交流电力传动技术的现状和发展
内容摘要
为了资源能效并保护环境，实现高速和重载运输，促进国民经济的可持续发展，在轨道交通运输领域，具有优异运行性能和显著节能效果的电力牵引交流传动系统应用越来越普遍，而交流传动传动控制技术是高速和重载车辆必须的技术配置，是高速铁路和重载货运发展的基础，也已成为衡量一个国家铁路技术水平的重要标志。
本论文从电力牵引交流传动系统的基本结构出发，大致介绍了国内外交流电力传动技术的发展历程，详细分析了系统核心部件牵引变压器、变流器、牵引电动机以及对之进行控制的控制系统的的研究现状和发展历程，最后研究了我国的交流传动控制技术发展及未来展望。
关键词：交流传动与控制结构与原理现状与发展
ABSTRACT
In order to improve the efficiency of resource，protect the environment，realize the high-speed and heavy transportation，and promote the sustainable development of domestic economy，in the area of rail transportation，the electric traction AC drive system，which has excellent core component and eminent effect of energy-saving，is being increasingly prevalent applied in practical condition .Meanwhile，AC drive control technology，a imperative technology about high-speed and heavy transportation and a fundamental of high-speed train and heavy freight transportation，becomes a significant sign to judge a country’s ability of transportation.
This essay is base on the basic structure of electric traction AC drive system，and，roughly，introduces the development about electric traction AC drive system all over the world . also，it explicitly analyses the core components，including transformer, converter, and traction motor，and the related current research and development about its control system. At last，it discusses the development and prospect about AC drive control technology in our country.
KEY WORDS: AC drive and control structure and principle current status and development
目录
引言 (4)
一、电力传动控制系统的基本结构和工作原理 (4)
二、牵引变压器 (5)
2.1发展历程 (5)
2.2变压器铁心及绕组结构的技术现状 (6)
2.3发展展望 (7)
三、变流器 (8)
3.1变流器的发展 (8)
3.2交流传动牵引变流器的技术现状 (9)
3.3发展展望 (9)
四、牵引电动机 (10)
4.1发展背景 (10)
4.2发展历程 (10)
4.2未来展望 (12)
五、控制系统 (13)
5.1机车交流传动控制系统的发展 (13)
5.2机车交流传动系统的现状 (14)
六、我国交流电力传动的展望 (15)
交流电力传动技术的现状和发展
铁道牵引电传动技术是牵引动力设备的核心技术，其发展目标一直是致力于改善机车牵引和电制动性能，提高运用可靠性和能源的有效利用率，减少对环境的影响，降低运营成本，更好地满足铁路运输市场的需求。自上世纪50年代末，我国第1台干线电力机车问世至今，我国机车电传动技术随着电力电子和功率电力电子器件技术的发展和应用，经历了从第1代SS1型电力机车的低压侧调压开关调幅式的有级调压调速技术，到第2代的SS3型电力机车调压开关分级与级间晶闸管相控平滑调压相结合的调压调速技术，再到第3代的SS4～SS9型电力机车的多段桥晶闸管相控无级平滑调压调速技术，直到全新一代的“和谐”型交流传动机车的跨越式发展历程。近20年来, 随着微电子技术和计算机应用技术的迅猛发展, 国际上从事电力机车制造业的各大公司纷纷加大对电力机车控制技术的投入, 使这一称之为机车“大脑”和“神经”的技术不断得到更新、优化。我国在这一领域的研究起步较晚, 但通过走独立自主研究开发与引进国外先进技术相结合的技术路线, 已成功地在技术上走过了第一代模拟控制、第二代数模混合控制阶段, 进入了以计算机技术为主体的第三代控制技术阶段。
国内外在发展机车传动控制的过程中，机车传动方式从液力传动发展至以电力传动为主，并且电力传动形式也在人类的探索中不断改变，从直流—直流到交流—直流，再到交流—直流—交流。为了满足对效率的追求，而逐渐演变成了对交流传动机车的研究。
一、电力传动控制系统的基本结构和工作原理
电力机车牵引传动系统主要由受电弓（包括高压电气设备）、牵引变压器、脉冲整流器、牵引逆变器和牵引电机等组成。
1.1牵引变流器
采用新型大功率半导体器件，从最早的晶体管发展到GTO、IGBT、IPM，以至于IGCT。牵引变流器发展的目标是小型化、轻量化、节能、环保、可靠和经济适用。随着变流器的模块化、系列化和小型化，出现了将牵引变流器与辅助变流器和列车供电变流器统筹考虑、集成设计、制造的新态势。牵引变流器的冷却是另一项关键技术，它要求冷却效率高、体积小、易于维修、不污染环境，目前的
冷却方式主要是风冷、油冷、水冷、沸腾冷却和热管冷却。
1.2主变压器
是牵引系统中质量、体积最大、耗能最多的部件。尤其在动力分散式高速列车组中，由于要求启动加速功率和再生制动功率大，而安装空间又有限，所以主变压器损耗占到总损耗的30%。因此，减轻质量、减小体积、降低损耗一直是主变压器技术发展的目标。近代，随着电子技术的发展和高温超导线材性能的提高，出现了两种新型变压器，即电子变压器和高温超导变压器它们与传统的工频变压器完全不同，具有质量轻、体积小、效率高的特点。
1.3牵引电动机
现代高速动车组大多采用三相交流异步牵引电动机，与直流电动机相比，它具有质量轻、功率大、机构简单、运用可靠、寿命长、维修简便的特点。近代开发的永磁多极同步牵引电动机由于可实现很高的转矩密度，从而有可能实现无传动齿轮的直接驱动，与带传动装置的异步牵引电动机相比，它具有损耗低、质量轻、噪声小、无油泄露等优点。很有发展前途。
列车受电弓从接触网获得AC25000/50Hz电源，为了满足列车牵引特性的需要，牵引电机需要电压频率均可调节的三相交流电源。受电弓将接触网的AC25kV 单相工频交流电输送给牵引变压器，经变压器降压输出1500V单相交流电共给脉冲整流器，脉冲整流器将单向交流电变成直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压0V-2300V，频率0Hz-220Hz可控的三相交流电供给牵引电动机。
二、牵引变压器
2.1发展历程
自1958 年试制成功我国第一台SS1 型干线电力机车牵引变压器以来, 国内企业先后研制成功SS3～SS9, TM1,DDJ1 等12 种交直传动电力机车用牵引变压器。并在近十年内相继开发研制了AC4000,DJ,“蓝箭”,“奥星”, “先锋号”,“中原之星”,“中华之星”,“天梭”,“SSJ3”等10余种交流传动机车及动车组用牵引变压器。通过国内相关工程技术人员的努力,牵引变压器设计、制造技术取得了较大发展, 满足了电力牵引总体线路对牵引变压器的要求, 满足了我国电力机车及动车组用户的要求, 为我国电气化铁路的发展作出了重大贡献。我国电力牵引变压器设计及工艺技术起源于20 世纪50 年代从前苏联引进的6Y2 机
车牵引变压器技术, 代表产品为SS1 型电力机车用TBQ1 型牵引变压器。该变压器为立式结构, 采用铜管冷却、车内进风等技术。经过不断的技术改进, 基本上形成了一个初步技术平台。20 世纪70 年代后期经过自主创新及技术升级等艰难过程, 完成了SS2,SS3 型机车牵引变压器的研制, 此阶段为牵引变压器发展的初始期。80年代, 随着我国改革开放, 铁路发展加快, 市场需求增加, 牵引变压器技术进入了其发展壮大期, 国内相继研制成功SS4 系列货运机车用TBQ4 系列变压器、SS5 型机车用TBQ5 型变压器及SS7系列机车牵引变压器。90 年代完成了交直牵引系列牵引变压器研制, 包含SS6,SS7,SS8,SS9 等型机车系列牵引变压器产品。90年代中期开始了交流传动牵引变压器产品的研制, 先后研制成功AC4000,DJ,DJJ 等机车用10 种交流传动牵引变压器。21 世纪初期我国引进了DJ1 型机车及ABB公司的技术, 牵引变压器设计及制造技术得到快速发展, 平均每年有两个以上新品种面世。
