電力電子第9章

1、Power ElectronicsChapter 9Application of Power Electronics第9章 電力電子技術(shù)的應(yīng)用Outline 概覽概覽9.1 DC traction system for urban rail vehicle 城市軌道車輛直流牽引系統(tǒng)9.2 AC traction system for urban rail vehicle 城市軌道車輛交流牽引系統(tǒng)9.3 Auxiliary power for urban rail vehicle 城市軌道車輛輔助電源系統(tǒng)9.4 AC traction system for high-speed train 高速

2、動車組交流牽引系統(tǒng)9.5 Typical application for electric vehicle 電動汽車的典型應(yīng)用9.1 DC traction system for urban rail vehicle 城市軌道車輛直流牽引系統(tǒng)城市軌道車輛直流牽引系統(tǒng)組成：組成：（1）高壓設(shè)備：包括受電弓或第三軌受流器，空氣或真空斷路器、防止大氣過電壓的）高壓設(shè)備：包括受電弓或第三軌受流器，空氣或真空斷路器、防止大氣過電壓的裝置（如避雷器、放電間隙）和高壓側(cè)電壓、電流檢測裝置；裝置（如避雷器、放電間隙）和高壓側(cè)電壓、電流檢測裝置；（2）車內(nèi)或車下變流設(shè)備：包括牽引變流器（斬波器或逆變器等）、制動

3、電阻箱、輔）車內(nèi)或車下變流設(shè)備：包括牽引變流器（斬波器或逆變器等）、制動電阻箱、輔助供電電源以及相關(guān)的附加設(shè)備，如通風(fēng)機，壓縮機，泵等；助供電電源以及相關(guān)的附加設(shè)備，如通風(fēng)機，壓縮機，泵等；（3）轉(zhuǎn)向架中的機電能量變換裝置：齒輪箱、聯(lián)軸節(jié)等；（）轉(zhuǎn)向架中的機電能量變換裝置：齒輪箱、聯(lián)軸節(jié)等；（1）、（）、（2）、（）、（3）均屬）均屬于能量轉(zhuǎn)換部件。于能量轉(zhuǎn)換部件。（4）列車電子控制裝置：一般采用分布式結(jié)構(gòu)，分成三個級別，即列車控制級、動車）列車電子控制裝置：一般采用分布式結(jié)構(gòu)，分成三個級別，即列車控制級、動車控制級、子系統(tǒng)級。列車級控制涉及與整個列車有關(guān)的給定值和控制變量，用于整流控制級、子

4、系統(tǒng)級。列車級控制涉及與整個列車有關(guān)的給定值和控制變量，用于整流器列車的控制，包括列車與地面信號裝置和安全設(shè)施的通信。動車控制級用于控制與器列車的控制，包括列車與地面信號裝置和安全設(shè)施的通信。動車控制級用于控制與動車運行有關(guān)的運行過程。子系統(tǒng)級包括牽引控制器、制動控制器、輔助變流器等所動車運行有關(guān)的運行過程。子系統(tǒng)級包括牽引控制器、制動控制器、輔助變流器等所用的控制裝置?，F(xiàn)代列車電子控制裝置還包括列車自動監(jiān)測和診斷系統(tǒng)。用的控制裝置?，F(xiàn)代列車電子控制裝置還包括列車自動監(jiān)測和診斷系統(tǒng)。9.1.1 Application of DC chopper直流斬波器的應(yīng)用直流斬波器的應(yīng)用斬波調(diào)阻方式斬波器

5、CH和電阻器的一部分并聯(lián)，控制斬波器的導(dǎo)通比，該電阻即等效于無級的可變電阻。由于斬波器CH容量有限，所以在電路中只用以調(diào)節(jié)一段電阻，斬波器與接觸器配合，可以有效調(diào)節(jié)所有的串聯(lián)于主電路中的電阻，從而達到調(diào)節(jié)電機（或車輛）速度的目的。 由于斬波器調(diào)節(jié)沒有大的電流沖擊，電機調(diào)速性能得到改善，并可充分利用粘著條件，車輛的牽引性能也得到改善。但由于主電路中仍有一段電阻存在，性能不如其他斬波方式，是傳統(tǒng)電阻調(diào)速車和斬波車之間的過渡性車種。Application of DC chopper直流斬波器的應(yīng)用直流斬波器的應(yīng)用斬波調(diào)磁方式波器CH與勵磁繞組相串聯(lián)，以控制牽引電動機的勵磁電流 圖中電機為復(fù)勵牽引電動

