HXD 1C型电力机车四象限整流器工作过程

尹凤伟

（吉林铁道职业技术学院，吉林 吉林 132002）

HXD 1C型电力机车四象限整流器工作过程

尹凤伟

（吉林铁道职业技术学院，吉林 吉林 132002）

HXD1C型电力机车交流牵引传动系统主要包括各高压设备、主变压器、牵引变流器、牵引电机及相应控制系统。其中，牵引变流器是电力机车传动级控制的核心部件，其功能是实现将工频电网中25kV的交流电通过变频变压控制，变换为适合于交流电力机车运行要求及频率可变的交流电。

牵引变流器；电力机车；四象限整流器

牵引变流器主电路采用交——直——交结构，由电源侧整流器和电机侧逆变器两部分组成，中间直流电路采用大容量支撑电容储能的电压型结构，保证了两侧变流器（整流和逆变）能够在互不干扰的情况下工作。整流器采用四象限整流器，有利于提高机车的功率因素，减少谐波电流分量。逆变器采用单轴控制，当某一轴出现故障时，可以将其隔离，只损失部分牵引力，有利于机车运用。中间直流回路连接有二次谐振电路、过压保护电路和接地检测电路等。此外，控制系统还采用了直接转矩控制技术、再生制动技术、TCN网络技术等先进的控制技术。

1 多重四象限整流电路

牵引变流器的功能和状态参数均由TCU监控和保护。机车在牵引工况时，变流器将主变压器次边绕组上的单相交流电转变成驱动牵引电机所需的变压变频三相电。制动工况时，牵引电机处于发电工况，变流器将电机发出的电能反馈给电网。以第一个主电路单元为例说明变流器主电路的工作原理。牵引变压器牵引绕组a1原x1输入电压首先经由KM4 R1组成的充电回路对直流回路的支撑电容充电，充电完成后闭合短接接触器KM1牵引工况时单相工频电网电压经四象限PWM整流器整流为1800V直流电压。再经逆变器逆变为三相VVVF电压供给牵引电机，再生制动工况时牵引电机发出的三相电压经整流，逆变后通过牵引变压器，受电弓反馈回电网，电抗器L1和C3～C8组成二次谐振回路。用于滤除四象限PWM整流器输出的二次谐波电流RCH1为过压斩波电阻，用于直流回路的过电压抑制R4用于将支撑电容上的电压放至安全电压以下；R8、R9为直流分压电阻、中点接地，用于变流器主电路接地检。

2 四象限整流器工作过程

在牵引变流器中，四象限整流器设计成变流器模块的形式。变流器模块（以下简称模块）集成了IGBT元件、水冷散热器、温度传感器、门控单元、门控电源、脉冲分配单元、支撑电容器、低感母排等部件。模块上IGBT元件之间及与支撑电容的连接使用低感母排，减少了线路上的杂散电感，省去了吸收电路，使电路更为简洁可靠。脉冲分配单元与门控单元间的信号传输通过光纤实现，解决了高压隔离问题，提高了模块的抗干扰性能。四象限整流器在牵引工况下进行交——直变换，将来自牵引变压器的单相交流输入电压转换为直流电压，为中间电路提供电能；在再生制动工况时，通过中间直流电路进行直——交变换，将电能回馈电网。

四象限整流器是在牵引工况及制动工况下，电压和电流间的相位角完全是可调节的。通过对电压和电流间的相位角控制，能够在全部四象限内工作，从而实现能量的双向流动，如图1所示。

图1 四象整流电路图原理

采用IGBT作为开关器件的四象限整流器，由高运算粗粒能力的DSP产生PWM脉冲进行控制。当电机工作在电动状态的时候，整流控制单元控制整流侧IGBT的开关和通断。IGBT的开通与断开与输入电抗器共同作用产生了与输入电压相位一致的正弹性弦电流波形，这样就消除了二极管整流产生的谐波。使功率因数高达99%，消除了对电网的谐波污染。此时能量从电网经由整流回路和逆流回路向电机、变流器工作在第一，第三象限。输入电压和输入电流波形如图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

尹凤伟（1986-），女，讲师，主要研究方向：电力机车和动车组。