变频器主电路计算

第一篇：变频器主电路计算

英威腾CHH100高压变频器在煤矿主通风机上的应用

Application of INVT CHH100 High-voltage Transducer into Main Fanning Machine for Coal Mines

英威腾电气股份有限公司

Shenzhen INVT Electric Co., Ltd

摘要：为了实现节能降耗，山西某大型煤矿企业针对高压主通风机进行技术改造。根据设备的具体工艺情况，并且分析比较各种可能的技术方案，确定采用高压变频技术的最佳解决方案。通过对改造前后主通风机运行情况的对比分析，得出改造后电能大幅度降低、提高主通风机的控制水平的结论。

关键词：煤矿主通风机 节能 高压变频器 功率单元串联 多电平

Abstract: A large-sized coal miner starts the technical alteration for its high-voltage main fanning machine to reduce the power consumption. Following all kinds of possible solutions,optimized solution scheme which uses high-voltage frequency conversion technology is adopted, based on concrete technical conditions. Comparing the performance of main fanning machine before and after the alteration, it is concluded that the alteration can lower the use of electricity and improve the controllability of the main fanning machine. Keywords: Main fanning machine of coal mine, Energy saving, High-voltage transducer, Power cells in series, Multi-level

[中图分类号]TN773

[文献标识码] A

文章编号：1561-0349(2012)03-

1 引言

节能降耗已成为我国的基本国策。煤矿企业既是产能大户，又是耗能大户，许多煤矿企业都非常重视高耗能用电设备的节能技改工作。特别是主通风机，设备功率大、24h不停运转。由于煤矿特殊的工艺要求，该设备存在很大的节能空间。在满足矿井通风需要的同时，又实现最大程度的节能。本文通过阐述对山西某大型煤矿企业矿井主通风机采用高压变频技术改造，选用功率单元串联多电平高压变频器，实现了主通风机的电能节约和风量无级自动调节。

2 设备的工况和节能要求 2.1 设备参数

煤矿企业主通风机为南阳防爆集团生产的2台防爆对旋式轴流通风机。风机主要参数如下：

型号： BDK65—10一N026 电动机额定功率(kW) 2x 800 负压(Pa) 3077～120 风量(m·s) 60～150 额定转速(r-min) 990 额定电压(V) 10000 额定电流(A) 2x 56.3 绝缘等级 F级 2.2 运行情况

2台对旋风机互为备用，单台电机运行电流在43A左右，该风机月用电量在63万kWh以上。 2.3 对设备节能的具体要求

根据矿井具体情况，确定了采用变频方式进行技术改造。对设备改造有以下要求。 (1)在不影响通风量的前提下，变频设备应大幅度降低原用电设备(指煤矿主通风机)的电能，节电量要在20%以上。

(2)在不降低节能的基础上，能够提高原用电设备的安全性和稳定性。

(3)变频设备自身的使用寿命长，损耗低，日常维护量少。同时能够降低原用电设备的维护量。

(4)变频设备操作方便、不改变原用电设备操作工的操作习惯。操作工在简单培训后就可以熟练操作变频设备。

(5)为了满足未来煤矿的发展需要，变频设备容量留有一定的富裕。

3 改造方案的确定

经过论证分析，确定采用功率单元串联多电平型高压变频器，根据井下负压值连续控制主通风机风量的节能方案，利用1台变频器同时拖动1台对旋风机的2台电机，2台对旋风机可以分时使用变频器。 3.1 风量调节方式的选择

矿井生产过程中，井下对风量的需求和通风网络特性经常发生变化，需要经常调节风机的工况点以适应生产要求。《煤矿安全规程》对煤矿井下的通风量有具体规定，通风量小不能满足要求，通风量大会使采煤工作面粉尘加剧而且浪费能源。操作工人通过观察井下的负压值高低来判断风量是否适合。

原系统主通风机的风量调节，主要是改变叶片安装角度和节流调节，但是节流调节会造成能源浪费;改变叶轮叶片安装角度一方面需停机操作，另一方面也会使风机效率发生变化，通常需调节的幅度较大时才采用。只有根据负压值变化自动调节转速的方式不改变风机的效率，在各个工况点实现不停机调节风机的高效状态下运转。 3.2 调速方式的选择 (1)液力耦合器

在电机和负载之间串入一个液力耦合装置，通过液面的高低调节电机和负载之间耦合力的大小，实现负载的速度调节。这种调速方法实质上是转差功率消耗型的做法，其主要缺点是随着转速下降效率越来越低，并且维护工作量大。 (2)串级调速

串级调速必须采用绕线式异步电动机，将转子绕组的一部分能量通过整流、逆变再送回到电网。而现在工业现场几乎都采用鼠笼式异步电动机，更换电机非常麻烦。这种调速方式的调速范围一般在70%～95%，调速范围窄;容易造成对电网的谐波污染，功率因数低;串级调速电机受转子滑环的影响，大功率无法实现;滑环维护工作量大;属于落后技术。 (3)变频调速方式

通过高压变频器改变电源频率来调节三相异步电机的转速(根据公式n=60f(1一s)/P 调节)。这种调速方式调速范围宽、设备使用寿命长、自身能耗低、日常维护量少。缺点是设备造价比较高，但是随着高压变频器大规模的推广，其造价正在逐步降低。通过以上分析可见高压变频方式最为合适。 3.3 高压变频器种类的选择