6、機。牽引時為加復(fù)勵電動運行狀態(tài)，再生制動時為差復(fù)勵發(fā)電運行狀態(tài)，從牽引到制動的整個運行范圍電路不需切換，可實現(xiàn)連續(xù)控制，與串勵牽引電動機相比較，它具有斬波器的控制容量小（為調(diào)壓斬波的5%以下）、經(jīng)濟、斬波器造成的脈動電流成分小、對其他線路干擾影響小等特點。 Application of DC chopper直流斬波器的應(yīng)用直流斬波器的應(yīng)用斬波器與牽引電機串聯(lián)斬波器CH1與電機電樞相串聯(lián)，可以控制牽引電動機的供電電壓。當斬波器導(dǎo)通時，電動機M從電網(wǎng)中獲取能量，平波電抗器中儲存能量，當斬波器關(guān)斷時，儲存在平波電抗器中的能量通過續(xù)流二極管D釋放。 0CHM1DFPLFLApplication of

7、DC chopper直流斬波器的應(yīng)用直流斬波器的應(yīng)用斬波器與牽引電機并聯(lián)斬波器與牽引電機并聯(lián)連接，應(yīng)用于牽引電機的再生制動工況 牽引電機作為發(fā)電機工作，當斬波器開通時，發(fā)電機發(fā)出的能量以磁場能儲存在平波電抗器中，當斬波器關(guān)斷時，發(fā)電機發(fā)出的電能與平波電抗器中的磁場能反饋給電網(wǎng)，從而實現(xiàn)再生制動。 D1F2FPL0CHFLM9.1.2 上海地鐵車輛直流傳動系統(tǒng)主電路分析上海地鐵車輛直流傳動系統(tǒng)主電路分析上海地鐵一號線DC01型車輛為引進德國西門子的直流傳動車輛，該車型于20世紀80年代末設(shè)計，90年代初生產(chǎn)提供，車輛由DC 1500V架空線受電，采用直流斬波調(diào)速。DC01型車由兩個單元構(gòu)成，每單

8、元由A、B、C三節(jié)車輛組成。每輛車的走行部分由二臺二軸轉(zhuǎn)向架組成。 車輛A有司機控制臺，沒有牽引電動機，B、C兩節(jié)車輛皆為動車（B車帶受電弓），每一動軸由一臺全懸掛的直流牽引電動機通過傳動比為5.95的傳動齒輪驅(qū)動，動輪直徑為0.805m。牽引電動機為CUS5668B型直流串勵電動機，在牽引工況下，其額定功率為207kW，額定電流302A，額定電壓750V（電網(wǎng)電壓為1500V，一節(jié)車中4臺牽引電動機固定二串兩并聯(lián)接）。額定轉(zhuǎn)速1470r/min，在電阻制動工況下，最大制動電流為360A。 上海地鐵車輛直流傳動系統(tǒng)主電路分析上海地鐵車輛直流傳動系統(tǒng)主電路分析+-+-AB1K161F2 1R1

9、1V11C11L1動力車輸入電路的結(jié)構(gòu)原理圖電容1C1為濾波電容。在首次充電時，為防止充電電流過大，必須串入電阻（1R1）用以限流充電，當電容充足電后，短路限流電阻。上海地鐵一號線車輛直流傳動系統(tǒng)主電路原上海地鐵一號線車輛直流傳動系統(tǒng)主電路原理圖理圖 1K11K14接觸器；1U31U4電流互感器；1A2預(yù)勵磁裝置；1M11M4牽引電動機；R3、R5固定分路電阻；R4、R6磁場削弱電阻；1L3平波電抗器；1R3-R7R9制動電阻；1A1斬波器；V1、V2GTO主管；V3、V4制動晶閘管；V7、V8晶閘管；V5續(xù)流二極管；V9二極管；V11保護晶閘管MMMM(01018)1R31AAKKKKKAA