2.2 变压器铁心及绕组结构的技术现状
近几年电传动技术不断发展, 牵引变压器作为电传动系统关键部件日益向轻量化、小型化、高可靠性方向发展。目前我国牵引变压器铁心及绕组有以下 4 种典型结构:
(1) 心式铁心 + 混合线圈结构 ( 层式线圈 + 饼式线圈) 。这种变压器结构比较新颖, 综合了层式线圈和饼式线圈的优点, 解决了饼式线圈空间漏磁屏蔽问题及层式线圈的绝缘强度问题, 加上合理的内部结构布置, 具有重量轻、尺寸小的特点。我们曾经用饼式线圈、层式线圈、混合式线圈对 SS9 独立通风型机车变压器进行过优化求解, 采用穷举法, 对所有方案进行优化筛选, 发现混合式线圈结构在重量上有 5%～10%的优势; 在尺寸方面有20~50mm的高度优势。
(2) 心式铁心+ 饼式线圈结构。从 20 世纪 90 年代末期开始, 国内尝试采用饼式线圈结构, 从 AC4000 交流传动车开始设计了 5 种以上型号的饼式线圈变压器。其主要特点为: 采用心式铁心和饼式线圈。该变压器有阻抗大, 冷却效果好、制造简单的优点, 如线圈只需一种垫块。中华之星等车上使用的牵引变压器使用的就是这种结构。但是, 该变压器重量指标不是很优越, 而且空间漏磁大, 屏蔽问题不好解决, 会增加变压器的损耗和重量。
(3) 心式铁心+ 层式线圈结构。1986年我国从欧洲引进的 8K型机车用变压器采用这种结构, 在国内DDJ1 等机车变压器采用该方案。该种变压器有冷却效果好, 制造简单, 重量指标优越的特点。但是, 该变压器存在层间电压过高, 变压器高压线圈电气强度差, 端部涡流损耗偏大的缺点, 在我国大同西机务段使用的 8K型机车变压器曾多次发生层间击穿故障。如果能够正确处理高压线圈层间绝缘问题, 可以将该种牵引变压器推广应用。
(4) 壳式变压器结构。该变压器采用壳式铁心, 饼式线圈, 具有高度小、尺寸小的特点, 空间漏磁问题容易解决, 结构紧凑, 重量也较轻。以 SS7 型机车、200km/h 电动车组变压器为代表, 其重量指标小于 1kg/kVA。该技术在日本应用比较早, 而且比较成熟。该技术适应于牵引绕组比较少的电路, 否则退耦问题不易解决。
2.3发展展望
(1) 轻量化、小型化对于高速客运牵引机车, 车体底架相对轨道的高度受到严格限制, 重量指标非常重要, 而且在长度及宽度方面也存在许多技术约束, 所以其牵引变压器面临的主要问题是如何缩小体积, 减轻重量。目前须就如何减少体积及重量进行研究, 不断地进行优化设计, 尽量满足总体技术要求。
(2) 一体化结构现在的牵引变压器内部安装各种电抗器等电磁部件, 甚至还有各种互感器存在, 所以牵引变压器是一个集成的概念, 内部需要解决安装空间、电磁兼容、联结等许多系统集成问题。这就需要采取较好的一体化设计思路。
(3) 大容量化交流传动技术经过几十年发展已经非常成熟。20 世纪80 年代初, 一台轴式为BO-BO、质量为84t 的三相交流机车功率为5600kW, 单轴功率1400kW, 机车单位质量功率达67 kW/t; 现在研制出的BO-BO 轴式、质量86 t、持续功率达6400kW的异步牵引传动电力机车, 其单轴功率达1600kW, 机车单位质量功率接近75kW/t。这时摆在牵引变压器研究者面前的任务就是如何进一步提高牵引绕组容量或者整个变压器容量。所以, 在满足要求的前提下提高变压器容量是变压器进一步发展的方向。
(4) 高可靠性牵引变压器可靠性影响到整车及铁路系统运行, 所以将来在如何提高可靠性方面要开展进一步研究, 其主要内容包括部件可靠性, 结构可靠性, 材料可靠性, 安装可靠性等。旅客捷运系统将是国内第一套无人驾驶全自动运营
的城市轨道交通系统。
(5) 环保化随着社会不断进步, 环境保护越来越受到关注, 变压器环境保护方面的问题主要有三个: 第一为噪声控制, 第二是变压器油的污染问题, 第三为电磁污染问题。所以在将来如何降低噪声污染是一个大的研究课题, 在变压器油方面将采用可以降解的变压器油为主线, 同时还必须采取措施解决电磁污染问题。
(6) 智能化以往牵引变压器保护环节少, 监控困难, 给使用及检查带来一定困难。随着计算机技术的发展, 使复杂的变压器数据采集及处理问题变得越来越容易实现, 从而大大促进了牵引变压器监控技术的成熟与发展。大量的电子技术及数控技术将得到广泛应用, 实现多渠道对变压器数据现场监控, 保证牵引变压器安全、稳定运行, 并且达到节能的目的。
三、变流器
3.1变流器的发展
1971年，德国 BBC公司研制成功世界上第 1台交流传动机车——采用晶闸管电压型逆变器DE2500型交流传动内燃机车，其优越的牵引性能很快被铁路运输部门认可。随后，由 1台 DE2500型机车加挂1节控制车，对采用四象限变流器供电的电力机车的电气性能加以确认，进而研制出第一代交流传动电力机车——采用晶闸管牵引变流器 (包括四象限变流器和PWM逆变器)的E120型机车，奠定了当代交流牵引传动系统的技术基础。从此，轨道车辆电传动系统进入了从直流传动到交流传动的产业升级换代时期，并经历了晶闸管牵引变流器、G TO牵引变流器、IGBT( IPM)牵引变流器三个发展阶段。随着微电子技术和计算机控制技术的发展,牵引变流器控制装置也由最初采用数模电子电路发展到采用16位微机控制系统和 32位微机控制系统，且控制性能不断得到改进和完善。我国发展交流传动机车起步较晚，但10年来研制步伐有所加快, AC4000交流传动电力机车的研制成功，使我国交流传动机车实现了零的突破，奠定了我国发展交流传动牵引变流器的技术基础。特别是1998年铁道部提出并实施“十年转换”工程以来，先后研制出采用IGBT牵引变流器的DWA型地铁工程维护车、采用IPM 牵引变流器的NJ1型内燃机车和DJ型高速交流电力机车，使我国交流传动机车技术跨上了一个新台阶。
3.2交流传动牵引变流器的技术现状
交流供电的电力机车、电动车组主变流器基本电路原理由四象限变流器和PWM逆变器组成的电压型牵引变流器已成为交流供电的电力机车、电动车组主变流器的基本电路形式,通常至少包括 5个相构件和支撑电容。四象限变流器的主要作用是将单相交流电压变换为中间直流电压,且控制中间直流电压保持恒定，同时使输入电压和输入电流相位近似同相 (制动工况下近似反相 ),变流器输入功率因数接近1,改善电网功率因数。逆变器的作用是把中间直流电压变换成三相交流电压，为异步牵引电动机提供可调频率和可调幅值的三相交流电源，同时通过调节三相输出电压波形控制牵引电动机的磁通和转矩。因此,异步牵引电动机的驱动性能除了取决于自身的电气、机械性能以外还取决于逆变器。提高逆变器的开关频率,实现高动态性能控制技术(如磁场定向控制和直接转矩控制 )，有利于异步牵引电动机表现其优秀的牵引性能。为便于模块化、标准化生产，同一台牵引变流器的四象限变流器PWM逆变器采用相同的相构件,因此,相构件参数的设计应综合考虑四象限变流器和PWM逆变器的设计要求。四象限变流器的交流输入电压变化范围不大且直流输出电压基本恒定,其容量主要由输出功率决定，设计时应考虑牵引变压器与逆变器之间的参数匹配;而逆变器的容量除了与输出功率有关之外,还与牵引电动机的启动转矩 (电流 )、恒功区宽度有关，设计时应考虑逆变器与牵引电动机之间的参数匹配。
3.3发展展望
目前，机车电力牵引用 GTO 变流器仍采用 DSC方案，而 IGBT和 IPM等，除了仍可采用DSC方案外，一些发达国家的机车已采用了ISC方案。该方案是DSC的新发展，它建立在圆形磁场的基础上，充分利用了开关器件的高开关频率，减小了电流谐波，提高了控制性能，典型代表有 ADtranz 的 MICAS-S2(采用 DSC 方案 )和 MITRAC(采用 ISC 方案 )。为了改善谐波，DSC还发展出了磁链轨迹的异步折角控制和同步调制两种补充方案，它可有效地消除谐波对接触网和异步牵引电机的影响。DSC具有广泛的适应性，即使就通用变频器而言，采用普通的 DSC,引入低速磁链补偿，即可满足应用要求。其方案比 V /f 控制还简单，而性能远优于V /f控制和矢量控制。无速度传感器的DSC虽比无速度传感器矢量控制起步晚，但其研究进程远快于矢量控制，正在向产品化方向发展，无
需太长时间，即可应用于电力牵引领域。各种DSC的新老方案都紧紧围绕着电机的定子磁场定向和电机转矩这一核心提升控制性能，DSC在电力牵引领域表现出的发展态势是其他控制方法无可相比的。基于DSC的电力牵引交流传动系统将越来越广泛地应用于铁路机车车辆。
四、牵引电动机
4.1发展背景
我国铁路交流传动技术的发展，经历了由同步牵引到异步牵引，从 22 kW小功率到 1 224 kW大功率，从模拟试验到交流传动机车问世这样一个不断探索的过程，整整两代人为之付出了艰苦的努力。如今，我们基本上掌握了中大功率异步牵引电动机设计、制造、试验的一整套技术，终于拥有了具有自主知识产权的交流传动的电力、内燃机车。这是我们应当引以为荣的。
4.2发展历程
4.2.1早期发展阶段（19世纪90年代至20世纪50年代初）
1891~1892年德国西门子公司试验成功了三相交流电源直接供电的最早的绕线式转子异步牵引电动机。