高压变频技术由于现有的电力电子器件耐压不足，所以每台产品均需要使用大量的电力电子器件。这些器件组合的多样性，使得高压变频电路组合也很多，当前常用的高压变频器主要有以下几类技术。 (1)高低高方式

即变频器为低压变频器，采用输入降压变压器，先把电网电压降低，然后采用1台低压变频器实现变频。对于电机，则有2种办法：① 改用低压电机;② 仍采用原来的高压电机，需要在变频器和电机之间再增加1台升压变压器，即高一低一高变频方式。这种做法由于采用低压变频器，容量也比较小，在电网侧的谐波较大。 (2) 三电平电压型高压变频调速方式

三电平电压型高压变频技术通过独特的二极管钳位(或者其他的钳位)方法，可以使系统的输出电压增加一个电平，与两电平相比较，这种方式的相电压可以有3个电平输出，故称为三电平。同时每个电力电子器件所承受的耐压只有直流母线电压的一半，所以采用这种方式，可以使电力电子器件的耐压要求降低一半。当采用一些高压的全控型器件，如高压IGBrI

1、IGCT、ⅢCI

1、GTO晶闸管时，可以直接实现高压输出。由于控制上难度较大，这种方法目前应用比较少，技术尚不成熟，所以不采用。 (3)功率单元串联式多电平高压变频方式

功率单元串联式多电平高压变频产品是在输入端设置1台输入隔离变压器，将输入高压交流电变成多组低压交流电，每组低压交流电分别输入到1个功率单元，经整流滤波为直流电后，再经逆变成为交流电，各功率单元的交流信号在逆变侧串联成为高压交流输出供给高压电动机。为了减少输入谐波，变压器的每个二次绕组的相位依次错开1个角度，形成多脉冲、多重化整流方式。其逆变输出采用多重PWM方式，输出谐波非常小。这种方式采用低压器件实现高压变频输出，器件无需串联，输入输出谐波非常小，是一种成熟稳定的高压变频技术。

本次改造选用的就是功率单元串联式多电平高压变频器产品。 3.4 控制方式的选择

由于进行的是设备节能改造，所以在保证稳定性的前提下，成本是优先考虑的。一拖二方式在性能上基本与一对一方式相同，工程造价上降低50%以上的费用。以下是2种方式的介绍。

(1)一对一方式

一对一的方式即变频器与电机一对一配置。由于对旋风机为2台风机首尾相对放置，那么1台对旋风机就需要2台变频器。这种方式的优点是控制简单，系统稳定性高。由于4OOkW以下的高压变频器原材料成本几乎一样，所以这样的工程造价将非常大。如果把备用的对旋风机也全部配齐的话，整个工程造价将又翻一倍。 (2)一拖二方式

一拖二方式就是1台变频同时拖动1台对旋风机的2台电机，2台对旋风机可以分时使用该变频器。这种方式的缺点是控制系统复杂，安装调试时间长。但是，优点是整个工程造价低(比一对一方式降低一半以上费用)，设备使用率高。 4 高压变频设备介绍

通过对各方面比较，决定采用高压变频器对主通风机进行改造。选用了深圳市英威腾电气股份有限公司生产的CHH100-1600-10高压变频器。 (1) 高压变频器的主要性能指标 变频器容量(kVA) 1900 输入频率(Hz) 0～50 额定输入电压(kV) 10.0(±10%) 输出频率范围(Hz) 一50～+50 过载能力(%) 120(1 min);150立即保护

性能指标满足相关标准：IEEE519—1992《电源系统谐波控制推荐规程和要求》;GB/T14549—1993《电能质量公用电网谐波》。 (2) 性能主要特点

① 高压变频调速系统采用直接“高一高”变换形式，为单元串联多电平拓扑结构，主体结构有多组功率模块并联而成;采用单元串联叠波技术、空间矢量控制的正弦波PWM调制方法。

② 变频装置控制采用LED键盘控制和人机界面控制2种控制方式，2种方式互为备用，2种方式从现场界面上可以进行增、减负荷，开停机等操作。装置保留至少一个月的故障记录。 ③ 在20%～100%的调速范围内，变频系统在不加任何功率因数补偿的情况下，本机输入端功率因数达到0.97以上，减少无功输入，降低了供电容量。

④ 变频装置对电网电压的波动有较强的适应能力，在一10%～+10%电网电压波动时能满载输出。可以承受35%的电网电压下降而正常继续运行，能适应煤矿电压大幅波动的电网环境。

⑤ 变频装置设以下保护：过电压、过电流、欠电压、缺相保护，短路保护，失速保护，变频器过载、电机过载保护，半导体器件过热保护，瞬时停电保护等，联跳至输入侧10kV开关。保护的性能符合国家有关标准规定，并提供故障、断电、停机等报警。 (3)具体控制方案

如图1所示，此系统由QF、QF1～QF4，高压变频器、自动切换柜(QS1～QS4，KM1～KM4组成)、电动机M1～M4组成。高压开关柜向变频器馈电，并为其提供保护，保护主要有速断保护、过载保护、过电压保护，其整定值根据变频器额定值计算。变频器与高压柜之间的联锁关系有： ① 合闸闭锁

