城市軌道交通電力牽引復(fù)習(xí)資料

1、城市軌道交通 電 力牽 引 復(fù)習(xí) 資料第一章?tīng)恳碚摶A(chǔ)1、目前，絕大多數(shù)城市軌道交通車輛屬于鋼輪鋼軌式，運(yùn)行的任何一種工況，都依賴于 車輪和鋼軌的相互作用力。在鋼輪鋼軌式城市軌道交通車輛中，牽引動(dòng)力由牽引電動(dòng)機(jī)通 過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳遞給動(dòng)車的動(dòng)力輪對(duì)（動(dòng)輪），由車輪和鋼軌的相互作用，產(chǎn)生使車輛運(yùn)動(dòng) 的反作用力。2、 空轉(zhuǎn)：因驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)大，破壞粘著關(guān)系，使輪軌間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象，稱為“空轉(zhuǎn)”。3、 粘著：由于正壓力而保持動(dòng)輪與鋼軌接觸處相對(duì)靜止的現(xiàn)象稱為“粘著”。4、蠕滑：在動(dòng)輪正壓力的作用下，輪軌接觸處產(chǎn)生彈性變形，形成橢圓形的接觸面。從 微觀上看，兩接觸面是粗糙不平的。由于切向力的作用，動(dòng)輪

2、在鋼軌上滾動(dòng)時(shí)，車輪和鋼 軌的粗糙接觸面產(chǎn)生新彈性變形，接觸面間出現(xiàn)微量滑動(dòng)，即“蠕滑” 。5、蠕滑速度：由于蠕滑的存在，牽引時(shí)動(dòng)輪的波動(dòng)圓周速度將比其前進(jìn)速度高，速度差?o ?稱為蠕滑速度，用蠕滑率表示。C =？.，式中?動(dòng)輪的前進(jìn)速度；？?一動(dòng)輪的轉(zhuǎn) 動(dòng)角速度。6論述：粘著系數(shù)與改善粘著的方法。（P5）（一）影響粘著系數(shù)的重要因素：動(dòng)輪踏面與鋼軌表面狀態(tài)；線路質(zhì)量；車輛運(yùn)行 速度和狀態(tài)；動(dòng)車有關(guān)部件的狀態(tài)。（二）改善粘著的方法：修正輪軌表面接觸條件，改善輪軌表面不清潔狀態(tài)；試法改 善軌道車輛的懸掛系統(tǒng)，以減輕輪對(duì)減載帶來(lái)的不利影響。 常用的措施：撒沙、清洗軌道、 打磨鋼軌，改進(jìn)匝瓦材料如用

3、增粘匝瓦，改善車輛懸掛減少軸重轉(zhuǎn)移。7、制動(dòng)方法分為三類：摩擦制動(dòng)：包括閘瓦制動(dòng)和盤式制動(dòng)；電氣制動(dòng)：包括電阻 制動(dòng)和再生制動(dòng)；電磁制動(dòng)：包括磁軌制動(dòng)和渦流制動(dòng)。8、電磁制動(dòng)的最大優(yōu)點(diǎn)是所產(chǎn)生的制動(dòng)力不受輪軌間的粘著條件限制。9、摩擦制動(dòng)和電氣制動(dòng)都是通過(guò)輪軌粘著產(chǎn)生制動(dòng)力的。10、當(dāng)動(dòng)輪對(duì)的牽引力大于最大粘著力時(shí)，輪對(duì)就發(fā)生空轉(zhuǎn)。11、軌道交通車輛在設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了輪軌之間的粘著利用，但是沒(méi)有粘著控制系統(tǒng)的 軌道車輛動(dòng)車只能靠其自然特性運(yùn)行，難以運(yùn)用到粘著極限。12、粘著控制分類：按控制類型分類，目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的粘著控制系統(tǒng)主要是校正型和蠕滑率控制型兩大類。13、集中控制：這種控制方式是一個(gè)

4、粘著控制系統(tǒng)控制整輛動(dòng)車。14、分散控制：這種控制方式也是單軸控制，即每一動(dòng)軸單獨(dú)控制。15、城市軌道交通車輛的運(yùn)行阻力包括基本阻力和附加阻力。16、城市軌道交通車輛的單位重量附加阻力主要取決于線路條件，例如坡道阻力、彎道阻 力、隧道空氣阻力。17、城市軌道交通車輛各項(xiàng)牽引參數(shù)中，起動(dòng)加速度的選擇至關(guān)重要，因?yàn)樗鼘?duì)軸功率和旅行速度都有著直接的影響。目前世界各國(guó)的城市軌道交通車輛起動(dòng)加速度為s2。適當(dāng)?shù)剡x擇起動(dòng)加速度，可以使城市軌道交通車輛以較小的軸功率得到符合需要的旅行速度。18、對(duì)于各種不同的站距，起動(dòng)加速度大于后，對(duì)縮短開(kāi)行時(shí)間的作用都將越來(lái)越弱。取 不同的最高運(yùn)行速度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，也可以

5、看到起動(dòng)加速度大于后，對(duì)縮短開(kāi)行時(shí)間的作 用減弱這一現(xiàn)象。19、城市軌道交通車輛各項(xiàng)牽引參數(shù)中，起動(dòng)加速度的選擇對(duì)軸功率和旅行速度都有著直 接的形響。起動(dòng)加速度大于后，再用增加起動(dòng)加速度的方法來(lái)縮短運(yùn)行時(shí)間，其效果將越 來(lái)越差，而軸功率卻仍然成倍數(shù)增長(zhǎng)。必須適當(dāng)選擇起動(dòng)加速度，以保證在得到規(guī)定旅行 速度的同時(shí)，避兔不必要地增加軸功率，從而降低車輛和其他設(shè)施造價(jià)第二章?tīng)恳妱?dòng)機(jī)與運(yùn)行1、牽引電動(dòng)機(jī)是城市軌道交通車輛得以實(shí)現(xiàn)牽引及電制動(dòng)的動(dòng)力機(jī)械。3、2、直流電動(dòng)機(jī)的特性與勵(lì)磁方式有關(guān)，直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有：串勵(lì)、 他勵(lì)、復(fù)勵(lì)。般來(lái)說(shuō)，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)有軟特性，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)有硬特性。4、加復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)，速率

