电气传动机车车辆交流电动机的牵引技术.pdfVIP

西南交通大学

本科毕业设计（外文翻译）

ELECTRICDRIVESOFTRACTIONROLLINGSTOCKSWITHACMOTORS

年级：2006级

学号

姓名：黄斌权

专业：电气工程及其自动化

指导老师：何晓琼吴松荣

2010年6月

使用交流电动机的牵引电气传动机车车辆

LeonasPovilasLingaitis,LionginasLiudvinavièius

铁路运输部，维尔纽斯格迪米纳斯技术大学，J.Basanavièiausg.28

LT-03224维尔纽斯，立陶宛。E-

mail:leonasl@ti.vtu.lt;geltr@ti.vtu.lt

2006.03.01投稿;2006.05.09发表

摘要

本文介绍了用交流电机替代传统的直流电机时，机车车辆的牵引电力驱动的

电路设计的变化。提供使用非换向器电机类型的电力驱动的简化电路图。直流牵引

发动机运作上的弊端权衡直流串联励磁电机的一些积极的特征，确定其在机车车辆

牵引电力驱动的广泛使用。然而，半导体器件的快速发展，例如，晶闸管和IGBT

晶体管，导致种类繁多的半导体变频器。这使人们有可能建立一个具有自主主权的

内燃机车的三相电源供电系统和交流牵引电机的算法，并通过使用电压频率和电流

变频器获得匹配牵引力的发动机特性参数表。该图显示改变一个带有鼠笼式转子异

步电动机的电气参数的特殊方式。

关键字：电压，频率，功率，力矩，牵引力，机车速率，磁场。

1.引言

鉴于立陶宛铁路上使用电力牵引的前景看来，电力机车和电动火车以及电动

牵引机及其控制系统的正确选择的问题涉及到前沿。

长期使用牵引发动机作为电力传动装置的基DC-DC，AC-AC电源系统内燃机

车，电力机车和电动火车被证实是不可靠的。直流牵引电动机的故障大多是与由于

重型振动，滑动，冷却空气过滤器堵塞，水分等机械，电气和热过载原因造成的换

向器，电刷和绝缘体的损害有关。

众所周知，一个换向器装置的维修是非常昂贵的，需要定期检查换向器，电

刷和刷握。换向片的磨损由于电刷对换向器摩擦。此外，刷子应定期检查（因为弹

簧的参数变化）和更换。整流作用产生一个额外的感应电动势，损害整体的整流同

时造成换向器产生火花这种无法弥补的缺陷。由于这些缺点，直流牵引电动机也很

难被认为是有前途的技术。

然而，广泛应用于内燃机车，电动火车，电车，无轨电车等机车的传统的串

联牵引电动机有一定的优势和满足当时发动机的要求。其中的一优点是，在列车起

动时获得一个很大的牵引力。此外，在这种模式下，发动机的磁特性的线性部分转

矩正比于电枢电流值的平方，当牵引阻力发生变化时速度转矩特性完全满足要求，

速度和转矩控制相对简单。

然而，半导体技术的飞速发展导致了强大的能量转换器的产生。世界著名的

电器设备公司，像西门子，庞巴迪运输，通用阿尔斯通正在寻找调整交直电机的有

效方法来建立各种电路参数（电源电压，振幅，频率，转矩和牵引力）的功能关

系。目前开发的控制方法证实了非换向器类型的牵引电机的优势。

2.现代牵引机车车辆的电力牵引控制系统和结构

如图1所示为一个新的AC-AC型的电机驱动器。

图1采用非换向器电机的内燃机车牵引电力驱动类型：

SG-同步发电机；NSG-直流发电机；

AV-异步牵引电动机；TRS-前馈变频器；

VV-闸流管电动机；VK-闸流管换向器；

I-逆变器；L-均衡器

一个简单的交流电机驱动器（图1，1）是由一个同步发电机SG和一些鼠笼

式转子异步牵引电动机组成，显而易见，牵引电机轴转矩是成正比的发电机轴转矩

（当不考虑损失）。

电源电压的频率变化，主要是因为在的凸轮轴旋转数目的变化。如果需要，

在发电机和牵引电机的极对数可能会更改。这里描述的电力驱动没有控制电压的逆

变器。只有同步发电机励磁稳压器使用千兆克。由直流发电机NSG，逆变器和异步

牵引电机组成的电力驱动器（见图1，b）直接替代目前的电力驱动系统中电力驱

动器。

牵引电动机的电源电压频率变化由