本书从应用角度出发，着重介绍电力牵引交流传动系统的具体结构、参数、控制原理和试验方法，突出实际应用。全书共分11章。内容包括：电力电子器件及其控制、四象限脉冲整流器、牵引逆变器、牵引变流器的冷却、交流牵引电动机的控制策略、列车通信网络技术、牵引传动系统的微机网络控制、辅助变流器及其控制、牵引传动系统的试验技术与故障诊断。书面向广大工程技术人员，具有较强的工程性和实用性，适于从事电力牵引传动领域的工程技术人员阅读。

电力电子新技术系列图书序言

前言

第1章绪论1

1?1交流传动机车的特点1

1?2交流传动机车的发展概况3

1?2?1早期发展阶段(19世纪90

年代至20世纪50年代初)3

1?2?2近代发展阶段(20世纪60

年代以来)3

1?3HXD型电力机车的技术特点6

1?3?1HXD1型电力机车6

1?3?2HXD2型电力机车8

1?3?3HXD3型电力机车10

1?4CRH型动车组的技术特点12

1?4?1CRH1型动车组12

1?4?2CRH2型动车组15

1?4?3CRH3型动车组17

1?4?4CRH5型动车组18

第2章电力电子器件及其控制21

2?1门极关断晶闸管21

2?1?1GTO 的工作原理21

2?1?2GTO 的开通、关断过程和

正向门极特性23

2?1?3GTO 的主要参数24

2?2绝缘栅双极型晶体管26

2?2?1IGBT的工作原理26

2?2?2IGBT的基本特性27

2?2?3IGBT的擎住效应和安全工

作区28

2?2?4IGBT的主要技术参数30

2?3集成门极换向晶闸管31

2?3?1IGCT的工作原理31

2?3?2IGCT的主要技术参数和性

能特点33

2?4IGBT的栅极驱动电路34

2?4?1对IGBT栅极驱动电路的

要求34

2?4?2EXB840系列集成驱动电

路36

2?4?3M579系列集成驱动电路39

2?4?42SD315A型集成驱动电路41

2?5IGBT的短路保护43

2?5?1IGBT的短路保护问题43

2?5?2IGBT的短路承受能力44

2?5?3短路保护的时限44

2?5?4IGBT过电流的检测方法45

2?5?5短路保护方法46

第3章四象限脉冲整流器50

3?1四象限脉冲整流器的基本工作

原理50

3?2四象限脉冲整流器的拓扑结构52

3?2?1电压型四象限脉冲整流器

的拓扑结构52

3?2?2电流型四象限脉冲整流器

的拓扑结构55

3?3电压型单相四象限脉冲整流器

的工作模式56

3?4电压型四象限脉冲整流器的控

制58

3?4?1间接电流控制58

3?4?2直接电流控制59

3?4?3采用直接电流控制的四象

限脉冲整流器系统62

3?5四象限脉冲整流器的结构及参

数63

3?5?1HXD1型电力机车四象限脉

冲整流器的构成及参数63

3?5?2CRH1型动车组四象限脉冲

整流器的构成及参数66

3?5?3CRH2型动车组四象限脉冲

整流器的构成及参数70

第4章牵引逆变器74

4?1概述74

4?1?1牵引逆变器的发展74

4?1?2对牵引逆变器的要求76

4?1?3国外的主要牵引变流器76

4?2HXD3型电力机车牵引逆变器及

其控制77

4?2?1HXD3型电力机车牵引逆变

器的构成及参数77

4?2?2牵引逆变器的控制原理77

4?3CRH1型动车组牵引逆变器及其

控制82

4?3?1CRH1型动车组牵引逆变器

模块（MCM）的结构82

4?3?2牵引逆变器的DC环节84

4?3?3MCM的驱动控制单元DCU

/M85

4?3?4CRH1型动车组牵引电动机

的控制策略88

4?4CRH2型动车组牵引逆变器及其

控制89

4?4?1CRH2型动车组牵引逆变器

的工作原理及参数89

4?4?2牵引逆变器的空间电压矢量

控制91

4?4?3改善中点电位偏移的PWM

控制方式92

4?4?4CRH2型动车组牵引逆变器

的矢量控制93

4?5牵引逆变器测试系统96

4?5?1概述96

4?5?2牵引逆变器测试系统的构

成96

4?5?3测试原理97

第5章牵引变流器的冷却99

5?1概述99

5?2牵引变流器的损耗99

5?2?1IGBT功率模块的通态损

耗99

5?2?2IGBT的开关损耗100

5?3牵引变流器冷却方式101

5?3?1空气冷却方式101

5?3?2油冷却方式102

5?3?3水冷却方式102

5?3?4热管冷却方式104

5?3?5蒸发冷却方式105