6、特性介于他勵(lì)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)之間， 其硬度由他勵(lì) 繞組磁勢(shì)占總磁勢(shì)的比例而定，他勵(lì)繞組磁勢(shì)比例越大，速率特性越接近他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，反 之則接近串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性。5、由空載損耗引起的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 M般為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1%3左右。&調(diào)節(jié)直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法：改變牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓；改變牽引電動(dòng)機(jī)的 主極磁通。7、改變牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓的方法：改變牽引電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接法；例如串并聯(lián)的方式。 由于聯(lián)接 的方式有限，所以可調(diào)的電壓等級(jí)也有限，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)的連接復(fù)雜；在電動(dòng)機(jī)回路中 接電阻，通過(guò)凸輪成斬波方法調(diào)節(jié)電阻值實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，這種應(yīng)用已久的方法要消耗電能，不 經(jīng)濟(jì)；在電動(dòng)機(jī)與電源之間串接斬波器，調(diào)節(jié)斬波器的導(dǎo)

7、通比來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的端電壓。8、判斷：機(jī)械穩(wěn)定性是指列車正常運(yùn)行時(shí)， 由于偶然的原因引起速度發(fā)生微量的變化后， 動(dòng)車本身能恢復(fù)到原有的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)?？梢杂昧熊囁俣全@得增量 V時(shí)，引起的反饋是 負(fù)反饋還是正反饋來(lái)判斷是否穩(wěn)定。9、除差復(fù)勵(lì)外的各種勵(lì)磁方式下，直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性曲線都具有負(fù)斜率，均滿足穩(wěn) 定性條件，在列車牽引時(shí)具有機(jī)械穩(wěn)定性。10、牽引電動(dòng)機(jī)的電氣穩(wěn)定性是動(dòng)車正常運(yùn)行時(shí)，由于偶然的原因引起電流發(fā)生微量變化 后，電動(dòng)機(jī)本身能恢復(fù)到原有的電平衡狀態(tài)。11、牽引電動(dòng)機(jī)的曲線斜率為正值時(shí)， 就具有電氣穩(wěn)定性。 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)在任何負(fù)載情況下， ， 斜率處處為正值，具有電氣穩(wěn)定性。12、串勵(lì)電動(dòng)

8、機(jī)負(fù)載分配不均勻程度比他勵(lì)電動(dòng)機(jī)小。13、從粘著重量利用觀點(diǎn)出發(fā)， 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)優(yōu)于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。 除粘著重量利用外其他性能， 都是串勵(lì)電動(dòng)機(jī)優(yōu)于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)。14、變阻控制是通過(guò)調(diào)節(jié)串入電機(jī)回路的電阻來(lái)改變直流牽引電動(dòng)機(jī)端電壓來(lái)達(dá)到調(diào)速目 的，主要有凸輪控制和斬波調(diào)阻控制兩種方式。15、電阻制動(dòng)分為：他勵(lì)式電阻制動(dòng)和串勵(lì)式電阻制動(dòng)。16、直流牽引電動(dòng)機(jī)只有優(yōu)良的牽引利制動(dòng)性能、調(diào)節(jié)端電壓和勵(lì)磁，就可以方便地進(jìn)行 調(diào)皮。但是直流牽引電動(dòng)機(jī)酌換向器結(jié)構(gòu)尚存在一系列缺點(diǎn)：電機(jī)換向困難和電位條件惡 化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作可靠性較差、制造成本高和維修麻煩。17、異步電動(dòng)機(jī)采用VVVF空制。18、轉(zhuǎn)矩裕量：異步電

9、機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩取決于電機(jī)漏抗，最大電磁轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩 的差值稱為轉(zhuǎn)矩裕量。19、增大異步電機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩的方法有兩種：增大磁通（磁負(fù)荷型）和增大轉(zhuǎn)子電流 （電負(fù)荷型）。20、牽引工況時(shí)，輪徑大的負(fù)載偏大，輪徑小的負(fù)載偏??；制動(dòng)工況相反：輪徑大的負(fù)載 偏小，輪徑小的負(fù)載偏大。21、 對(duì)于由一臺(tái)逆變器供給多臺(tái)異步電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的城市軌道交通車輛，在檢測(cè)空轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng) 選取并聯(lián)電機(jī)中轉(zhuǎn)速最低的作為基準(zhǔn)信號(hào)；而檢測(cè)滑行時(shí)，應(yīng)選取其中轉(zhuǎn)速最高的作為基 難信號(hào)。為了提高防止空轉(zhuǎn)和滑行系統(tǒng)的靈敏度，通常還檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化率作為空轉(zhuǎn)和滑行發(fā)生的信號(hào)。22、直線電機(jī)無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，呈扁平形，可降低車輛高度，從而縮