10、AAKAKAKAKABABAAABABABABABBBABABABAB(01018)101311K5(02113)1K8(02118)1K7(02117)1K6(02114)1M31M4A1B2A1B21023110241102521K9(02121)102511K13(02124)1M11M2-1R3-1R41R3102611210271D1D2D1D2102621U3(02173)31K1(02111)1K4(02116)1K3(02115)1K2(02112)1M31M4A1B2A1B21026410265102661U4(02175)1K10(02122)1K11(02123)1L31

11、02551025671013136411102241013310V5V11V1V2V4V31A1(02181)(03163)(03142)(02155)25102211022289-1R6-1R51R3-R7-R81R31K14(02125)102111K10(02133)12102111M31M410242D1D2D1D210232AKU130364(03036)V130365(03036)W130366(03036)1A2V7V8V9正向牽引工況正向牽引工況在正向牽引工況，牽引接觸器1K9，換向接觸器1K5、1K6及換向接觸器1K1、1K2、牽引接觸器1K10閉合。 +-1M31M41M3

12、1M11M2M11M3（F） 1M4（F）+- +-V1V21L3V51M1（F） 1M2（F）1M3（F）、1M4（F）分別為牽引電機1M3、1M4的勵磁繞組，1M1（F）、1M2（F）分別為牽引電機1M1、1M2的勵磁繞組。1R61K141R51M3（F）1M4（F）磁場削弱分流電阻接線圖 V1與V5各以250Hz頻率交替開關(guān)工作（GTO器件最小導(dǎo)通比為0.05）。兩管交替工作可以使流過電網(wǎng)和電機的電流脈動量減小，也可使流過平波電抗器1L3的電流脈動量減小，從而減小輸入濾波器和平波電抗器的體積與重量。再生制動工況工作再生制動工況工作 +-1M31M31M41M21M31M3（F） 1M4（

13、F）+-+-V1V21L3V51M1（F） 1M2（F）V7+-+-再生制動在牽引電動機處于發(fā)電機工況時向電網(wǎng)反饋電能，由再生斬波器實現(xiàn)。再生制動時（對應(yīng)于正向運行），牽引接觸器1K9、1K10斷開，制動接觸器1K11閉合，牽引電機采用交叉勵磁當GTO V1（V2）和晶閘管V7導(dǎo)通時，平波電抗器1L3儲能，當GTO V1（V2）關(guān)斷時，平波電抗器1L3自感電勢（左負右正）、電機串勵繞組自感電勢（左負右正）與電機電勢疊加。經(jīng)二極管V5反饋電能至（+）端，另一端經(jīng)V7晶閘管接至（-）端，此時電機把能量反饋給電網(wǎng)。 與牽引工況相比，電機電動勢與勵磁磁通方向均不變，而電樞電流方向改變。電阻制動工況電阻

14、制動工況 -1M31M31M41M21M31M1（F） 1M2（F）+-+-1R9V111L31M3（F） 1M4（F）V8V9V71R81R7V3V4+-+-電阻制動工況（對應(yīng)于正向運行），牽引接觸器1K10斷開，制動接觸器1K11閉合。電機能量消耗在外接制動電阻1R9、1R8、1R7中觸發(fā)導(dǎo)通各晶閘管（V3、V4、V7、V8、V9）可以切換（改變）制動電阻大小，從而改變制動力大小。同時通過V11、V7、V8的開關(guān)工作，可以調(diào)節(jié)與V11、V7、V8相并聯(lián)的電阻值，從而滿足串勵電機制動工況工作的需要。9.2 AC traction system for urban rail vehicle 城

15、市軌道車輛交流牽引系統(tǒng)城市軌道車輛交流牽引系統(tǒng) 廣州地鐵、上海地鐵二號線及其后建線路和許多城市正在建設(shè)的軌道交通線路都采用交流傳動技術(shù)。 交流牽引系統(tǒng)采用PWM控制的電壓型牽引逆變器、交流異步牽引電動機，通過適當?shù)木幗M方式和控制方式以改善粘著和降低噪聲，并配有完善的監(jiān)控和自動診斷系統(tǒng) 廣州地鐵列車輛技術(shù)參數(shù)廣州地鐵列車輛技術(shù)參數(shù) 列車長度（6輛車）139 980mm車輛寬度3 000mm車輛高度3 810mm地板高度1 130mm拖車質(zhì)量33t動車質(zhì)量36t軌距1 435mm軸式22+B0B0+B0B0+B0B0+B0B0+22軸重16t旅客容量座位336個站位正常（6個/m2）1 860個最

