62
图8-3
电阻制动工况简化主电路
1M~4M牵引电动机 ；1L~4L主极绕组；47R~50R制动电阻； 91KC~100KC 线路接触器；83R~84R主接地继电器限流电阻； 127DJ~128DJ主接地继电器；111GK~114GK 牵引电机隔离开关。
二、 SS4改进型电力机车主电路
71
1、与SS4的主要不同 点：
一、 SS4型电力机车牵引变流器
输出电压波形
用三段桥整流电路实现 四段桥的整流效果，可 以提高功率因数，但由 于整流器的负载为感性 负载，在II←→III段 的开关式转换过程中必 然会引起操作过电压， 加之逻辑转换控制所带 来的系统的复杂性，使 系统的可靠性降低。
绕组
段数
I
1 4
II
III
1 4
IV
控制原理：
将给定的中间环节电压Udc*和实际的中间环节电 压Udc相比较，其误差经过PI调节，得到的输出电流 幅值的指令Io*，Io*与正弦表值相乘，就得到交变的 输出电流指令io*，再将它与实际的输出电流比较后 ，通过电流跟踪控制的方法控制逆变器的四个IGBT 的导通与关断。
* U dc +
P I
独立运行光伏发电系统的结构框图
交流负载
用电网作 为储能单元
太阳电池
逆变器
电网
图8-16 并网型光伏发电系统的结构框图
一个小功率的并网型光伏发电装置实例
（额定功率为200W） 一、主电路
+


L
Uin




C
L

220V/50Hz
-



图8-17
光伏发电并网装置的主电路
二、控制电路框图
a2
D3
70 JZ
T5
11PK
12KM
21PK
22 KM
① 采用三段不等分 半控桥整流电路；
② 采用有级分路磁 场削弱； ③ 采用加馈电阻制 动以提高制动性能。
x2
D4 T1
T6 T3
75 R
1M
M
2M
M
a1 b1 x1
D1
76 R
15 R 14 R
T4 D2 T2
16 R
1L
2L
18 KM 17 KM
目前在市场上后备式和在线式电源同样受到用户的欢迎。
2、按输出波形可分为：方波输出和正弦波输出 3、按功率等级可分为： 小型UPS电源 输出功率： 中型UPS电源 输出功率： 大型UPS电源 输出功率： 输入输出方式
0.5～10 kVA 10～50 kVA
50～300 kVA
大型： 三相输入/三相输出方式 中小型：单相输入/单相输出方式。
39 GK
49 GK
1L
2L
3L
91KC
x5
4L
99 JZ
82
图8-5
机车加馈电阻制动工况简化电路图
1M~4M牵引电动机 ；1L~4L主极绕组；13R~43R制动电阻；91KC~92KC、12KC~22KC 线路接触器； 193R~194R主接地继电器限流电阻；97JD~98JD主接地继电器；19GK~49GK 牵引电机隔离开关，11 ~21PK平波电抗器 。
加馈电阻制动的主要优点是可以扩大制动范围， 在理论上可将最大制动力延伸至速度为零。
§12.2 交流传动互馈试验台
随着对大功率交流传动系统的研究、开发和生产 ，对交流传动系统的变流器、交流牵引电机、变流 器控制系统、以至机车的全车控制均需有功率相当 的试验检测设备，也就是说，需要功能齐全、控制 灵活的交流传动试验台。
T 直流发电机 四象 限变 流器 逆变器
～
M ~
交流牵
G _
R
图8-6 “能量消耗式”交流传动试验台
引电机
特点：耗能大； 不能进行恒转矩起动试验； 转速受限制； 配电容量较大。
能量反馈式（株洲电力机车研究所）
直流发电机 T 四象
T M G ~
～
限变 流器
逆变器
M ~
交流牵 引电机
G -
直流电动机
第2转向架
M M
a1 b1 x1
D1
T1
1M ~ 2 M
3M ~ 4 M
13 R
23 R
D2
95GK
T2
T4
72
96GK
195 R
97 JD
193 R
44 R
196 R
194 R
92KC
14 R
24 R
34R
197 C
191R
19 GK
198C 98 JD
192 R
110 V
a5
29 GK
110 V
SG3525——PWM控制器；TMS320F240——数字信号处理器 作用：①对光伏板最大功率点的跟踪(MPPT) ②输出功率的调节
太 阳 电池板 DC/DC 变换器 DC/AC 逆变器 电 感 滤 波 电 网
Uin
SG3525
U in
Ud
on/off
驱 动 电 路
电流电压 检 测
io
TMS320F240
93KC 94KC
b3 x3
1M ~ 4M
M M M M
T2
T4 T5
a2 32
34
1L
2L
3L
4L
14 JZ
a4
13 JZ
x
x2
164
D4
前转向架供电单元
T6
113 GK 114 GK 111 GK 112 GK
x4
161
52
62
后转向架供电单元
3、整流调压电 路：四段经济半 控桥整流电路。
127
DJ
128 DJ
图8-1
110 V SS4型电力机车简化主电路（牵引工况，一单元）
1-受电弓；3-主变压器；4-主断路器；5-主放电器；6-高压互感器； 1M~4M牵引电动机 ；79R~80R负载电阻；1L~4L主极绕组；31~34-过压吸 收电路；91KC~94KC线路接触器；161~164-接地电刷；11JZ~14JZ-主整流 器；127DJ~128DJ主接地继电器；111GK~114GK牵引电机隔离开关。 17PK~20PK主平波电抗器
I 0*

