电力牵引变流技术任务3城轨车辆交流牵引传动系统.ppt

图2-79 电力MOSFET的转移特性和输出特性 （a）转移特性 （b) 输出特性 ③开关特性 图2-80 功率MOSFET的开关过程 （a）MOSFET开关特性的测试电路； （b）波形 （2）功率MOSFET的主要参数 3．功率MOSFET的驱动与保护 图2-81 理想的栅极控制电压波形 （2）栅极驱动电路举例 图2-82 功率MOSFET的一种驱动电路 功率MOSFET的保护措施 （四）绝缘栅双极晶体管IGBT （a) 内部结构断面示意图 （b) 简化等效电路 （c) 电气图形符号 图2-83 IGBT结构、简化等效电路和电气图形符号 2．IGBT的基本特性 （1）IGBT的静态特性 图2-84 IGBT的转移特性和输出特性 （a) 转移特性； （b) 输出特性。 转移特性为IC与UGE间的关系。输出特性指的是IGBT的伏安特性。 （2）IGBT的动态特性     图2-85 IGBT的开关过程  3．IGBT的擎住效应（自锁效应） 定义 ：器件导通后其栅极不再具有控制能力。 形成原因：由于NPN晶体管基极与发射极之间存在体区短路电阻，P形 体区的横向空穴电流会在该电阻上产生压降，相当于对J3结施加正偏压，一旦J3开通，栅极就会失去对集电极电流的控制作用。车辆牵引系统是一个大电感，电压和电流的冲击很大，容易使IGBT满足寄生晶体管开通擎住的条件，形成动态擎住效应。 防止办法：选择的IGBT必须具有足够的电流容量并且通过合适的栅极电阻Rg来延长IGBT的关断时。 4．IGBT驱动电路设计要求 （3）推力一气隙特性 气隙小对电机特性和工作稳定性有利。直线异步电动机的τ／g = 20左右。 （4）推力—负荷占空因数特性 图2-59 直线异步电动机的 推力一气隙特性 通电时间与整个周期时间之比。 图2-60 直线异步电动机的 推力一占空因数特性 当负荷占空因数增大时，直线异步电动机的推力按指数函数规律下降。 （5）边缘效应 直线电机是长直、两端开断的结构，存在始端和终端，引起了边缘效应(端部效应)。 ? ① 静态纵向边缘效应 ② 动态纵向边缘效应 ③ 横向边缘效应 图2-61直线电机行波磁场 方向上的涡流分布 在气隙中出现脉振磁场和反向行波磁场，运行过程中将产生阻力和增大附加损耗。这种效应当初、次级相对静止时也存在，因而称为静态纵向边缘效应，纵向即磁场移动的方向。 在横向的边缘区域磁场削弱，造成空载气隙磁场横向分布的不均匀，这是第一类横向边缘效应。 次级导体板对电流分布及气隙磁场密度沿横向分布的影响，称为第二类横向边缘效应 4．直线异步电动机的优缺点 （1）优点 （2）缺点 5．直线牵引电动机在动车中应用 应用于城市轨道交通车辆时，初级可以设置在车上，也可以设置在地面，分别称为车载初级式和地面初级式。 图2-62 地铁隧道直径比较图? （二）直线电机车辆牵引系统案例分析 案例： 广州地铁四号线直线电机车辆牵引系统 四号线列车： 直线电机牵引； 用一台VVVF逆变器向二台直线感应电动机供电的交流传动系统； 用IGBT元件和脉宽调制技术的牵引VVVF逆变器； VVVF逆变器系统采用微机控制技术，有诊断和故障信息储存功能 VVF逆变器系统采用间接矢量控制方式。 牵引电机为3相8极的直线感应电机，安装在转向架上的部分是属于 电机的初级，安装在轨道中间的感应板是电机的次级。 1．牵引系统构成： 图2-63 车辆牵引系统的主电路图 牵引系统主电路图2-63中各符号代码为： 2．牵引系统及其控制: 3．牵引系统的矢量控制 通过矢量控 制可以实现： （1）感应板次边阻 抗变化补偿 （2）气隙变化控制 （3）无感应板时 的控制 图2-64 电机矢量控制图 4．系统主要设备参数（1） 表2-4 牵引逆变器技术参数 表2-5 直线电机技术参数 4．系统主要设备参数（2） 传感器原理 涡电流 测量范围／mm 0～25 适用材料 铝和铜 线性度／％ ≤l（?） 采样周期／ms 0．5 表2-6间隙传感器技术参数 表2-