16、大（9個/m2）2 592個牽引電動機型式異步電動機等效持續(xù)功率190Kw數(shù)量16臺齒輪傳動比6.3啟動加速度1.0m/s2最大制動減速度1.3m/s2最大速度80km/h廣州地鐵列車輛技術(shù)參數(shù)廣州地鐵列車輛技術(shù)參數(shù)接觸網(wǎng)電壓標稱值DC1 500V變化范圍DC10 00-V1 800V輔助系統(tǒng)DC/AC逆變器輸出675kVA=450KVAAC3380V，50HzDC/DC變換器輸出225kW=50kWDC126v控制電壓DC110V蓄電池容量100Ah數(shù)量284個制動方式常用制動電氣制動快速制動空氣制動（踏面制動）緊急制動空氣制動（踏面制動）停車制動儲能制動（踏面制動）主電路主電路 軌道車輛交

17、流牽引系統(tǒng)的主電路包括受電弓、高速開關(guān)、避雷器、線路濾波器、牽引逆變器、牽引電機系統(tǒng)等 8HB0RMFMSDCPTASHGS123456712345678逆變器直流母線（-）逆變器直流母線（+）受電弓MS：主隔離開關(guān)MF：主熔斷器倍率器（用于測量電壓）DCPT：電壓檢測器件SH：分流器及直流電流檢測GS：接地開關(guān)HB：母線主電路高速斷路器DC1500VR0：逆變器直流供電部分電路 動態(tài)變流器的主電路動態(tài)變流器的主電路 3M3M3M3M34567891011121314151617181:24LA12L2AL2BL1:AL1:B2:24LA42R12R1R2A14V1 V3V4M+A2A3C23

18、C22C21C1R112R2C24C25V1R1A10:U21U11U3K1A10R5R4R3R2R1A10:K4A10:K3F2U1A10:U1L1:234L1:112A10:A3123V1R1C14C15R1C11R3C13C12U41234差動R41A1IIUIIIIIIIIIUA11:U1A12:U1U1A13:U1U2A14:U15+-相模塊電路相模塊電路廣州地鐵列車中的牽引逆變器在結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用模塊設(shè)計方法，它除了包含三相逆變器外，還包括制動斬波器（可視為逆變器的一相），每相包含了一個支撐電容器、一個相模塊（工作原理與電容三角形吸收電路相似）、兩個相電抗器及兩個吸收電阻。 1A1S

19、2S3S4SGK21WWGK21WW2A2V6V2C1C1R2R5V1V3V4VA1、A2：門控電路；S1、S2、S3、S4：測溫器件模塊的主元件采用GTO，在相模塊內(nèi)部以及牽引逆變器控制單元內(nèi)，均設(shè)有完善的保護措施。 廣州地鐵一號線牽引逆變器參數(shù)廣州地鐵一號線牽引逆變器參數(shù) 輸入電壓DC1500V +20% -33%輸入電流480A（有效值）輸出電壓01147V（線電壓基波有效值）最大輸出電流636A輸出效率0112HZ最高開關(guān)頻率450HZ脈沖模式異步調(diào)制，9、7、5、3分頻的同步調(diào)制和方波牽引電動機參數(shù)牽引電動機參數(shù) 輸出功率190kW（持續(xù)）、210kW（小時）轉(zhuǎn)矩1008Nm（持續(xù)）

20、、1114Nm（小時）線電壓1050V線電流132A（持續(xù)）、144A（小時）功率因數(shù)0.85（持續(xù)）、0.86（小時）效率0.915（持續(xù)）、0.914（小時）絕緣等級200K質(zhì)量650Kg異步牽引電機在PWM逆變器供電時的機械特性M=f(n)為：（1）牽引狀態(tài)：01453 rpm范圍為恒轉(zhuǎn)矩特性區(qū)；14532076rpm范圍為恒功率特性區(qū)；2076 3322 rpm范圍為自然特性區(qū)。（2）制動狀態(tài)：03322rpm范圍均為恒轉(zhuǎn)矩制動特性。列車診斷系統(tǒng)列車診斷系統(tǒng) 在車輛上，牽引逆變器、空調(diào)、輔助逆變器、直流變換器和空氣制動系統(tǒng)均有獨自的診斷系統(tǒng) CFSUATOATO21PA22BSBSBS

