IEC TS 61287-2-2001 Power convertors installed on board rolling stock - Part 2 Additional technical information《安装在铁路机车车辆上的电力变流器 第2部分：增补技术信息》.pdf

1、SPCIFICATIONTECHNIQUECEIIECTECHNICALSPECIFICATIONTS 61287-2Premire ditionFirst edition2001-10Convertisseurs de puissance embarqussur le matriel roulant ferroviaire Partie 2:Informations techniques supplmentairesPower convertors installed on boardrailway rolling stock Part 2:Additional technical info

2、rmationNumro de rfrenceReference numberCEI/IEC/TS 61287-2:2001Numrotation des publicationsDepuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEIsont numrotes partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1devient la CEI 60034-1.Editions consolidesLes versions consolides de certaines publications de laCEI incorp

3、orant les amendements sont disponibles. Parexemple, les numros ddition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquentrespectivement la publication de base, la publication debase incorporant lamendement 1, et la publication debase incorporant les amendements 1 et 2.Informations supplmentairessur les publications de la CE

4、ILe contenu technique des publications de la CEI estconstamment revu par la CEI afin quil reflte ltatactuel de la technique. Des renseignements relatifs cette publication, y compris sa validit, sont dispo-nibles dans le Catalogue des publications de la CEI(voir ci-dessous) en plus des nouvelles diti

5、ons,amendements et corrigenda. Des informations sur lessujets ltude et lavancement des travaux entreprispar le comit dtudes qui a labor cette publication,ainsi que la liste des publications parues, sontgalement disponibles par lintermdiaire de: Site web de la CEI (www.iec.ch) Catalogue des publicati

6、ons de la CEILe catalogue en ligne sur le site web de la CEI(www.iec.ch/catlg-f.htm) vous permet de faire desrecherches en utilisant de nombreux critres,comprenant des recherches textuelles, par comitdtudes ou date de publication. Des informationsen ligne sont galement disponibles sur lesnouvelles p

7、ublications, les publications rempla-ces ou retires, ainsi que sur les corrigenda. IEC Just PublishedCe rsum des dernires publications parues(www.iec.ch/JP.htm) est aussi disponible parcourrier lectronique. Veuillez prendre contactavec le Service client (voir ci-dessous) pour plusdinformations. Serv

8、ice clientsSi vous avez des questions au sujet de cettepublication ou avez besoin de renseignementssupplmentaires, prenez contact avec le Serviceclients:Email: custserviec.chTl: +41 22 919 02 11Fax: +41 22 919 03 00Publication numberingAs from 1 January 1997 all IEC publications areissued with a des

9、ignation in the 60000 series. Forexample, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.Consolidated editionsThe IEC is now publishing consolidated versions of itspublications. For example, edition numbers 1.0, 1.1and 1.2 refer, respectively, to the base publication,the base publication incorporating a

10、mendment 1 andthe base publication incorporating amendments 1and 2.Further information on IEC publicationsThe technical content of IEC publications is keptunder constant review by the IEC, thus ensuring thatthe content reflects current technology. Informationrelating to this publication, including i

11、ts validity, isavailable in the IEC Catalogue of publications(see below) in addition to new editions, amendmentsand corrigenda. Information on the subjects underconsideration and work in progress undertaken by thetechnical committee which has prepared thispublication, as well as the list of publicat

12、ions issued,is also available from the following: IEC Web Site (www.iec.ch) Catalogue of IEC publicationsThe on-line catalogue on the IEC web site(www.iec.ch/catlg-e.htm) enables you to searchby a variety of criteria including text searches,technical committees and date of publication. On-line infor

13、mation is also available on recentlyissued publications, withdrawn and replacedpublications, as well as corrigenda. IEC Just PublishedThis summary of recently issued publications(www.iec.ch/JP.htm) is also available by email.Please contact the Customer Service Centre (seebelow) for further informati

