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摘要：牵引电传动系统的研发，需要功能齐全、功率相当、控制性能优良的交流传动联调试验系统对其进行测试验证。本文在对现有交流传动试验系统进行对比分析的基础上，搭建符合系统性能需求的牵引电传动系统联调试验台。
关键词：交流传动；能耗型；回馈型；互馈型
1 引言
牵引电传动系统的研究、开发、生产，需要通过一系列试验验证。需要验证变流器控制系统硬件设计、软件控制逻辑和算法的实现、牵引电机特性的实现等。完成牵引传动系统的试验验证，需要搭建交流传动系统联调试验台。
本文在对现有交流传动试验系统进行对比分析基础上，根据牵引电传动系统性能需求，搭建互馈型联调试验系统。
2 交流传动试验系统
常见的交流传动试验系统主要有以下几种：（1）能耗型；（2）回馈型；（3）互馈型[1,2]。在交流传动试验系统中，被测试的牵引电机和变流器分别称为被试电机和被试变流器。
2.1 能耗型交流传动试验系统
能耗型试验系统，被试电机的负载转矩由直流发电机-阻性负载提供；被试电机输出的机械能最终以热能的形式消耗掉。通过调节直流发电机的励磁电压改变被试电机的转矩负载。
第一种方式如图 3（a）所示[4-6]。4QS从变压器T1取得单相交流电，向INV输出直流电，INV向M1供三相交流电，M1输出轴上对接一个“交流异步发电机M2和控制M2运转的变流器”的能量反馈系统，电能通过T2返回电网。
第二种方式如图 3（b）所示。其中4QS，INV 1、2，牵引电机M1和M2均可为被试部分，即INV1 和INV 2、M1 和M2 分别互为被试件和陪试件的关系[1-3]。例如，选择M1 为被试电机，则M2 为陪试电机[1-3]；反之亦然。两套相同的“逆变器～异步牵引电机”背靠背串联而成，一套(INVl-M1)工作于电动状态，另一套(INV2-M2）工作于发电状态，能量交换在直流侧进行。
2.4 交流传动试验系统的比较
比较上述试验系统三种主电路结构及工作原理可以发现，能耗型结构简单，控制容易实现，但试验中能量消耗大，效率低；回馈型可以将试验中大部分电能回馈到电网，提高了试验系统的效率，但是系统结构复杂、调控对象多，投资较大；互馈型，结构相对简单，试验系统效率高。
3 牵引传动系统试验台搭建
为研发和生产符合要求的大功率牵引电传动系统，根据试验设备系统，在对系统和部件进行比较和系统分析的基础上，搭建满足三轴联动性能要求的互馈型联调试验台。
3.1牵引电传动系统试验需求
以某型电力机车牵引辅助变流柜研发产品联调试验为例。该变流柜是由3台牵引变流器和一台辅助变流器组成，柜内冷却共用一套水冷装置；牵引变流器和辅助变流器分别由主变压器牵引绕组和辅助绕组供电，各个变流器完全独立、相互隔离。牵引变流器单轴额定输出功率1250kW，辅助变流器额定输出容量230kVA。
联调试验系统的搭建主要是满足牵引变流器、牵引电机、辅助变流器和功率模块等关键部件的型式试验，系统与部件的研究性试验和验证试验。
3.2 牵引辅助系统联调试验控制台搭建
额定工况下25KV单相电源（单相电源范围17.5KV～31KV）经过牵引变压器给牵引变流器提供3组1450V和一组401V的单相交流电。牵引变流器是通过四象限整流器和逆变器，向牵引电动机提供三相变频变压交流电，一组牵引变流器拖动一台牵引电机。牵引电动机通过飞轮、齿轮箱带动负载交流异步电机，然后通过逆变器和整流变流器，以及变压器将能量反馈10KV电网。辅助变流器试验负载是通过滤波柜为阻感模拟负载供电。水泵和冷却风机供电由外部电源提供。
牵引电传动系统联调试验台工作原理如图4所示。
图4 牵引电传动系统联调试验台工作原理
4总结
本文在对比分析交流传动试验系统的基础上，搭建牵引电传动系统联调试验台。试验台搭建后，进行了交流机车运行工况的模拟试验研究，试验结果证明该联调试验系统可以满足验证和测试牵引电机、变流器及控制系统和控制算法的性能的需求。
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作者简介：张修同（1982-03-19），男，汉族，籍贯：河南省周口市，当前职称：工程师，学历：硕士研究生，研究方向：电力电子与电力传动
论文作者:张修同,刘立刚,尚峰亮,董启政
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/8
标签：变流器论文; 系统论文; 电传论文; 电机论文; 试验台论文; 负载论文; 基础上论文; 《电力设备》2017年第35期论文;