10、小地鐵隧洞直徑，降低工 程成本。直線電機(jī)運(yùn)行不受粘著限制，可得到較高的加速度和減速度；噪音餃小，這都是 適合城市軌道交通車輛應(yīng)用的突出優(yōu)點(diǎn)。23、直線異步電動(dòng)機(jī)的分類：按結(jié)構(gòu)分類：平板形單邊式、平板形雙邊式、圓筒形；按電 源分類：三相電源、二相電源；按動(dòng)體分類：短初級(jí)方式、短次級(jí)方式。24、將直線異步電動(dòng)機(jī)的推力-速度特性與旋轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)的特性相比較， 則滑差率s為： s = ?廠。旋轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩最大值發(fā)生處轉(zhuǎn)差率較低， 而直線異步電動(dòng)機(jī)的最大推 力在高滑差率處即s=1?？梢?jiàn)，直線異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)推力大，高速區(qū)域的推力小，比較符合動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)要求。25、 一般旋轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)的極距/氣隙比為

11、10左右，而直線異步電動(dòng)機(jī)為 20左右；因而 LIM的效率和功率因數(shù)都較低。26、邊緣效應(yīng)的分類：靜態(tài)縱向邊緣效應(yīng)、動(dòng)態(tài)縱向邊緣效應(yīng)和橫向邊緣效應(yīng)。27、直線牽引電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于城市軌道交通車輛時(shí)，初級(jí)可以設(shè)置在車上、也可以設(shè)置在地面，分別稱為車載初級(jí)式和地面初級(jí)式。第三章電力電子器件的原理與應(yīng)用1、 由于二只晶體管的電流放大倍數(shù)？1+ ?2僅稍大于1,且?1比？?2小得多，且?1比？?2小 得多，因此集電極電流?1占總陽(yáng)極電流的比例較小，只要設(shè)法抽走這部分電流，即可使 GTO關(guān)斷。2、GTO勺開(kāi)通特性：元件從斷態(tài)到通態(tài)的過(guò)程中，電流、電壓及功耗隨時(shí)間變化的規(guī)律為 元件的開(kāi)通特性。當(dāng)GTO陽(yáng)極加上

12、正電壓，并給門極注入一定觸發(fā)電流時(shí)，陽(yáng)極電流大于 擎住電流后GTO完全導(dǎo)通。開(kāi)通時(shí)間由延遲時(shí)間和上升時(shí)間組成。3、簡(jiǎn)答（P66）:對(duì)大功率電力電子元件正向特性的要求是通態(tài)電流大，通態(tài)電壓低，因 此在通態(tài)下就必須使元件具有足夠多的載流子存貯量，這就給元件的關(guān)斷帶來(lái)了特殊困難。 GTOJ控電路的基本要求就是從門極排出 P基中過(guò)剩的載流子，這就是說(shuō)必須在門極加上 足夠大的反向電壓，使？?2基區(qū)中過(guò)剩的空穴通過(guò)門極流出，與此同時(shí)電子通過(guò) ？?2基區(qū)與 ?2發(fā)射極間的？?3結(jié)從陰極排出。隨著電子和空穴的排出，在 ?2基區(qū)和？?3結(jié)的地方形成 逐漸向中心區(qū)擴(kuò)大的耗盡層，其結(jié)果是從？?2發(fā)射極沒(méi)有電子向？?

13、2區(qū)注入，在?2基區(qū)及?2 基區(qū)中的過(guò)剩載流子一直復(fù)合到消滅為止，如 ？?3結(jié)能維持反偏狀態(tài)，GTO就被關(guān)斷。由此 可見(jiàn)，關(guān)斷GTO勺前提是門控電路要有足夠大的關(guān)斷電流，以便從門極排出足夠大的門極 關(guān)斷電荷，同時(shí)其關(guān)斷功率又不能超過(guò)允許值。4、IGBT是以MOSFE為驅(qū)動(dòng)元件、GTF為主導(dǎo)元件的達(dá)林頓電路結(jié)構(gòu)器件，相當(dāng)于一個(gè)由 場(chǎng)效應(yīng)管MOSFE驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū)GTR5、IGBT的控制原理與MOSFE基本相同，IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷受柵極控制，N溝道型IGBT 的柵極上加正偏置并且數(shù)值上大于開(kāi)啟電壓時(shí)，IGBT內(nèi)的MOSFE的漏極與源極之間因此 感應(yīng)產(chǎn)生一條N型導(dǎo)電溝道，使MOSFE開(kāi)通，從而使IG

14、BT導(dǎo)通。反之，如在N溝道型IGBT 上加反偏置，它內(nèi)部的 MOSFE漏源極間不能感生導(dǎo)電溝道，IGBT就截止。6 IGBT伏安特性分：截止區(qū)即正向阻斷區(qū)、放大區(qū)即線性區(qū)、飽和區(qū)和擊穿區(qū)。7、IGBT的開(kāi)通時(shí)間有開(kāi)通延遲時(shí)間、電流上升時(shí)間和電壓下降時(shí)間三者組成，開(kāi)通時(shí)間 約為（ ）us。8、IGBT的關(guān)斷時(shí)間由關(guān)斷延遲時(shí)間、 電壓上升時(shí)間和電流下降時(shí)間三者組成， 約為1us。9、擎住效應(yīng)：IGBT結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在一只NPN型寄生晶體管，當(dāng)漏極電流大于規(guī)定的臨界值 IDM時(shí)，該寄生晶體管因有過(guò)高的正偏置被觸發(fā)導(dǎo)通，使 PNP管也飽和導(dǎo)通，結(jié)果IGBT的 柵極失去控制作用，這就是所謂擎住效應(yīng)。10、靜