1898年德国西门子公司在一台两轴车上安装了变压器，并由三根架空线提供10 kV、 50 Hz的三相交流电。该车采用了三相绕线式异步牵引电动机。
1903年德国试验线上交流传动车辆的最大速度达到210 km/h，采用的是绕线式异步牵引电动机。1917年德国试制成功采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车，采用的是三相异步牵引电动机。
1943年匈牙利国铁定购的机车和1955年法国国营铁路的一台样车上都装有旋转变频机组，但由于系统结构复杂、机组体积庞大，这2种机车都没有继续发展下去。
1955年水银整流器机车问世，标志着电力牵引电传动交直技术实用化的开始，使电力牵引交流传动技术的早期发展阶段终告结束，用于交流传动的牵引电动机的研制也告一段落。
4.2.2近代发展阶段（20世纪60年代以来）
1964年分谐波控制的逆变器（即现在的脉宽调制逆变器）的出现使电力牵引系统发生了根本性的技术革命，交流传动技术发展进入了一个新的时代。
1971 年德国研制成功第1 台交流传动内燃机车（DE2500），采用三相异步电动机。
1980～1987年间研制了4台DE2500交流传动内燃机车（德国），改装了12001交流传动电力机车（瑞士），对不同供电方式下的PWM逆变器—异步牵引电机系统在转差—电流控制下的机车性能进行了多方面的试验，结果向世人展示了交流传动系统的意想不到的优越性，这些机车采用的是三相异步牵引电动机。
1983年研制成功BR120型交流传动干线电力机车，这是交流传动机车发展史上的一个重要里程碑，标志着交流传动技术走向成熟阶段，其采用了三相异步牵引电动机。1988年德国西门子ICEV动车创造了407 km/h的世界第一速，采用的是三相异步电动机。
80年代至今，随着磁场定向控制和直接转矩控制等交流传动控制技术的发展，德国、法国、日本、美国等各国已研制出多种型号的交流传动电力机车、交流电传动内燃机车和高速电动车组。
4.2.3我国交流牵引电动机的发展
我国交流牵引电机伴随着交流传动技术的研究始于上世纪70年代初，当时只进行一些理论研究和地面试验，采用过交流异步电动机和同步电动机。
上世纪90年代我国由南车株洲电力机车研究所有限公司和铁道部科学研究院共同研制的、功率达 1 000 kW的电力牵引交流传动系统获得成功，采用的是交流异步电动机。
在此基础上，由南车株洲电力机车有限公司和南车株洲电力机车研究所有限公司于1996年共同研制的我国第1台4轴4 000 kW交流传动电力机车（原型车）诞生。该车以AC4000命名，采用JD103型三相异步电动机，标志着我国电力机车进入交流传动时代。
1999年9月我国首台交流传动内燃机车“捷力型”调车内燃机车研制成功，采用JD108型交流异步牵引电动机，标志着我国内燃机车进入交流传动时代。2000年我国首批投入商业运营的国内单轴功率最大、达到国际先进水平的交流传动高速客运电力机车“熊猫号”和高速动车组“蓝箭号”诞生，它们采用的是三相异步电动机。
2000年6月由大连机车车辆厂和西门子公司合作研制生产的2台DF4D AC 型交流传动内燃机车落成，该车与后来的SSJ3型电力机车均采用交流异步电动机。
2001年5月由浦镇车辆厂研制的“先锋号”动力分散型动车组，采用JD106S 异步牵引电动机。
2003年戚墅堰机车车辆厂研制的2台DF8CJ交流内燃机车采用JD123交流异步牵引电动机。
2004年以来通过引进国外高速重载、高速动车的先进技术，立足国内，自主创新，已取得了实质性的成果，将我国交流传动技术和交流牵引电机技术提升到国际一流的水平，我国交流牵引电机研发与发达国家的差距大大缩小，使我国交流牵引电机研制真正进入一个新时代。
4.3未来展望
4.3.1异步牵引电动机
异步电动机正在向大功率、高效率、高精度动态化控制方向发展。异步电动机单位质量功率密度向大于1 kW/kg方向发展。驱动系统向采用新型驱动系统方向发展，即带齿式联轴节无抱轴箱结构、带齿式联轴节有抱轴箱结构、带抱轴箱无齿式联轴节结构。目前的CHR3高速动车电机驱动系统就是采用弧形齿联轴节无抱轴箱的结构。另外据资料介绍采用非晶体金属钢片可以降低电机损耗60%，这也是牵引电机磁性材料研究发展的方向。电机控制技术正在向无速度传感器方向发展，这样可减少电机的体积和传感器的故障率，降低购买昂贵传感器的费用，节约电机成本，大大提高电机控制精度和控制单元的可靠性。目前无速度传感器异步电机控制已成为交流控制的热点，国际上和我国南车株洲电力机车研究所有限公司已攻克技术上难题，正在进行工程化应用研究。永磁同步牵引电机驱动的直接传动技术这种方式采用永磁同步电动机作为牵引电机，利用无齿轮传动的交流传动取代目前复杂的机械传动，这是目前交流传动领域牵引电机一个发展方向。
4.3.2永磁同步电机
与异步电机相比，永磁同步电机体积小、重量轻、功率密度大、效率高、功率因数高，转速平稳、过载能力强、可靠性高等优点满足直驱电机转速低、电
机极数较多的要求。永磁同步牵引电机采用全封闭自冷的结构，可提高电机防护等级，降低故障维修，降低电机噪声，使用寿命长。永磁同步牵引电机在直接传动上的优点：直接传动的创新是将轮对轴承和牵引电机的轴承集成为一个共用轴承。这种共用轴承是适合于较大圆周速度的滚动轴承，可减少易损件数量而提高可靠性，减轻了车辆总体重量并提高传动效率，也是对传动轮对轴承的进一步发展。永磁同步牵引电机不需要传动齿轮、联轴节和机械制动装置，旋转重量减轻，也就避免了传递损耗、噪声、维修等问题。不需要齿轮润滑液，无油直接传动系统减小了转向架和钢轨的维护。这些优点及特点，有助于保证车辆的制动安全，而且绿色环保，非常适合于轨道交通领域。
五、控制系统
5.1机车交流传动控制系统的发展
现代电力电子技术的迅猛发展，新型电力电子器件不断问世，为交流传动奠定了坚实的物质基础;控制理论(交流传动系统的重要武器)的逐步完善大大提高了交流传动系统性能;现代信息技术日新月异的发展，为控制系统技术的进步提供了保障;交流电机自身无可争辩的优势，是拓展交流传动系统的良好基础。在机车车辆行业，交流传动的优越性得到了充分的体现。在历经技术准备期 ( 1970～ 1979年 )，技术成熟期 ( 1980 ～ 1987年 )，品质提升期 ( 1988年以后)之后，西方发达国家已将牵引动力转向交流传动。我国历经30多年的技术开发，取得重大进展。尤其是启动具有战略意义的“十年转换”工程以来，技术开发获得突破性进展，技术水平跃上新台阶，交流传动机车车辆产品日益增多。近两年来，先后研制成功了 N J1型内燃调车机车、 DWA 型地铁工程维护车、 D J型高速客运电力机车、 DJJ1型高速电动车组等，形成了交流传动系统发展与应用的热潮。机车控制系统作为交流传动系统的核心之一，对系统性能的保证和提升起着至关重要的作用。控制系统除了满足交流传动系统的基本特征要求外，不断提升技术性能、完善控制功能、优化拓扑结构是其发展的趋势。这从第 1代交流传动机车应用数-模电子控制装置、转差-电流控制方法，到现代微机数字化、模块化、网络化控制系统，以及高性能的磁场定向控制或直接转矩控制方法的实现便可看出。
5.2机车交流传动系统的现状
现代机车车辆要求交流传动系统有宽广的调速范围和较大的功率等级。机车、动车的典型牵引 /制动特性 ( F- V 曲线 )包含了恒转矩启动区和恒功率运行区。前者可以保证必要的机车车辆的启动加速度，满足旅客舒适和运输安全的要求;后者使设备容量得以充分利用。此外，为了更好地利用牵引电机的有效材料和提高电机动态响应能力，在启动阶段应采用恒磁通控制。经过前期的技术探索，由交直交(或直交)电压型变流装置和鼠笼式异步牵引电机构成的交流传动系统已成为特定的技术方案，满足现代机车车辆的性能要求。在电力机车和电动车组中，电传动系统主电路主要由受电弓、主断路器、牵引变压器、牵引变流器、三相交流牵引电机等组成。该系统3个主要环节: 网侧四象限脉冲整流器实现功率调节，电机侧逆变器实现频率变换，异步牵引电机和机械传动部分实现机电能量转换。四象限脉冲整流器将交流电进行交直变换，输出直流电能，它一方面从电网有效地吸收或反馈所需能量，稳定中间直流环节电压;另一方面，提高网侧功率因数，降低谐波电流。在异步牵引电机中，转矩和转速的输出与磁场空间矢量的幅值和同步旋转角速度存在着必然的联系。因此为了在整个调速范围内，各运行转速下都能输出所需的电磁转矩，必须给牵引电机施加适当频率和幅值的端电压——这就是逆变器所完成的基本任务，实现变频调速功能。内燃机车主电路由柴油机、主发电机及整流器、电压型逆变器和牵引电动机组成。由闭环调节主发电机励磁电流实现中间环节电压的控制;逆变器同样完成直交能量转换和变频调速的基本功能。在直流供电的地铁车辆中，主要由电压型逆变器和牵引电动机构成交流传动系统。其基本任务与上相同。由此可见，不同的车型，交流传动系统的拓扑结构有所不同，系统特性和要求各具特色。因此其控制系统须采用相应的能量变换的控制方式。综合而言，控制系统应以机车车辆的特性要求为目标，完成变流装置的开关控制和交流电动机的闭环特性调节、系统的故障诊断和保护等功能。控制系统应具备以下基本功能: 机车车辆的逻辑控制;牵引/制动特性控制;四象限脉冲整流器(或主发电机)控制;逆变器控制;牵引电动机闭环特性控制;粘着控制;重联控制;系统故障诊断及保护、智能显示。电能量转换，达到传动装置调速的目的。在该系统中，实现机电能量转换的主体是电机，因此，电传动系统是通过采用电机控制方法，实现变流装置能量变换的有序控制。