14、on. Customer Service CentreIf you have any questions regarding thispublication or need further assistance, pleasecontact the Customer Service Centre:Email: custserviec.chTel: +41 22 919 02 11Fax: +41 22 919 03 00.SPCIFICATIONTECHNIQUECEIIECTECHNICALSPECIFICATIONTS 61287-2Premire ditionFirst edition2

15、001-10Convertisseurs de puissance embarqussur le matriel roulant ferroviaire Partie 2:Informations techniques supplmentairesPower convertors installed on boardrailway rolling stock Part 2:Additional technical informationCommission Electrotechnique InternationaleInternational Electrotechnical Commiss

16、ionPour prix, voir catalogue en vigueurFor price, see current catalogue IEC 2001 Droits de reproduction rservs Copyright - all rights reservedAucune partie de cette publication ne peut tre reproduite niutilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd,lectronique ou mcanique, y compris la ph

17、otocopie et lesmicrofilms, sans laccord crit de lditeur.No part of this publication may be reproduced or utilized inany form or by any means, electronic or mechanical,including photocopying and microfilm, without permission inwriting from the publisher.International Electrotechnical Commission 3, ru

18、e de Varemb Geneva, SwitzerlandTelefax: +41 22 919 0300 e-mail: inmailiec.ch IEC web site http:/www.iec.chCODE PRIXPRICE CODEXD 2 TS 61287-2 CEI:2001SOMMAIREAVANT-PROPOS . 81 Domaine dapplication et aspect gnral. 121.1 Domaine dapplication . 121.2 Catgories de convertisseurs 121.3 Information techni

19、que 121.4 Caractristiques des convertisseurs 142 Rfrences normatives. 183 Convertisseurs directs 183.1 Redresseurs commutation externe . 183.2 Redresseurs autocommuts 503.3 Hacheurs 563.4 Onduleurs . 964 Convertisseurs indirects . 1204.1 Classification des convertisseurs indirects. 1204.2 Circuits e

20、t comportement de base des convertisseurs indirects 1204.3 Caractristiques de base des convertisseurs indirects . 1204.4 Principe de commande des convertisseurs indirects 1204.5 Convertisseurs indirects multiples . 1224.6 Analyse des convertisseurs indirects . 1225 Convertisseurs pour matriel roulan

21、t multisource 1225.1 Classification des convertisseurs. 1225.2 Circuits et comportement de base des convertisseurs 1225.3 Caractristiques de base des convertisseurs . 1225.4 Principe de commande des convertisseurs 1225.5 Convertisseurs configurations multiples 1225.6 Analyse des convertisseurs . 122

22、Annexe A (normative) Reprsentations graphiques 124Figure 1 Connexions de base. 20Figure 2 Connexions en cascade . 20Figure 3 Circuit du redresseur prendre en compte . 22Figure 4 Plages des modes opratoires . 24Figure 5 Circuit de base dun redresseur homogne tage unique . 26Figure 6 Modle dune connex

23、ion gnrale en cascade tages multiples . 30Figure 7 Rgulation de tension continue (voir figure A.7) 32Figure 8 Courant alternatif ct ligne (voir figure A.11) 34Figure 9 Facteur de puissance global (voir figure A.9) 36Figure 10 Facteur de dphasage (voir figure A.10) . 38Figure 11 Redresseur tages mult

24、iples (redresseur en cascades m tages) . 42TS 61287-2 IEC:2001 3 CONTENTSFOREWORD 91 Scope and general aspects 131.1 Scope . 131.2 Convertor categories. 131.3 Technical information 131.4 Convertor characteristics. 152 Normative references . 193 Direct convertors 193.1 External commutated rectifiers

25、193.2 Self-commutated rectifiers. 513.3 Choppers 573.4 Inverters . 974 Indirect convertors . 1214.1 Classification of indirect convertors . 1214.2 Circuits and basic behaviour of indirect convertors 1214.3 Basic characteristics of the indirect convertors 1214.4 Control scheme of indirect convertors