15、態(tài)擎住效應(yīng)：IGBT發(fā)生擎住效應(yīng)后，漏極電流增大，造成過(guò)高的功耗，最后導(dǎo)致器 件損壞。為此元件制造廠規(guī)定了漏極電流的最大值 ?，以及與此相應(yīng)的柵源電壓最大值， 這種漏極電流超過(guò) ? 引起的擎住效應(yīng)稱為靜態(tài)擎住效應(yīng)。11、動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)：在IGBT關(guān)斷的過(guò)程中，若元件上的？?？?過(guò)大，則元件內(nèi)部 的結(jié)電容電流也會(huì)很大，從而引起上述寄生晶閘管的開(kāi)通，使 IGBT柵極失控，形成動(dòng)態(tài) 擎住效應(yīng)。12、 針對(duì)IGBT等功率模塊主要損壞原因，IPM采用如下修改措施：（1）橋臂短路：短路電 流保護(hù)、過(guò)載電流保護(hù)；（2）溫度異常：溫度保護(hù)； （3）驅(qū)動(dòng)條件不具備或不正常、靜電 破壞：優(yōu)化設(shè)計(jì)的專用驅(qū)動(dòng)IC ；（

16、4）控制電壓或基極電流不足：欠電壓保護(hù)；（5）基極振 蕩、柵極電壓破壞、控制回路連線引入干擾： 驅(qū)動(dòng)回路集成于模塊中無(wú)外線連線 （6） RBSO：A 改進(jìn)功率芯片； （ 7）高頻開(kāi)關(guān)功率損耗：絕緣基極采用熱傳導(dǎo)率高的材料 - 高效的熱管散 熱。13、IPM有四種電路形式：有單管封裝（H型）:雙管封裝（D型），構(gòu)成逆變器的一個(gè)橋臂； 六合一封裝，構(gòu)成三相逆變器（C型）;七合一封裝，構(gòu)成三相逆變器和動(dòng)態(tài)制動(dòng) R型。14、 電力電子器件必須限制最高結(jié)溫才能正常工作，通常整流管結(jié)溫不超過(guò)150度， GTO 不超過(guò)125度，GTR不超過(guò)150度，功率MOSFE不超過(guò)150度。所以必須采取冷卻措施。15、

17、散熱途徑有熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對(duì)流三種方式。電力電子器件通過(guò)電流時(shí)產(chǎn)生的熱量 使管芯發(fā)熱、結(jié)溫升高。管芯發(fā)熱后一般通過(guò)熱傳導(dǎo)方式向周圍環(huán)境散熱。16、散熱器的常用冷卻方式分為四種：自冷、風(fēng)沖、液冷和沸騰冷卻。第四章 斬波電路與逆變電路1、斬波電路是把恒定直流電壓變換成為負(fù)載所需的直流電壓的變流電路。它通過(guò)周期性 地快速通、斷，把恒定直流電壓斬成一系列的脈沖電壓，改變這一脈沖列的脈沖寬度或頻 率就可調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值。斬波電路還可以用來(lái)調(diào)節(jié)電阻的大小和磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。2、斬波電流的控制方式：（1）時(shí)間比控制方式：（a）定頻調(diào)寬控制（脈沖寬度調(diào)制），（b） 定寬調(diào)頻控制（脈沖頻率調(diào)制），（c）調(diào)頻調(diào)寬

18、混合控制；（2）瞬時(shí)值控制和平均值控制：（a）瞬時(shí)值控制，（b）平均值控制。3、無(wú)論降壓斬波電路或升壓斬波電路，它們的功率流向都是從電源到負(fù)載，因此負(fù)載的平均電壓ULD和電流IA都是正的，均位于ULD-IA直角坐標(biāo)系的第一象限，故又稱為第一 象限斬波電路。4、 通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)通比便可把負(fù)載電機(jī)的電壓升到大于電源電壓Ut，從而把負(fù)載電機(jī)產(chǎn)生的能量反饋到電源中去。此時(shí)功率流向是從電機(jī)到電源中去。此時(shí)功率流向是從電機(jī)到 電源，直流電動(dòng)機(jī)工作于再生制動(dòng)工況，電壓ULD跟電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的極性一致為正，但電樞電流 iA 改變了流向而負(fù)，電機(jī)工作于第二象限，故也稱為第二象限斬波電路。5、當(dāng)斬波器工作在再生

19、狀態(tài)時(shí)，能夠穩(wěn)定工作的條件是發(fā)電機(jī)電壓對(duì)電流的導(dǎo)數(shù)應(yīng)小于 外界電壓對(duì)電流的導(dǎo)數(shù)。6、為了斬波電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的再生制動(dòng)，需進(jìn)行電流的閉環(huán)控制。7、性能良好的逆變電路包括三部分：第一部分是電力電路及緩沖電路，第二部分是控制 電路，第三部分是電力電子器件的門控電路。8、脈寬調(diào)制的調(diào)壓方法是把逆變電路的輸出電壓斬波稱為脈沖，通過(guò)改變脈沖的寬度、 數(shù)量或者分布規(guī)則，以改變輸出電壓的數(shù)值和頻率。9、在城市軌道交通車輛中，逆變電路的負(fù)載大多是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，要求可以調(diào)壓、調(diào)頻， 而且輸出時(shí)正弦波形。10、自然采樣與規(guī)則采樣：作為控制逆變器中各開(kāi)關(guān)元件通斷的依據(jù)，上述一系列脈沖波 形的寬度可以用自然采樣與規(guī)則采樣兩

20、種方法求得。用硬件電路產(chǎn)生所期望的可以調(diào)頻和 調(diào)幅的正弦波信號(hào)和幅值不變的三角波信號(hào)，利用通訊技術(shù)中的調(diào)制概念，以正弦波作調(diào) 制波，對(duì)它進(jìn)行調(diào)制的等腰三角波稱為載波；將它們進(jìn)行比較，由兩者的交點(diǎn)確定逆變電 路開(kāi)關(guān)切換點(diǎn)的方法稱為自然采用。用計(jì)算求出系列脈沖波形寬度的方法稱為規(guī)則采樣。11、（判斷）電壓定額的決定方法：元件的電壓定額由中間直流環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的最大值流元件額崔電壓二最大直澆電壓的峰值電壓的峰值？?決定，故有門4電丄 ，式中?是直流中間環(huán)節(jié)在正常情況下空載時(shí)所能達(dá)到的最大峰值電壓，而不是中間環(huán)節(jié)的直流平均電壓。12、電力電子器件的緩沖電路又稱吸收電路，是一種重要的保護(hù)電路，不僅用于半控