将变频器“合闸允许”信号串联于高压开关合闸回路。变频器故障或不能就绪时，高压开关(断路器QF)合闸不允许。 ②故障分闸

将变频器“高压分断”信号并联于高压开关分闸回路。当变频器出现故障时，分断变频器高压输入。

③隔离开关、真空接触器以及高压断路器之间的闭锁关系

KM1与KM4电气互锁;KM1与KM3，电气互锁;KM2与KM3电气互锁;KM2与KM4，电气互锁;控制同一台电机的高压断路器和真空接触器同时只允许一个闭合，如QF闭合，则KM1不允许合闸，KM1合闸，则QF不允许合闸。

④当M1正转M2同时反转时，即拖动一台对旋通风机变频运行时，断开QF

1、QF2，分别合上QS

1、QS

2、KM

1、KM

2、QF;当变频器出现故障时，由另一台对旋式风机运行，即断开QF、KM

1、KM

2、QS

1、QS2，合上QF

3、QF

4、KM

3、KM4。

⑤ 当变频器出现故障或需要检修时，只要断开QF和QS1～QS4即可。变频器具有反风功能。柜门上有1～4风机运行指示，KM1～KM4，分闸和合闸指示。

高压变频器

图1 电气控制电路图

5 变频设备运行情况

变频器于2011年6月30日安装完成，7月3日投入运行。变频器显示采用中文图形界面，触摸屏操作，生动直观，变频器的运行状态一目了然，各种运行数据可在触摸屏上查询，便于操作人员及时了解变频器的运行情况。变频器操作简单，两级风机可以同时起动，可在3min之内起动至高速，短时间内达到所需风量。缩短的起动时间确保了生产安全。反风操作比以前简单可靠，完全可满足1Omin内实现反风的要求。根据实测累计节约电能50586kWh/d。变频器投入运行以来一直运行稳定，输出频率、电压和电流符合要求，变频器网侧实测功率因数为0.976，效率均高于96%，满载时网侧电流谐波总容量小于3%。

第二篇：韶山4改电力机车主电路

第一节 主电路

一、主电路的特点

(一)传动形式

采用传统的交――直传动形式，使用传统的串励式脉流牵引电动机，具有较成熟的经验，控制系统较简单。

(二)牵引电动机供电方式

采用一台转向架两台牵引电机并联，由一台主整流器供电，即所谓“转向架独立供电方式”。全车四个两轴转向架，具有四台独立的相控式主整流器，此方式具有三个优点：一是具有较大的灵活性，当一台主整流器故障时，只需切除一台转向架两台电机，机车仍保留3/4牵引能力;二是同一节车前后两台转向架可进行电气式轴重补偿，即对前转向架(其轴重相对较轻)给以较小的电流，以充分粘着;三是实现以转向架为中心的电气系统单元化。

(三)整流调压电路形式

机车主电路采用了不等分三段半控整流调压电路

(四)电制动方式

机车采用加馈电阻制动，每节车四台牵引电机主极绕组串联，由一台励磁半控桥式整流器供电。每台转向架上的两台牵引电机电枢与各自的制动电阻串联后，并联在一起，再与主整流器构成串联回路。与常用电阻制动相比，加馈电阻制动具有三大优点：一是可加宽调速范围，将最大制动力延伸至0km/h(为安全者想，机车的最大制动力延伸至10km/h);二是能较方便地实现恒制动力控制;三是取消了常规的半电阻制动接触器，简化了控制电路。

(五)测量系统

直流电流与直流电压的测量实现传感器化，其优点：一是便于实现直读仪表、过载保护及反馈控制三位一体化;二是实现主电路高电位与控制系统的隔离，使司机台仪表接线插座化。机车全部采用了霍尔传感器检测直流电流电压信号，以利司机安全，并可提高系统的控制精度。

(六)保护系统

采用双接地继电保护，每一台转向架电气回路单元各接一台主接地继电器，以利于查找接地故障。并且接地继电器设置位置较其他机车不同，位于主变流装置上下两段桥的中点，使整流装置对地电位降低，改善硅元件工作条件。

(七)为提高机车功率因数和改善通讯干扰，机车增加了PFC装置。

二、主电路的构成

(一)网侧高压电路(25kV电路) 网侧高压电路的主要设备有受电弓l AP、空气断路器4QF、高压电压互感器6TV、高压电流互感器7TA、避雷器5F、主变压器8TM的高压(原边)绕组AX、PFC用电流互感器1 0 9TA，以及二节车之间的25kV母线用高压联接器2AP。

低压部分有自动开关102QA、网压表103PV、电度表105PJ、PFC用电压互感器100TV，以及接地电刷110E、120E、130E和140E。这些电器设备所组成的电路主要用于检测机车网压和提供电度表用的电压信号。

与以往的机车相比，该电路具有如下特点：

1. 在25kV网侧电路中，加设了新型金属氧化物避雷器5F，以取代以往的放电间隙，作过电压和雷击保护。

2. 在受电弓与主断路器之间，设置有网侧电压互感器(25kV/100V)，便于司机在司机室内掌握受电弓的升降状况和网压的大小。 3. 为提高机车的可靠性，实现机车的简统化、通用化设计，采用了传统的受电弓、空气断路器和网侧高压电压互感器。 4. 增设有PFC控制用电压、电流互感器。 (二)整流调整电路

为实现转向架独立控制方式，每节车采用二套独立的整流调压电路，分别向相应的转向架供电。牵引绕组a1-b l-x l和a2一x2供电给主整流器70V，组成前转向架供电单元;牵引绕组a3-b3一x3和a4一x4供电给主整流器80V组成后转向架供电单元。

