城軌車輛電氣系統(tǒng)

城軌車輛牽引主電路（一）目錄牽引系統(tǒng)概述一.牽引主電路組成二.牽引主電路各部分原理三.（一）牽引系統(tǒng)的功能牽引系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)列車的牽引和電氣制動。1、牽引工況：為列車提供牽引動力：接觸網(wǎng)（直流電）→三相交流電（變壓變頻）→牽引電機(jī)（牽引力）→列車。2、電氣制動工況：（1）再生制動：列車動能→牽引電機(jī)（電能）→直流電→接觸網(wǎng)（優(yōu)先，條件是發(fā)電電壓高于網(wǎng)壓）。（2）電阻制動：列車動能→牽引電機(jī)（電能）→直流電→制動電阻（無法反饋時(shí)采用）。牽引系統(tǒng)概述一（二）牽引系統(tǒng)分類1、按電機(jī)性質(zhì)分直流牽引系統(tǒng)（有刷直流系統(tǒng)已經(jīng)淘汰，新型無刷直流牽引系統(tǒng)和交流系統(tǒng)類似）和交流牽引系統(tǒng)。2、按照拖動電機(jī)數(shù)分一拖二（1C2M）和一拖四（1C4M）3、按控制單元控制原理分矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。牽引系統(tǒng)概述一（三）牽引系統(tǒng)的主要設(shè)備由受流器、避雷器、高速斷路器、VVVF逆變器、牽引控制單元（DCU）、參考值轉(zhuǎn)換器、牽引電機(jī)、制動電阻、接地裝置組成。牽引系統(tǒng)概述一1、牽引主電路圖牽引主電路二2、牽引主電路組成框圖牽引主電路二輸入電路濾波電路制動斬波電路VVVF逆變電路交流牽引電機(jī)牽引控制單元DCUDC1500V+－UVW3、牽引主電路主要設(shè)備牽引主電路二直流接觸器1直流接觸器2線路濾波電抗器的結(jié)構(gòu)符號空心或帶鐵芯的線圈牽引逆變器內(nèi)部牽引電機(jī)制動電阻箱軸端接地裝置1、輸入電路牽引主電路各部分原理三由DC1500V高壓連接（高壓箱、接地裝置）、預(yù)充電回路、差動電流傳感器、線電壓傳感器（1）DC1500V高壓連接（高壓箱、接地裝置）將DC1500V電源引入逆變器，形成輸入及回流回路。（2）預(yù)充電回路KM1、KM2、R1給逆變器濾波電容預(yù)充電（限流充電3S，短接接觸器閉合）充滿后再全流給逆變器上電；目的是防止初次上電時(shí)過大的充電電流損壞電路設(shè)備。牽引主電路各部分原理三（3）線電壓傳感器VH1檢測輸入電壓。（4）差動電流傳感器LH1、LH2檢測輸入電流及接地回流的差值，大于80A該回路高速斷路器跳閘。主要探測從DC供電到牽引電機(jī)定子線圈的任何接地故障。牽引主電路各部分原理三2、濾波電路（中間直流電路）牽引主電路各部分原理三由LC濾波器（電感L和電容C）、持續(xù)放電電阻,中間電壓傳感器、泵升電壓限制電路組成。（1）LC濾波器（電感L和電容C）濾除輸入和輸出雜波、限制逆變器損壞時(shí)產(chǎn)生的過電流。牽引主電路各部分原理三（2）持續(xù)放電電阻R2逆變器斷電時(shí)泄放濾波電容中的電能。（3）中間電壓傳感器VH2檢測中間直流電路的電壓。（4）泵升電壓限制電路V1、R3當(dāng)逆變器處于制動狀態(tài)時(shí)，防止發(fā)電電壓過高損壞電路絕緣及電容器。如果直流側(cè)電壓上升到高于最大允許等級（2000V），逆變器將被關(guān)閉。牽引主電路各部分原理三3、制動斬波電路牽引主電路各部分原理三由兩個制動斬波器，兩個制動電阻器、兩個電流傳感器組成。

（1）制動斬波器由兩個IGBT組成，其導(dǎo)通及關(guān)斷由DCU發(fā)PWM信號觸發(fā)，通過開關(guān)斬波作用，控制制動流入兩個制動電阻中電流的大小；中間環(huán)節(jié)電壓過高時(shí)，將超高能量轉(zhuǎn)送到制動電阻中消耗；逆變器關(guān)閉時(shí)泄放濾波電容中的殘存電壓。并接在IGBT的兩個二極管的作用是續(xù)流，目的是形成無功返送通路且防止IGBT斷開時(shí)過高的反向電勢損壞開關(guān)管。（2）中間電流傳感器LH5、LH6

檢測兩個制動電阻回路電流。（3）制動電阻

消耗列車制動時(shí)的能量，把由列車制動時(shí)產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉從而產(chǎn)生制動力。牽引主電路各部分原理三（3）制動電阻

消耗列車制動時(shí)的能量，把由列車制動時(shí)產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉從而產(chǎn)生制動力。牽引主電路各部分原理三4、VVVF逆變電路牽引主電路各部分原理三VVVF逆變器由6個功率開關(guān)元件及6個二極管、構(gòu)成，功率開關(guān)元件采用IGBT模塊，由脈沖信號觸發(fā)其導(dǎo)通及關(guān)斷。（1）VVVF逆變器在牽引工況時(shí)，由6個功率開關(guān)元件及6個二極管構(gòu)成三相橋式逆變電路，由DCU發(fā)PWM脈沖信號觸發(fā)其導(dǎo)通及關(guān)斷。把1500V的直流電逆變成變壓變頻三相交流電（額定電壓1110V，額定頻率75Hz）。并接在開關(guān)管兩端的6個二極管此狀態(tài)時(shí)起續(xù)流作用。（2）整流電路在制動工況時(shí)，IGBT開關(guān)管和二極管構(gòu)成PWM整流電路，將牽引電機(jī)電氣制動時(shí)發(fā)出的三相交流電整流成直流電，送回接觸網(wǎng)或制動電阻中消耗掉，形成制動力。

牽引主電路各部分原理三5、牽引控制單元DCU牽引逆變器控制單元DCU涵蓋開環(huán)/閉環(huán)控制任務(wù)和牽引逆變器故障保護(hù)的所有功能。DCU通過多功能車輛總線MVB連接到VCU，VCU可以實(shí)現(xiàn)牽引逆變器與控制指令層面之間的聯(lián)系。

DCU通過GDU（IGBT驅(qū)動板）控制逆變器及制動斬波器的工作，實(shí)現(xiàn)逆變、斬波、整流等工作工況。DCU內(nèi)設(shè)有冷卻風(fēng)扇，通過溫度監(jiān)測（兩個散熱片溫度、進(jìn)風(fēng)口溫度和ICU的PC板溫度）進(jìn)行控制。輸出電流傳感器LH3、LH4用于檢測輸出電流，為逆變器控制實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制提供電流反饋信號。牽引主電路各部分原理三6、牽引電機(jī)牽引主電路各部分原