動(dòng)車組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文動(dòng)車組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文簡(jiǎn)述了我國(guó)動(dòng)車組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了動(dòng)車傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并講解了動(dòng)車組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)分析仿真模型理論知識(shí)。論述了動(dòng)車組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中包括傳動(dòng)系統(tǒng)功率的分析，牽引功率、黏著牽引力、啟動(dòng)加速度、平均加速度、列車運(yùn)行最高速度等進(jìn)行列車牽引特性的設(shè)計(jì)。通過動(dòng)車組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程分析得到了設(shè)計(jì)過程中的規(guī)律討論了在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題，總結(jié)了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題。關(guān)鍵詞：牽引傳動(dòng)系統(tǒng)、分析仿真模型，牽引功率，黏著牽引力，啟動(dòng)加速度第27頁(yè)共2

2、7頁(yè)邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文第一章CRH3型動(dòng)車組的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)介1.1CRH3型動(dòng)車組的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)介CRH3型動(dòng)車組為8輛編組的動(dòng)力分散交流傳動(dòng)電動(dòng)車組，4動(dòng)4拖，其中相鄰的兩輛動(dòng)車為一個(gè)基本動(dòng)力單元，每個(gè)動(dòng)力單元具有獨(dú)立的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖l所示，主要由1臺(tái)主變壓器、2臺(tái)牽引變流器和8臺(tái)牽引電機(jī)等組成。牽引變壓器原邊額定電壓為單相交流25kV／50Hz，副邊為l550V／50Hz。牽引變流器輸入側(cè)為四象限脈沖整流器(4QC)，2個(gè)4QC并聯(lián)為一個(gè)共同的DC連接供電，中間電容區(qū)部分存儲(chǔ)能量，輸出平

3、滑的直流電壓。輸出端為一個(gè)PWM逆變器，將DC連接電壓轉(zhuǎn)換成牽引系統(tǒng)所要求的變壓變頻i相電源驅(qū)動(dòng)4個(gè)并聯(lián)的異步牽引電機(jī)。本研究采用DTC系統(tǒng)來控制逆變和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，并對(duì)整個(gè)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模研究。1.2CRH3型動(dòng)車組的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)CRH3型動(dòng)車組在不同的速度時(shí)刻根據(jù)牽引／制動(dòng)曲線輸出所需的牽引力，使動(dòng)車組順利完成牽引或制動(dòng)過程。牽引工況時(shí)，牽引力和速度的數(shù)學(xué)關(guān)系為：再生制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力和速度的數(shù)學(xué)關(guān)系為：第27頁(yè)共27頁(yè)邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文第27頁(yè)共27頁(yè)邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文1.3.我國(guó)機(jī)車

4、電傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀1交-直傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展1958年底，我國(guó)試制出第1臺(tái)干線電力機(jī)車，即6Y1型電力機(jī)車。6Y1型電力機(jī)車是以前蘇聯(lián)H60型干線交直流傳動(dòng)電力機(jī)車為樣板，按照中國(guó)鐵路規(guī)范進(jìn)行研制的。由于當(dāng)時(shí)大功率電力電子器件尚未成熟，可用的整流器件是引燃管。6Y1型電力機(jī)車經(jīng)鐵科院環(huán)形鐵道運(yùn)行試驗(yàn)后，于1962年前后共試制了5臺(tái)樣車投入寶鳳線試運(yùn)行。但是，由于一些重要設(shè)備(調(diào)壓開關(guān)、牽引電機(jī)等)一直存在技術(shù)和質(zhì)量問題，尤其是引燃管整流器難以達(dá)到實(shí)際運(yùn)用要求，因此6Y1型電力機(jī)車未能投人批量生產(chǎn)。隨著我國(guó)電力