以前转向架单元为例，整流电路为三段不等分整流调压电路。其中各段绕组的电压为：

Ua2x2=Ua1x1=2Ua1b1=2Ub1x1=695V 三段不等分整流桥的工作顺序如下所述：

首先投入四臂桥，即触发T5和T6，投入a2一x 2绕组。T

5、T

6、D 3和D 4顺序移相，整流电压由零逐渐升至Ud/2(Ud为总整流电压)，D 1和D 2续流。在电流正半周时，电流路径为a 2→D3→7 1号导线→平波电抗器→电机→7 2号导线→D1→T6→x 2→a2;当电源处于负半周时，电流路径为x2→T5→7 1号导线→平波电抗器→电机→7 2号导线→D 2→D1→D 4→a2→x 2。当T5和T6满开放后，六臂桥投入。第一步是维持T5和T6满开放，触发T1和T 2，绕组a l、b l投入。电源处于正半周时，电流路径为a2→D3→7 1号导线→平波电抗器→电机→7 2号导线→T 2→b1→a1→D1→T6→x2→a2;当电流处于负半周时，电流路径为x 2→T5→7 1号导线→平波电抗器→电机→72号线→D2→a1→b1→T1→D4→a2→x2。此时，T

1、T

2、D 1和D 2顺序移相，整流电压在(1/2~3/4)Ud之间调节。当T 1和T 2满开放后，T

1、T

2、T5和T6维持满开放，并触发T 3和T

4、b l—x l绕组再投入。T 3和T 4顺序移相，整流电压在(3/4~1)Ud之间调节。当电源处于正半周时，电流路径为a2→D 3→71号导线→平波电抗器→电机→7 2号导线→T4→x1→a1→D1→T6→ x 2→a2;当电源处于负半周时，电流路径为x 2→T5→7 1号导线→平波电抗器→电机→7 2号导线→D 2→a1→x1→T 3→D 4→a2→x 2。

在整流器的输出端还分别并联了两个电阻75R和76R，其电阻的作用有两个：一是机车高压空载做限压试验时，作整流器的负载，起续流作用;二是正常运行时，能够吸收部分过电压。 (三)牵引供电电路

机车的牵引电路，即机车主电路的直流电路部分。

机车牵引供电电路，采用转向架独立供电方式。第一转向架的第一台牵引电机1 M与第二台牵引电机2M并联，由主整流器7 0V供电;第二转向架的第三台牵引电机3M与第四台牵引电机4M并联，由主整流器8 0V供电。两组供电电路完全相同且完全独立。

牵引电机支路的电流路径基本相同，现以第一牵引电机支路为例加以说明：其电流路径为正极母线71→平波电抗器11L→线路接触器12KM→电流传感器111SC→电机电枢→位置转换开关的“牵-制”鼓107QPR1→位置转换开关的“前’’-“后’’鼓107QPV1→主极磁场绕组→107QPV1→牵引电机隔离开关19QS→107QPR1→负极母线7 2。

与主极绕组并联的有固定分路电阻14R、一级磁削电阻15R和接触器17KM、二级磁削电阻16R和接触器18KM。14R与主极绕组并联后，实现机车的固定磁削级，其磁削系数为0.96。通过接触器17KM的闭合，投入15R，实现机车的I级磁削级，其磁削系数为0.70。通过接触器18KM的闭合，投入16R，实现机车的Ⅱ级磁削级，其磁削系数为0.54。当17KM和18KM同时闭合时，15R和16R同时投入，实现机车的Ⅲ级磁削级，其磁削系数为0.4 5。

由于两轴转向架两台牵引电机为背向布置，其相对旋转方向应相反。以第一转向架前进方向为例，从1M电机非整流子侧看去，电枢旋转方向应为顺时针方向;从2M电机非整流子侧看去应为逆时针旋向。同样，第二转向架3M电机为顺时针方向，4M电机为逆时针方向。

由此，各牵引电机的电枢与主极绕组的相对接线方式是： 1M：A11A12→D11D12 2M：A21A22→D22D21 3M：A31A32→D31D32 4M：A41A42→D42D41

上述接线方式为机车向前方向时的状况。当机车向后时，主极绕组通过“前’’-“后”换向鼓反向接线。

牵引电机故障隔离开关1 9QS、29QS、39QS和490s均为单刀双投开关，有上、中、下三个位置。上为运行位，中为牵引工况故障位，下为制动工况故障位。当牵引电机之一故障时，将相应牵引电机故障隔离开关置中间位，其相应常开联锁接点打开相应线路接触器，该电机支路与供电电路完全隔离。若误将隔离开关置向下位，则由于线路接触器已打开，虽然无电流，但导线 14与16或24与26或34与36或44与46之一相连，故障电机在电位上并不能与主电路隔离，若为接地故障，则仍会引起接地继电器动作。

库用开关20QP和50QP为双刀双投开关。在正常运行位时，其主刀与主电路隔离，其相应辅助接点接通受电弓升弓电磁阀，方可升弓;在库用位时，其主刀将库用插座30XS或40XS的库用电源分别与2M电机或3M电机的电枢正极引线22或32及总负极72或82连接，其辅助接点断开受电弓升弓电磁阀的电源线，使其在库用位时不能升弓。只要20QP或50QP之一在库用位，即可在库内动车。同时，通过相应的联锁接点可分别接通12KM和22KM或32KM和42KM，从而使1M或4M通电，以便于工厂或机务段出厂试验时试电机转向、出入库及旋轮。

