第八章 交直交电力机车控制电路.ppt

§8.1 交直交机车控制基本原理 交流传动机车（动车组）的控制电路： 组成：机车主、辅电路的控制电器、信号装置和控制电源等，特别是微机网络系统。 作用：接收和传递列车网络信息控制装置的指令、状态信息，实现对列车的操纵和控制。 现代列车控制，由挂在列车网络上的多微机系统来实现。机车微机和中间车辆的微机，耦合在其本地网络（机车车辆总线）上，通过列车总线相互交换信息和数据。包括控制装置，也是以这种方式获得所需的指令和状态反馈信息，并发送控制信号。 §8.1 交直交机车控制基本原理 交流传动控制，实质上就是交流电动机的调速，是现代列车控制的核心。 一、控制系统的分级模式 通常分为列车级、机车（或车辆）级、传动级（设备级）三级控制。 1、列车级控制 涉及整列车有关的给定值和控制变量。 输入：司机从“本务车”司机台发运行状态指令（如牵引与制动、前进与后退、运行速度或牵引力、制动力）给定值。 输出：经列车网络传送到各机车或动力车，实现统一指挥，保证各动力单元的负载均匀分配，使功率和特性不同的各机车或动车间有最佳的负载分配状态。 §8.1 交直交机车控制基本原理 例如：德国ICE高速列车，列车控制装置（ZSG）的主要任务是保证控制和诊断数据的处理与传输。（参见讲义） 2、机车（车辆）级控制 涉及机车或动车正常运行的所有功能。 作用：在列车级控制指令下，主要是优化粘着控制、分配牵引和制动力，发送给传动级（设备级）控制装置。还具有： （1）限制冲击。通过限制牵引力或制动力给定值的变化，提高运行的舒适性； （2）监视主要设备的过电流、过电压、欠电压、过热，必要时切断主断路器； （3）限制一次电流，防止接触网不稳定（预防性措施）； （4）通过保护逻辑保证在接触网分相处的安全运行； §8.1 交直交机车控制基本原理 （5）通过辅助传动控制装置，实现辅助机械按功率大小提供相应冷却能量的最佳控制方式； （6）对所测实际值进行处理。 例如：西班牙国家铁路的S252交流传动电力机车，没有列车级控制装置，但传动级控制装置上有一个中央控制装置，其实就是机车级控制装置。（参见讲义） 注意：机车级控制装置按冗余原则设计，设一个备用。 3、传动级（设备级）控制 作用：实现对每个动力单元的控制，包括电动机控制和变流器控制，保证提供合适的牵引力和速度。 基本功能： （1）四象限脉冲整流器的控制； （2）电动机控制，也包括空转与滑行保护或粘着优化利用； §8.1 交直交机车控制基本原理 （3）电动机侧逆变器的控制； （4）变流器回路的监视与保护； （5）整个传动单元的故障检测与诊断。 二、控制装置的功能模块 按功能划分模块，方便制造，也方便模块电路设计和系统集成。 注意：一个传动控制装置对应一个轮对的变流器和电动机，一个传动控制装置对应一个转向架或动力车的多个轮对的多台电动机及变流器。 现代电力机车均微机控制，有的功能组可由软件实现。 §8.1 交直交机车控制基本原理 控制装置按功能组划分，如图8-1所示。 §8.1 交直交机车控制基本原理 1、牵引/制动控制功能组（Z） 处理来自司机台的指令，并使其成为相应动力单元的基本控制指令。在多台机车重联，所生成的指令由本务机车经网络送重联车。（参见讲义） 2、输入/输出功能组（K） 包括输入/输出接口，以及与传统机车有触点控制装置的接口（由直流110V蓄电池供电）。 3、解锁功能组（G） 主要是据司机指令和反馈的运行状态信息和诊断信息，“组织”开关设备和变流器投入或退出工作。（参见讲义） §8.1 交直交机车控制基本原理 4、电动机控制给定值处理功能组（H） 负责把来自上一级控制装置的牵引力或制动力给定值处理为电动机闭环控制用的给定转矩值。（参见讲义） 5、四象限脉冲整流器闭环开环控制功能组（F） 使中间直流回路电压保持恒定，控制四象限脉冲整流器交流侧电流相位（牵引时与网压同相，再生制动时与网压反相），尽可能地减少电流波形失真，保证接触网的功率因数最好，避免对信号和通信系统等干扰。（参见讲义） 6、电动机与逆变控制功能组（E） 包括电动机闭环控制和逆变器的SPWM控制器两部分。不论采用哪一种闭环控制法，必须考虑如何减少或消除逆变器输出侧和输入侧电压谐波。（参见讲义） §8.1 交直交机车控制基本原理 7、放空转打滑或粘着控制功能组（M） 能够在没有司机干预的前提下，自行按最大粘着所决定的牵引力或制动力运行。（参见讲义） 8、脉冲生成与分配功能组（A、B） 是变流器功率部