21、型器件的保護(hù)，而且在全控型器件（如 GTR GTQ功率MOSFE和IGBT等）的應(yīng)用技術(shù)中，起 著更重要的作用。13、GTO等全控型自關(guān)斷器件運(yùn)行中都必須配用開(kāi)通和關(guān)斷緩沖電路，但其作用于晶閘管 的緩沖電路有所不同，電路結(jié)構(gòu)也有差別。主要原因是全控型器件的工作頻率要比晶閘管 高得多，因此開(kāi)通與關(guān)斷損耗是影響這種開(kāi)關(guān)器件正常運(yùn)行的重要因素。14、GTO勺開(kāi)通緩沖電路用來(lái)限制導(dǎo)通時(shí)的 di/dt，以免發(fā)生元件內(nèi)的過(guò)熱點(diǎn)，而且在 GTO逆變器中還起著抑制故障時(shí)貫穿短路電流的峰值及其di/dt的作用。GTO勺關(guān)斷緩沖電路不僅為限制GTO關(guān)斷時(shí)重加電壓的dv/dt及過(guò)電壓，而且對(duì)降低 GTC的關(guān)斷損耗，

22、使GTO 發(fā)揮應(yīng)有的關(guān)斷能力，充分發(fā)揮它的負(fù)荷能力起重要作用。15、IGBT的緩沖電路功能更側(cè)重于開(kāi)關(guān)過(guò)程中過(guò)電壓的吸收與抑制。16、 綜上所述，緩沖電路對(duì)于工作頻率高的自關(guān)斷器件，通過(guò)限壓、限流、抑制di/dt、 dv/dt，把開(kāi)關(guān)損耗從器件內(nèi)部轉(zhuǎn)移到緩沖電路中去，然后再消耗到緩沖電路的電阻上， 或者由緩沖電路設(shè)法再反饋到電源中去，后一種是反饋型緩沖電路。第五章控制與故障檢測(cè)1、城市軌道交通車輛主傳動(dòng)可分為直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)兩種。2、車輛直流牽引電動(dòng)機(jī)的調(diào)速有兩種基本形式：變阻控制和斬波調(diào)壓控制。車輛交流牽引電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速則多采用轉(zhuǎn)差頻率控制或磁場(chǎng)定向式矢量控制，近年來(lái)也開(kāi)始采取直接 力矩控

23、制。3、變阻控制主要有凸輪變阻控制和斬波調(diào)阻控制兩種方式。4、變阻控制屬于能耗型，不能實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，相當(dāng)部分的電能消耗在電阻上。5、 導(dǎo)通比控制分為脈沖寬度控制（定頻調(diào)寬）、頻率控制（定寬調(diào)頻）及脈寬和頻率綜合 控制三種方式。第一種方式易于設(shè)計(jì)濾波器消除高次諧波；第二種方式控制簡(jiǎn)單但濾波較 難；第三種方式通常只用于要求在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的負(fù)載。目前多數(shù)采用定頻調(diào)寬的控制方式。6、論述：直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和矢量控制系統(tǒng)的比較。 (a) 兩者都采用轉(zhuǎn)矩和磁鏈分別控制， 符合異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型所需要的控制要求； (b) 性能上，矢量控制系統(tǒng)偏重于轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子 磁鏈的解耦，有利于分別設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速與磁鏈調(diào)節(jié)器，實(shí)行

24、連續(xù)控制，調(diào)速范圍可達(dá) 1:100 以 上，但因按磁通定向，受電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)影響，降低了魯棒性； (c) 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)直接 進(jìn)行轉(zhuǎn)矩Band-Band控制，簡(jiǎn)化了控制器的結(jié)構(gòu)；控制定子磁鏈而不是磁通，不受轉(zhuǎn)子參 數(shù)影響，但會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，降低調(diào)速性能，適用于風(fēng)機(jī)、水泵以及牽引傳動(dòng)等調(diào)速范圍 要求不高的場(chǎng)合。7、城市軌道交通車輛均采用了電制動(dòng)為主，空氣制動(dòng)為輔的空電聯(lián)合制動(dòng)。電動(dòng)車組主 要有三種不同的制動(dòng)工況，即電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)和空氣制動(dòng)。車輛的電氣制動(dòng)首選再生 制動(dòng)。8、一般采用在電制動(dòng)使車輛速度低于 8-10km/h 時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)切除電制動(dòng)，代之 以空氣制動(dòng)，直至列車停止在預(yù)定位

25、置。9、故障診斷系統(tǒng)有部件診斷、車輛診斷及列車診斷三個(gè)方面。第六章 車輛電器設(shè)備1、一般誰(shuí)來(lái)，受電弓的靜抬升力采用如下的限界值：在正常工作高度的范圍內(nèi)，即距受電弓降落位置時(shí)的滑板表面 400-1900m m的高度，將受電弓滑板平穩(wěn)地上升和下降，用測(cè) 力計(jì)測(cè)量靜抬高壓力，靜抬升力之差不應(yīng)超過(guò)。最大的抬高不應(yīng)該超過(guò)2100mm。2、城市軌道交通車輛上采用的蓄電池有酸性的，也有堿性的。論述題： 影響粘著系數(shù)的主要因素與改善粘著的方法。(一)影響粘著系數(shù)的重要因素： 動(dòng)輪踏面與鋼軌表面狀態(tài)；干燥清潔的動(dòng)輪踏面與鋼軌表面粘著系數(shù)高，冰、霜、 雪等天氣的冷凝作用或小雨使軌面輕微潮濕時(shí)軌面粘著系數(shù)低。大雨沖

