车组的高新技术，并根据技术的发展趋势进行了改进。CRH3动车组技术特点 CRH3车体采用大型挤压中空铝型材焊接而成，司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮的焊接结构。车体的强度按EN12663进行设计。 防火安全性按DIN5510和EN45545设计，火灾发生后，可以80km/h的速度运行10分钟的要求，车体、电气柜和重要电缆、外端门、重要电缆和系统的防护、材料选择等都采用特殊的设计。 转向架采用经过实践验证、性能优良的SF500转向架。为适应车体的加宽和速度的要求，仅对枕梁、减振器、弹簧参数、传动比等进行了适应性的改变和优化。 牵引系统与Velaro E动车组基本相同，牵引功率相同为8800kw,牵引部件分散配置在6辆车上。主变压器设计成单制式的变压器，容量为5.6MVA，与Velaro E动车组不同的是它取消了辅助绕组。主变压器采用强迫导向油循环风冷方式，当变压器冷却系统的风机故障时，车辆的可用牵引力只减少25%。 牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修的模块化结构，相模块采用的半导体元件是IGBT。 辅助供电系统采用列车线供电方式，由分散布置在若干车厢的各电源设备向干线供电。车辆的车载电源的电力是通过牵引变流器的直流环节获得的。辅助变流器（ACU）把直流电转换为车辆的车载电源系统的三相交流电。 网络控制系统由列车控制微机网络系统完成信息传输功能。列车控制网络系统由两级传输组成：MVB和WTB。列车通信和控制微机网络系统应为车载分布式计算机网络系统。可由多级网络构成。通讯协议基本上基于标准VIC556和IEC61375-1：1999。 旅客界面设计体现了人性化与舒适性的和谐统一。全列车采用可旋转座椅，保证旅客始终可以面向车辆运行方向，座椅靠背可调节，提高了车辆的乘座舒适性。设有残疾人和婴儿设施；采用航空式供餐设施；功能完备的卫生设施；每辆车设电开水炉；设有透明玻璃行李架和大件行李存放区；设有影音系统及可折茶桌，充电插座等旅客设施。采用独特的降噪设计，时速350公里运行时车内噪声水平：一等车不大于65dB，二等车不大于68dB。 CRH3型动车技术参数 编组形式为，4M4T，可两列重联； 动力配置：2(2M+1T)+2T； 编组重量：380t； 编组长度：200.67m； 总牵引功率：8800kW； 动轴数：16； 单电机功率：550kW； 吨均功率：21.05kW/t； 运营时速：350km/h； 试验速度：400km/h； 转向架轴重：15t； 车辆宽度：2.950m； 车辆高度：3.890m； 中间车长度：24.775m； 头车长度：25.675m； 转向架轴距：2.500m； 转向架中心距：17.375m； 辅助供电制式：3相440V 80Hz，DC110V； 列车控制网络系统：车载分布式计算机网络系统 。1.4 本章小结（1）现代电力电子技术的迅猛发展,新型电力电子器件不断问世,为交流传动奠定了坚实的物质基础;控制理论(交流传动系统的重要武器)的逐步完善大大提高了交流传动系统性能;现代信息技术日新月异的发展,为控制系统技术的进步提供了保障;交流电机自身无可争辩的优势,是拓展交流传动系统的良好基础。在机车车辆行业,交流传动的优越性得到了充分的体现。（2）交流传动控制技术，在动车组关键技术的消化与吸收中，是一个核心问题，占有非常重要的地位，能否真正掌握其内核为我所用，实现技术创新，将有一段不平坦的道路。第二章交流传动控制与牵引特性CRH3型动车组采用交直交传动方式，以交流异步感应电动机作为牵引电机的高速动车组适宜采用再生制动方式。制动时，它是将交流电动机做为发电机使用，从而产生制动力矩，并将其所发出的电能反馈回电网的一种制动方式。在所有的制动方式中，再生制动是唯一向电网反馈能量的制动方式，同电阻制动相比，减少了庞大而笨重的制动电阻，同时免去了一整套通风冷却装置，因此备受青睐。目前国外大多数动车均采用了该种制动方式，且日益成为交流传动动车组的首选方式。由于再生制动具有清洁、无磨耗和能量利用率高的优点，在常用制动工况，优先使用电制动力2.1 交流异步牵引电动机三相交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置。它主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。对定子绕组通往三相交流电源后，产生旋转磁场并切