26、1214.5 Multiple indirect convertors 1234.6 Analysis of indirect convertors. 1235 Convertors for multi-supply rolling stock . 1235.1 Classification of convertors . 1235.2 Circuits and basic behaviour of convertors. 1235.3 Basic characteristics of convertors 1235.4 Control scheme of convertors 1235.5

27、Multiple convertors 1235.6 Analysis of convertors . 123Annex A (normative) Graphic representations . 124Figure 1 Basic connections 21Figure 2 Cascade connections . 21Figure 3 Rectifier circuit to be considered 23Figure 4 Ranges of operation modes 25Figure 5 Basic single-stage uniform bridge rectifie

28、r circuit 27Figure 6 Model for general multi-stage cascade connection 31Figure 7 DC voltage regulation (see figure A.7) 33Figure 8 AC line side current (see figure A.11) . 35Figure 9 Total power factor (see figure A.9) . 37Figure 10 Displacement factor (see figure A.10). 39Figure 11 Multi-stage rect

29、ifier (m-stage cascade rectifier) 43 4 TS 61287-2 CEI:2001Figure 12 Circuit secondaire quivalent pour redresseur en cascade(tage de pleine tension) 23Figure 13 Redresseur tage unique quivalent pour redresseur en cascade(tage de pleine tension) 44Figure 14 Circuit secondaire quivalent pour redresseur

30、 en cascade(tage tension rgule) 24Figure 15 Redresseur tage unique quivalent pour redresseur en cascade(tage tension rgule) 46Figure 16 Modle quivalent deux tages 48Figure 17 Redresseur autocommut monophas ( pont intgral) 52Figure 18 Forme donde caractristique du redresseur autocommut . 54Figure 19

31、Redresseurs de tension autocommuts multiples . 54Figure 20 Configuration de base du redresseur de courant autocommut . 54Figure 21 Hacheur rhostatique . 58Figure 22 Circuit de base dun hacheur abaisseur 58Figure 23 Forme donde de base dun hacheur abaisseur . 60Figure 24 Coefficient de londulation du

32、 courant de sortie. 64Figure 25 Circuit de base dun hacheur lvateur . 64Figure 26 Forme donde de base dun hacheur lvateur 64Figure 27 Courbes caractristiques de base de la commande dun hacheur abaisseur 64Figure 28 Courbes caractristiques de base de la commande dun hacheur lvateur 66Figure 29 Config

33、urations du circuit de base dun hacheur multiphase et multiple 68Figure 30 Imprcision due londulation dun courant de sortie 74Figure 31 Circuit ct entre du hacheur 76Figure 32 Caractristiques de la frquence dentre. 76Figure 33 Formes dondes des courants de sortie dun hacheur 78Figure 34 Limites entr

34、e le mode continu et le mode intermittent 80Figure 35 Rapport entre les modes continu et intermittent du courant de sortieet le taux de conduction80Figure 36 Imprcision due londulation du courant dentre 86Figure 37 Circuit ct sortie dun hacheur 88Figure 38 Caractristiques des frquences de sortie 88F

35、igure 39 Formes donde de lintensit dentre dun hacheur. 90Figure 40 Rapport entre les modes continu/intermittent de lintensit dentreet le taux de conduction92Figure 41 Rapport entre les modes continu/intermittent de lintensit dentreet le taux de conduction92Figure 42 Onduleur de tension monophas pont

36、 intgral . 98Figure 43 Onduleur de tension triphas pont intgral. 100Figure 44 Configuration du circuit de base dun onduleur de tension. 100Figure 45 Onduleur monophas pont intgral 100Figure 46 Onduleur triphas pont intgral 102TS 61287-2 IEC:2001 5 Figure 12 Equivalent secondary circuit for cascade r