21、BSASBSBSAS控制總線列車總線A車B車C車CFSUATOATO21PA22BSBSBSBSASBSBSAS控制總線列車總線A車B車C車診斷總線診斷總線來自列車被診斷設(shè)備的信號來自列車被診斷設(shè)備的信號 通過SIBAS32中央故障存儲單元（CFSU）、TFT彩色顯示器、智能終端（KLIP Substation），將分散于每輛車上的被診斷部件（或系統(tǒng)）聯(lián)系起來，形成集中的列車診斷系統(tǒng) 軌道車輛的牽引控制單元軌道車輛的牽引控制單元 軌道車輛牽引系統(tǒng)的核心部件之一是牽引控制單元（TCU），它一方面接受列車司機控制器的指令，另一方面實現(xiàn)牽引電機的瞬時轉(zhuǎn)矩控制。 廣州地鐵使用由西門子公司開發(fā)的SIBA

22、S 32牽引控制單元（TCU）SIBAS 32系統(tǒng)的牽引控制單元，采用信號處理器Motorola DSP56001，該信號處理器時鐘頻率為27MHz，用于三相交流傳動的復(fù)雜控制結(jié)構(gòu)，采樣時間小于1ms9.3 Auxiliary power for urban rail vehicle 城市軌道車輛輔助電源系統(tǒng)城市軌道車輛輔助電源系統(tǒng) 輔助系統(tǒng)是軌道交通車輛上的一個必不可少的電氣裝置，可為空調(diào)機、通風(fēng)機、空壓機、蓄電池充電器及照明等輔助設(shè)備提供電源。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，輔助電源系統(tǒng)已從早期的旋轉(zhuǎn)式電動-發(fā)電機組由靜止式輔助電源替代。9.3.1 廣州地鐵一號線輔助系統(tǒng)廣州地鐵一號線輔助系統(tǒng)

23、三相輔助逆變電源 廣州地鐵列車的每輛車上配置了一臺75KVA的輔助逆變器作為靜止輔助電源產(chǎn)生三相380V交流電，驅(qū)動空調(diào)系、通風(fēng)機、空氣壓縮機、牽引逆變器風(fēng)機、制動電阻風(fēng)機等負載。靜止輔助電源的逆變器采用直流電源二分壓式電路，主開關(guān)元件采用IGBT，輸出端通過二臺變壓器二次側(cè)的特殊聯(lián)接（曲折形連接），得到近似于正弦波的階梯波，再經(jīng)過濾波器向負載供電 廣州地鐵一號線輔助系統(tǒng)廣州地鐵一號線輔助系統(tǒng) 直-直變換器 每輛A車上安裝了一臺直-直變換器，正常運行時與蓄電池及負載并聯(lián)，供照明和充電電源用，輸入電壓取自1500V的接觸供電網(wǎng)，輸出電壓為直流126V，額定容量為25KW，采用IGBT為開關(guān)元件

24、9.3.2 上海地鐵二號線輔助系統(tǒng)上海地鐵二號線輔助系統(tǒng)采用電容分壓、兩路直-直變換器、并聯(lián)輸出，經(jīng)斬波升壓穩(wěn)壓到DC 640 V，再逆變輸出三相四線50 Hz 380 V/220 V 交流電給用電設(shè)備供電； 并有一路經(jīng)斬波降壓穩(wěn)壓再經(jīng)直直變換為輸出DC 110 V控制電源。A車上帶DC 110 V控制電源，B車和C車上無DC 110 V 控制電源環(huán)節(jié)，逆變器輸出為三相AC 380 V并帶有中線。 9.3.3 上海地鐵三號線車輛靜止輔助系統(tǒng)上海地鐵三號線車輛靜止輔助系統(tǒng) 上海地鐵三號線車輛靜止輔助系統(tǒng)是法國Alstom公司制造。它由電壓等級3300 V的IPM構(gòu)成兩電平逆變器直接逆變。 高壓模