电力行业分析报告 营销部电力行业办公室 二〇〇九年九月
目录第一章我国电力行业现状分析 一、电力行业概况 二、我国电力行业走势分析 三、我国电力行业的现状分析 四、我国电力行业持续发展的动力 第二章我国电力行业钢材产品市场需求分析 一、电力行业市场需求现状概况 二、电力行业未来需求市场分析 三、我公司产品在该行业所处的优劣势(SWOT)分析第三章我公司产品的定位与营销策略 一、产品定位及分年度营销目标（2009～2015年） 二、选择目标市场、目标客户以及开发数量 三、制定市场营销策略（4P） 四、营销策略实施过程中存在的困难与问题 五、四季度工作计划 附表 我国年产1万吨以上铁塔厂
第一章我国电力行业现状分析 一、电力行业概况 1、电力行业定义 国家电监会(SERC)将电力系统划分为发电、输电、供电和用电四个环节，电力行业的感念覆盖了其中前三项。国家统计局将电力行业编目于电力与热力的生产和供应大类下，分为电力生产和电力供应两部分。国家统计局的电力生产与电监会发电部分相对应，电力供应与电监会的输电和供电两项相对应。 更为具体的说，电力行业就是把各种类型的一次能源通过对应的各种发电设备转换成电能，并且把电能输送到最终用户处，想最终用户提供不同电压等级和不同可靠性要求的电能及其他电力辅助服务的一个基础性的工业行业。 2、与电力行业相关的行业协会情况 （1）中国电力企业联合会 中国电力企业联合会（简称中电联）是1988年经国务院批准成立的全国电力行业企事业单位的联合组织，非盈利的社会经济团体。自成立至今，历经四届理事会。目前业务主管是国家电力监管委员会。 中电联坚持以服务为宗旨，即：接受政府委托，为政府和社会服务；根据行规行约，实行行业管理，为全电力行业服务；按照会员要求，开展咨询服务。目前，中电联有团体会员1440家，设11个专业分会和9个专业委员会，受国资委等部门委托，代管6个全国性专业协会，全国30家省（自治区、直辖市）行业协会是中电联的理事单位。基本形成了功能齐全、分工协作、优势互补、规范有序、覆盖全行业的服务网络。 中电联成立以来，在政府电力主管部门的指导下和各会员单位的支持下,依据电
2012年“”列车停于无电区一般D15事故概况 事故概况： 2012年10月14日，我段XX运用车间XXX机班HXD3-8123机车，值乘DH41087次列车，兖北四场开车经一场走白兖联络线方向，由于司机精力旁顾，在兖北一场出站前错过支线号输入时机后，未及时采取补救措施盲目运行，导致出站后装置默认外包线自动闭塞数据，机车信号双黄转白限速递减装置常用动作，机车停于分相无电区，被迫请求救援，构成铁路交通一般D15事故。 事故原因： 1、非正常情况下司机操纵不科学、不合理，在未判明列车前方进路时盲目加速。下行兖北一场出站后有三个进路方向，司机在无法车机联控确认列车运行方向时，没有适时降低列车速度，而是盲目提手柄加载运行，未给采取补救措施留出操作时间，为事故的发生埋下隐患。 2.关键地点、重点作业环节主次不分，精力不集中，错过输入时机。在距出站信号机约70米处，司机已确认进路表示器显示方向，但却将精力旁顾，在仅有的十几秒操作时间内没有完成输入步骤，耽误了操作时机。 3.发生错漏输后没有正确处理，分相前未采取补救措施。司机发现错误后没有执行“乘务员在出现错漏输时，必须在发现后
及时进行监控装置参数修正”要求，未及时采取停车措施对LKJ 降级重新输入站号操作；而是错误考虑前方有电分相，想提高速度先闯过电分相，期间盲目多次进行无效的支线号输入操作，导致在机车信号停车模式下继续运行，装置触发常用动作列车停在无电区，从而导致错误加大，问题升级，是造成本次事故的重要原因。 2013年“”事故因素概况 基本概况： 2013年2月24日，我段XX运用车间XXX机班，使用HXD2C-0127机车，DH38215次，由于机班对弓网异常信息不敏感，没有及时向车站反馈信息；对弓网故障后的应急处置能力差，应急处置措施不正确，造成接触网故障持续存在，导致接触网故障信息不能及时反馈，为后续列车运行带来了较大隐患，构成段定事故因素。 原因分析 1、对弓网异常信息不敏感。接到车站注意观察接触网运行的通知后，未降低运行速度，以75km/h的速度常速运行通过观察地点，对接触网状态确认不彻底，接触网吊悬故障未发现。 2、对弓网故障后的应急处置能力差，应急处置措施不正确。在机车出现只有感应网压、自动降弓动作后未果断采取停车措施。 3、对自动降弓故障不能做出正确判断。对接触网故障导致的机车受
毕业设计任务书 一、课题名称： 电力机车交流传动系统分析 二、指导老师： 三、设计内容与要求： 1、课题概述: 早期电力机车常采用直流电机来实现牵引系统，随着电力电子技术的进步，VVVF逆变器控制的异步电机牵引系统得到了广泛的应用，替代了直流电机牵引系统。采用交流传动技术的电力机车具有性能好、可靠性高、驱动功率大、维护工作量小等直流传动无法比拟的优越性。因此，电力牵引交流传动已经取代了直流电机牵引系统，成为轨道交通实现高速和重载的唯一选择和发展方向。 本课题主要分析电力机车交流传动系统的组成结构和常见的主电路拓扑结构，交流传动系统各主要部件的功能和原理，以及各种交流传动控制技术的对比分析。 2、设计内容与要求： 1)设计内容 a)电力机车交流传动系统的发展现状分析 b)电力机车交流传动系统组成和各种主电路拓扑结构分析 c)电力机车交流传动系统各主要部件功能和原理分析 d)各种交流传动控制技术的对比和分析 e)结论 2)要求 a)通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息； b)能够灵活运用《电力电子技术》、《交流调速技术》、《电力机车总体》 等基础和专业课程的知识来分析电力机车交流传动系统。 c)要求学生有一定的电力电子，轨道交通专业基础。 四、设计参考书 1、《现代变流技术与电气传动》 2、《HXD1型电力机车》
3、《HXD2型电力机车》 4、《HXD3型电力机车》 5、《电力牵引交流传动与控制》 五、设计说明书内容 1、封面 2、目录 3、内容摘要(200-400字左右，中英文) 4、引言 5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说 明及特点） 6、结束语 7、附录(参考文献、图纸、材料清单等) 六、设计进程安排 第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。 第2-3周: 设计要求说明及课题内容辅导。 第4－7周：进行毕业设计，完成初稿。 第7-10周：第一次检查，了解设计完成情况。 第11周：第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。 第12周：毕业答辩与综合成绩评定。 七、毕业设计答辩及论文要求 1、毕业设计答辩要求 1)答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报 告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。 2)学生答辩时，自述部分内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的 原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。 3)答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知 识、设计方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新 能力。 2、毕业设计论文要求 文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。 3、图纸要求: 按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接
. .. . 我国电力系统现状及发展趋势 班级： 姓名： 学号：
我国电力系统现状及发展趋势 摘要： 关键词：电力系统概况，电力行业发展 1.前言 中国电力工业自1882年在诞生以来，经历了艰难曲折、发展缓慢的67年，到1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位。1949年以后我国的电力工业得到了快速发展。1978年发电装机容量达到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。改革开放之后，电力工业体制不断改革，在实行多家办电、积极合理利用外资和多渠道资金，运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下，电力工业发展迅速，在发展规模、建设速度和技术水平上不断刷新纪录、跨上新的台阶。装机先后超过法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本，从1996年底开始一直稳居世界第2位。进入新世纪，我国的电力工业发展遇到了前所未有的机遇，呈现出快速发展的态势。 一、发电装机容量、发电量持续增长：“十一五”期间，我国发电装机和发电量年均增长率分别为10.5%、10.34%。发电装机容量继2000年达到了3亿千瓦后，到2009年已将达到8.6亿千瓦。发电量在2000年达到了1.37万亿千瓦时，到2009年达到34334亿千瓦时，其中火电占到总发电量的82．6％。水电装机占总装机容量的24．5％，核电发电量占全部发电量的2．3％，可再生能源主要是风电和太阳能发电，