空载试验转换开关10QP和60QP为叁刀双投开关。当机车处于正常运行位时，10QP和60QP将1位和4位电压传感器112SV和142SV分别与1M和4M的电枢相连，其相应辅助接点接通12KM、2 2KM、3 2KM和4 2KM的电空阀;当机车处于空载试验位时，10QP和60QP将112SV和142SV分别与主整流器70V和80V的输出端相连，同时短接76R和86R，其相应辅助接点断开线路接触器12KM、22KM、32KM和42KM的电空阀电源线，使10QP或60QP置于试验位时电机与整流器脱开，确保空载试验时的安全性。

每一台牵引电机设有一台直流电流传感器和一台直流电压传感器，其作用除提供电子控制的电机电流与电压反馈信号外，还通过电子柜处理之后，作为司机台电流表与电压表显示的信号检测。直流电压传感器设置在电枢两端，它有两个优点：一是在牵引与制动时，司机台均能看牵引电机电压;二是两台并联的牵引电机之一空转时，电枢电压的反应较快。

另外，取消了传统的电机电流过流继电器，电机的过流信号由直流电流传感器经电子柜发出，而进行卸载或跳主断。牵引电机过流保护整定值为1300A+5%。 (四)加馈电阻制动电路

SS4改型电力机车与其它机型的主要不同之处是采用了加馈电阻制动电路，主要优点是能够获得较好的制动特性，特别是低速制动特性。 加馈电阻制动又称为“补足’’电阻制动，它是在常规电阻制动的基础上而发展的一种能耗制动技术。根据理论分析可知，机车轮周制动力为 B=CφIz (N) 式中C——机车结构常数;

φ——电机主极磁通(Wb); Iz——电机电枢电流(A)。

在常规的电阻制动中，当电机主励磁最大恒定后，电枢电流Iz随着机车速度的减小而减小。因此，机车轮周制动力也随着机车速度的变化而变化。为了克服机车轮周制动力在机车低速区域减小的状况，加馈电阻制动从电网中吸收电能，并将该电能补足到，Iz中去，以此获得理想的轮周制动力。

机车处于加馈电阻制动时，经位置转换开关转换到制动位，牵引电机电枢与主极绕组脱离与制动电阻串联，且同一转向架的二台电机电枢支路并联之后，与主整流器串联构成回路。此时，每节车四台电机的主极绕组串联连接，经励磁接触器、励磁整流器构成回路，由主变压器励磁绕组供电。

现以1M电机为例，叙述一下电路电流的路径：

1.当机车速度高于33km/h时，机车处于纯电阻制动状态。其电流路径为71母线→11 L平波电抗器→12KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR 1位置转换开关“牵”一“制”鼓→13R制动电阻→7 3母线3→D 4→D 3→7 1母线。

2.当机车速度低于3 3 km/h，机车处于加馈电阻制动状态。当电源处于正半周时，其电流路径为a2→D 3→71母线→11 L平波电抗器→1 2KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR 1位置转换开关“牵”-“制’’鼓→13R制动电阻→7 3母线→T6→x 2→a2;当电源处于负半周时，其电流路径为x 2→T5→71母线→11 L平波电抗器→12KM线路接触器→1 1 1 SC电流传感器→1M电机电枢→1 0 7QPR 1位置转换开关“牵’’一“制’’鼓→1 3R制动电阻→7 3母线→D4→a2→x2。

加馈电阻制动时，主变压器的励磁绕组a5→x5经励磁接触器91KM向励磁整流器99V供电，并与1M～4M电机主极绕组串联，且励磁电流方向与牵引时相反，由下往上。从励磁整流器的输出端开始，其电流路径为91母线→199SC电流传感器→90母线→107QPR 1位置转换开关“牵”-“制’’鼓→19QS→107QPV 1→D12→D11→107QPV1→14母线→107QPR 2→29QS→107QPV 2→D 2 1→D22→107QPV 2→2 4母线→108QPR 4→49QS→108QPV 4→D 41→D 42→108QPV4→44母线→108QPR3→39Qs→108QPV3→D32→D31→9 2KM励磁接触器→82母线。

负极母线82为主整流器80V与励磁整流器99V的公共点，由此形成两个独立的接地保护电路系统。第一转向架牵引电机1M和2M电枢、制动电阻及主整流器70V，组成第一转向架主接地保护系统，由主接地继电器97KE担负保护功能;第二转向架牵引电机3M和4M电枢、制动电阻及主整流器80V、励磁整流器99 V组成第二转向架主接地保护系统，由主接地继电器98KE担负保护功能。

制动工况时，当一台牵引电机或制动电阻故障后，应将相应隔离开关置向下故障位，则线路接触器打开，电枢回路被甩开，主极绕组无电流但有电位。

为了能在静止状况下检查加馈制动系统是否正常，机车在静止时，系统仍能给出50 A的加馈制动电流(此时励磁电流达到最大值930 A)。机车在此加馈制动电流的作用下，将有向后动车的趋势，这一点应引起高度重视，以利机车安全。 (五)PFC电路

SS4改型电力机车主电路设置有四组完全相同的PFC装置。

该装置是通过滤波电容和滤波电抗的串联谐振，以降低机车的三次谐波含量，提高机车的功率因数。它主要由真空接触器(电磁式)、无触点晶闸管开关、滤波电容、滤波电抗和故障隔离开关等电器组成。