25、塊為減少其開關(guān)損耗，開關(guān)頻率一般不超過1 kHz。為改善輸出波形，在變壓器原邊一般要接入較笨重的濾波器，再經(jīng)50 Hz變壓器降壓隔離供出380 V/220 V 三相四線變壓器電源；另一路再經(jīng)整流與直-直變換器輸出DC 110 V控制電源，從電路上看，又經(jīng)過一級高頻變壓器隔離。 9.4 AC traction system for high-speed train 高速動車組交流牽引系統(tǒng)高速動車組交流牽引系統(tǒng)到2012年，我國高速鐵路總里程將達1.3萬公里，其中350公里速度級鐵路8000公里，250公里速度級鐵路5000公里，高速鐵路總里程將穩(wěn)居世界第一。現(xiàn)在運行的高速動車組有“和諧號”CRH

26、1、CRH2、CRH3和CRH5型四種。 其中CRH2高速動車組由中國南車集團生產(chǎn)，原型車是日本新干線E2-1000CRH2高速動車組采用交流傳動技術(shù)，其牽引系統(tǒng)主要由高壓電器設(shè)備（包括受電弓）、牽引變壓器、四象限變流器、中間環(huán)節(jié)、牽引逆變器、牽引電機、齒輪傳動系統(tǒng)等組成。CRH2動車組牽引傳動系統(tǒng)主電路原理圖動車組牽引傳動系統(tǒng)主電路原理圖 動車組電弓將接觸網(wǎng)的AC 25000V/50Hz 單相工并頻交流電輸送給牽引變壓器，經(jīng)變壓器降壓輸出1500V 單相交流電供給脈沖整流器，脈沖整流器將單相交流變換成直流電經(jīng)中間直流電路DC 26003000V 的直流電輸出給牽引逆變器，牽引逆變器輸出電壓0

27、2300V，頻率0220Hz 可控的三相交流電供給異步牽引電動機。 9.4.1 牽引傳動系統(tǒng)簡介牽引傳動系統(tǒng)簡介 高壓電器 主要包括受電弓、真空斷路器、避雷器、高壓互感器、高壓電纜及高壓連接器、接地保護開關(guān)EGS、高壓隔離開關(guān)、接地電阻器等。CRH2型動車組采用的DSA250型單臂受電弓由底架、升弓裝置、下臂、上臂、弓頭、滑板及空氣管路等組成。 牽引傳動系統(tǒng)簡介牽引傳動系統(tǒng)簡介 牽引變壓器 牽引變壓器是電力機車上的一個重要部件，用來把接觸網(wǎng)上取得的25kV 高壓電變換為供給牽引變流器及其他電機、電器工作所適合的電壓，其工作原理與普通電力變壓器相同，但由于工作條件的特殊性，存在一些在技術(shù)參數(shù)和結(jié)

28、構(gòu)設(shè)計上的特點而屬于特種變壓器。ATM9型牽引變壓器是CRH2動車組用的牽引變壓器 ATM9型牽引變壓器實物圖 1.熱油出油管輸入油冷卻器；2.電動油泵；3.油冷卻器；4.熱油吸入油管；5.變壓器繞組；6.冷卻風(fēng)入口；7.油冷卻器散熱片及熱風(fēng)出口；8.油流繼電器；9.溫度繼電器；10.原邊線路側(cè)套管；11.接線端子牽引傳動系統(tǒng)簡介牽引傳動系統(tǒng)簡介 牽引器 CRH2牽引變流器（以下簡稱變流器）由三電平脈沖整流器、中間直流電路、三電平逆變器、真空交流接觸器等主電路設(shè)備和無觸點控制裝置、控制電源等控制電路設(shè)備構(gòu)成，上述設(shè)備組裝于個箱體內(nèi)，安裝于搭載有牽引電機的動力轉(zhuǎn)向架上。在CRH2 一個基本動力單

29、元中，一個牽引變壓器接2個牽引變流器，每個牽引變流器可帶4臺并聯(lián)的牽引電機。牽引傳動系統(tǒng)簡介牽引傳動系統(tǒng)簡介CRH2牽引變流器實物圖 牽引變壓器牽引繞組輸出的AC1500V、50Hz 輸入牽引變流器，三電平脈沖整流器以PWM斬波方式工作，控制中間直流電壓牽引時在2600V3000V 之間，再生制動時穩(wěn)定在3000V。 三電平逆變器采用異步調(diào)制、5脈沖、3脈沖和單脈沖相結(jié)合的控制方式，牽引電機采用磁場定向矢量控制方式，輸出三相交流2300V，424A，0220Hz 對4臺并聯(lián)的電機進行速度、力矩控制。牽引器牽引器 三電平脈沖整流器 三電平脈沖整流器主電路原理圖 脈沖整流器實物圖 1吸收電容器；2

