城軌車(chē)輛牽引系統(tǒng)集成技術(shù)研究

谷曉東

摘 要：該文主要介紹了城軌車(chē)輛牽引系統(tǒng)集成的相關(guān)概念、系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)以及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)和城軌車(chē)輛牽引系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)，最后還提出了城軌車(chē)輛牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題。希望可以為提供有效的幫助。

關(guān)鍵詞：城軌車(chē)輛 牽引系統(tǒng) 集成 技術(shù)手段 分析 研究

中圖分類(lèi)號(hào)：U264 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（b）-0098-02

為了進(jìn)一步滿(mǎn)足城市現(xiàn)代化發(fā)展的實(shí)際需求，早在20世紀(jì)70、80年代開(kāi)始，我國(guó)就開(kāi)始實(shí)施了軌道交通，但是作為城軌車(chē)輛核心技術(shù)的牽引傳動(dòng)技術(shù)，大部分的部件卻是由進(jìn)口和外資企業(yè)創(chuàng)造的，我國(guó)基本上沒(méi)有什么說(shuō)話(huà)的權(quán)利，這一點(diǎn)也限制了我國(guó)城軌車(chē)輛的發(fā)展，現(xiàn)階段我國(guó)的城軌車(chē)輛牽引系統(tǒng)技術(shù)暫時(shí)還是處于起步階段，隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化的城軌車(chē)輛系統(tǒng)已經(jīng)成為了一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)，這一系統(tǒng)相對(duì)于其他的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其復(fù)雜成分可見(jiàn)一斑，一般來(lái)說(shuō)，這一系統(tǒng)包含了六大子系統(tǒng)技術(shù)，這些子系統(tǒng)技術(shù)的構(gòu)成部件非常多而且非常復(fù)雜，與此同時(shí)，這些子系統(tǒng)又是獨(dú)立存在的，各自都能夠成為一個(gè)單獨(dú)的體系，但是相互之間的關(guān)系又非常緊密，在這些關(guān)鍵系統(tǒng)技術(shù)中，牽引系統(tǒng)集成技術(shù)是目前其他系統(tǒng)技術(shù)發(fā)揮的有力支撐手段，而且這一系統(tǒng)卻始終占據(jù)著關(guān)鍵的地位。

1 牽引系統(tǒng)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)技術(shù)

1.1 高速短路器

高速短路器主要設(shè)置在受電與線(xiàn)路濾波器之間，每一個(gè)高速斷路器也給每輛動(dòng)車(chē)的牽引逆變器提供了保護(hù)。高速斷路器一般只是用在牽引回路上，主要是用于輔助系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立于牽引回路，目前高速斷路器的主體需求有以下幾方面。

（1）為了更好地方便控制和保護(hù)工作，高速斷路器主要是由電磁力驅(qū)動(dòng)行進(jìn)的，高速斷路器的保護(hù)性能一定要與地面變電站的短路保護(hù)性能有著很好地配合協(xié)調(diào)關(guān)系。

（2）高速斷路器的動(dòng)作主要是由牽引控制單位和過(guò)流脫扣裝置觸發(fā)的，控制跳閘的時(shí)間和斷開(kāi)的速度主要還是與輸入濾波器的特性進(jìn)行匹配。

1.2 輸入濾波器

在每輛城軌車(chē)的牽引逆變器之前都會(huì)配備一個(gè)線(xiàn)路濾波器，這一濾波器的配備主要是為了限制牽引逆變器輸入電流的變化率能夠穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)，當(dāng)牽引逆變器發(fā)生故障短路的時(shí)候，短路的電流變化不至于過(guò)大而影響到其他的設(shè)備。而且這一輸入濾波電抗器的電感量一定要與線(xiàn)路電容器的電容量進(jìn)行匹配，如果不匹配的話(huà)，很有可能會(huì)影響到最終的城軌運(yùn)行。目前輸入濾波器的主要要求有以下幾點(diǎn)。

（1）線(xiàn)路濾波器在設(shè)計(jì)時(shí)最好是與高速斷路器的分段能力保持穩(wěn)定協(xié)調(diào)統(tǒng)一，這樣才能夠確保當(dāng)線(xiàn)路濾波器出現(xiàn)接地時(shí)不會(huì)損壞到其他的牽引系統(tǒng)設(shè)備。

（2）濾波電抗器的安裝也要按照相關(guān)的制度和措施去執(zhí)行，這樣也是為了進(jìn)一步減少磁通密度對(duì)相關(guān)系統(tǒng)部件的影響。