26、刷、雨后生成薄銹 使粘著系數(shù)增大；油垢使粘著系數(shù)減少。在鋼軌上撒砂則能較大地提高粘著系數(shù)。 線路質(zhì)量；鋼軌愈軟或道碴的下沉量愈大，粘著系數(shù)愈??；鋼軌不平或直線地段兩 側(cè)鋼軌頂不在同一水平，動(dòng)輪所處位置的軌面狀態(tài)不同，都會(huì)使粘著系數(shù)減小。 車輛運(yùn)行速度和狀態(tài)；車輛運(yùn)行速度增高，加劇了動(dòng)輪對(duì)鋼軌的縱向和橫向滑動(dòng)及 車輛振動(dòng)，使粘著系數(shù)減小。特別是輪軌表面被水污染情況下，粘著系數(shù)隨速度增加而急 劇下降。車輛運(yùn)行中由各種因素導(dǎo)致軸重轉(zhuǎn)移，也影響著粘著系數(shù)。如車輛過(guò)彎道時(shí)，造 成車輛車輪一側(cè)增載，另一側(cè)減載，造成粘著系數(shù)大幅降低，曲線半徑愈小，粘著系數(shù)降低愈多。牽引與制動(dòng)工況對(duì)粘著系數(shù)也有影響，牽引時(shí)的

27、粘著系數(shù)比制動(dòng)時(shí)要大一些 動(dòng)車有關(guān)部件的狀態(tài)。 (1) 各動(dòng)軸上牽引電動(dòng)機(jī)的特性不完全相同，在同一運(yùn)動(dòng)速 度下產(chǎn)生牽引力大的輪對(duì)將首先發(fā)生空轉(zhuǎn)。 (2) 各個(gè)動(dòng)輪的直徑不同，直徑小的動(dòng)輪發(fā)出 的牽引力大，容易首先發(fā)生空轉(zhuǎn)。 (3) 各個(gè)動(dòng)輪的動(dòng)負(fù)荷不同，運(yùn)行中動(dòng)負(fù)荷輕的動(dòng)輪將 首先空轉(zhuǎn)?？辙D(zhuǎn)必然導(dǎo)致動(dòng)車的粘著系數(shù)減少。(二)改善粘著的方法： 修正輪軌表面接觸條件，改善輪軌表面不清潔狀態(tài)； 設(shè)法改善軌道車輛的懸掛系統(tǒng)，以減輕輪對(duì)減載帶來(lái)的不利影響。通常采用的措施： 從車輛往鋼軌上撒干沙， 用機(jī)械或化學(xué)等方法清洗軌道、 打磨鋼軌， 改進(jìn)閘瓦材料如用增粘閘瓦，改善車輛懸掛減少軸重轉(zhuǎn)移。簡(jiǎn)答題：1、調(diào)

28、節(jié)直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法。 答：調(diào)節(jié)直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法：改變牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓；改變牽引電動(dòng)機(jī)的 主極磁通。其中改變牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓的方法： 改變牽引電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接法，例如串并聯(lián)的方式。由于聯(lián)接的方式有限，所以可調(diào)的 電壓等級(jí)也有限，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)的連接復(fù)雜； 在電動(dòng)機(jī)回路中接電阻，通過(guò)凸輪成斬波方法調(diào)節(jié)電阻值實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。這種應(yīng)用已久 的方法要消耗電能，不經(jīng)濟(jì)； 在電動(dòng)機(jī)與電源之間串接斬波器，調(diào)節(jié)斬波器的導(dǎo)通比來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的端電壓。 其中改變牽引電動(dòng)機(jī)的主極磁通的方法：普遍采用主極繞組上并聯(lián)分路電阻，使電流的一部分流經(jīng)分路電阻，從而減少勵(lì)磁電流、磁勢(shì)和磁通。2、IGBT的工作原理。

29、答：IGBT是以MOSFE為驅(qū)動(dòng)元件、GTF為主導(dǎo)元件的達(dá)林頓電路結(jié)構(gòu)器件，相當(dāng)于一個(gè) 由場(chǎng)效應(yīng)管MOSFE驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū)GTR IGBT的控制原理與MOSFE基本相同，IGBT的開(kāi)通 和關(guān)斷受柵極控制， N 溝道型 IGBT 的柵極上加正偏置并且數(shù)值上大于開(kāi)啟電壓時(shí)， IGBT 內(nèi)的MOSFE的漏極與源極之間因此感應(yīng)產(chǎn)生一條 N型導(dǎo)電溝道，使MOSFE開(kāi)通，從而使 IGBT導(dǎo)通。反之，如在N溝道型IGBT上加反偏置，它內(nèi)部的MOSFE漏源極間不能感生導(dǎo) 電溝道， IGBT 就截止。名詞解釋：（二選一）1、蠕滑：在動(dòng)輪正壓力的作用下，輪軌接觸處產(chǎn)生彈性變形，形成橢圓形的接觸面。從 微觀上看，兩接