30、.吸收電阻器；3.驅(qū)動接口電路板；4.平衡電阻器；5.復(fù)合母線；6.散熱器；7.支撐電容；8.IPM；9.嵌位二極管；10.吸收二級管牽引器牽引器 三電平脈沖整流器 三電平脈沖整流器調(diào)制方式 交流側(cè)輸入端電壓uab的波形 牽引器牽引器 三電平逆變器 逆變器部分以支撐電容器電壓為輸入，經(jīng)過IPM變換，輸出電壓和頻率可變的三相交流電壓，以控制臺并聯(lián)感應(yīng)電機的速度和力矩。 再生制動時功能為反變換，以感應(yīng)電機輸出的三相交流為輸入，向支撐電容器側(cè)輸出直流電壓。逆變器主電路采用兩主管串聯(lián)與中點帶箝位二極管的方案，控制采用改善中點電位偏移的空間矢量控制技術(shù)。 輸入功率1296kW(直流3000V，432A)

31、輸出功率1475kVA(三相交流2300V，424A，0220Hz)效率98.5%以上（牽引電機額定）功率因數(shù)97%以上（在額定載荷條件下，除輔助電路和控制電路外）載波頻率1250Hz主功率元件高耐壓IPM/IGBT 3300V 1200A箝位二極管高耐壓二極管 3300V 1200A支撐電容器1250F10%CRH2逆變器參數(shù) 牽引器牽引器 三電平逆變器 三電平逆變器主電路原理圖 逆變器功率模塊實物圖 1.吸收電容器；2.吸收電阻器；3.驅(qū)動接口電路板；4.平衡電阻器；5.復(fù)合母線；6.散熱器；7.支撐電容；8.IPM；9.嵌位二極管；10.吸收二級管牽引器牽引器 牽引電機 CRH2 牽引電

32、機采用MT205型三相4極鼠籠形異步電機，每節(jié)動力車4個（采用并聯(lián)連接），一個基本動力單元8個，全列共計16個。電機額定功率為300kW，最高運轉(zhuǎn)速度6120r/min，最高試驗速度達到7040r/min。 所有牽引電機的外形尺寸、安裝尺寸和電氣性能相同，在動車的轉(zhuǎn)向架各個輪軸之間可完全互換。 牽引電機實物圖 9.5 電動汽車的典型應(yīng)用電動汽車的典型應(yīng)用 在電動汽車中，電力電子技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用和深入研究，其典型應(yīng)用為DC/AC驅(qū)動逆變器、DC/DC電能變換器、電池充電器、DC/DC輔助電源等。 受電動汽車實際運行條件的限定，車載電力電子裝置應(yīng)具有成本低、體積小、比功率大、易于安裝的特征。 除

33、此之外，電動汽車電力電子裝置的可靠性、電磁兼容性（EMC）也是需要考慮的因素。9.5.1 電動汽車的分類電動汽車的分類電動汽車分為： 純電動汽車（Pure EV） 混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV） 燃料電池汽車（Fuel Cell Vehicle，F(xiàn)CV）三大類。 純電動汽車純電動汽車純電動汽車是完全由二次電池(如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池等) 儲能并通過電機提供唯一驅(qū)動力的汽車，其附件、照明等能源也單獨依靠電池儲能。 純電動車結(jié)構(gòu)簡單、操作性好、效率高，而且它本身不排放污染大氣的有害氣體，噪音也遠比傳統(tǒng)汽油車小。但目前電動汽車的動力電池單位重量儲存的能量太少，電池價格較貴 燃料電池汽車燃料電池汽車 燃料電池汽車將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，并儲存在蓄電池中，依然由電機驅(qū)動車輪。 燃料電池電動汽車具有能量轉(zhuǎn)化率高、不污染環(huán)境、使用壽命長等不可比擬的優(yōu)勢。目前燃料電池技術(shù)和研究還沒有取得重大突破，燃料電池電動汽車的