总量微乎其微； 二、电源结构不断调整和技术升级受到重视。水电开发力度加大，2008年9月，三峡电站机组增加到三十四台，总装机容量达到为二千二百五十万千瓦。核电建设取得进展,经过20年的努力，建成以山、大亚湾/岭澳、田湾为代表的三个核电基地，截至2008年底，国已投入运营的机组共11台，占世界在役核电机组数的2.4%，装机容量约910万千瓦，为全国电力装机总量的1.14%、世界在役核电装机总量的2.3%。高参数、大容量机组比重有所增加，截止2009年底，全国已投运百万千瓦超超临界机组21台，是世界上拥有百万千瓦超超临界机组最多的国家；30万千瓦及以上火电机组占全部火电机组的比重提高到69.43%，火电机组平均单机容量已经提高到2009年的10.31万千瓦。在6000千瓦及以上电厂火电装机容量中，供热机组容量比重为 22.42%，比上年提高了3个百分点； 三、电网建设不断加强。随着电源容量的日益增长，我国电网规模不断扩大，电网建设得到了不断加强，电网建设得到了迅速发展，输变电容量逐年增加。2009年，电网建设步伐加快，全年全国基建新增220千伏及以上输电线路回路长度41457千米，变电设备容量27756万千伏安。2009年底，全国220千伏及以上输电线路回路长度39.94万千米，比上年增长11.29%；220千伏及以上变电设备容量17.62亿千伏安，比上年增长19.40%。其中500千伏及以上交、直流电压等级的跨区、跨省、省骨干电网规模增长较快，其回路长度和变电容量分别比上年增长了16.64%和25.97%。目前，我国电网规模已超过美国，跃居世界首位； 四、西电东送和全国联网发展迅速。我国能源资源和电力负荷分布的不均衡性，决定了“西电东送”是我国的必然选择。西电东送重点在于输送水电电能。按照经济性原则，适度建设燃煤电站，实施西电东送；
HXD3型电力机车介绍 第一篇机车总体 一、HXD3型电力机车主要特点 轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。 辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。 采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、自诊断功能，而且实现了机车的网络重联功能。总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧；采用了规范化司机室，有利于机车的安全运行。 车体的主要作用是承受上部载荷和传递机车牵引力；同时车体又是机车各动力机组和设备的安装基础；并要为乘务人员提供工作场所，因此，要求为乘务员提供良好的工作环境的同时，更为重要的是要求车体钢结构具有足够的强度和刚度。采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有利于提高车体的强度和刚度。 转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵引杆等技术。 采用下悬式安装方式的一体化多绕组（全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。 采用独立通风冷却技术。牵引电机采用由顶盖百叶窗进风的独立通风冷却方式；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式铝板冷却器，由车顶直接进风冷却；辅助变流器也采用车外进风冷却的方式；另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。 采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。 采用了新型的模式空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。
韶山1型电力机车 一、简介： SS1型电力机车是我国第一代(有级调压、交 直传动)电力机车。 它是由我国1958年试制成功的第一台引燃 管6Y1型电力机车(仿苏联20世纪50年代H60 机车)逐步演变而来，但其三大件(引燃管、调压 开关、牵引电动机)可靠性较差，而经历了三次 重大技术改造。 第一次技术改造从8号车开始:首先是采用200A、600V螺栓型二极管取代引燃管组成中抽式全波整流桥;牵引电动机改为4极、有补偿绕组的高压牵引电动机;由于低压侧调压开关的级位转换电路中过渡电抗器的跨接会产生环流，使开关触头分断极为困难，调压开关经常“放炮”。 第二次技术改造从61号车开始:采用 300A、1200V平板型二极管组成中抽式全波整流电路，利用二极管的反向截止特性组成过渡硅机组，取代过渡电抗器以消除级位转换电路中的环流，大大提高了调压开关可靠性，也使33个运行级全部成为经济运行级。 第三次技术改造从131号车开始:将主电路中抽式电路改为单拍式双开口桥式整流调压电路。该电路取消了过渡硅机组，而与主整流机组合并。整个机组采用500A、2400V的整流二极管。这种改造于1980年从SS1-221号车定型，这也就是这里介绍的SS1型电力机车。 二、机车性能参数 电流制单相工频交流 工作电压/kV 额定值 25 最高值 29 最低值 19 轴式 Co-Co 轴重/t 23 机车整备质量/t 138(+3/-1)% 轨距/mm 1435 动轮直径(新/半磨耗)/mm 1250/1200 机车功率/kW 小时制 4200 持续制 3780 机车牵引力/kN 小时制 343.2 持续制 301.1 粘着值 362.8 起动值 487.4
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我国电力系统现状及发展趋势 摘要： 关键词：电力系统概况，电力行业发展 ‘、八— 1. 刖言 中国电力工业自1882年在上海诞生以来，经历了艰难曲折、发展缓慢的67年， 到1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位。1949年以后我国的电力工业得到了快速发展。1978年发电装机容量达 到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。改革开 放之后，电力工业体制不断改革，在实行多家办电、积极合理利用外资和多渠道资金，运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下，电力工业发展迅速，在发展规模、建设速度和技术水平上不断刷新纪录、跨上新的台阶。装机先后超过法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本，从1996年底开始一直稳居世界第2位。进入新世纪，我国 的电力工业发展遇到了前所未有的机遇，呈现出快速发展的态势。 一、发电装机容量、发电量持续增长：“十一五”期间，我国发电装机和发电量年 均增长率分别为10.5%、10.34%。发电装机容量继2000年达到了3亿千瓦后，到2009 年已将达到8.6亿千瓦。发电量在2000年达到了1.37万亿千瓦时，到2009年达到34334亿千瓦时，其中火电占到总发电量的82. 6%。水电装机占总装机容量的24.5%, 核电发电量占全部发电量的2. 3%,可再生能源主要是风电和太阳能发电，总量微乎 其微； 二、电源结构不断调整和技术升级受到重视。水电开发力度加大，2008年9月，三峡电站机组增加到三十四台，总装机容量达到为二千二百五十万千瓦。核电建设取得进展，经过20年的努力，建成以秦山、大亚湾/岭澳、田湾为代表的三个核电基地， 截至2008年底，国内已投入运营的机组共11台，占世界在役核电机组数的 2.4%,装机容量约910万千瓦，为全国电力装机总量的 1.14%、世界在役核电装机总量的 2.3%。
