1、针对铁路提速的需求，开发沟通电传动工程作业机车是恰当必要的。该车规划要求应具有两种作业方法：即高速、长距离牵引作业状况和超低速安稳作业作业状况。目前国内运用的工程作业机车，一方面没有选用沟通电传动，另一方面都不具有这种功用要求。
2、牵引电机的特性
从电机原理中已知，异步电动机典型的转矩——转速特性。电机转子在同步转速时，转矩为0;当转差率很小时，转矩随速度的减小，即转差率的添加，近乎直线改变。当转差率S为正时，为电动转矩;转差率为负时，为制动(发电)转矩。转差率为转差频率(转子电流的频率)与定子电流频率F1之比：
S=ΔF/F1(1)
异步电动机转子的旋转频率F2，假如可以测量核算出来，根据负载对转矩的需求，由电机的操控特性，便能找到其相应的转差频率ΔF，则变频器输出的定子电流频率F1为：
F1=F2±ΔF(2)
式中(2)的()对应于电动牵引状况，即定子电流的频率F1大于转子旋转的频率F2;(-)对应于发电制动状况，此刻转子旋转的频率F2大于定子电流的频率F1。
图为变频牵引异步电动机额外转差频率ΔF的特性曲线。该曲线可根据牵引异步电动机规划参数求出。该特性曲线作为转矩设定(转差频率ΔF)的原始根据。在变频器——牵引电动机匹配试验时进行校对，在工程作业机车现场调试时，根据需求进行恰当的调速。
3、牵引变频调速操控体系的特色
3.1变频牵引调速体系的操控方法
因为机车自身及所牵引的拖车分量较大，一般为大惯性负载，其发动/泊车时刻均较长，其转矩的呼应时刻无快速性要求。因而变频牵引调速选用转差频率操控，完成转矩的给定操控和转速转差闭环操控，完全能满意牵引操控的各种要求。
3.2牵引变频调速体系的作业形式
工程作业车在轨迹上行进作业，一般为“双车重联作业”。这样装备，一方面添加设备的可靠性;另一方面可习惯不同的拖车载重和长大坡道、高速长距离之作业要求。
针对沟通传动内燃作业机车规划以及运用方面的要求，牵引变频调速操控体系应按下述作业方法进行规划：
⑴双车并联作业形式：
按转矩给定操控(转差频率ΔF操控)方法作业;
高速长距离(重载长大坡道等)牵引作业。
⑵单车独立作业形式：
按转速转差闭环或V/F开环频率操控方法作业;
低速安稳作业作业。
3.2、1双车并联作业形式
操控体系核算牵引电动转子旋转中实践作业频率F2。假如此刻电动机的转子只需跟着机车一块作业，只将转子作业频率F2作为牵引变频器的给出频率F1(定子绕组上施加的频率)，即F1=F2。当需求施加必定的牵引力(电动转矩)时，操控体系只要将电动机转子此刻作业的某一频率F2所对应的转差频率ΔF′(ΔF′/ΔF=实践转矩/额外转矩)与F2相加，即F1=F2ΔF′，这样电动机便输出相应的转矩。经过机械传动组织，机车便得到相应的牵引力。为了给柴油发电机组必定的调理时刻，牵引力/制动力的施加，要经过一个给定的斜坡时刻予以缓冲。以这种方法进行转矩操控，牵引变频调速体系将非常安稳。
结合上图假如转矩按(1～15)档进行操控(分档如按份额)，即转差频率特性曲线有15条可供用户选用。
3.2、2单车独立作业形式
在了解转矩给定方法作业原理之后，咱们再来评论转速转差闭环作业原理。在PWM核算方框的输入信号F2同转矩给定操控方法中的F2相同，此处不赘述。速度调理器PI将VG、VF求差并进行PI运算，输出ΔF值受ΔF数据限幅，即当ΔF值在额外值(ΔF)以内，输出其实践值，超越额外的ΔF时，限到F2频率对应的ΔF值，即ΔF不像转矩给定操控方法只要15条曲线，而是在牵引/制动作业区中有很多条任一的曲线。