30、觸面是粗糙不平的。由于切向力的作用，動(dòng)輪在鋼軌上滾動(dòng)時(shí)，車輪和鋼 軌的粗糙接觸面產(chǎn)生新彈性變形，接觸面間出現(xiàn)微量滑動(dòng)，即“蠕滑” 。2、空轉(zhuǎn)：因驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)大， 破壞粘著關(guān)系， 使輪軌間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象， 稱為“空轉(zhuǎn)”。 （三選一）1、靜態(tài)縱向邊緣效應(yīng)：鐵心和繞組的不連續(xù)，使得各相的互感不相等，即使電源是對(duì)稱 的三相交流電壓，由于三相繞組在空間位置不對(duì)稱，在各相繞組中也將產(chǎn)生不對(duì)稱電流， 利用對(duì)稱分量法將得到順序、逆序和零序電流。因而在氣隙中出現(xiàn)脈振磁場(chǎng)和反向行波磁 場(chǎng)，運(yùn)行過(guò)程中將產(chǎn)生阻力和增大附加損耗。這種效應(yīng)當(dāng)初、次級(jí)相對(duì)靜止時(shí)也存在，因 而稱為靜態(tài)縱向邊緣效應(yīng)，縱向即磁場(chǎng)移動(dòng)的方向。2

31、、動(dòng)態(tài)縱向邊緣效應(yīng)：直線電機(jī)的初、次級(jí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，次級(jí)導(dǎo)體板在行波磁場(chǎng)方向上 的渦流分布是不對(duì)稱的。這使得初級(jí)進(jìn)入端的磁場(chǎng)削弱，離開(kāi)端的磁場(chǎng)加強(qiáng)。這種當(dāng)初、 砍級(jí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)和渦流分布的畸變稱為動(dòng)態(tài)縱向邊緣效應(yīng)。運(yùn)動(dòng)速度越高，動(dòng)態(tài)縱 向邊緣效應(yīng)越顯著，使行波磁場(chǎng)方向上的推力分布不均勻，起減小推力的作用。3、橫向邊緣效應(yīng)：城市軌道交通車輛應(yīng)用的直線電機(jī)，大多是次級(jí)導(dǎo)體板的寬度小于初 級(jí)鐵心的寬度，因而在橫向的邊緣區(qū)域磁場(chǎng)削弱，造成空載氣隙磁場(chǎng)橫向分布的不均勻， 這是第一類橫向邊緣效應(yīng)。次級(jí)導(dǎo)體板對(duì)電流分布及氣隙磁場(chǎng)密度沿橫向分布的影響，稱 為第二類橫向邊緣效應(yīng)。（三選一）1、擎住效應(yīng)：IGB

32、T結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在一只NPN型寄生晶體管，當(dāng)漏極電流大于規(guī)定的臨界值Idm時(shí)，該寄生晶體管因有過(guò)高的正偏置被觸發(fā)導(dǎo)通，使PNP管也飽和導(dǎo)通，結(jié)果IGBT的柵極失去控制作用，這就是所謂擎住效應(yīng)。2、靜態(tài)擎住效應(yīng)： IGBT 發(fā)生擎住效應(yīng)后，漏極電流增大，造成過(guò)高的功耗，最后導(dǎo)致器件損壞。為此元件制造廠規(guī)定了漏極電流的最大值Idm以及與此相應(yīng)的柵源電壓最大值，這種漏極電流超過(guò)Idm引起的擎住效應(yīng)稱為靜態(tài)擎住效應(yīng)。3、動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)：在IGBT關(guān)斷的過(guò)程中，若元件上的（dVDs）?dt過(guò)大，則元件內(nèi)部的結(jié)電 容電流也會(huì)很大，從而引起上述寄生晶閘管的開(kāi)通，使 IGBT 柵極失控，形成動(dòng)態(tài)擎住效 應(yīng)。一選一）

33、1、斬波電路是把恒定直流電壓變換成為負(fù)載所需的直流電壓的變流電路。它通過(guò)周期性地快速通、斷，把恒定直流電壓斬成一系列的脈沖電壓，改變這一脈沖列的脈沖寬度或頻率就可調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值。斬波電路還可以用來(lái)調(diào)節(jié)電阻的大小和磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。填空題：1、目前，絕大多數(shù)城市軌道交通車輛屬于鋼輪鋼軌式，運(yùn)行的任何一種工況，都依賴于 車輪和鋼軌的相互作用力。2、制動(dòng)方法分為三類：摩擦制動(dòng)：包括閘瓦制動(dòng)和盤式制動(dòng)；電氣制動(dòng)：包括電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)；電磁制動(dòng)：包括磁軌制動(dòng)和渦流制動(dòng)。3、粘著控制按控制類型分類主要是校正型和蠕滑率控制型兩大類。4、城市軌道交通車輛的運(yùn)行阻力包括基本阻力和附加阻力。5、城市軌道交通車輛

34、的單位重量附加阻力主要取決于線路條件，例如坡道阻力、彎道阻力、隧道空氣阻力。6、直流電動(dòng)機(jī)的特性與勵(lì)磁方式有關(guān)，直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有：串勵(lì)、他勵(lì)、復(fù)勵(lì)。7、異步電機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩取決于電機(jī)漏抗，最大電磁轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的差值稱為 轉(zhuǎn)矩裕量。8、增大異步電機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩的方法有兩種：增大磁通和增大轉(zhuǎn)子電流。9、直線異步電動(dòng)機(jī)的分類：按結(jié)構(gòu)分類：平板形單邊式、平板形雙邊式、圓筒形；按電 _ 源分類：三相電源、二相電源；按動(dòng)體分類：短初級(jí)方式、短次級(jí)方式。10、 直線牽引電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于城市軌道交通車輛時(shí)，初級(jí)可以設(shè)置在車上也可以設(shè)置在地面， 分別稱為車載初級(jí)式和地面初級(jí)式。11、GTO的開(kāi)通特性：

