动车组辅助供电系统研讨.ppt

第四章 动车组辅助供电系统 第一节 辅助电源系统的作用 1、提供三相交流输出： 向动车组设备提供三相交流电源。 牵引变流器通风机、 牵引电机通风机、 牵引变压器通风机、 空气压缩机 车内空调、通风换气设备 直流变换装置（充电机）输入 2、提供单相交流输出 向动车组部分电力装置提供单相交流输出： 设备控制、 显示器、 水泵装置、 辅助制动 3、提供直流输出 向动车组相关设备提供直流输出： 设备控制（如牵引变流器、制动装置的控制） 照明系统、 监视装置、 关门装置、 应急装置 辅助变流器结构原理图 第二节 逆变器的基本情况介绍 一、逆变原理 1、逆变的概念： 逆变——与整流相对应，直流电变成交流电。 交流侧接电网，为有源逆变。 交流侧接负载，为无源逆变。 2、逆变电路的基本工作原理 S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 3、逆变电路的分类 根据直流侧电源性质的不同 电压型逆变电路的特点 电流型逆变电路 电流型逆变电路主要特点 (1)?直流侧串大电感，相当于电流源 (2)交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载不同而不同 电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多 电流型逆变电路和电压型逆变电路的不同 大多数电压型逆变电路都采用全控型器件，换流方式为器件换流。 采用半控型器件的电压型逆变电路已很少应用。 而电流型逆变电路采用半控型器件的电路仍应用较多； 电流型逆变电路就其换流方式而言，有的采用负载换流，有的采用强迫换流。 4、三相电压型逆变电路 三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路 应用最广的是三相桥式逆变电路 可看成由三个半桥逆变电路组成 180°导电方式 每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120 ° 任一瞬间有三个桥臂同时导通,每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。 三相电压型逆变电路工作波形 5、三相电流型逆变电路 串联二极管式晶闸管逆变电路 主要用于中大功率交流电动机调速系统 电流型三相桥式逆变电路 各桥臂的晶闸管和二极管串联使用 强迫换流方式，电容C1~C6为换流电容 6、换流方式 器件换流——适用于全控型器件。 其余三种方式——针对晶闸管。 器件换流和强迫换流——属于自换流。 电网换流和负载换流——属于外部换流。 当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭。 二、PWM（Pulse Width Moderation）脉宽调制 SPWM调制： 采用三角波和正弦波相交获得的PWM波形直接控制各个开关，可以得到脉冲宽度和各脉冲间的占空比可变的、呈正弦变化的输出脉冲电压，能获得理想的控制效果： 输出电流近似正弦载波频率必须高，才能保证调制后得到的波形与调制前效果相同。 SPWM调制原理图 1、单极性正弦脉宽调制 (a)输出电压波 (b)两种控制电压波的相交 2、双极性正弦脉宽调制 (a) 三角形载波 与正弦调制 波的相交 (b) 输出相电压波 3、脉宽调制（PWM）控制示意图 4、脉宽调制关键技术 ①电子开关元件 （IGBT、 IPM） ②开关频率 ③变频控制方法（V/F控制、矢量控制） IGBT的工作特点 IGBT 功率模块图 IPM IPM是一种智能型模块，是把IGBT的驱动电路、保护电路及部分接口电路和功率电路集成于一体的功率器件。 IPM 智能功率模块 IGBT和IPM分为单单元和双单元两种： 单单元：指一个模块包含上下桥臂的一个 IGBT（或IPM） 双单元：指一个模块包含上下桥臂的两个 IGBT（或IPM） 6只单单元器件或3只双单元模块可构成三相逆变器的主电路。 IGBT的散热器形式 目前主要有两种: ① 翅片式散热器 材料一般均采用铝； ② 热管散热器 　　 它的基板及热管的材质为铜，散热翅片的材质为铜或铝，内部循环的冷却液是水或酒精。 IGBT的翅片式散热器形式 热管散热器形式 ②开关频率 在脉宽调制情况下，单位时间内(1S)基波的周波数叫做工作频率，在单位时间内(1S)一个功率电子元件的开关次数叫“开关频率”。 A、变频控制方法一： V/F控制 简单实用，性能一般，使用最为广泛 只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持