淺析沈陽地鐵車輛牽引系統(tǒng)

摘 要：隨著科技的進步和城市軌道交通的不斷完善，地鐵逐步走進人們的日常生活，車輛維修是保證地鐵正常運行的基礎(chǔ)，而牽引系統(tǒng)更是維修中的重中之重，是車輛維修中的重要環(huán)節(jié)，在此淺析沈陽地鐵的車輛牽引系統(tǒng)，從牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、部件功能等方面做了簡單的介紹。

關(guān)鍵詞：牽引系統(tǒng)；地鐵車輛；牽引逆變器

沈陽一號線地鐵車采用的是1C4M牽引逆變器。每個逆變器驅(qū)動四個三相牽引電機，這些電機分別驅(qū)動兩個轉(zhuǎn)向架的四個軸。車輛通過車頂?shù)氖茈姽杉芸针娋W(wǎng)供電。

通過該供電回路，逆變器驅(qū)動并聯(lián)聯(lián)接的四個牽引電機。它也根據(jù)電網(wǎng)電壓情況執(zhí)行電阻制動和再生制動。列車運營時，逆變器把從架空電網(wǎng)上獲得的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)頻調(diào)壓的三相交流電。此功能由牽引逆變器模塊（VVVF）來完成。當(dāng)制動時，逆變器把由電機產(chǎn)生 的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電。產(chǎn)生的能量回饋到架空電網(wǎng)供其它車輛使用，或供應(yīng)給其它車載耗能裝置（輔助設(shè)備，空調(diào)設(shè)備，和照明）。沒有被回饋的能量通過制動電阻轉(zhuǎn)變成熱能。制動電阻由制動斬波模塊控制。

1.運行模式

電壓源牽引逆變器設(shè)計用于下列運行模式：

1）牽引

2）再生制動

3）電阻制動

2.牽引系統(tǒng)

1）牽引設(shè)備的一般條件

環(huán)境溫度： -30℃～+40℃

電網(wǎng)電壓：額定值 DC1500V

波動范圍 DC1000V～1800V

控制電壓： DC110V

牽引系統(tǒng)采用VVVF交流傳動系統(tǒng)，主要由VVVF逆變?nèi)嘟涣鳡恳姍C組成；VVVF逆變器采用IPM組成功率單元，每臺逆變器含6個IPM功率單元，由一套牽引控制單元控制，功率單元輸出1100V交流電源提供給190kw（小時制）交流異步電機 ，機械牽引系統(tǒng)包括一個牽引電機，齒式聯(lián)軸節(jié)和齒輪。動車所采用的牽引逆變器為通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸牽引指令來控制VVVF逆變器的輸出。VVVF逆變器采用IPM器件，采用網(wǎng)絡(luò)方式通過變壓變頻（VVVF）調(diào)整三相輸出電壓，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，控制車輛速度。

逆變器箱內(nèi)設(shè)有牽引功率單元，分別輸出1100V交流電源（額定）提供給190kw（小時制）牽引電機，由一套牽引控制單元進行控制，因此采用的控制方式為1C4M控制，牽引逆變器采用自然風(fēng)冷。M車的每個軸都由一個牽引電機驅(qū)動。

2）牽引主電路

列車通過受電弓受電，接觸網(wǎng)電壓為DC1500V，經(jīng)主隔離開關(guān)（MS）、高速斷路器（HB）和濾波電抗器（FL）進入VVVF逆變器。

當(dāng)高速斷路器HB閉合，司機手柄給出牽引指令，線路接觸器LCH閉合，牽引主電路通過充電電阻CHRe對濾波電容器FC充電，當(dāng)濾波電容器兩端電壓達到電網(wǎng)電壓的80%以上，充電結(jié)束，線路接觸器LB閉合，短接充電電阻CHRe，列車啟動。

3）牽引逆變器箱

a.牽引逆變器箱主要包括濾波電容器FC、電壓傳感器DCPT、電流傳感器CTU、CTV、放電電阻（DCHR）、充電電阻（CHRe）、制動斬波單元、吸收電容、直流差動電流傳感器、制動斬波單元電流傳感器（BCT1、BCT2）一套IPM逆變單元及一套牽引控制單元DCU，其規(guī)格如下：

高速斷路器（HB），線路接觸器 （LB），充電電阻 （CHRe）， 充電接觸器 （LCH），制動斬波模塊 （BCH1， 2）， 制動電阻 （BRe1， 2）輸入電流傳感器 （DCCTS），差動電流傳感器（DCCT1），濾波電抗器（FL），直流電壓傳感器 （DCPT1、2），放電電阻 （DCHR） 濾波電容器 （FC），牽引電機 （IM1～4），U 相電流傳感器（CTU），V 相電流傳感器（CTV），IPM 模塊 （IGU～IGZ）

b.過壓保護開關(guān)單元OVCRF 2500V/600A

c.電路功能

主電路通過HB、線路接觸器連至接觸網(wǎng)，從電網(wǎng)獲得電能。

逆變器將1500V直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓，從而驅(qū)動三相感應(yīng)電機。逆變器由IPM 模塊組成。該逆變器能夠?qū)崿F(xiàn)變壓變頻控制，它能夠控制感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)速，也就使得列車速度能在一個很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。它還能夠?qū)崿F(xiàn)牽引/再生制動和向前/向后操作，不需切換主電路，而是通過對滑差頻率及輸出相序的控制來實現(xiàn)的，也就是說只需控制門極信號。電容濾波器用以吸收地鐵接觸網(wǎng)電壓中的紋波。制動電阻用于消耗再生制動時過高的網(wǎng)壓，再生時的能量消耗再制動斬波電阻上面。

d.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)功能：具有如下的控制功能：牽引控制（加速）、再生制動控制 （減速）、空轉(zhuǎn)/滑行和粘著控制、保護功能

3.制動電阻

M車每車各有二個制動電阻箱

每個制動電阻箱阻值不大于 2.95 Ω

最大功率（峰值功耗）859 kW

平均功率（（平均功耗）114.5kW

4. 高速斷路器

高速斷路器具有如下特點：緣等級高、分?jǐn)嗄芰?、簡單便于維護、使用壽命長。

5. 電源

整個車輛控制系統(tǒng)由車載電源供電，并由蓄電池直流電源作為后備供電。

車載電源電壓：+110V，其中輔助系統(tǒng)供電電壓波動范圍77V-132V。

6.冷卻

牽引逆變器（VVVF）中沒有附加的風(fēng)機，通過散熱片自然風(fēng)冷。

7.結(jié)束語

綜上所述，針對地鐵的牽引系統(tǒng)做了簡要的分析及介紹，使大家對牽引系統(tǒng)有了一定程度的了解，有利于我們檢修工作的進一步開展，知識更深一步的學(xué)習(xí)，對自己的本質(zhì)工作有了進一步的認(rèn)識。面對工作任務(wù)時間緊、任務(wù)重的情況下，要抓時間、講效率、保質(zhì)量，掌握過硬的專業(yè)技能是地鐵正常運營的基礎(chǔ)和保障。

參考文獻：

[1]曾青中等.城市軌道交通車輛[M].成都：西南大學(xué)交通大學(xué)出版社，2006.

[2]劉海濤.地鐵車輛用DC1500V IGBT 牽引逆變器[J].機車電傳動，2008年9月，第五期.