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文檔簡介

25T客車逆變器的工作原理ZHENGZHOURAILWAYVOCATIONAL&TECHNICALCOLLEGE客車電氣裝置/BUSELECTRICALINSTALLATIONSpeaker主講人Zhangjia張嘉一、結構組成ThestructureandcompositionoftheinverterTFG23逆變器箱的組成、參數與原理TGF23系列型25T客車逆變器箱適用于具有DC6O0V供電電壓的動車組、車輛或其它具有相應供電制式及功率等級的設備。TGF23series25TpassengertraininverterboxissuitableforEMU,vehiclesorotherequipmentwithcorrespondingpowersupplysystemandpowerlevelwithDC600Vpowersupplyvoltage.該逆變器箱包括2臺35kVA的逆變電源裝置和1臺不小于10kVA的變壓器。Theinverterboxincludestwo35kVAinverterpowersupplydevicesandonetransformernotlessthan10kVA.逆變電源為空調、電加熱器以及其他車載交流380V用電設備供電,變壓器為AC220V用電設備供電。Theinverterpowersuppliespowerforairconditioners,electricheatersandotherin-trainAC380Velectricalequipment,andthetransformersuppliespowerforAC220Velectricalequipment.

TFG23逆變器箱的組成、參數與原理TGF23系列包括提供給長客廠的TGP23型及TGF23D型(高寒高包車用)、提供給四方廠的TGF23A型(軟硬車用)、TGF23B(高包車用)、TGF23C(餐車用)。TGF23seriesincludetheTGP23andTGF23DmodelsprovidedtoChangchunRailwayVehiclesCo.,Ltd.andtheTGF23BandTGF23CmodelsprovidedtoQingdaoSifangLocomotive&RollingStockCo.,Ltd.TGF23D型逆變器箱與其余四種的主要區別在于其三相變壓器容量為15kVA,其他為12KVA。ThemaindifferencebetweenTGF23Dinverterboxandtheotherfourtypesisthatitsthree-phasetransformercapacityis15kVA,whileothersare12KVA.其余四種之間的主要區別體現在柜體吊裝和出線規劃方面的差異。Themaindifferencesbetweenthefourtypesarereflectedincabinethoistingandoutgoinglineplanning.TFG23逆變器箱的組成、參數與原理二、主要技術參數Maintechnicalparameters

TFG23逆變器箱的組成、參數與原理三、25T–2×35kVA+12kVA逆變器工作原理Workingprincipleofthe25T–2×35kVA+12kVAinverter(一)主電路的組成Compositionofthemaincircuit1.輸入輸出隔離電路Inputandoutputisolatedcircuit

圖中的KM1、KM3電磁接觸器,其主要功能是在逆變器、輸入電路或輸出負載發生故障時實施隔離,防止故障擴散。TheKM1andKM3electromagneticcontactorsinthefigurearemainlyusedtoisolateandpreventfaultpropagationintheeventofinverter,inputcircuit,oroutputloadfaults.TFG23逆變器箱的組成、參數與原理2.中間支撐電路Intermediatesupportcircuit主要由濾波電容C1、C2組成。IntermediatesupportcircuitmainlyconsistsoffiltercapacitorsC1,C2.其主要功能是濾平輸入電路的電壓紋波,當負載變化時,使直流電壓平穩。由于逆變器功率較大,因此濾波電容的容量較大,一般使用電解電容。Itsmainfunctionistofilterthevoltagerippleoftheinputcircuit.Whentheloadchanges,itcanmaketheDCvoltagestabilized.Duetothelargepoweroftheinverter,thefiltercapacitorhasalargecapacity.Therefore,anelectrolyticcapacitorisusuallyused.R1和R2的另一個作用是在逆變器停止工作時,將電容上的電壓放掉。AnotherroleofR1andR2istoreleasethevoltageonthecapacitorwhentheinverterstopsworking.但由于電解電容的電壓等級限制(一般最高工作電壓為450V),需要兩個電容串聯后再并聯。Butduetothevoltagelevellimitofelectrolyticcapacitors,twocapacitorsneedtobeconnectedinseriesandthenconnectedinparallel.由于電容自身參數的離散,使得串聯的兩個電容電壓無法完全一致,因此采用電容兩端并聯均壓電阻的方法,如圖中的R1和R2。Duetothedifferentparametersofthecapacitor,thevoltagesofthetwocapacitorsconnectedinseriescannotbeexactlythesame.Therefore,themethodofconnectingvoltageequalizingresistorsinparallelatbothendsofthecapacitorisused,suchasR1andR2inthefigure.TFG23逆變器箱的組成、參數與原理3.緩沖電路Snubbercircuit