5、電子工業(yè)的發(fā)展，大功率整流二極管開始進(jìn)入到工程實(shí)用階段，為機(jī)車電傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展提供了必要條件。正是在這樣的技術(shù)背景下，在6Y1型電力機(jī)車基礎(chǔ)上，我國(guó)第1代有級(jí)調(diào)壓、交-直傳動(dòng)電力機(jī)車——SSl型電力機(jī)車于1968年試制成功，1969年開始批量生產(chǎn)，到1988年止，共生產(chǎn)826臺(tái)，使我國(guó)機(jī)車電傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)入到交-直傳動(dòng)時(shí)期?？煽匦推骷чl管的出現(xiàn)，使機(jī)車電傳動(dòng)技術(shù)跨上了一個(gè)新臺(tái)階。SS3型電力機(jī)車正是作為我國(guó)機(jī)車電傳動(dòng)技術(shù)由二極管整流有級(jí)調(diào)壓到相控?zé)o級(jí)調(diào)壓的第2代交-直傳動(dòng)客貨用電力機(jī)車。1978年底，由株洲

6、電力機(jī)車廠和株洲電力機(jī)車研究所共同研制成功。SS3型電力機(jī)車主電路采用牽引變壓器低壓側(cè)調(diào)壓開關(guān)分級(jí)與晶閘管級(jí)間相控調(diào)壓相結(jié)合的平滑調(diào)壓調(diào)速技術(shù)，使機(jī)車獲得良好的調(diào)速性能。第27頁(yè)共27頁(yè)邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文隨著大功率晶閘管性能的提高，相控技術(shù)成熟應(yīng)用到機(jī)車電傳動(dòng)領(lǐng)域，其代表車型為SS4型電力機(jī)車。SS4型機(jī)車是1985年開發(fā)的相控?zé)o級(jí)調(diào)壓、交-直傳動(dòng)8軸重載貨運(yùn)電力機(jī)車，是我國(guó)相控機(jī)車的“代表作”，與后續(xù)開發(fā)的SS5、SS6、SS7、SS8及SS9型電力機(jī)車一起，構(gòu)成我國(guó)晶閘管相控調(diào)壓、交-直傳動(dòng)的系列產(chǎn)

7、品。該型機(jī)車由2節(jié)完全相同的4軸電力機(jī)車通過內(nèi)重聯(lián)環(huán)節(jié)連接組成，每節(jié)車為一個(gè)完整系統(tǒng)，經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用和吸收消化國(guó)外8K、6K、8G型等機(jī)車的先進(jìn)技術(shù)，做過幾次重大改進(jìn)，使機(jī)車性能和質(zhì)量得到顯著提高，成為我國(guó)干線貨運(yùn)主型機(jī)車。2交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展為追蹤世界新型“交-直-交”電力機(jī)車新技術(shù)，更為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求,推動(dòng)軌道交通裝備技術(shù)進(jìn)步,我國(guó)研究、應(yīng)用交流傳動(dòng)技術(shù),經(jīng)歷了技術(shù)探索(理論認(rèn)識(shí)與基礎(chǔ)開發(fā))、引進(jìn)應(yīng)用(X2000動(dòng)車組)、合作研制(“藍(lán)箭”動(dòng)車組和NJ1內(nèi)燃調(diào)車等)、自主開發(fā)幾個(gè)階段。上世紀(jì)70年

8、代,我國(guó)開始研究交流電傳動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)；80年代完成了中等功率交流電傳動(dòng)系統(tǒng)的試驗(yàn)研究；90年代初研制了1Mw大功率變流系統(tǒng)并促進(jìn)AC4000原型機(jī)車的研制與組裝；90年代中期相繼啟動(dòng)高性能交流傳動(dòng)控制技術(shù)、大功率GTO牽引變流器工程化、中大功率IGBT牽引變流器、大功率異步牽引電機(jī)等一系列核心技術(shù)的攻關(guān)工程,取得了豐碩成果,并于本世紀(jì)初開始裝車應(yīng)用。2001年9月我國(guó)自行研制成功200km/h“