i 0* + sint
P
+ + us
PWM 生成
PWM 输出
U dc
i0
三角波
图8-20
DSP对逆变器输出电流的控制
六、实验波形
图8-21 逆变器输出端的电压、电流波形 电压 (100V/div)，电流 (1A/div)
§12.4 不停电电源（UPS）
一、不停电电源的用途 电力用户对电网的可靠性及电源质量的要求越来 越高，通讯系统、重要部门的管理系统，连续生产 设备以及中、大型计算机等不允许有3～5ms的供电 中断。 普通电网电压存在的问题
UPS的基本结构是整流充电装置+逆变装置，它由 整流电路、贮能元件、逆变电路和静态开关几个部 分组成。
具有并机式 开关的UPS
基本 UPS
具有静止转换 开关的UPS
三、不停电电源的分类 1、按工作方式可分为：后备式UPS和在线式UPS
后备式UPS：在市电正常时，由市电直接向负载 提供电源。当市电供电中断时，蓄电池才对逆变器 供电并由逆变器对负载提供交流电源。 在线式UPS：平时是由交流电—整流—逆变器方 式对负载提供电源的。只有当逆变器工作不正常时 ，由控制电路发出信号去控制切换开关，转换成市 电供电。当逆变器恢复正常后，UPS又重新切换到 由逆变器对负载供电。
1 4 1 4 1 2
a1
b1
1 4 1 4
b1
x1
a2
x2
1 2 1 2 3 4
整流电压 U d
1 4
1
U d 波形
晶闸管
T3、T4移相，
T1、T2移相
T1、T2移相， T5、T6满开放
T3、T4移相， T1、 T2、T5、T6满开放
T1、T2满开放
控制方式
顺序移相
开关控制
顺序移相
图8-2
不对称四段经济半控桥的控制方式
三种典型的小型UPS电源的主要性能及参数
四、不停电电源需解决的问题 为了实现优质、可靠的要求，UPS需要解决的技术问 题主要有以下几个方面 ： 1、UPS整流器----既有整流功能，又须保持蓄电池 组在额定电平状态，因此又具充电器功能；
2、UPS逆变器----稳频、稳压、低谐波；
3、同步控制----应使逆变器的输出电压与市电或备 用电源 之间保持并联运行的条件，即实现UPS 电源与市电或备用电源相序一致，频率相同， 电压相等或相近；
8、试验机组
整流机组 100kVA PWM整流器两组 二重化运行 输入电压：380V 输出电压：750V/1500V
8、试验机组
变流器两组
容量：500kVA
8、试验机组
牵引电机 JD106S型异步牵引 电机
(200km/h动车组)
额定功率：300kW
8、试验机组
整流器实验波形
变压器原边电压、电流 功率因数近似为1 谐波含量小 突加负载时直流电压、 原边电流
SS4型电力机车牵引
变流器供电系统 一、 SS4型电力机车牵引变流器
1
25kV 50Hz
1、牵引供电方 式：转向架独 立供电方式。 2、牵引电路
51
61
T3
4
5
a1 31 b1 x1 D2 D3 D1 T1
17PK 18PK