机车采用的电磁式真空接触器具有接通、分断能力大、电气和机械寿命长等优点。在电路中，采用该真空接触器的作用和目的主要有二点：一是当无触点晶闸管开关被击穿重燃时，利用其分断能力大的优势起电路的保护作用;二是采用该真空接触器之后，可简化机车的控制系统和机车的结构设计。

在PFC电路中设置有故障隔离开关，在PFC电路出现接地时做隔离处理用。当故障隔离开关处于故障位时，一方面使PFC电路与机车主变压器的牵引绕组完全隔离;另一方面，通过其辅助联锁控制真空接触器主触头分断。同时，其主闸刀还将对电容器进行放电。

为确保人身安全，当司机取出司机钥匙时，因在每组PFC电路中的滤波电容和滤波电抗上并联了一个低阻(800Ω)，使得滤波电容上的电压能够快速放电。该电阻的投入是靠一高压继电器(116KM、126KM、156KM和166KM)来实现的。 (六)保护电路

SS4改型电力机车主电路保护包括：短路、过流、过电压及主接地保护等四个方面。现分述如下： 1.短路保护

当网侧出现短路时，通过网侧电流互感器7TA→原边过流继电器101KC，使主断路器4QF动作，实现保护。其整定值为320 A。

当次边出现短路时，经次边电流互感器176TA、177TA、186TA及187TA→电子柜过流保护环节，使主断路器4QF动作，实现保护。其整定值为3000 A+5%。

在整流器的每一晶闸管上各串联一个快速熔断器，实现元件击穿短路保护之用。

2.过流保护

考虑到牵引工况和制动工况时，牵引电机的状况不同，牵引电机过流保护的整定值和保护方式设置也不同。

在牵引工况时，牵引电机的过流保护是通过直流电流传感器111SC、121SC、131SC和141SC→电子柜→主断路器来实现的，其整定值为1300 A+5%。

在制动工况时，牵引电机的过流保护是通过直流电流传感器111 SC、121 SC、131SC和141SC→电子柜→励磁过流中间继电器559KA→励磁接触器91KM来实现的。其整定值为1000 A土5%。此外，在制动工况时，还设有励磁绕组的过流保护，它是通过直流电流传感器199SC→电子柜→励磁过流中间继电器559KA→励磁接触器91KM来实现的。其整定值为1150 A±5%。 3.过电压保护

机车的过电压包括：大气过电压、操作过电压、整流器换向过电压和调整过电压等。大气过电压的保护主要采用两种方式：一是在网侧设置新型金属氧化物避雷器5F;二是在各主变压器的各次边绕组上设置RC吸收器。牵引绕组上的RC吸收器由71C与73R、72C与74R、81C与83R、82C与84R构成;励磁绕组上的C吸收器由93C与94R构成;辅助绕组上的RC吸收器由255C与260R构成。

当机车主断路器4QF打开或接通主变压器空载电流时，机车将产生操作过电压，通过网侧避雷器5F和牵引绕组上的RC吸收器能够对此操作过电压进行限制。 机车的主整流器70V和8 0V、励磁整流器9 9V的每一晶闸管及二极管上均并联有RC吸收器，以抑止整流器的换向过电压。

另外，牵引电机的电压由主整流器进行限压控制，其限制值为1020V±5%。 4.、接地保护

牵引工况下，每“转向架供电单元”设一套接地保护系统，除网侧电路外，主电路任一点接地时，接地继电器均动作，无“死区’’。接地继电器动作之后，通过其联锁使主断路器动作，实现保护。

制动工况下，具有两套独立回路，励磁回路属于第二回路。为消除“死区”，回路各电势均为相加关系。为此，励磁电流方向与牵引时相反，改为由下而上，故电枢电势方向亦相反，改为下正上负。当制动工况发生接地故障时，接地继电器动作，通过其联锁使主断路器动作，实现保护。

第一转向架供电单元的接地保护系统由接地继电器97KE、限流电阻193R、接地电阻195R、隔离开关95QS、电阻191R和电容197C组成;第二转向架供电单元的接地保护系统由接地继电器9 8KE、限流电阻194R、接地电阻196R、隔离开关96QS、电阻192R和电容198C组成。其中191R与197C、192R与198C是为了抑止97KE或98KE动作线圈两端因接地故障引起的尖峰过电压而设置的。95QS和96QS的作用在于当接地故障不能排除，但仍需维持故障运行时，通过将其置故障位，使接地保护系统与主电路隔离，接地继电器不再动作而跳主断路器。此时，195R或196R与主电路相连，接地电流经此流至“地”。

第三篇：17春西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业2

一、单选题(共 15 道试题，共 30 分。)