（3）研究人員會(huì)采用空心結(jié)構(gòu)，這樣就能夠保證電感值處于一個(gè)恒定的狀態(tài)。

1.3 牽引逆變器

牽引逆變器是牽引系統(tǒng)中的關(guān)鍵部位，這一部位的部件主要有接觸器和濾波電容器以及牽引控制單元等部位構(gòu)成，牽引逆變器的接觸器主要是運(yùn)用在了電源和電網(wǎng)的隔離上，很多時(shí)候，牽引系統(tǒng)都是有獨(dú)立的熔斷器，這時(shí)就可以進(jìn)行短路保護(hù)。而牽引逆變器和我們之前提到過(guò)的功率模塊都是由獨(dú)立的牽引控制單位構(gòu)成的，這樣就能夠及時(shí)地接受駕駛?cè)藛T發(fā)出的控制質(zhì)量。

1.4 基本控制功能原理

（1）保持電壓與頻率的比值是處于恒定狀態(tài)的。（2）研究人員要保持編排運(yùn)行時(shí)的最大電磁轉(zhuǎn)矩等于額定的頻率，這一原則協(xié)調(diào)主要控制著電壓和頻率。（3）要保持定子、轉(zhuǎn)子和氣隙磁鏈之間的恒定。由于城軌車(chē)輛旅客的客流量會(huì)隨著實(shí)踐的變化而不斷發(fā)生變化，每一天的客流量都是不同的，因此，車(chē)輛牽引電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性變化相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較大的，現(xiàn)如今隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，乘客對(duì)所乘坐的舒適度也有了全面提升，研究人員通過(guò)對(duì)城軌車(chē)輛研究，選擇采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)和轉(zhuǎn)矩閉環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)乘客所需的功能。

2 牽引系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)

2.1 高性能受流控制技術(shù)

城軌車(chē)輛在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中所需要的電能基本上都是通過(guò)受電網(wǎng)與接觸網(wǎng)相接觸獲取的，在正常運(yùn)行的情況下，電網(wǎng)受流的穩(wěn)定性也就保證了城軌車(chē)輛是否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。對(duì)于城軌車(chē)輛來(lái)說(shuō)，尤其是在我國(guó)北方寒冷的地區(qū)，雖然說(shuō)城軌車(chē)輛的運(yùn)行速度不是特別的高，但是由于受到控制技術(shù)的影響，當(dāng)城軌車(chē)輛終止運(yùn)行之后，在經(jīng)過(guò)了北方寒冷冬天過(guò)夜之后，車(chē)輛接觸網(wǎng)上會(huì)出現(xiàn)一層寒冰，當(dāng)列車(chē)再上線(xiàn)運(yùn)行的時(shí)候，車(chē)輛受各種外力的影響，將會(huì)不能很好地與車(chē)輛電網(wǎng)接觸網(wǎng)進(jìn)行接觸，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)接觸網(wǎng)電壓缺失的情況，目前受流控制技術(shù)的主要內(nèi)容有：（1）受電流設(shè)計(jì)和電網(wǎng)關(guān)系的影響，這一影響的目的主要是為了進(jìn)一步確保受流能夠有一個(gè)良好的受流。（2）當(dāng)出現(xiàn)接觸網(wǎng)電壓缺失的時(shí)候，研究人員一定要保證牽引逆變器的控制不出現(xiàn)失控才是最關(guān)鍵的。

2.2 輔助逆變器的冗余控制技術(shù)

對(duì)于地下運(yùn)行的城軌車(chē)輛來(lái)說(shuō)，城軌車(chē)輛的輔助供電系統(tǒng)往往都會(huì)采用冗余的控制技術(shù)手段，而輔助逆變器是當(dāng)前城軌車(chē)輛輔助供電系統(tǒng)的核心，這一技術(shù)簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)，就是運(yùn)用一臺(tái)功率比較大的變流器，在正常的狀態(tài)下實(shí)施降功運(yùn)行，并在其他輔助變流器故障的情況下，實(shí)施滿(mǎn)功運(yùn)行，研究人員將這種運(yùn)行方式稱(chēng)之為擴(kuò)展供電。

3 結(jié)語(yǔ)

城軌車(chē)輛牽引系統(tǒng)集成技術(shù)一定會(huì)越來(lái)越完善，相信隨著我國(guó)城軌車(chē)輛牽引系統(tǒng)的不斷完善更新，這一系統(tǒng)的發(fā)展將會(huì)越來(lái)越成熟，并在當(dāng)前的城軌運(yùn)行中發(fā)揮著更加重要的作用。更好地促進(jìn)我國(guó)城軌車(chē)輛牽引系統(tǒng)集成技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

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