動車牽引 復(fù)習(xí)題答案.docx

第8題（找不到答案）第9題（有可能答案不全）第17題（沒找到標(biāo)準(zhǔn)答案）1城市軌道交通車輛的工況有哪些特點？對其電力牽引系統(tǒng)有什么要求？答：城市軌道交通車輛的工況線路條件：通過曲線半徑小、坡度大、站間距短客流量：大而集中，乘客上下頻繁，高峰超載運行狀況：地面、地下運行，速度高，起制動加速度大。要求：對電力牽引系統(tǒng)提出了驅(qū)動功率大，效率高，裝置體積小和重量輕；適應(yīng)負載大的變化；自動化程度高，車輛控制系統(tǒng)能適應(yīng)列車靈活編組，具有驅(qū)動控制能力，能耗低、安全可靠等的要求。2.動車組牽引特性受哪幾方面限制？畫出牽引特性曲線牽引特性定義：牽引力隨車輛運行速度變化的規(guī)律Fk=f(V)，稱作軌道車輛的牽引特性。為保證安全，動車組的牽引特性受到以下方面限制：受粘著條件的限制，動車的牽引力應(yīng)小于由動輪與鋼軌間粘著條件所決定的極限粘著力；受牽引電動機允許的最大電流限制，動車所發(fā)揮的最大牽引力應(yīng)保證牽引電動機的電流小于由電機繞組發(fā)熱所決定的最大電流，有時動車的牽引力在受到此限制以前，已受粘著條件所限制；受車輛構(gòu)造速度的限制，動車的運行速度應(yīng)小于由車輛構(gòu)造所決定的最大安全速度；對于直流傳動的動車組，受直流牽引電動機安全換向的限制，動車在任一運行狀態(tài)下的牽引力和速度，均應(yīng)保證直流牽引電動機的安全換向。3. 直流傳動動車組調(diào)速方法有哪幾種？簡述每種方法調(diào)速途徑直流串勵牽引電動機的轉(zhuǎn)速nd：其中，Ud為牽引電動機端電壓；I為牽引電動機的負載電流；R為牽引電動機電樞回路中的電阻；Fd為牽引電動機的主極磁通；Cn為牽引電動機的結(jié)構(gòu)常數(shù)。 串勵電動機勵磁電流Il和電樞電流Id相等，所以電動機的負載電流I就與Il和Id相等。通常電樞繞組電阻R很小，在主磁路不飽和時，主極磁通Fd與I成正比，即Fd =KI，K為常數(shù)。所以(2-1)式可以寫成直流串勵牽引電動機的調(diào)速方法：改變牽引電動機的端電壓Ud；改變牽引電動機的主極磁通Fd(即改變電動機的勵磁電流Il)；改變電樞回路電阻R。改變牽引電動機端電壓的調(diào)速方法： 改變牽引電動機的連接法，例如串并聯(lián)的方式，但由于串并聯(lián)的方式有限，所以可調(diào)的電壓等級也有限，同時將導(dǎo)致電動機連接的復(fù)雜化；在電動機與電源之間串接斬波器，通過調(diào)節(jié)斬波器的導(dǎo)通比來改變電動機的端電壓平均值，這一方法控制簡單、性能優(yōu)良、能耗小，從而得到了廣泛應(yīng)用。改變牽引電動機主極磁通的調(diào)速方法：這種方法主要采用在主極繞組上并聯(lián)分路電阻，使電流的一部分流經(jīng)分路電阻，從而減少勵磁電流、磁勢和磁通。改變電樞回路電阻R的調(diào)速方法：在電動機的電樞回路中串接不同阻值電阻的調(diào)速方法，因其消耗較多的電能，經(jīng)濟性較差而不推薦使用。通常，直流串勵電動機在恒電壓下削弱磁場時，電動機電流會增加，電動機的功率和牽引力也隨之增加。若電機在恒功率條件下削弱磁場，則不能提高動車的牽引力和功率，但可以使電機的恒功率范圍擴大。需要注意，削弱磁場的深度是有限的，因為在高速度大電流時削弱磁場會導(dǎo)致電機換向困難，可能產(chǎn)生火花甚至環(huán)火。4.直流傳動動車組電阻制動如何實現(xiàn)電阻制動：電氣制動時牽引電動機產(chǎn)生的電能，如果利用電阻將其轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)掉，這種電氣制動方式稱作電阻制動。