1. 电力机车的制动力特性是指轮周制动力与( )的关系。 A. 制动电流 B. 制动电阻 C. 制动电压 D. 制动阻抗 正确答案：

2. SS4改型电力机车由( )套电子控制系统组成。 A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 正确答案：

3. 国产SS3B型电力机车采用( )启动方式。 A. 恒流 B. 恒压 C. 恒阻 D. 变流 正确答案：

4. 削弱磁场的方式有( )种。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 正确答案：

5. 涡流轨道制动时磁铁与钢轨始终保持( )的距离。 A. 5~7mm B. 7~10mm C. 10~15mm D. 20~25mm 正确答案：

6. 采用( )控制方式可以使机车具有所要求的硬牵引特性。 A. 恒压 B. 恒流 C. 恒速 D. 恒阻

正确答案：

7. 到2010年，我国铁路营业里程达到了( )。 A. 80000km B. 85000km C. 90000km D. 95000km 正确答案：

8. 一般情况下脉流牵引电机的最小磁场削弱系数为( )。 A. 20%-25% B. 25%-30% C. 35%-40% D. 44%-50% 正确答案：

9. 在集中供电方式中，当变流器发生故障时，整台机车的功率降低( )。 A. 1/3 B. 1/2 C. 1/4 D. 1/5 正确答案：

10. 不控整流电路机车的功率因数一直保持在( )。 A. 0.7 B. 0.8 C. 0.9 D. 1.0 正确答案：

11. 列车级控制的输入来自( )。 A. 司机操纵台 B. 监控台 C. 远动装置

D. 信息输入装置 正确答案：

12. 直流供电方式除高架接触网供电外还有( )。 A. 第一种供电方式 B. 第二种供电方式 C. 第三种供电方式 D. 第四种供电方式 正确答案：

13. ( )给出控制目标。 A. 控制器 B. 执行机构 C. 控制对象

D. 信息处理机构 正确答案：

14. 交流传动电力机车在1/4额定功率以上时的功率因数接近( )。

A. 0.9 B. 0.95 C. 0.98 D. 1 正确答案：

15. 一般情况下脉流牵引电机的最小磁场削弱系数实用值为( )。 A. 20%-25% B. 25%-30% C. 35%-40% D. 44%-50% 正确答案：

西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业2

二、多选题(共 10 道试题，共 30 分。)

1. 电力机车按传动形式可分为( )。 A. 具有个别传动的电力机车 B. 具有组合传动的电力机车 C. 调车电力机车

D. 客货两用电力机车 正确答案：

2. CRH2牵引传动系统主要由( )组成。 A. 高压电气设备 B. 牵引变压器 C. 牵引变流器 D. 牵引电机 正确答案：

3. SS4改型电力机车主电路保护有( )。 A. 短路保护 B. 过流保护 C. 过电压保护 D. 主接地保护 正确答案：

4. 铁路按行车速度，可划分为( )。 A. 常速铁路 B. 准高速铁路 C. 高速铁路 D. 超高速铁路

正确答案：

5. 交流传动机车的微机控制可分为( )。 A. 列车级控制 B. 机车级控制 C. 传动级控制 D. 微机级控制 正确答案：

6. 电力机车主线路组成有( )。 A. 变压器一次侧线路 B. 变流及调压线路 C. 负载线路 D. 保护线路 正确答案：

7. 机车限制曲线的限制条件有( )。 A. 最大启动电流限制 B. 机车黏着限制

C. 牵引电动机额定电压限制 D. 牵引电动机持续功率限制 正确答案：

8. SS7E型电力机车主电路测量包括( )。 A. 网测电压 B. 电机电压测量

C. 电枢电流和励磁电流测量 D. 电能计量 正确答案：

9. 自动控制系统的三要素是( )。 A. 控制对象 B. 控制器 C. 执行机构

D. 信息处理系统 正确答案：

10. 常规的机车控制方式有( )。 A. 恒流控制 B. 恒速控制 C. 恒压控制

D. 恒流与恒速结合控制 正确答案：

西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业2

三、判断题(共 20 道试题，共 40 分。)

1. 电力机车的电气线路就是将各电气设备在电方面连接起来构成一个整体，用以实现一定的功能。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

2. 变频调压彻底改变了直流传动机车的功率因数问题、对电网的污染问题、黏着利用问题。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

3. 根据变流器输出交流侧相电压的可能取值将电压型网侧变流器分为二点式和三点式。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

4. 交流传动机车的网侧变流器大多采用四象限脉冲整流器。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

5. 交直型整流器电力机车进行再生制动时，牵引电动机作直流发电机工作。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

6. 牵引电动机型式主要有串励牵引电动机、复励牵引电动机和三相异步电动机。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

7. SS9型电力机车是一种用于牵引160km/h准高速旅客列车的6轴4800kW干线客运电力机车。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

8. 在电阻制动中，回馈到电机输入端的电能，通过逆变器转变为直流电能。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

9. 供电方式可分为集中供电、半集中供电及独立供电等几种方式。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

10. 交流电量的检测一般采用传感器，直流量的检测一般采用互感器。( ) A. 错误

B. 正确 正确答案：

11. 负载端变流器是整流器。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

12. 在电阻制动中，回馈到电机输入端的电能，通过逆变器转变为直流电能，此时逆变器工作于整流方式，该直流电能消耗在电阻上。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

13. 主传动系统的充电限流环节主要作用是防止过大的充电电流冲击。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

14. 电力机车自身不带能源，也叫自给式机车。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

15. 控制线路是指司机控制器、低压电器及主线路、辅助线路中各电器的电磁线圈等所组成的。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

16. 励磁调节是通过调节流过牵引电动机的励磁电流改变牵引电动机主极磁通的方法进行调速。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

17. 矢量变换控制的基本思想是把异步电动机经坐标变换等效成他励直流电动机。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

18. 理想的逆变电路是在有源逆变电路的交流侧已由电网建立了正弦交流电。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

19. 入端变流器是整流器。( ) A. 错误 B. 正确 正确答案：

20. 电力机车由架设在铁道线路上方的接触网供电。( ) A. 错误 B. 正确

正确答案：

第四篇：《数字电路》实验教学大纲(计算机系)