35、元件從斷態(tài)到通態(tài)的過(guò)程中，電流、電壓及功耗隨時(shí)間變化的規(guī)律 為元件的開(kāi)通特性。當(dāng)GT邙日極加上正電壓，并給門極注入一定觸發(fā)電流時(shí)，陽(yáng)極電流大 于擎住電流后GTO完全導(dǎo)通。開(kāi)通時(shí)間由延遲時(shí)間和上升時(shí)間組成。12、 GTO勺關(guān)斷特性：GTO勺關(guān)斷過(guò)程中的陽(yáng)極電壓、陽(yáng)極電流和功耗與時(shí)間的關(guān)系是GTO 的關(guān)斷特性。13、IGBT的開(kāi)通時(shí)間有開(kāi)通延遲時(shí)間、電流上升時(shí)間和電壓下降時(shí)間三者組成，開(kāi)通時(shí)間約為（us。14、 貯存時(shí)間的含義是從門極關(guān)斷電流達(dá)到其峰值電流的勺時(shí)刻起，至邛日極電流下降 到90%寸的時(shí)刻為止的間隔。15、IGBT的關(guān)斷時(shí)間由關(guān)斷延遲時(shí)間、 電壓上升時(shí)間和電流下降時(shí)間三者組成, 約為l

36、uso16、IPM有四種電路形式:有單管封裝（H型）;雙管封裝（D型），構(gòu)成逆變器的一個(gè)橋臂； 六合一封裝，構(gòu)成三相逆變器（C型）;七合一封裝，構(gòu)成三相逆變器和動(dòng)態(tài)制動(dòng) R型。17、散熱器的常用冷卻方式分為四種：自冷、風(fēng)沖、液冷和沸騰冷卻。18、車輛直流牽引電動(dòng)機(jī)的調(diào)速有兩種基本形式：變阻控制和斬波調(diào)壓控制。車輛交流牽引電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速則多采用轉(zhuǎn)差頻率控制或磁場(chǎng)定向式矢量控制，近年來(lái)也開(kāi)始采取直接 _ 力矩控制。19、變阻控制主要有凸輪變阻控制和斬波調(diào)阻控制兩種方式。20、電阻制動(dòng)分為：他勵(lì)式電阻制動(dòng)和串勵(lì)式電阻制動(dòng)。21、變阻控制屬于能耗型，不能實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，相當(dāng)部分的電能消耗在電阻上。導(dǎo)通比

37、控制分為脈沖寬度控制（定頻調(diào)寬）、頻率控制（定寬調(diào)頻）及脈寬和頻率綜合控 制三種方式。第一種方式易于設(shè)計(jì)濾波器消除高次諧波； 第二種方式控制簡(jiǎn)單但濾波較難； 第三種方式通常只用于要求在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的負(fù)載。目前多數(shù)采用定頻調(diào)寬的控制方式。22、 斬波電流的控制方式：（1）時(shí)間比控制方式：（a）定頻調(diào)寬控制（脈沖寬度調(diào)制），（b） 定寬調(diào)頻控制（脈沖頻率調(diào)制），（c）調(diào)頻調(diào)寬混合控制;（2）瞬時(shí)值控制和平均值控制： （a）瞬時(shí)值控制,（b）平均值控制。23、無(wú)論降壓斬波電路或升壓斬波電路，它們的功率流向都是從電源到負(fù)載，因此負(fù)載的平均電壓ULD和電流IA都是正的，均位于ULD-IA直角坐標(biāo)系的第

38、一象限，故又稱為第一 象限斬波電路。24、 通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)通比便可把負(fù)載電機(jī)的電壓升到大于電源電壓Ut，從而把負(fù)載電機(jī)產(chǎn)生的能量反饋到電源中去。此時(shí)功率流向是從電機(jī)到電源中去。此時(shí)功率流向是從電機(jī)到 電源，直流電動(dòng)機(jī)工作于再生制動(dòng)工況，電壓ULD跟電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的極性一致為正，但電樞電流iA改變了流向而負(fù)，電機(jī)工作于第二象限，故也稱為第二象限斬波電路。25、電力電子器件的緩沖電路又稱吸收電路，是一種重要的保護(hù)電路，不僅用于半控型器件的保護(hù)，而且在全控型器件（如 GTR GTQ功率MOSFE和IGBT等）的應(yīng)用技術(shù)中，起 著更重要的作用。26、故障診斷系統(tǒng)有部件診斷、車輛診斷及列車診斷三個(gè)方面

39、。判斷題：1、摩擦制動(dòng)和電氣制動(dòng)都是通過(guò)輪軌粘著產(chǎn)生制動(dòng)力的。2、當(dāng)動(dòng)輪對(duì)的牽引力大于最大粘著力時(shí)，輪對(duì)就發(fā)生空轉(zhuǎn)。3、集中控制這種控制方式是一個(gè)粘著控制系統(tǒng)控制整輛動(dòng)車4、分散控制這種控制方式也是單軸控制，即每個(gè)動(dòng)軸單獨(dú)控制。5、城市軌道交通車輛各項(xiàng)牽引參數(shù)中，起動(dòng)加速度的選擇至關(guān)重要，因?yàn)樗鼘?duì)軸功率 旅行速度都有著直接的影響。目前世界各國(guó)的城市軌道交通車輛起動(dòng)加速度為s-2。適當(dāng)?shù)剡x擇起動(dòng)加速度，可以使城市軌道交通車輛以較小的軸功率得到符合需要的旅行速度。6機(jī)械穩(wěn)定性是指列車正常運(yùn)行時(shí)，由于偶然的原因引起速度發(fā)生微量的變化后，動(dòng)車 本身能恢復(fù)到原有的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)?？梢杂昧熊囁俣全@得增量v時(shí)，引起的反饋是負(fù)反饋還是正反饋來(lái)判斷是否穩(wěn)定。