37、ectifier (full-voltage stage) 24Figure 13 Equivalent single-stage rectifier for cascade rectifier (full-voltage stage). 45Figure 14 Equivalent secondary circuit for cascade rectifier (controlled-voltage stage) 25Figure 15 Equivalent single-stage rectifier for cascade rectifier (controlled-voltage st

38、age) 47Figure 16 Equivalent two-stage model 49Figure 17 Single-phase self-commutated rectifier (full bridge type) . 53Figure 18 Typical waveform of the self-commutated rectifier 55Figure 19 Voltage-stiff multiple self-commutated rectifiers 55Figure 20 Basic configuration of current-stiff self-commut

39、ated rectifier . 55Figure 21 Resistance chopper 59Figure 22 Basic circuit of a step-down chopper 59Figure 23 Basic waveform of a step-down chopper. 61Figure 24 Coefficient of output current ripple 65Figure 25 Basic circuit of a step-up chopper. 65Figure 26 Basic waveform of a step-up chopper . 65Fig

40、ure 27 Basic characteristic curves under the control of a step-down chopper 65Figure 28 Basic characteristic curves under the control of a step-up chopper . 67Figure 29 Basic circuit configurations of a multiphase and multiple chopper . 69Figure 30 Inaccuracy due to the ripple of an output current.

41、75Figure 31 Circuit on the input side of a chopper 77Figure 32 Frequency characteristics of the input 77Figure 33 Waveforms of output currents of a chopper 79Figure 34 Operation of boundary between continuous and intermittent 81Figure 35 Relation between the conduction ratio and continuous/intermitt

42、entoutput current modes81Figure 36 Inaccuracy due to the ripple of an input current. 87Figure 37 Circuit in the output side of a chopper. 89Figure 38 Frequency characteristics of the output 89Figure 39 Waveforms of the input current of a chopper 91Figure 40 Relation between the conduction ratio and

43、continuous/intermittentinput current modes 93Figure 41 Relation between the conduction ratio and continuous/intermittentinput current modes 93Figure 42 Full bridge, single-phase, voltage-stiff inverter 99Figure 43 Full bridge, three-phase, voltage-stiff inverter . 101Figure 44 Basic circuit configur

44、ation of a voltage-stiff inverter 101Figure 45 Full-bridge, single-phase inverter 101Figure 46 Full-bridge, three-phase inverter. 103 6 TS 61287-2 CEI:2001Figure 47 Configuration du circuit de base dun onduleur de courant 102Figure 48 Forme dondes caractristiques dentre et de sortie dun onduleurde t

45、ension triphas . 102Figure 49 Formes dondes caractristiques dentre et de sortie dun onduleurde courant triphas. 104Figure 50 Modulation de largeur dimpulsions de type synchrone et asynchrone . 106Figure 51 Reprsentation caractristique de la modulation de largeur dimpulsions. 108Figure 52 Combinaison

46、s usuelles donduleurs 108Figure 53 Forme donde de sortie de londuleur 110Figure 54 Tension de sortie harmonique dun onduleur. 110Figure 55 Circuit quivalent dun moteur asynchrone pour le nimeharmonique 112Figure 56 Circuit quivalent dun moteur synchrone pour le nimeharmonique (n 2) . 114Figure 57 Sp

47、ectre de frquences du courant dentre de londuleur 116Figure 58 Circuit ct entre de londuleur . 118Figure 59 Caractristiques des frquences dun filtre dentre 120Figures A.1 A.13 63 94Tableau 1 Convertisseurs directs pour matriel roulant 14Tableau 2 Convertisseurs indirects pour matriel roulant 16Table

48、au 3 Convertisseurs multisource pour matriel roulant. 16Tableau 4 Systmes de convertisseur 16Tableau 5 Classification des redresseurs commutation externe . 22Tableau 6 Prcision du calcul partir du modle quivalent deux tages 48Tableau 7 Classification des redresseurs autocommuts 50Tableau 8 Configuration de base du circuit des hacheurs . 58