5?3?6不同冷却方式的特点106

5?4牵引变流器冷却系统107

5?4?1CRH2型动车组牵引变流

器冷却系统107

5?4?2HXD3型电力机车牵引变

流器冷却系统110

第6章交流牵引电动机的控制

策略112

6?1交流牵引电动机的转差频率

控制112

6?1?1转差频率控制的基本概

念112

6?1?2转差频率控制的变压变

频调速系统113

6?2交流牵引电动机的矢量控制114

6?2?1概述114

6?2?2矢量控制原理115

6?2?3直接矢量控制116

6?2?4间接矢量控制117

6?2?5矢量控制在牵引传动系统

中的应用120

6?3交流牵引电动机的直接转矩

控制121

6?3?1概述121

6?3?2直接转矩控制的基本概

念122

6?3?3直接转矩控制系统的构成

原理126

6?3?4直接转矩控制在牵引传动

系统中的应用128

第7章列车通信网络技术129

7?1概述129

7?2TCN133

7?2?1列车通信网络的结构134

7?2?2TCN的通信协议及网络管

理与组态135

7?2?3列车总线137

7?2?4多功能车辆总线140

7?2?5TCN网络的数据传输142

7?2?6TCN网络的编址与寻址方

式146

7?2?7MVB网络接口单元148

7?3LonWorks网络150

7?3?1LonWorks网络的组成151

7?3?2神经元芯片152

7?3?3LonTalk通信协议158

7?4WorldFIP现场总线164

7?4?1WorldFIP的基本性能164

7?4?2WorldFIP通信芯片、软件

和开发工具167

7?4?3WorldFIP的技术特点169

第8章牵引传动系统的微机网

络控制170

8?1概述170

8?1?1机车微机网络控制系统的

特点170

8?1?2微机网络控制系统的基本

结构170

8?1?3国外主要厂商的机车微机

网络控制系统171

8?2HXD1型电力机车微机网络控

制系统174

8?2?1微机网络控制系统的拓扑

结构174

8?2?2控制系统主要部件及其功

能174

8?2?3TCN列车通信网络176

8?3HXD2型电力机车微机网络控

制系统182

8?3?1概述182

8?3?2微机网络控制系统结构182

8?3?3微机网络控制系统(TCMS)

功能189

8?4HXD3型电力机车微机网络控制

系统193

8?4?1概述193

8?4?2TCMS和微机显示屏194

8?4?3网络控制系统196

第9章辅助变流器及其控制200

9?1概述200

9?1?1辅助变流器的作用及特

点200

9?1?2对辅助变流器的要求201

9?1?3辅助变流器的结构与特

点202

9?2机车动车辅助变流器的构成

原理204

9?2?1HXD2型电力机车辅助变

流器204

9?2?2HXD3型电力机车辅助变

流器209

9?2?3CRH2型动车组辅助变流

器216

9?2?4CRH5型动车组辅助变流

器219

9?3辅助变流器试验系统223

9?3?1试验的项目及要求223

9?3?2能量消耗型辅助变流器

试验系统224

9?3?3能量回馈型辅助变流器

试验系统226

第10章牵引传动系统的试验

技术228

10?1概述228

10?1?1试验的目的与项目228

10?1?2系统性能试验228

10?1?3研究试验229

10?1?4主要部件试验230

10?2牵引传动试验系统方案230

10?2?1能量消耗型230

10?2?2能量反馈型232

10?2?3智能型负载233

10?3基于模拟负载的牵引传动装置

地面试验系统234

10?3?1概述234

10?3?2试验系统的构成234

第11章牵引传动设备的故障

诊断238

11?1牵引变压器的故障诊断238

11?1?1牵引变压器的常见故障

类型238

11?1?2变压器故障的诊断方法240

11?1?3变压器预防性实验245

11?2牵引变流器的故障诊断245

11?2?1变流器的故障分类245

11?2?2变流器的故障诊断246

11?2?3基于专家系统的牵引变流

器故障诊断系统247

11?3牵引电动机的故障诊断249

11?3?1牵引电动机故障的类型249

11?3?2牵引电动机故障的原因250

11?3?3牵引电动机故障诊断的

方法251

11?3?4交流牵引电动机的故障

诊断技术252

参考文献255