直流串勵牽引電動機在進行電阻制動時，通常勵磁繞組由其他電源供電，電樞繞組與制動電阻RZ相連接，這種方式稱作他勵式電阻制動。改變他勵繞組的勵磁電流和磁通，可以調(diào)節(jié)電機的制動電流和制動力。5.交流傳動動車組的調(diào)速方法有哪幾種？最常用的是？為什么？異步電動機的調(diào)速方法：改變供電電源頻率；改變異步電機的極對數(shù)；改變電機的轉(zhuǎn)差率。主要采用變頻調(diào)速方法，即改變電動機供電電源頻率f1的方法進行調(diào)速。從調(diào)速范圍、平滑性以及調(diào)速過程中，電動機的性能等方面來看，變頻調(diào)速很優(yōu)越，可以和直流電動機相媲美。改變磁極對數(shù)的缺點：由于是有限級變換，換接電路復(fù)雜，可靠性差，所以在軌道交通車輛調(diào)速中較少采用。改變轉(zhuǎn)差率的缺點：異步電動機的運行特點就是在接近同步轉(zhuǎn)速工作時，機械性能較硬，效率和功率因數(shù)都較高。如果遠低于同步轉(zhuǎn)速（s較大），各方面的性能都要變差。6.直流傳動動車組中斬波調(diào)壓控制工作原理直流脈寬調(diào)制周期T為 ton為一個周期中直流脈寬調(diào)制器的導(dǎo)通時間；toff為一個周期中直流脈寬調(diào)制器的關(guān)斷時間。導(dǎo)通比負載電壓平均值可見只要調(diào)節(jié)a，即可調(diào)節(jié)負載的平均電壓，這就是通常所說的導(dǎo)通比控制。動車一般使用定頻調(diào)寬控制，即脈寬調(diào)制，保持T不變，改變導(dǎo)通時間。另兩種定寬調(diào)頻控制（頻率調(diào)制）和混合控制使用比較少。7.交流傳動有哪幾種基本形式，請簡述采用交流電動機作為牽引電動機的交流傳動系統(tǒng)，由于所用的供電電源不同，交流電動機的形式不同，電源側(cè)交流裝置和電動機側(cè)交流裝置的不同，以及他們之間可能組合的方式不同，有：一、直-交系統(tǒng)這種系統(tǒng)的電源由直流電網(wǎng)供電，經(jīng)過濾波器、直流斬波器，在保持電壓不受網(wǎng)壓波動的影響下，用逆變器將直流電變成三相交流電，向交流電動機供給三相變頻調(diào)壓電源。二、交直交系統(tǒng)這是一種在交流電源和交流輸出之間有直流環(huán)節(jié)的系統(tǒng)，它使用交流電源。從交流變?yōu)橹绷骺刹捎枚O管整流、相控整流或四象限變流器等形式。三、交交系統(tǒng)這是把交流電源直接變?yōu)闋恳妱訖C所需要變頻電源的系統(tǒng)。系統(tǒng)通過三相變頻器獲得三相變頻電源。9.交流傳動逆變電路調(diào)壓哪幾種方法？1.調(diào)節(jié)逆變器與負載之間接入的輸出變壓器的輸出電壓；2.調(diào)節(jié)逆變器的直流輸入電壓；3.利用多臺同頻率的逆變器不同相位輸出電壓疊加實現(xiàn)調(diào)壓。10.什么是正弦脈寬調(diào)制技術(shù)(SPWM)？ 由于期望逆變器既可調(diào)壓又可以調(diào)頻，且逆變器的輸出電壓波形為正弦波。為此可以把一個正弦半波作i等分，把正弦曲線每一等分所包含的面積，都用一個與其相等的等幅矩形脈沖來代替。這樣，由數(shù)量足夠多的等幅而不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦的半波等效，而另半波也可用相同的方法得到。較為實用的方法是利用通訊技術(shù)中的“調(diào)制”概念，以期望的正弦波作調(diào)制波，對它進行調(diào)制的等腰三角波稱為載波。當(dāng)?shù)妊遣ㄅc正弦波相交時，用交點控制逆變器開關(guān)的通斷，即可得到一組等幅而脈沖寬度正比于正弦曲線函數(shù)值的矩形波，這就是正弦脈寬調(diào)制調(diào)制技術(shù)(SPWM)。