HXD 1C型電力機車四象限整流器工作過程

尹鳳偉

（吉林鐵道職業技術學院，吉林 吉林 132002）

HXD 1C型電力機車四象限整流器工作過程

尹鳳偉

（吉林鐵道職業技術學院，吉林 吉林 132002）

HXD1C型電力機車交流牽引傳動系統主要包括各高壓設備、主變壓器、牽引變流器、牽引電機及相應控制系統。其中，牽引變流器是電力機車傳動級控制的核心部件，其功能是實現將工頻電網中25kV的交流電通過變頻變壓控制，變換為適合于交流電力機車運行要求及頻率可變的交流電。

牽引變流器；電力機車；四象限整流器

牽引變流器主電路采用交——直——交結構，由電源側整流器和電機側逆變器兩部分組成，中間直流電路采用大容量支撐電容儲能的電壓型結構，保證了兩側變流器（整流和逆變）能夠在互不干擾的情況下工作。整流器采用四象限整流器，有利于提高機車的功率因素，減少諧波電流分量。逆變器采用單軸控制，當某一軸出現故障時，可以將其隔離，只損失部分牽引力，有利于機車運用。中間直流回路連接有二次諧振電路、過壓保護電路和接地檢測電路等。此外，控制系統還采用了直接轉矩控制技術、再生制動技術、TCN網絡技術等先進的控制技術。

1 多重四象限整流電路

牽引變流器的功能和狀態參數均由TCU監控和保護。機車在牽引工況時，變流器將主變壓器次邊繞組上的單相交流電轉變成驅動牽引電機所需的變壓變頻三相電。制動工況時，牽引電機處于發電工況，變流器將電機發出的電能反饋給電網。以第一個主電路單元為例說明變流器主電路的工作原理。牽引變壓器牽引繞組a1原x1輸入電壓首先經由KM4 R1組成的充電回路對直流回路的支撐電容充電，充電完成后閉合短接接觸器KM1牽引工況時單相工頻電網電壓經四象限PWM整流器整流為1800V直流電壓。再經逆變器逆變為三相VVVF電壓供給牽引電機，再生制動工況時牽引電機發出的三相電壓經整流，逆變后通過牽引變壓器，受電弓反饋回電網，電抗器L1和C3～C8組成二次諧振回路。用于濾除四象限PWM整流器輸出的二次諧波電流RCH1為過壓斬波電阻，用于直流回路的過電壓抑制R4用于將支撐電容上的電壓放至安全電壓以下；R8、R9為直流分壓電阻、中點接地，用于變流器主電路接地檢。

2 四象限整流器工作過程

在牽引變流器中，四象限整流器設計成變流器模塊的形式。變流器模塊（以下簡稱模塊）集成了IGBT元件、水冷散熱器、溫度傳感器、門控單元、門控電源、脈沖分配單元、支撐電容器、低感母排等部件。模塊上IGBT元件之間及與支撐電容的連接使用低感母排，減少了線路上的雜散電感，省去了吸收電路，使電路更為簡潔可靠。脈沖分配單元與門控單元間的信號傳輸通過光纖實現，解決了高壓隔離問題，提高了模塊的抗干擾性能。四象限整流器在牽引工況下進行交——直變換，將來自牽引變壓器的單相交流輸入電壓轉換為直流電壓，為中間電路提供電能；在再生制動工況時，通過中間直流電路進行直——交變換，將電能回饋電網。

四象限整流器是在牽引工況及制動工況下，電壓和電流間的相位角完全是可調節的。通過對電壓和電流間的相位角控制，能夠在全部四象限內工作，從而實現能量的雙向流動，如圖1所示。

圖1 四象整流電路圖原理

采用IGBT作為開關器件的四象限整流器，由高運算粗粒能力的DSP產生PWM脈沖進行控制。當電機工作在電動狀態的時候，整流控制單元控制整流側IGBT的開關和通斷。IGBT的開通與斷開與輸入電抗器共同作用產生了與輸入電壓相位一致的正彈性弦電流波形，這樣就消除了二極管整流產生的諧波。使功率因數高達99%，消除了對電網的諧波污染。此時能量從電網經由整流回路和逆流回路向電機、變流器工作在第一，第三象限。輸入電壓和輸入電流波形如圖2所示。

W orking Process of Four Quadrant Rectifier of Rype HXD1C Locomotive

YIN Feng-wei
（Jilin Railway Vocational and Technical College，Jilin，Jilin 132002，China）

Type HXD1C locomotive ac traction drive systemmainly includeshigh voltage equipment，main transformer，traction converter，traction motor and the corresponding control system.Among them，the traction inverter is the core component of electric locomotive transmission level control，whose function is to realize the 25kv ac power grid of power frequency through frequency conversion variable pressure control，transformed intoalternating currentsuitable for ACelectric locomotive operation requirementsand variable frequency.

traction converters；electric locomotive；fourquadrant rectifier

TM46

A

2095-980X（2016）11-0026-01

2016-10-088

尹鳳偉（1986-），女，講師，主要研究方向：電力機車和動車組。