机车电力电子技术 课件 7.2 辅助变流器+7.3控制电源柜

1.牵引变流器组成、作用2.四象限整流器作用3.四象限整流器优点4.脉宽调制逆变器作用复习提问1.牵引变流器组成、作用组成：（1）线路接触器和预充电单元；（2）四象限整流器和中间直流回路（包含支撑电容和接地检测单元）；（3）保护模块；（4）脉宽调制逆变器；（5）控制和监视组成。HXD3型机车每台机车装有两台变流柜，每台变流柜内含三组牵引变流器和一组辅助变流器。作用：牵引变流器（CI）为牵引电动机提供三相交流的变压变频（VVVF）电源。根据车辆的速度，通过矢量控制，精确快速地控制牵引电机的转矩和转速。复习提问2.四象限整流器作用

四象限整流器的用途是将来自主变压器的单相交流输入电压转换为直流电压以供给直流支撑回路。四象限整流器（4QC）这一术语表示的是在牵引工况以及制动工况下，电压UST和电流IN间的相位角是完全可调节的。通过对电压和电流间的相位角的控制，能够获得全部四个操作的象限。（既能整流，又能逆变）复习提问3.四象限整流器优点能量可以双向流动；从电网侧吸收的电流为正弦波；功率因素可到达1；减低了接触网的等效干扰电流，减少对通讯的干扰；可以保证中间回路直流电压在允许偏差内。复习提问4、脉宽调制逆变器作用：牵引逆变器的作用是把中间直流电压变换成三相交流电压，为异步牵引电动机提供频率和幅值可调的三相交流电源，同时通过调节三相输出电压波形控制牵引电动机的磁能和转矩。复习提问新课引入空气压缩机牵引通风机变压器油泵通过机车总体学习，我们知道，HXD3型机车有空气压缩机、各种通风机、泵类负载等都由辅助电机驱动，辅助电机通常采用交流异步电动机，由辅助变流器供电。1.辅助变流器功能、参数2.辅助变流器组成、电路3.辅助变流器的控制重点难点7.2HXD3机车辅助变流器新课讲授辅助电路组成：

HXD3型机车上共安装两套完全相同的辅助变流器，分别按照VVVF和CVCF方式工作。每套辅助变流器的容量为230kV·A，以满足在一套辅助变流器故障的情况下，机车上的所有辅助电器全部可以切换到另一套辅助变流器上工作.（考虑到辅助变流系统的冗余）由辅助变流器供电电路、辅助电动机电路、辅助库用电路、制冷及采暖电路等组成。

1.辅助变流器概述：7.2HXD3机车辅助变流器2.辅助变流器参数辅助变流器主要技术参数主回路输入单相399V50Hz中间直流电压直流750VCVCF变流器输出容量230kV·A输出电压AC380V（三相）输出频率50Hz元件类型IGBT（1700V、1200A）VVVF变流器输出容量230kV·A输出电压AC2~380V输出频率2~50Hz元件类型IGBT（1700V、1200A）冷却方式

强制风冷却方式控制电压110V7.2HXD3机车辅助变流器3.辅助变流器功能：7.2HXD3机车辅助变流器

辅助变流器主要为为机车通风机电动机、复合冷却器风机电动机、压缩机电动机、主变压器油泵、牵引变流器水泵等设备供电，由于负载有风机类负载和泵类负载，系统具有输出可变电压、可变频率的VVVF控制和固定电压、固定频率的CVCF控制两种功能。4.辅助变流器的电路（1）预充电电路由充电接触器AK、工作接触器K和限流电阻CHR组成。预充电电路的目的在于减小大的充电电流的冲击。7.2HXD3机车辅助变流器（2）四象限整流电路

四象限整流电路是一个脉宽调制变流器，它将升压斩波与整流电路结合起来，使输人电流近似正弦波并与网压同相。采用IGBT作为其功率器件后，调制频率提高，当其输入端或输出端发生变化时，控制系统能很快做出响应，快速调节使输出保持稳定。7.2HXD3机车辅助变流器4.辅助变流器的电路（3）中间直流电路

由中间电压支撑电容、瞬时过电压限制电路和主接地保护电路组成。

7.2HXD3机车辅助变流器4.辅助变流器的电路（4）逆变器电路PMW控制的电压型逆变器。逆变器的任务是将直流电压转换成三相交流电压向负载电机供电，其输出方式既可以选择变压变频（VVVF）方式，也可以选择恒压恒频（CVCF）方式，以满足不同负载的需要。7.2HXD3机车辅助变流器4.辅助变流器的电路（5）供电电路HXD3型交流货运电力机车辅助变流系统的供电电路是由主变压器辅助绕组、变流器、滤波电感和滤波电容、接触器、自动开关、辅助电动机等组成，牵引通风机电动机复合冷却器电动机7.2HXD3机车辅助变流器4.辅助变流器的电路 CVCF变流器空气压缩机电动机变压器油泵司机室空调 CVCF变流器7.2HXD3机车辅助变流器5.辅助变流器的控制功能：主要是将399V交流电转换成恒定的750V直流电。中央处理器构成：主要由IGBT模块、模块门极驱动板（GUU1、GUU2）、检测基板（DET511）。（1）整流单元DET511GUU1、GUU2

IGBT运行状况检测发送检测信号综合处理反馈信号发出驱动信号传递驱动信号驱动控制7.2HXD3机车辅助变流器（2）逆变器单元功能：本回路将中间直流回路的750V直流电转换成380V的交流电，为各负载提供电源。构成：其主要由IGBT模块、IGBT门极驱动板（GUU、GUV、GUW）、检测基板（DET512）构成。中央处理器DET512GUU、GUV、GUW

IGBT运行状况监控发送检测信号综合处理反馈信号发出驱动信号传递驱动信号驱动控制5.辅助变流器的控制7.2HXD3机车辅助变流器（3）中央控制单元功能：本单元是辅助变流器的核心控制部分，其将各部分的检测信号进行分析处理后，对各部分实施控制。构成：其主要由COV-CTR及INV-CTR两部分构成。COV-CTR主要是对整流器单元进行控制，INV-CTR主要是对逆变器单元进行控制。7.2HXD3机车辅助变流器5.辅助变流器的控制小结1.功能2.组成、原理3.供电电路4.控制7.2HXD3机车辅助变流器1.组成：IGBT桥臂、绝缘高频变压器IST1和整流器FR、电抗器DCL1和电容LC1。直—交—直变换2.变换过程：IGBT桥臂将来自辅助变流器中间直流回路的750V直流电变换为6kHz的交流电，经高频变压器隔离、降压之后，再经FR整流成直流电，最后经电抗器和电容滤波输出110v直流电。为控制电路供电和蓄电池充电。7.3电源装置的DC/DC变换回路无感电容交—直—交变换变压变频三相交流电2~380V2~50Hz辅助绕组直流电压750V交流电压399V/50Hz四象限整流器脉宽调制逆变器中间直流回路滤波电感、滤波电容MP水泵电机APBM辅助