城市轨道交通车辆电气运行与维修项目3 电源设备.ppt

任务1;任务重点;(1)绝缘栅双极型晶体管;图3.1;绝缘栅型场效应管可分为增强型和耗尽型两种：;图3.2;图3.3;3.4)，从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想象为两

个N型半导体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为它们之间搭了

一座桥梁，该桥的大小由栅压的大小决定。;图3.4;供给，使得晶体管截止。;图3.5;的等效电阻RDS)。输出局部为一个PNP三极管T1，此外还有一个内部

寄生的三极管T2(NPN管)，在NPN晶体管T2的基极与发射极之间有

一个体区电阻Rbr。;①静态特性。;图3.6; ②动态特性。

;图3.7; 开通过程中，在td，tr时间内，栅２射极间电容在外施正电压作用下

充电，且按指数规律上升，在tfu1，tfu2这一时间段内MOSFET开通，流过

对GTR的驱动电流，栅２射极电压根本维持IGBT完全导通后驱动过程

结束。栅２射极电压再次按指数规律上升到外施栅极电压值。;③擎住效应。;足以产生T2的基极电流，T2不起作用。但如果ic瞬时过大，Rbr上压降

过大，那么可能使T2导通，而一旦T2导通，即使撤除门极电压UGE，IGBT

仍然会像晶闸管一样处于通态，使门极G失去控制作用，这种现象称

为擎住效应。在IGBT的设计制造时已尽可能地降低体区电阻Rbr，使

IGBT的集电极电流在最大允许值ICM时，Rbr上的压降仍小于T2管的起

始导电所必需的正偏压。但在实际工作中ic一旦过大，那么可能出现擎

住效应。如果外电路不能限制ic的增长，那么可能损坏器件。

除过大的ic可能产生擎住效应外，当IGBT处于截止状态时，如果

集电极电源电压过高，使T1管漏电流过大，也可能在Rbr上产生过高的

压降，使T2导通而出现擎住效应。;(2)逆变器电路及工作原理;图3.8;图3.9;导电过程：(R为电动机阻抗);图3.10;导电方式波形图;

②负载线电压有效值：

;3.12;1)PWM控制的根本原理;3.13;3.14;常是等幅PWM波，输入电源是交流，得到不等幅PWM波。基于面积

等效原理，本质是相同的。;2)PWM逆变电路及其控制方法; ②调制法。输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波；

通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波；等腰三角波应用最多，其任一

点水平宽度和高度成线性关系且左右对称；与任一平缓变化的调制信

号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲，

符合PWM的要求。;图3.15;图3.16;3.17;图3.18;图3.19;防直通死区时间：;(4)车辆牵引电路;图3.20; 车辆整个牵引电路由一次电路和控制电路组成。一次电路如图

3.20所示，控制电路由牵引控制单元DCU构成(含VVVF)。

整个系统由受电弓、高速断路器HSCB、VVVF牵引逆变器、DCU/

UNAS(牵引控制单元)、牵引电机、制动电阻等组成，列车受电弓从接

触网受流，通过高速断路器后，将1500VDC送入VVVF牵引逆变器。

VVVF牵引逆变器采用PWM脉宽调制模式，将1500VDC直流电

逆变成频率、电压可调的三相交流电，平行供给车辆4台交流鼠笼式异

步牵引电机，对电机进行调速，实现列车的牵引、制动功能，其半导体变

流元件采用4500V/3000A的GTO(IGBT)，最大斩波频率为450Hz。

VVV输出电压的频率调节范围为0～112Hz，幅值调节范围为0～1;控制，同时具备完整的牵引变流系统故障保护功能、模块级的故障自诊

断功能和一定程度的故障自复位功能以及局部车辆级控制功能，DCU

是组成列车通信网络的一局部，与多功能机车车辆总线MVB接口及通

信。DCU集成在一个7U的标准机箱内，安装在逆变器箱(VVVF箱)中。;图3.21;图3.22;图3.24;; DCU的A314和A315板、UNAS的A329和A330板的前面板上通

过Harting接插件(48针)与外部电路联接。要实现IGBT大功率三相

交流电的变频、变压输出，在这个部件的栅级上，实现对控制信号的调

整。这就要靠DCU和UNAS控制电路来完成。; DCU为双微机工作方式，其CPU采用16位中央处理器80C166，

工作频率为20MHz。主控制微机(A304板)负责车辆控制和牵引/制

动控制，处理所有的数字/模拟信号，产生相应的控制信号；另一个微机

(A303板)接收主控制微机传送来的控制信号，计算产生VVVF逆变;a.牵引系统的控制与调整；

b.脉冲模式的产生与优化；;l.提供串行接口与PTU连接，进行监测与控制；;图3.25;动转换逻辑、故障保护逻辑等，比较复杂，要求很严格，稍有不对，那么会

使变流系统不能正常工作，甚至损坏器件。详细要求见?北京地铁房

山线传动控制单元逻辑设计?。; ②电机侧控制。电机侧控制的主要任务是根据