V/F开环频率(转速)操控，行将速度信号直接作为牵引变频器的输出频率信号F1。当然V/F开环频率操控要将牵引操控所需的特性要求考虑进去，远非一般通用变频器就能担任的。
4、牵引变频调速体系主电路规划
4.1牵引变频调速体系的特殊要求
根据此变频调速体系使用场合的特殊性，因而主电路规划需求考虑一下几点要素：
⑴柴油发电机组供电体系低抗扰的杰出性;
⑵牵引电动机供电要求的特殊性;
⑶牵引变流器免维护要求的必要性。
4.2牵引变频调速体系主电路剖析
牵引变频调速体系主电路电路原理及操作操控主电路由：进线回路、整流器、预充电回路、滤波器、动能制动和逆变器等组成。其各部件功用简述如下：
⑴进线回路
进线回路由刀开关K、进线电抗器LP和熔断器RD组成，各电器元件的效果为：
刀开关K：将牵引变频调速体系(设备)与机车柴油—发电机组供电体系阻隔。
进线电抗器LP：使整流器沟通收支电流接连滑润，减轻整流电路对柴油发电机组电网的搅扰。
熔断器RD：对柴油发电机组供给维护。
⑵整流器
由三只晶闸管和三只整流二极管组成三相桥半控整流电路。此处晶闸管不选用相控方法而用电平触发，即晶闸管作业时等效为一个整流二极管。
⑶预充电电路
牵引变频调速体系，为“交—直—交电压型变频器”，中心支流电压环节由多个大容量的电解电容器串/并组成，以此来维护整流器和电容器不因大的充电电流而损坏。
电电流而损坏。
预充电电路由三相桥式整流器ZL和充电限流电阻2R1、2组成。
⑷滤波器
滤波器主要由多个大容量的电解电容器经过串/并联衔接组成，用均压电阻1R1、2，进行强制均压，使串联电容器上的电压近乎共同。
此处滤波电容器的功用有三种：1。将支流电压纹波滤平;2。为异步电机供给无功电流;3。为动能制动和逆变器中的全控型电力电子开关元件换流时，供给低阻通路。
⑸动能制动回路
牵引电动机处于发电制动时，其输出电压与电流反向。在逆变器中，IGBT晶体管经过电流的时刻，在一个输出频率周期时刻内，小于其经过续流二极管电流的时刻。凭借二极管的效果，逆变器将电动机由负载动能转换来的电能，送到滤波电容器上。此能量又不能经过整流器回送到沟通电网，成果电容器上的能量不断添加，电压不断增高，当电压到达必定值时(如700V)，由操控体系注册下面的IGBT晶体管，这样直流电源的()极经过放电制动电阻RB和注册的晶体管，与电源的(-)极接同，流过电流IB=VDC/RB。开释电容器所贮存的电能。逆变器不断回送电动机宣布的电能，从而使机车发生必定的制动力。
⑹逆变器
逆变器由6个IGBT晶体管开关和与1GBT反并联的6个快康复续流二极管组成，以完成电流的双向流转。这个电路结构为二电平操控方法，凭借PWM操控技能，完成电压/频率(V/F)和谐操控(VVVF操控)。
当牵引异步电动机作电动牵引作业时，沟通电动机定子绕组端的电压/电流同向(有一相角差)，逆变器将直流电源的电能逆变为沟通电能，对电动机供电。当牵引异步电动机作制动作业时，沟通电动机定子绕组端的电压/电流反向(有一相位差)，逆变器将电动机宣布的沟通电能，整流变为直流，回送到滤波电容器上。沟通到直流的整流改换，其原理如⑸动能制动中所述。
除了主电路各组成部分外还有辅佐电源操控回路、信号检测元件以及操控体系弱电操控单元。
5、操控体系规划
操控体系选用INTEL公司16位单片机作为主控芯片，选用空间电压矢量波操控方法完成适于单机作业和多机联动的全数字式转差频率操控形式。
操控体系经过软件和硬件结合具有如下特色：
⑴低频(发动)大转矩;
⑵200%过载才能及软件反时限特性;
⑶为避免动态过电压、过电流增设主动失速操控;
⑷软件可选择的柔性PWM能耗制动;
⑸战胜电网动摇保持输出电压的主动电压操控(AVC);内燃机、电机、变频器
