掌握HXD3型電力機車主變流器電路結(jié)構(gòu)

機車采用兩組主變流器UMl、UM2,分別由主變壓器的牽引繞組2U1?2V6供電，主變流器再分別給牽引電動機Ml、M2、M3和M4、M5、M6供電。當任何一組或幾組牽引變流器支路出現(xiàn)故障時，均可通過故障隔離開關(guān)進行隔離。兩套主變流器的電路完全相同，以下就主變流器UM1的電路進行說明。02/

任務(wù)二

主變流器電路工作原理01/

任務(wù)一

主變流器電路構(gòu)成目錄content主變流器電路構(gòu)成任務(wù)一主變流器電路構(gòu)成主變流器UM1電路如圖1所示，又稱牽引變流器，其內(nèi)部可以看成由3個獨立的“整流一中間電路一逆變”環(huán)節(jié)構(gòu)成。每組牽引變流器分別有2個接觸器、1個輸入電流互感器、1個充電電阻、1個四象限整流器、中間電路、1個PWM逆變器、2個輸出電流互感器等組成。機車6組牽引變流器的主電路和控制電路相對獨立，分別為6個牽引電動機提供交流變頻電源。當其中一組或幾組發(fā)生故障時，可通過TCMS微機顯示屏，利用觸摸開關(guān)將故障的牽引變流器切除，剩余單元仍可繼續(xù)工作，實現(xiàn)整車的冗余控制。主變流器電路構(gòu)成圖1、三組牽引變流器的工作原理主變流器電路工作原理任務(wù)二主變流器電路工作原理01預(yù)充電電路02四象限整流器電路03中間直流電路主變流器電路工作原理1、預(yù)充電電路

四象限整流器的負載為直流回路支撐電容，我們知道電容器上的電壓不能突變，在接人電路瞬間，相當于短路。當四象限整流器接通牽引變壓器二次側(cè)繞組時，如果沒有限流電阻，電路將通過四象限整流器中的二極管與電容連接，會形成很大的電流沖擊。預(yù)充電電路的目的在于減小這種電流沖擊。預(yù)充電電路由接觸器AK1、K1和限流電阻組成。當中間電壓為零時，先合上接觸器AK1，牽引變壓器的牽引繞組通過充電電阻向四象限整流器供電，給中間直流回路支撐電容充電。當中間直流電壓達到2000V時，合上接觸器K1，再斷開充電接觸器AK1，在切除充電電阻的同時，繼續(xù)向中間電路充電，直至中間直流回路電壓達到2800V。此時，牽引變流器預(yù)充電過程完成，PWM逆變器才允許投人工作，向牽引電機供電。主變流器電路工作原理2、四象限整流器電路

四象限整流器電路如圖2-2-31所示，其并不局限于整流功能，同時還是一個逆變器。在牽引工況時，它是一個整流器，將電網(wǎng)的交流電變成直流電；當機車在再生制動工況下工作時，異步牽引電機工作在發(fā)電機狀態(tài)，這時四象限整流器變成逆變器，將電能回饋給電網(wǎng)。但無論是牽引還是再生制動，都要求電流和電壓在正反兩個方向工作，相當于坐標的四個象限上工作，故稱為四象限整流器。四象限整流器是一個脈寬調(diào)制變流器，將電源的交流電壓通過脈沖寬度控制，控制中間直流電壓的幅值和流人變流器的交流電流的相位，并使交流電流的波形盡量接近正弦形。這樣，使得交流側(cè)的基波電壓和基波電流的相位差接近于零，即使相移系數(shù)等于1,同時限制了諧波電流分量，也就提高了電流畸變系數(shù)。因此與相控整流器比較，四象限整流器有很高的功率系數(shù)，諧波電流含量也小得多。由于牽引變壓器牽引繞組的短路電壓達到40%,所以整流器的交流側(cè)有較大的電抗。由于電抗的儲能作用，四象限整流器又是一個升壓整流器，將牽引繞組1450V的交流電壓整流后變?yōu)?800V直流電壓。主變流器電路工作原理3、中間直流電路

中間直流電路如圖2所示，由中間電壓支撐電容、瞬時過電壓限制電路、中間電壓測量電路和主接地保護電路組成。HXDa型電力機車采用的是電壓型逆變器，為了穩(wěn)定中間回路電壓，并聯(lián)了大量的支撐電容，同時它還對四象限脈沖整流器和逆變器產(chǎn)生的高次諧波電流進行濾波。當牽引電機工作時，由電容器上取得電能，相當于電容器處于放電狀態(tài)，同時四象限整流器對電容器充電。為了保持中間電壓在2800V,就必須有中間電壓測量電路。通過電壓傳感器對牽引變流器中間回路的電壓進行監(jiān)測，并對四象限脈沖整流器進行控制，保證牽引變流器的中間電壓維持在正常許用值范圍內(nèi)。瞬時過電壓限制電路由IGBT和限流電阻組成。當中間電壓測量電路檢測到中間直流電壓異常時，瞬時過電壓限制電路的IGBT將導(dǎo)通，直流回路能量經(jīng)限流電阻放電和釋放，以消除過電壓。過電壓最容易發(fā)生于機車空轉(zhuǎn)、滑行或者受電弓跳弓引起的網(wǎng)壓中斷等情況。主接地保護電路由跨接在中間回路的兩個串聯(lián)電容和一個接