由R0和KM2組成。ThesnubbercircuitconsistsofR0andKM2.電容的特性是電壓不能突變,因此在合閘瞬間,電容的電壓很低,基本可以認為瞬間短路,因此對電源造成很大的沖擊電流,這個電流足以使保護熔斷器熔斷,因此逆變器電路一般都有輸入緩沖電路。Thecharacteristicofcapacitanceisthatthevoltagecannotchangesuddenly,sothatatthemomentofclosing,thevoltageofthecapacitorisverylow,whichcanbasicallybeconsideredasaninstantshortcircuit.Thenalargeinrushcurrentiscausedtothepowersupply,whichisenoughtoblowtheprotectivefuse.Therefore,invertercircuitsusuallyhaveinputsnubbercircuit.其工作原理為:Theprincipleoftheinputsnubbercircuitasfollows:

在輸入端施加電壓時,先通過緩沖電阻R0對電容充電,當電容電壓充到一定值時(比如540V),KM2吸合,將R0短路。Whenavoltageisappliedtotheinput,thecapacitorisfirstchargedthroughthesnubberresistorR0,andwhenthecapacitorvoltageischargedtoacertainvalue,KM2pullsinandR0isshort-circuited.只有電阻R0短路后,三相逆變電路才能啟動工作。OnlyaftertheresistorR0isshort-circuited,thethree-phaseinvertercircuitcanstarttowork.

TFG23逆變器箱的組成、參數與原理4.橋式三相逆變電路Bridgethree-phaseinvertercircuit由V1~V6組成的橋式三相逆變主電路是逆變器的核心電路,目前大部分逆變器采用IGBT和IPM作為開關器件。Thebridge-typethree-phaseinvertermaincircuitcomposedofV1toV6isthecorecircuitoftheinverter.Atpresent,mostinvertersuseIGBTandIPMasswitchingdevices.TFG23逆變器箱的組成、參數與原理5.交流濾波電路ACfiltercircuit由L1~L3和C1~C3組成,主要是將逆變器輸出的PWM波變成準正弦波。ACfiltercircuitconsistsofL1toL3andC1toC3.ItmainlyconvertsthePWMwaveoutputbytheinverterintoaquasi-sinewave.早期的逆變器輸出波形PWM波,諧波含量高,很多負載無法適應。EarlyinvertersoutputPWMwaveshavehighharmoniccontent,somanyloadscannotbeconnected.根據鐵路新的技術條件要求,25T客車使用的逆變器輸出為正弦波,由于驅動和保護技術的不斷完善,使逆變器的調制頻率提高,最高可達到6k~8k,因而濾波電感和電容的體積并不太大。Accordingtothenewrequirementsoftherailway,theoutputoftheinverterusedinthe25Tpassengertrainisasinewave.Thecontinuousimprovementofdriveandprotectiontechnologyhasincreasedthemodulationfrequencyoftheinverter,upto6kto8k,sothatthevolumeofthewaveinductorandcapacitorisnottoolarge.導通順三相逆變器的主電路如圖所示Themaincircuitofthethree-phaseinverterisshowninthefigure.圖中,輸入端為A、B,輸出為U、V、W,右上角為V1~V6的導通順序,陰影部分為各個IGBT的導通時間,每一格的時間為л/3。Inthefigure,theinputterminalsareA,B,andtheoutputterminalsareU,V,W.TheupperrightcorneristheconductionsequenceofV1~V6,theshadedpartistheon-timeofeachIGBTandthetimeofeachgridisл/3.根據各IGBT的導通順序,可以繪出U、V、W的線電壓波形。AccordingtotheconductionsequenceofeachIGBT,thelinevoltagewaveformsofU,V,andWcanbedrawn.三相線電壓之間的相位差為2л/3,幅值與直流電壓Ud相等,只要按照一定的順序控制6個逆變管的導通與截止,就可以把直流電逆變成三相交流電。Thephasedifferencebetweenthethree-phaselinevoltageis2л/3,andtheamplitudeisidenticaltotheDCvoltageUd.Aslongasthesixinvertertubesareturnedonandoffinacertainorder,thedirectcurrentcanbeconvertedintoathree-phasealternatingcurrent.導通順序T1、T2時間內,V1、V4同時導通,U為+,V為-,UUV為+且Um=Ud。DuringT1andT2time,V1andV4conductsimultaneously,Uis+,Vis-,UUVis+andUm=Ud.根據各IGBT的導通順序,可以繪出U、V、W的線電壓波形。AccordingtotheconductionsequenceofeachIGBT,thelinevoltagewaveformsofU,V,andWcanbedrawn.(1)(2)每一格時間為π/3導通順序T3、T4時間內,V3、V6同時導通,V為+,W為-,UVW為+且Um=Ud。DuringT3andT4time,V3andV6conductsimultaneously,Vis+,Wis-,UVWis+andUm=Ud.T6、T1時間內,V4、V5同時導通,V為-,W為+,UVW為-且Um=-Ud。、DuringT6andT1time,V4andV5conductsimultaneously,Vis-,Wis+,UVWis-andUm=-U

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