电力机车简介 机车是为列车提供驱动力，而自身并没有效装载能力的车辆；他的唯一目标是沿着轨道牵引列车。通常自带动力的车辆不被视为机车，在客运方面自带动力的车辆用得越来越普遍，但是很少用在货运。自带驱动力的车辆以驱动列车的车辆，通常它们不视为机车，因为它们具有有效装载能力，并且很少从列车上摘挂，它们称之为动车。 一般来说，机车牵引列车。现今在客运业务上拖拉式运营方式越来越常见，采用这种运营方式的特点是：机车在一端牵引列车，然而却由在另一端的司机室控制。 机车的优点： 在一般情况下,为什么将为列车提供驱动力的机车和车辆是分开的，而不是车辆自带动力的原因包括以下几点： 1．易于维修—维修一台机车和维修自带动力的车辆相比要容易。 2．安全—通常将列车牵引动力装置安装在远离乘客的地方比较安全，这一点对于蒸汽机车来说显得相当重要，但是有时会仍然会出现一些不如意 的情况。 3．易于更换动力—如果动力装置损坏，用一个新的来更换它即可，这样地来显得比较容易，从而一个动力装置产生故障时不至于整台机车无法工 作。 4．效率—当列车空载运行时可以将机车从列车上摘卸下来。机车再去执行其它牵引业务，这意味着不但可以降低列车运营成本，还可以提高机车 的使用效率。 5.将机车和车辆分离开来意味着当机车出现故障时，只需更换机车就可以这样就可以不影响列车的运营。在有些情况下车辆比机车先报废，如果机车和车辆不可摘挂，那么即使机车完好也得跟着报废，这样就意味着浪费和成本高，然而机车可以从列车上摘下来，只需更换车辆即可，这样五来大大的降低了成本提高了经济效益。 电力机车 电力机车是通过接触网或第三轨由外部提供电能。尽管电气化铁道的造价相当高，然而运营成本却比内燃机车低，良好的加速性能和可再生制动，使得它们在繁忙干线地区成为客运业务的理想选择。几乎所有的高速铁路都采用电力牵引（例如ICE，TGV），由于具有如此高的性能，机车所需要的电能是不容易得到提
电力行业发展现状及前 景分析 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
?电力行业现状及发展前景分析 1.电力经济发展趋势综述 电力行业关系国计民生，社会对电力产业也是加倍关注。从以下几个方面我们可对近年电力产业经济发展状况做出宏观的基本了解和判断。 1)电价：电价上涨。面对煤价上调和排污费增加所导致的成本增加，国 家 发改委已意识到电力行业没有利润是不利于其稳定和发展的。但中央要求的电价上调在地方却可能未必完全执行。而上游的煤炭在电价上调的激励下可能会再抬高煤价，下游的耗电工业成本也会受很大影响。 2)电荒：毫无疑问，电荒在短期内仍将继续存在。但随着国家对协调发 展 的重视和对“惟GDP论”的抛弃，在宏观上电力需求的增速将有所下降。从供应端看，如果近年大江大河的来水正常，则水电出力一定比上年大增，同时大批新建电源开始并网发电，电力供应将比上年增加。从需求端看，由于侧管理逐渐推广，电价上涨使高耗能产业发展受限以及居民用电对价格的敏感，需求的增长也会理性些。因此，缺电未必会持续比上一年严重。电价上涨并不会激发电力投资过热，相反，电力“跑马圈地”会回归理性。 3)煤电联营：不论是煤强电弱，还是电强煤弱，也不论是以煤炭垄断对 付 电力垄断，还是利益格局重新调整，煤电之间的顶牛只能是两败俱伤。在多次呼吁政府部门协调而不可得的时候，各种形式的煤电联营将有利于减少中间环
节，稳定煤价，打造完整的电煤供应链。煤电联营将是最好的稳定电源安全的方式之一。 4)产权多元化：现在，电力企业无论是电厂还是电网基本上是国家资 本， 但是党的十六届三中全会后，电力企业吸引战略投资者，吸引外资、民营等各类资本，发展混合所有制经济，实现产权多元化已是箭在弦上。同时，加快重组步伐，积极谋划集团一级上市也是各大集团心照不宣的计划。产权多元化必然带来投资、融资的多元化，更多的资金将源源不断流入电力领域，规范投资、加强立法已是刻不容缓，电力投资体制改革也是大势所趋。 5)年薪制：2004年起，国资委对中央企业负责人实行年薪制，同年也是 国 资委对中央企业实施业绩考核的第一年。电力企业有成为国资委重点培养的30～50家具有国际竞争力的大企业、大集团的雄心，年薪制将会激发电力企业间的竞争。 6)多种产业剥离：据悉，主辅分离、辅业改制工作已成为国资委推进国 有 企业改革和发展的两件大事之一。既然剥离不可避免，那么电力身上多出的这一根“筋”怎么剥离，就是考验各电力企业智慧的大问题了。既要减员增效做强主业，又不能甩包袱，漠视多种产业职工的电力情结，还要让企业好好地活下去，剥离后的多种产业和主业关系成为较大关注点。。 7)区域电力市场：2003年，东北、华东、华北、华中和西北5家区域电 网
铁路机车基本知识概述 机车是铁路运输的基本动力。客货列车的牵引和车站上的调车作业，都由机车来承担。机车对铁路运输的安全正点、多拉快跑、优质低耗起着重要的作用，也是发展铁路运输业的关键设备。因此，车站与行车有关的计划与指挥人员，对各种类型机车的基本性能和运用常识应有一定的了解。 一、机车的种类 机车按原动力的不同可分为蒸汽机车、内燃机车(内燃动车组)和电力机车(电力动车组)三种。 机车按用途的不同可分为运行速度较高的客运机车、牵引力较大的货运机车和机动灵活的调车机车。 1．蒸汽机车 蒸汽机车的应用，已有170多年的历史。它是通过蒸汽机，把燃料(煤、油、木材)的热能转变成机械能，用来牵引列车运行的一种机车。蒸汽机车主要由锅炉、汽机、走行部、车架、煤水车、车钩及缓冲装置和制动装置等部分组成。 蒸汽机车热效率低、能源消耗大、输送能力小，所以，目前在我国已逐步被淘汰。 2．内燃机车 内燃机车是以柴油机为原动力的机车。它的特点是热效率高，持续工作时间长，适合长交路运行。
目前，我国运用的内燃机车，按其传动方式的不同，可分为电传动和液力传动两种类型。 电传动内燃机车是由柴油机带动发电机，把柴油机的机械能转变成电能，将电能供给牵引电动机，再经齿轮传递给机车轮对使机车运行。 液力传动内燃机车是在柴油机与机车动轮之间装有一套液力传动装置，柴油机输出的扭矩通过传动装置传递到机车的轮对上，使机车产生牵引力。 目前，我国生产的几种内燃机车的概况如表1－4所示。 表1－4几种国产内燃机车概况表
3．电力机车 电力机车本身不带能源，是依靠从沿途接触网导线上获取电能，通过牵引电动机而驱动的机车。 发电厂将110～220kV的三相工频交流电经输电线送往铁路牵引变电所，由牵引变电所分别向与其两边相邻区间的接触网上供给25～27．5kV的单相工频交流电，供电力机车使用。 电力机车主要由车体、走行装置、车底架、车钩及缓冲装置、制动装置和一整套电气设备组成。 电力机车具有功率大、起动速度快、善于爬坡、便于实施高速重载等优点。目前国产主要型号电力机车的技术性能如表1-5所示。 表1-5几种韶山系列电力机车概况表
中国南车集团株洲电力机车有限公司 设计文件 HXD1B型大功率交流传动电力机车 总体说明书 更改单编号 版本0.1 编 制 日 期 审 核 日 期 批 准 日 期
大功率交流传动9600kW六轴货运电力机车总体说明书 1 概述 大功率交流传动HX D1B型六轴9600kW交流传动电力机车在引进、消化、吸收HX D1型机车基础上进行自主再创新的成果，该型机车研制时紧紧围绕机车九大关键技术和十项主要配套技术，遵循先进、成熟、经济、适用、可靠的技术原则，按照模块化、标准化、系列化的要求，优化设计和制造，研制的适应铁路运输需要的六轴交流传动7200kW干线电力机车。机车设计、制造和试验等采用的技术标准是IEC、UIC、EN、DIN、GB及TB等相关标准。该型机车设计使用寿命30年。机车主要特点是： 采用模块化、标准化、通用化设计，并充分考虑噪音、防火、安全及维护等设计要素。 主电路：机车设有2个水冷牵引变流器，每个变流器包含2个四象限整流器以及3个为相应3台牵引电动机供电的主逆变器和1个为辅助设备供电的辅助逆 变器。整流器和逆变器均采用 6.5kV/600A IGBT。逆变器电机控制上采用单轴 控制技术，粘着利用率高；轴牵引功率1600kW，电制动采用再生制动。 辅助电路：机车辅助采用主辅一体化设计，辅助逆变器供电（集成在主逆变器中），可实现在过分相时不间断供电。辅助变流器分别由恒频恒压变流器（CVCF）与变频变压变流器（VVVF）两个模块构成，实现100%故障冗余。辅机采用无级 闭环控制，效率高，节能降噪。 控制网络：机车采用SIBAS 32微机控制系统，实现网络化、模块化，使机车控制系统具有控制、诊断、监测、传输、显示和存储功能，控制网络应符合IEC 61375 的标准要求。机车内部的通讯通过MVB总线实现，机车间的通讯通过WTB总线 实现，通过WTB总线进行多机(最多三台)重联控制及显示功能，CCU采用双套 热备冗余，具有当代机车微机网络控制的先进性； 设备布置：机车总体结构为双司机室、机械间设备按斜对称原则布置、中间走廊、采用预布线和预布管设计。 通风方式：机车采用独立通风方式，具有先进的冬夏季转换功能，保证机车内部清洁的环境和良好的通风效果。 车体：车体采用整体承载结构型式，全部由钢板及钢板压型件组焊而成的全钢焊接结构，车体纵向压缩载荷取3000kN，纵向拉伸载荷取2500kN。以中央纵梁 作为主要传递牵引力的构件，具有高强度低重量的优点，适合重载牵引。
