电力电子技术在电力机车上的应用

1、精选优质文档-倾情为你奉上电力电子技术在电力机车上的应用 电力电子器件构成的变流技术已成为电力机车的主要特征，在电力机车上应用电力电子器件有三个领域，包括：及车主电路、辅助电路、辅助电路和控制系统中的直流稳压电源。 机车主电路包括电源侧的四象限变流器和电机侧的三相逆变器，机组功率达到数千千伏安；其器件开始采用晶闸管强迫管段器件，进而采用大容量的门极可关断晶闸管（GTO），现代干线交直交电力机车上主要采用4500V、4000A等级的GTO器件，而内燃机车和动车组的变流机组已开始向采用绝缘栅极双极晶闸管（IG-BT）过度。这是因为GTO属电流关断器件，控制电路后缀的关断驱动电路顺势功率较大、技术复

2、杂、此外又反并联续流二极管、缓冲电路等组成的模块集成度低。体积庞大。IGBT属于电压驱动器件，经常是一个桥臂集成一体并与底盘绝缘，这就使机组体积。重量大为减少，便于维修更换。在电技术性能上，igbt机组比GTO机组更加优越，其中突出之处是IGBT有安全可靠的直流贯穿短路保护。GTO机组自身根本不能有此种性质保护，即使增加分流设备采用短路分流的办法也难达到真正的保护目的。应用GTO或者IGBT构成的桥式变流系统是机车上四象限变流器和电机逆变器的最基本的单元。功率开关器件在应用中要考虑三个因素：1.过压因素：存在大气过电压和换相过电压，要配合各种吸收电路将过电压限制在允许范围内。2.过流因素：应将

3、启动过电流和故障过电流限制在安全范围内。3.过热因素：由器件导通和开端损失所给出的热量应由散热系统三处，使器件工作温度保持在规定的范围内，这也是确定机组容量的基本依据。店里机车辅助设备一般采用三相异步电动机驱动，而机车上的三相工频电源是由单一三相变换装置提供。较早时期的变换装置是由旋转劈相机充当的，这一系统有先天的弱点，因为劈相机供出三相平衡电压只在一定的输入电压和一定的负载条件下，而机车网压波动和辅助负载变化是不可避免的额，所以事实上这一系统根本得不到三相平衡电压。考虑到这一因素和劈相机启动困难等，所选劈相机和辅助电动机容量一般都偏大。300KVA等级一下的IGBT变流器在技术上完全成熟，价

4、格也可以接受，国内安全可以生产。我国SS型机车采用旋转劈相机系统；交直交AC4000型机车采用GTO辅助逆变器；有观单位正在研制IGBT或者IPM辅助逆变器。电力电子器件变流器占领这个领域应是合理的可行的。随着大功率变流器件的应用，辅助系统和控制系统中的直流稳压电源也增多起来。这些变流装置虽在功率上与主电路或富足电路的逆变器无法相比，但它仍然是电力电子技术的一个重要分支。这种稳压电源逐步发展，以高频开关电源为其主要形式。这种开关电源不仅体积小、噪声低，而且还有输入输出间电气绝缘和各电源间解耦等优点。随着电力电子器件和变流技术的迅速发展，机车上的应用可能会有：GTO机组被IGBT或者新型IGCT等一些电压型控制的快速器件取代；由单电机独立驱动控制；采用逆变器矢量控制（但必须有告诉的大容量微机和信号处理器的支持）；交直相控制机车采用功率有源滤波器；辅助系统采用异步电动机驱动、IGBT逆变器供电，使用软启动；各种直直稳压电源都做成高频开关电源等。结论：1.电力电子技术成为电力机车特性的主要标志，现在处于交直电力机车向交直交店里机车过度时期；2.交直交电力机车主变流器从GTO向IGCT机组过渡；3.当前IGBT逆变器机组采用三点式结构是过渡形式，以后看、应采用二点式结构的IGBT逆变器；4.单电机独立控制和矢量控制是改善交直交电力机车性能的可行方法；5.已