CRH2型动车组牵引变流器.docx

CRH2型动车组牵引变流器 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、真空交流接触器等主电路设备以及牵引控制装置、控制电源等控制设备组成。上述设备安装在1个箱体内，为减轻质量，箱框采用铝合金结构。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7.16。 牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz单相交流电.通过三电平PWM脉冲整流器变换为直流电，经中间直流回路将DC@@@@600～3000V(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。三电平逆变器采用异步调制、5脉冲、3脉冲和单脉冲相结合的控制方式。变流器取消了中间直流回路的二次滤波环节.牵引变压器不需设置二次滤波电抗器，使得二者质量均得到大幅度降低。 牵引变流器外形如图7.25，结构图如图7.26.外形尺寸如图7.27，内部接线图如图7.28，主要组成部件如表7.17。箱体中央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、继电器单元和牵引控制装置等，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 1 2 脉冲整流器功率模块 2 3 逆变器功率模块 3 4 牵引控制装置 1 5 热交换器 2 6 真空接触器 1 7 充电单元 1 8 过电压抑制晶闸管(OVTh)单元 l 含DCPT单元 9 门极电源 1 1O 继电器单元 1 11 电阻器单元 1 12 充电单元 1 13 接地电流检测(GCT)单元 1 14 过电压抑制晶闸管(OVTh)单元 1 含DCPT单元 15 门极电源 1 16 交流电压检测器（ACPT) 1 17 继电器单元 1 18 电阻器单元 l 19 空气过滤器 1套 20 检查面外罩 3种 7.5.1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部分由单相三电平电压型PWM脉冲整流器和交流接触器K构成。可实现交流电网侧功率因数接近1；电网电流尽可能接近正弦，消除谐波，最大限度地提高电网的经济效益，减少电网对周围环境的电磁污染；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，给电动机侧逆变器提供良好的工作条件。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，通过牵引控制装置的控制，实现输出直流电压为2600～3000V(按速度范围变化可调)的定电压控制以及牵引变压器原边电压、电流单位功率因数的控制。此外，还可通过牵引控制装置实现保护功能。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。交流接触器K控制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。这样在相同的情况鼍下，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控制方式下，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，也能保证一定的正弦度。 7.5.1.2工作原理 CRH2型动车组单相三电平PWM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，1200A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。 该电路的控制部分采用PWM调制方式，交流输入端的电压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分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，可以忽略，则脉冲整流器主电路可以等效为如图7.31所示电路。 在牵引绕组电压UN一定的情况下，IN的幅值和相位仅由Uab的幅值及其与UN的相位差来决定。改变基波的