城轨车辆电气系统课件：城轨车辆牵引主电路（二）

城轨车辆电气系统

城轨车辆牵引主电路（二）目录逆变器工作原理一.牵引主电路工况二.牵引系统工作原理三.1、逆变电路把直流电变为交流电的电路。

为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。逆变器工作原理一CdVT1VT3VT5VT6VT4VT2ABCUd2Ud2L三相桥式逆变器主电路等效图2、逆变电路原理——主要解决问题：直流电和交流电的本质区别？（提问、探讨）电路如何把直流电变成交流电？（控制开关工作顺序）电路如何变频？改变开关变换导通的时间（周期）电路如何变压？（导通比α，PWM斩波）电路输出是方波，如何或得正弦波？（SPWM调制）如何控制电子开关的动作？（计算机控制）逆变器工作原理一①直流电和交流电的区别（本质：电势方向）

直流电的方向不随时间变化，而交流电的方向是随时间作周期性变化的。0tU0tU逆变器工作原理一②逆变——直流变交流（控制开关工作顺序）0tUR这样控制四个开关的开闭过程，供负载R得到不同方向的电压。逆变器工作原理一③变频原理：改变开关变换导通的时间（周期），即可改变输出交流电的频率。0tUR0tUR逆变器工作原理一④变压原理：通过改变开关的导通比α来改变了负载的电压，即通过PWM斩波调制的方法将矩形波变成若干段矩形波来控制平均输出电压。0tUR0tUR逆变器工作原理一⑤正弦波逆变控制原理：即通过SPWM斩波调制的方法将矩形波变为正弦波。0tUR0tUR逆变器工作原理一⑥如何控制电子开关的动作？（计算机控制）写程序计算机驱动电路电子开关tuRt1t2-uRt3电子开关的动作过程：1、t1-t2，k1、k2闭合，k3、k4断开。2、t2-t3，k3、k4闭合，k1、k2断开。3、重复上述动作。逆变器工作原理一结论改变开关开通的顺序就改变了电流的方向（逆变），改变开关开通的导通比α（导通时间和关断时间比)就改变了负载的电压（变压），改变开关工作周期(时间）就改变了频率（变频），这就是直-交变频调压的基本原理；也就是VVVF控制的基本原理。逆变器工作原理一1、牵引工况接触网→牵引逆变器→牵引电机牵引主电路工况二2、电制动工况（1）再生制动

牵引电机→牵引逆变器→接触网牵引主电路工况二（2）电阻制动

牵引电机→牵引逆变器→制动电阻牵引主电路工况二（一）牵引系统工作条件

牵引系统由牵引控制单元DCU控制，牵引系统必须满足以下三个条件才开始工作。（1）牵引方向（2）牵引授权指令（3）参考值1、牵引方向牵引方向由司机控制器方向手柄给出，且必须静止时进行，如果非零速（运行中）时换向，DCU将封锁牵引指令，TCMS将启动紧急制动。牵引系统工作原理三2、牵引授权指令牵引授权指令包含牵引指令和制动指令，由司机控制器主控手柄或ATO给出。牵引指令的必须满足以下条件才有效：（1）无制动指令（2）所有车门关好（3）主风缸压力达到牵引要求值（4）紧急制动已经缓解（5）所有空气制动及停放制动已经缓解牵引系统工作原理三3、参考值由司机控制器主控手柄或ATO给出。

人工驾驶时，参考值由司机控制器给出，自动驾驶时由ATO给出。参考值对应的是列车加速度的需求值，因此DCU需计算牵引给定力，并进行级位补偿、载荷补偿、轮径补偿，使得列车加速度与列车级位间呈线性关系。牵引系统工作原理三（二）牵引系统控制原理框图牵引系统工作原理三司机台控制台受电弓高速断路器线路接触器线路滤波器VVVF隔离开关轴端接地装置钢轨（电源负极）避雷器受电弓控制系统高速断路器控制系统线路接触器控制系统DCU牵引电机接触网（电源正极）硬线指令BCU空气制动装置网络指令（TCMS、VCU、MVB）轮对（二）牵引系统控制原理框图

牵引系统工作原理三牵引控制原理

列车牵引控制有继电器（硬线）控制和网络控制，并采用网络优先的控制方式，硬线紧急牵引控制作为备用。

在列车网络控制系统正常时，列车网络控制系统（TCMS）采集司机控制器或ATC系统的牵引、制动指令及级位（参考值）大小并通过MVB总线发送到DCU、BCU，完成列车的牵引及制动控制，并反馈牵引系统、制动系统的状态信息。

当列车控制网络故障时，采用紧急牵引模式，由继电器逻辑电路和列车硬线来实现列车的牵引和制动控制。牵引系统工作原理三（三）牵引系统的工作模式牵引系统的工作模式有两种：正常牵引和紧急牵引。1、正常牵引

正常牵引有人工驾驶模式和自动驾驶模式，由TCMS判断。当模式开关打到ATO模式，方向手柄在“向前”位，主控手柄在“零”位，并且有ATC发过来的ATO激活信号，列车处于自动驾驶模式。其他模式为人工驾驶模式。在自动驾驶运行过程中，自动驾驶模式建立条件丢失，列车进行紧急制动，列车模式自动转为人工驾驶模式。牵引系统工作原理三（1）人工驾驶模式

在人工驾驶模式下方向指令、牵引指令由硬线给出，参考值由司机控制器通过网络给定。牵引系统工作原理三牵引控制单元DCU牵引控制逆变器牵引电机TCMS主控手柄参考值牵引指令方向指令给定值（2）自动驾驶模式

在自动驾驶模式下方向指令、牵引指令由硬线给出，参考值由ATO通过网络给定。牵引系统工作原理三牵引控制单元牵引控制逆变器牵引电机TCMSATO参考值牵引指令方向指令给定值2、紧急牵引当列车控制网络故障时，采用紧急牵引模式，由继电器逻辑电路和列车硬线