《数字电路》实验教学大纲

(计算机系)

课程编号：2131102 课程名称：数字电路实验 实验学时：14

一、本实验课的性质、任务与目的

数字逻辑是计算机科学与技术专业的主干核心课之一，是本专业学生必备的专业基础知识。是实践性都很强的一门学科，通过实践可以大大提高学生的理论水平和实际动手能力。通过实践教学的实施，使学生能够巩固已学专业基础课的理论知识，锻炼学生的实践动手能力，培养学生对电子电路的设计能力，加强学生在分析问题、解决问题能力上的训练和培养，为启发学生的创新意识和培养创新能力起到重要的作用，为后续教学打下良好的基础。

二、本实验课所依据的课程基本理论

以计算机系统的硬件、软件基本结构和组成技术，本课程实验涉及核心知识点: 1)集成门电路与触发器。

2)组合逻辑电路的分析和设计，组合逻辑电路中的险象。 3)同步时序逻辑电路的分析和设计。 4)异步时序逻辑电路的分析和设计。 5)中等规模通用集成电路及其应用。 6)可编程逻辑器件。

三、实验类型与要求

实验一：熟悉THD-4型数字电路实验箱及基本门电路

实验目的与要求：

1 熟悉THD系列各单位布置及特点，了解该实验板各种组成结构;

2 学会验证TTL与非门、与门、或门、或非门、异或门、与或非门的逻辑功能。 实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验二：编码器和译码器

实验目的与要求：

1 掌握编码器和译码器的工作原理和特点; 2 熟悉常用编码器和译码器的逻辑功能。 实验学时数：2学时

实验类型：验证型

项目类别：必做

实验三：组合半加器和全加器

实验目的与要求：

掌握半加器和全加器的工作原理。 实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验四：R-S触发器

实验目的与要求：

1 熟悉数字逻辑R-S触发器，演示其操作并验证它的输出逻辑状态; 2 熟悉钟控R-S触发器，演示其操作并验证它的输出逻辑状态。 实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验五：T、D触发器

实验目的与要求：

1 熟悉数字逻辑T触发器，并验证其逻辑功能; 2 熟悉数字逻辑D触发器，并验证其逻辑功能。 实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验六：计时、译码与显示

实验目的与要求：

1 掌握中规模集成电路计数器的应用; 2 掌握译码驱动器的工作原理及应用方法。 实验学时数：4学时

实验类型：设计型

项目类别：必做

四、每组人数与实验学时数

每组一人;实验总学时：14学时

五、考核方式与评分办法

考核方式：与课程考核相结合

评分办法：完成实验预习报告： 20% 参加实验： 20% 完成实验并通过验收： 30% 完成实验报告： 30%

六、本实验课配套实验指导书

1、谭敏编.《数字电路实验指导书》.自编.合肥学院教材科

2、崔葛瑾《数字电路实验基础》同济大学出版社

七、实验报告要求

1.用规定的实验报告纸写; 2.写出实验步骤;

3.写出实验过程中出现的问题; 4. 实验结果(数据)分析;

(1)结果分析 (2)出现的问题讨论 (3)总结与心得体会

八、其他

本实验由双实中心的老师与计算机系老师共同教学。

教研室：计算机体系结构 执笔人：何立新、肖连军 系主任审核签名：

第五篇：《计算机电路与电子技术基础课程设计》任务书

一、设计课题：《简易函数信号发生器的设计》

二、设计方案及要求。

1.设计目的

(1)、掌握信号发生器的设计方法和测试技术。

(2)、了解单片函数发生器的工作原理和应用，了解内部组成原理。用模拟器件模拟电路。

(3)、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。

2.设计技术指标与要求

(1)、基本要求：

A、电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形;

B、输出信号的频率要求可调;

C、拟定测试方案和设计步骤;

D、根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图;E、写出设计性报告。

(2)、技术指标

频率范围：100Hz-1KHz，1Kz-10KHz;

输出电压：正弦波Upp≈3 V 幅度连续可调;

三角波Upp≈5 V 幅度连续可调;

方波Upp≈14 V 幅度连续可调.

波形特性 ：

方波上升时间小于2s;

三角波非线性失真小于1%;

正弦波谐波失真小于3%。

3.设计提示

(1)基本原理

函数发生器的组成

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。电路形式可以采用由运放及分离元件构成;也可以采用单片集成函数发生器，本课题设计采用前者。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。

(2)设计方案提示

可通过集成运算放大器与晶体管差分放大器组成方波-三角波-正弦波。可

以先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波;也可以先产生三角波，在通过微分电路将三角波变换为方波，再将方波变换成正弦波;也可以先产生方波，再通过积分电路将方波变换成三角波，再将三角波变化成正弦电路。

三、时间安排

学习简易函数信号发生器原理…………………………1.5天 设计………………………………………………………2.5天 总结与编写设计说明书……………………………………………… 1天

四、设计完成内容

设计说明书(不少于2500字)：

1)设计目的、任务

2)设计方案及元件选择

3)总体功能说明、各单元电路图及功能说明、参数选择

五、设计环节考勤：

每天上午8：20-11：50，下午2：00-4：30必须在所安排的设计地点进行设计，由班长负责考勤，老师抽查。

六、设计地点

第17周周四至第18周周三：C2-10

4、电子系电路实验室(第17周周五上午、18周周二上午)