我国电力行业的发展现状与趋势 1我国电力行业的发展 新中国成立前我国电力工业发展状况 1882年，英籍商人等人招股筹银5万两，创办上海电气公司，安装1台16马力蒸汽发电机组，装设了15盏弧光灯。1882年7月26日下午7时，电厂开始发电，电能开始在中国应用，几乎与欧美同步，并略早于日本。 从1882年到1949年新中国成立，经历了艰难曲折、发展缓慢的67年，其间67年电力发展基本状况是一个十分落后的百孔千疮的破烂摊子，电厂凋零，设备残缺，电网瘫痪，运行维艰，技术水平相当落后，。 到1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位，与发达国家差距较大。 新中国成立后的我国电力工业发展状况 1949年以后我国的电力工业得到了快速发展。1978年发电装机容量达到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。 改革开放之后，电力工业体制不断改革，在实行多家办电、积极合理利用外资和多渠道资金，运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下，电力工业实行"政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电"的方针，大大地调动了地方办电的积极性和责任，迅速地筹集资金，使电力建设飞速发展，在发展规模、建设速度和技术水平上不断刷新纪录、跨上新的台阶。 从1988年起连续11年每年新增投产大中型发电机组按全国统计口径达1，500万千瓦。各大区电网和省网随着电源的增长加强了网架建设，从1982到1999年底，中国新增330千伏以上输电线路372,837公里，新增变电容量732,690MVA，而1950至1981年30年期间新增输电线路为277,257公里，变电容量70360MVA。 改革开放以来到上世纪末，我国发电装机和发电量年均增长率分别为%、%。发电装机容量继1987年突破1亿千瓦后，到1995年超过了2亿千瓦，2000年达到了3亿千瓦。发电量在1995年超过了1万亿千瓦时，到2000年达到了万亿千瓦时。 进入新世纪，我国电力工业进入历史上的高速发展时期，投产大中型机组逐年上升，2004年5月随着三峡电站7＃机组的投产，我国电源装机达到4亿千瓦，到2004年底发电装机总量达到亿千瓦，其中：水、火、核电分别达10830、32490、万千瓦。2004年发电量达到21870亿千瓦时。2000～2004年，5年净增发电装机容量14150万千瓦，2004年我国新增电力装机容量5100万千瓦，超过美国在1979年创造的年新增装机4100万千瓦的世界历史最高记录。预计今年新增装机容量约为6000万千瓦，年末装机容量将超过5亿千瓦。
电力行业的现状和发展 分析 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
本科课程设计论文 统计软件课程设计 题目关于电力行业的现状和发展分析系别统计系 专业班级 姓名 学号 指导教师 2017年6月24日 内容摘要 电力行业是我国国民经济的一项重要的基础产业和支柱产业，是我国国民经济稳定发展的重要保障和前提。当前我国的电力企业供求面临了一些新的问题，需要我们认清当前电力行业的发展趋势，在充分认识我国电力发展现状的基础上，找出发展中存在的问题，提出解决对策，优化电力资源配置，从而提高企业的经济效益和社会效益。本文主要分析了我国电力工业的发展现状以及我国电力的供求形势，在此基础上总结了我国电力供给紧张的原因，最后分析了我国未来电力需求的发展趋势，希望可以对当前我国电力行业的发展提供参考。 关键词：生产格局、现状、发展
Abstract The electric power industry is an important basic industry and pillar industry of our national economy. It is an important guarantee and prerequisite for the steady development of our national economy. The current power supply and demand enterprises in China is facing some new problems, we need to understand the current development trend of the power industry, in the foundation of fully understanding the status quo of power industry development in our country, find out the problems existing in the development, put forward countermeasures, optimizing the allocation of power resources, so as to improve the economic efficiency of enterprises and social benefits. This paper mainly analyzes the current development of China's electric power industry, China's power supply and demand situation, on the basis of summarizing the causes of power supply in China nervous, finally analyzes the development trend of China's future electricity demand, hoping to provide reference for the development of electric power industry in china. Key words: production pattern, status quo and development
我国电力系统现状及发展趋势 班级： 姓名： 学号：
我国电力系统现状及发展趋势 摘要： 关键词：电力系统概况，电力行业发展 1.前言 中国电力工业自1882年在上海诞生以来，经历了艰难曲折、发展缓慢的67年，到1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位。1949年以后我国的电力工业得到了快速发展。1978年发电装机容量达到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。改革开放之后，电力工业体制不断改革，在实行多家办电、积极合理利用外资和多渠道资金，运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下，电力工业发展迅速，在发展规模、建设速度和技术水平上不断刷新纪录、跨上新的台阶。装机先后超过法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本，从1996年底开始一直稳居世界第2位。进入新世纪，我国的电力工业发展遇到了前所未有的机遇，呈现出快速发展的态势。 一、发电装机容量、发电量持续增长：“十一五”期间，我国发电装机和发电量年均增长率分别为10.5%、10.34%。发电装机容量继2000年达到了3亿千瓦后，到2009年已将达到8.6亿千瓦。发电量在2000年达到了1.37万亿千瓦时，到2009年达到34334亿千瓦时，其中火电占到总发电量的82．6％。水电装机占总装机容量的24．5％，核电发电量占全部发电量的2．3％，可再生能源主要是风电和太阳能发电，总量微乎其微； 二、电源结构不断调整和技术升级受到重视。水电开发力度加大，2008年9月，三峡电站机组增加到三十四台，总装机容量达到为二千二百五十万千瓦。核电建设取得进展,经过20年的努力，建成以秦山、大亚湾/岭澳、田湾为代表的三个核电基地，截至2008年底，国内已投入运营的机组共11台，占世界在役核电机组数的2.4%，装机容量约910万千瓦，为全国电力装机总量的1.14%、世界在役核电装机总量的2.3%。高参数、大容量机组比重有所增加，截止2009年底，全国已投运百万千瓦超超临界机
电力机车主电路的发展概述 电力机车（electric locomotive）本身不带原动机、靠接受沿线接触网送来的电流作为能源、由牵引电动机驱动车轮的机车。所需的电能，可以由多种形式（火力、水力、风力、核能等）转换而来。电力机车具有功率大、热效率高、速度快、过载能力强和运行可靠边等主要优点，而且不污染环境，特别适用于运输繁忙的铁路干线和隧道多、坡度大的山区铁路。 发展概况【top】最早造出第一台标准轨距电力机车的是苏格兰人R·戴维森，时间是1842年，由40组蓄电池供电，但没有实用价值。1879年5月，德国人W·VON西门子设计制造了一台能拉乘坐18人的三辆敞开式“客车”的电力机车，它由外部150V直流发电机通过第三轨供电，这是电力机车首次成功的试验。1881年,法国在巴黎展出了第一条由架空导线供电的电车线路，这就为提高电压，采用大功率牵引电动机创造条件。1895年，美国在巴尔的摩—俄亥俄间5. 6 km长的遂道区段修建了直流电气化铁路，在该区段上运行的干线电力机车自重97 t，采用675 V直流电，功率为1 070 kW。1903年德国的三相交流电力机车创造了每小时210km 的高速记录。 中国最早使用电力机车在1914年，是抚顺煤矿使用的1 500 V直流电力机车。1958年中国成功地生产出第一台电力机车，从采用引燃管整流器到硅整流器，机车性能不断改进和提高，到1976年制成韶山型（SS1型）131号时已基本定型。截止到1989年停止生产，SS1型电力机车总共制造出厂926台，成为中国电气铁路干线的首批主型机车。