模块3 交流传动技术《列车电力传动与控制》教学课件.pptVIP

**由于设计理念的差异，对恒功率控制也有所不同，以额定频率为界，可以滞后也可提前进入恒压区，这样可获得不同的恒压频比。从起动到，逆变器按照恒压频比输出，牵引电动机工作在恒转矩区。恒功率区为，在此区域，有三种控制方式，即完全恒压恒功、滞后恒压恒功、提前恒压恒功。若三种控制方式的恒压频比分别定义为、、，则有1.完全恒压恒功(在额定频率点电压恒压)完全恒压恒功，即在点达到额定电压,如图3—27所示。**电动机在整个恒功范围电压恒定，电流值相对较高，由于受磁路、效率、损耗的影响，电流在恒功率最低频率点(额定频率)达到最大，因此电动机的温升最高点在额定频率点，而不是持续点。ALSTOM的电动机(CRH5、HXD2）就属于该情况。2.滞后恒压恒功率(在f1N之后进入恒压)在f1N时，逆变器仍然以恒压频比输出，电压低于额定电压，为升压恒功；当电压在点进入恒压段后，变为恒压恒功。此控制方式的恒压频比小于额定恒压频比，中途还可二次升压，这样电动机的电流可相对减少，电动机的最高温升点在持续点。如图3--28中实线所示。HXN3内燃机车采用的牵引电动机EMDA2938-5属于此情况。**3.提前恒压恒功率(在点提前进入恒压)提前恒压恒功率是在额定频率之前的点，电压达到额定电压，提前进入了恒压区，相应地提高了增大了恒压频比，其恒压频比大于额定恒压频比，即。增大了恒压频比，可减小起动电流，但电动机的电流与完全恒压恒频控制相类似，电动机的最高温升点是额定频率点而不是持续点。电压、电流变化关系如图3—28中虚线所示。电力机车HXD3采用的东芝电动机SEA-107/YJ85A属于这种情况。无论采用那种控制，在整个恒功区，电动机的电磁转矩随频率的增加呈反比例下降，在每个不同频率下，电动机有不同的过载能力，但最低过载倍数不能小于1.1。通过改变VVVF终点频率(速度)的位置，对牵引电动机温升及恒功率运行范围的影响较大，合理选择VVVF终点频率点位置，将使调速系统的匹配更经济合理。**3.3.6变频供电对牵引电动机的影响电力机车/EMU、内燃机车、城轨列车用异步牵引电动机的工作条件，与工业用异步电动机不同，它通过弹性联接装置悬挂在转向架或车体上，经常受到振动和冲击的影响，容易造成转子和绕组绝缘的损坏。此外，牵引电动机处在露天环境下工作，四季气候条件的变化和风霜雨雪的侵蚀，使电动机的可靠性和使用寿命受到严重威胁。由逆变器供电的牵引电动机，其电源中存在的高次谐波，对电动机的性能影响较大；采用并联供电运行的电动机，速率特性差异及轮径偏差影响负载分配均匀性。设计时须对高次谐波、供电方式和轮径差异等特殊运行条件加以考虑，满足、适应特殊的运行环境条件，使牵引电动机能够发挥更佳效能。**1.PWM逆变器供电对牵引电动机性能的影响目前，交流传动电力机车、电动车组及内燃机车大都采用PWM电压型逆变器，为牵引电动机供电，将对牵引电动机性能将产生诸多影响。（1）对绝缘结构的影响交流牵引电动机运行于逆变器供电环境下，介电强度远高于正弦电压供电系统，绝缘系统不仅承受着运行电压，而且还要承受逆变器换向时产生的尖峰电压，其实际承受电压应为运行电压和逆变器换向尖峰电压的叠加值。换向尖峰值电压数值较高时，将导致线圈绝缘层发生局部放电，所产生的能量及生成物将逐渐腐蚀绝缘层。PWM电压波形中含有谐波分量，产生的附加损耗转化为热能后又加速了电动机绝**缘结构的热老化，甚至产生电晕。因此，牵引电动机必须要提高介电强度，采用耐电晕绝缘系统，选择耐电晕性能优良的绝缘材料。（2）对效率及功率因数的影响由于采用逆变器供电，电源中存在着大量高次谐波，普通电动机在起动时才考虑的挤流效应问题，在异步牵引电动机的正常运行时就已经出现。挤流效应使电动机转子电阻增加、漏抗减小，相应增大了谐波电流的幅值，致使牵引电动机定子绕组电流增大，增加了电动机的损耗及温升，降低了电动机的效率和功率因数。（3）对轴承的影响电压型逆变器供电时，由于非正弦波电源供电和制造中电**动机内部结构误差引起磁场的不对称，致使牵引电动机会同时产生轴电压和轴承电压，将有电流通过轴承产生轴承