根據(jù)輸出電壓波的極性不同，又可分為單極性(或不對稱)SPWM波和雙極性(或?qū)ΨQ)SPWM波。11.什么是單極性與雙極性SPWM？根據(jù)輸出電壓波的極性不同，又可分為單極性(或不對稱)SPWM波和雙極性(或?qū)ΨQ)SPWM波。單極性SPWM是指逆變器輸出相電壓在任何半周內(nèi)始終為一個極性。正弦調(diào)制波的頻率即為逆變器輸出電壓的頻率，每個正弦半波中三角形載波數(shù)為整數(shù)，這樣輸出的電壓波形對稱，諧波分量較少。雙極性SPWM是逆變器輸出半個周期內(nèi)，同一橋臂的上下兩個元件作互補式通斷工作的控制方式，所以在逆變器輸出相電壓的任意半個周期內(nèi)，都有正負極性的電壓交替出現(xiàn)，由此取其基波，可得交變的正弦波電壓。12. 請畫出三相橋式逆變電路13.180導(dǎo)通型和120導(dǎo)通型三相橋式逆變電路：由電路結(jié)構(gòu)可知，可控電路用來實現(xiàn)直流到交流的逆變，不可控電路為感性負載電流提供續(xù)流回路，完成無功能量的續(xù)流或反饋。因此與GTO并聯(lián)的六個二極管D1D6稱為續(xù)流二極管。根據(jù)各管導(dǎo)通時間的長短，有180導(dǎo)通型和120導(dǎo)通型兩種。180導(dǎo)通型對于瞬時完成換流的理想情況，這種逆變電路在任意瞬間都有三個管子導(dǎo)通，各個管子的導(dǎo)通時間為180。同相中上下兩橋臂中的兩個管子稱為互補管，它們輪流導(dǎo)通，如A相中的T1和T4各導(dǎo)通180，但相位也相差180，不會引起電源經(jīng)T1和T4的貫穿短路。所以180型三相橋式逆變電路每隔60導(dǎo)通，各管的導(dǎo)通依次是T1、T2、T3；T2、T3、T4；T3、T4、T5；T6、T1、T2。120導(dǎo)通型該逆變器電路中各管導(dǎo)通時間為120，任意瞬間只有不同相的兩個管子導(dǎo)通，同一橋臂中的兩個管子不是瞬時互補導(dǎo)通，而是有60的間隙時間，所以逆變器的各管間隔60導(dǎo)通，依次為T1、T2；T2、T3；T3、T4；T6、T1。當(dāng)某相中沒有逆變管導(dǎo)通時，該相的感性電流經(jīng)該相中的二極管流通。180導(dǎo)通型逆變器的電壓波形：120導(dǎo)通型逆變器的電壓波形：14.二點式（二電平）和三點式（三電平）逆變電路：1) 二點式（二電平）逆變電路以直流側(cè)中點N為參考點，對于U相來說，橋臂1通時，uUN=Ud/2，4通，uUN=-Ud/2，V、W類似。電路的輸出相電壓只有Ud/2 和-Ud/2兩種電平。這種電路稱為二電平逆變電路。兩電平逆變電路的輸出線電壓有Ud和0三種電平三點式（三電平）逆變電路三電平逆變電路也稱中點鉗位型（Neutral Point Clamped）逆變電路。每橋臂由兩個全控器件串聯(lián)構(gòu)成，兩者中點通過鉗位二極管和直流側(cè)中點相連。三電平逆變電路的輸出線電壓有Ud、Ud/2和0五種電平。三電平逆變電路輸出電壓諧波可大大少于兩電平逆變電路。15.逆變電路中緩沖電路作用、最典型緩沖電路圖：緩沖電路作用是抑制電力電子器件的內(nèi)因過電壓，du/dt或者過電流，di/dt，減少器件的開關(guān)損耗。對于串并聯(lián)RLCD緩沖電路，串聯(lián)的Ls用于抑制di/dt的過量，并聯(lián)的Cs用于吸收器件上的過電壓，即器件在關(guān)斷時Cs通過快速二極管Ds充電，吸收器件上出現(xiàn)的過電壓能量，由于電容電壓不會躍變，所以限制了重加dv/dt。當(dāng)器件開通時Cs上的能量經(jīng)Rs泄放。16.什么是矢量變換控制的變頻調(diào)速？通過坐標(biāo)變換，實現(xiàn)電流勵