1966年SS2型机车制成。1978年研制成功的SS3型机车，不仅改善了牵引性能，还把机车的小时功率从4 200kW提高到4 800kW，载止到1997年底，共生产了987台，成为中国第二种主型电力机车。1985年又研制成功了SS4型8轴货运电力机车，它是国产电力机车中功率最大的一种（6 400kW），已成为中国重载货运的主型机车。以后又陆续研制成功了SS5、SS6和SS7 型电力机车。1994研制成功了时速为160 km的准高速四轴电力机车等。至此，中国干线电力机车已基本形成了4、6、8 轴和3 200、4 800和6 400kW功率系列。1999年5月26日，中国株洲电力机车厂生产出第一台时速超过200km的DDJ1001号“子弹头”电力机车，标志着中国铁路电力牵引已跻身于国际高速列车的行列。为追踪世界新型“交—直—交”电力机车新技术，从20世纪70年代末开始，中国铁路一直在进行中小功率变流机组的地面试验研究和大功率的交—直—交电力机车的研制，也已取得了阶段性成果。 类型【top】电力机车是从接触网上获取电能的，接触网供给电力机车的电流有直流和交流两种。由于电流制不同，所用的电力机车也不一样，基本上可以分为三类： 直—直流电力机车采用直流制供电时，牵引变电所内设有整流装置，它将三相交流电变成直流电后，再送到接触网上。因此，电力机车可直接从接触网上取得直流电供给直流串励牵引电动机使用，简化了机车上的设备。直流制的缺点是接触网的电压低，一般为1 500V或3 000V，接触导线要求很粗，要消耗大量的有色金属，加大了建设投资。 交—直流电力机车在交流制中，目前世界上大多数国家都采用工频（50Hz）交流制，或25Hz低频交流制。在这种供电制下，牵引变电所将三相交流电改变成25 kV工业频率单相交流串励电动机，把交流电变成直流电的任务在机车上完成。由于接触网电压比直流制时提高了很多，接触导线的直径可以相对减小，减少了有色金属的消耗和建设投资。因此，工频交流制得到了广泛采用，世界上绝大多数电力机车也是交—直流电力机车。 交—直—交电力机车采用直流串励电动机的最大优点是调速简单，只要改变电动机的端电压，就能很方便地在较大范围内实现对机车的调速。但是这种电机由于带有整流子，使制造和维修很复杂，体积也较大。而交流无整流子牵引电动机（即三相异步电动机）在制造、性能、功能、体积、重量、成本、及可靠性等方面远比整流子电机优越得多。它之所以迟迟不能在电力机车上应用，主要原因是调速比较困难。改变端电压不能使这种电机在较大范围内改变速度，而只有改变电流的频率才能达到目的。因此，只有当电子技术和大功率晶闸管变流装置得到迅速发展的今天，才能生产出采用三相交流电机的先进电力机车。交—直
第一章 机车总体 1. 概述 以在中国国内的主干线上进行大型货运为目的，设计并制造了HX D3型交流大功率电力机车。 此机车采用PWM矢量控制技术等最新技术的同时，尽量考虑对环境保护，减少维修工作量。另外，考虑能够在中国全境范围内运行为前提，在满足环境温度在-40℃ ～ +40℃，海拔高度在2500m以下的条件的同时，最大考虑到4组机车重联控制运行。 2. 机车主要特点 2.1 轴式为C 0-C ，电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩 异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。 2.2 辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。 2.3 采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、自诊断功能，而且实现了机车的网络重联功能。 2.4 总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧；采用了规范化司机室，有利于机车的安全运行。 2.5 采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有利于提高车体的强度和刚度。 2.6 转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵引杆等技术。 2.7 采用下悬式安装方式的一体化多绕组（全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。 2.8 采用独立通风冷却技术。牵引电机采用由顶盖百叶窗进风的独立通风冷却方式；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式铝板冷却器，由车顶直接进风冷却；辅助变流器也采用车外进风冷却的方式；另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。 2.9 采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。 2.10 采用了新型的模式空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。
?电力行业现状及发展前景分析 1.电力经济发展趋势综述 电力行业关系国计民生，社会对电力产业也是加倍关注。从以下几个方面我们可对近年电力产业经济发展状况做出宏观的基本了解和判断。 1)电价：电价上涨。面对煤价上调和排污费增加所导致的成本增加，国家发改委已意识到电力行业没有利润是不利于其稳定和发展的。但中央要求的电价上调在地方却可能未必完全执行。而上游的煤炭在电价上调的激励下可能会再抬高煤价，下游的耗电工业成本也会受很大影响。 2)电荒：毫无疑问，电荒在短期内仍将继续存在。但随着国家对协调发展的重视和对“惟GDP论”的抛弃，在宏观上电力需求的增速将有所下降。从供应端看，如果近年大江大河的来水正常，则水电出力一定比上年大增，同时大批新建电源开始并网发电，电力供应将比上年增加。从需求端看，由于侧管理逐渐推广，电价上涨使高耗能产业发展受限以及居民用电对价格的敏感，需求的增长也会理性些。因此，缺电未必会持续比上一年严重。电价上涨并不会激发电力投资过热，相反，电力“跑马圈地”会回归理性。 3)煤电联营：不论是煤强电弱，还是电强煤弱，也不论是以煤炭垄断对付电力垄断，还是利益格局重新调整，煤电之间的顶牛只能是两败俱伤。在多次呼吁政府部门协调而不可得的时候，各种形式的煤电联营将有利于减少中间环节，稳定煤价，打造完整的电煤供应链。煤电联营将是最好的稳定电源安全的方式之一。 4)产权多元化：现在，电力企业无论是电厂还是电网基本上是国家资本，但是党的十六届三中全会后，电力企业吸引战略投资者，吸引外资、民营等各类资本，发展混合所有制经济，实现产权多元化已是箭在弦上。同时，加快重组步伐，积极谋划集团一级上市也是各大集团心照不宣的计划。产权多元化必然带来投资、融资的多元化，更多的资金将源源不断流入电力领域，规范投资、加强立法已是刻不容缓，电力投资体制改革也是大势所趋。 5)年薪制：2004年起，国资委对中央企业负责人实行年薪制，同年也是国资委对中央企业实施业绩考核的第一年。电力企业有成为国资委重点培养的30～
交流传动电力机车司机室设计规范 1范围 1.1本规范规定了交流传动电力机车司机室布置的简统化模式和原则，该设计规范以运装技验[2004]177号文批准的《机车、动车组司机室设计规范》为基础，根据交流传动机车的技术特点和近年来铁道部的各项新规定，结合近几年铁路牵引设备行业技术的发展，进行了相应的调整和更新。 1.2本规范仅适用于交流传动电力机车。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误内容)或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版适用于本规范。 UIC651 OR-2002机车、有轨电车、动车组、驱动拖车的司机室布置 GB/T 3317 电力机车通用技术条件 GB 5914.1 机车司机室了望条件 GB 5914.2 机车司机室前窗、侧窗和其他窗的配置 GB/T 6769 机车司机室布置规则 GB 6770 机车司机室特殊安全规则 GB 6771 电力机车防火和消防措施的规程 GB 10000 中国成年人人体尺寸 GJB 2873-1997 军事装备和设施的人机工程设计准则 TB/T 1736 内燃、电力机车车型及车号编制规则 TB/T 2868 机车、动车司机室布置规则 TB/T 2961 机车司机室座椅 3司机室 3.1概述 司机室的设计必须给司乘人员提供良好的人机界面、便利的操作空间、充分的瞭望条件。同时也应设置基本的辅助设施，为司乘人员提供安全、可靠、舒适的工作环境。室内设备的布置应符合人机工程原理且必须满足单司机操作的要求。每台机车具有两个相同操作功能的司机室，分别设在机车两端。 3.2司机室总体要求 a) 司机室设计必须符合该设计规范； b) 司机室布置必须保证当司机坐着和驾驶时应面向前方线路,且司机可以站立操作， 符合GB/T 6769中相关的要求； c) 司机室内实际有效空气容量不小于10m3，如果司机室有充足的通风或空气调节， 则此值可以适当降低。司机室空间的其他控制尺寸应符合GB/T 6769中第3.2.1