地鐵車輛牽引電傳動系統(tǒng)控制關(guān)鍵技術(shù)

程聰

摘 要：近年來在社會經(jīng)濟的高速發(fā)展之下，諸多城市開始進行了城市化建設(shè)，修建了大量城市市政工程，包括供暖工程、燃氣工程、地鐵工程、給排水工程、道路工程等工程，這些工程的建設(shè)，給人們?nèi)粘；顒拥倪M行提供了諸多便利條件，所以城市規(guī)劃建設(shè)部門需要繼續(xù)加強相關(guān)城市市政工程的建設(shè)力度，提升工程質(zhì)量，以此為人們構(gòu)建一個安全、舒適的生活環(huán)境。地鐵工程為一項重要的城市市政工程，建設(shè)該工程時地鐵的牽引傳動系統(tǒng)為重要的建設(shè)內(nèi)容，該系統(tǒng)對于地鐵車輛牽引工作的有效開展、車輛的安全行駛均會造成較大的影響，所以地鐵工程車輛牽引傳動系統(tǒng)控制技術(shù)研究人員，需要結(jié)合我國當(dāng)前運營的地鐵車輛采用的牽引傳動系統(tǒng)的實際應(yīng)用情況，進行牽引電傳動系統(tǒng)及相關(guān)控制技術(shù)的研究，從而提升地鐵車輛牽引電傳動系統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用的可靠性。基于此，本文對我國地鐵車輛牽引電傳動系統(tǒng)控制技術(shù)的研究情況進行了概述，并對牽引電傳動系統(tǒng)控制關(guān)鍵技術(shù)作以了詳細分析，以此為我國更多城市的地鐵軌道交通發(fā)展提供車輛牽引系統(tǒng)控制的有效指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：地鐵;車輛;牽引電傳動系統(tǒng);控制;技術(shù)

目前在軌道交通發(fā)展期間，車輛牽引電傳動控制技術(shù)的應(yīng)用價值較高，依托該技術(shù)可以為我國的地鐵建設(shè)、軌道交通發(fā)展提供較多幫助，但是由于該項技術(shù)涉及的技術(shù)類型、學(xué)科知識較多，包含有牽引電機、牽引變流器及監(jiān)控裝置等多個復(fù)雜組成部分，而且由于我國的軌道牽引電傳動控制技術(shù)研究時間較晚、基礎(chǔ)薄弱及國外一些國家的技術(shù)壟斷限制，致使現(xiàn)階段我國城市軌道交通研究人員在進行地鐵牽引系統(tǒng)研究期間，面臨著較多的困難和阻礙，制約著軌道交通事業(yè)的長遠發(fā)展，針對此種情況本文對我國科研人員關(guān)于地鐵車輛牽引系統(tǒng)控制技術(shù)所作的相關(guān)研究，進行了總結(jié)分析。

1.地鐵車輛牽引電傳動控制技術(shù)研究現(xiàn)狀分析

分析我國地鐵運行期間使用的牽引系統(tǒng)，可知包括兩種供電制式：DC750V、DC1500V，其中前一種供電制式多在北方地區(qū)進行應(yīng)用，例如北京、天津等城市，波動電壓值最小為DC500V、最大不超過DC900V，而后一種供電制式多在南方城市軌道交通中應(yīng)用，例如廣州、貴州等城市，波動電壓處于DC1000V以上、DC1800V以下，目前后一種供電制式基于3300V等級電壓絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的不斷發(fā)展，系統(tǒng)構(gòu)成中的牽引變流器主流模式則主要采用兩電平結(jié)構(gòu)來運行，該結(jié)構(gòu)由3300V HV-IGBT構(gòu)成。研究牽引電傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可知組成部分主要為牽引變流器、牽引電機及牽引傳動控制系統(tǒng)等，其中第一部分有著較大的功率及電壓利用率、較低的開關(guān)頻率等特性，第二部分則有著非常復(fù)雜的運行工況、多變的參數(shù)、難以有效控制的轉(zhuǎn)矩等特點，第三部分的系統(tǒng)在工作時穩(wěn)定性容易受地鐵車輛惡劣的工作環(huán)境影響，所以基于上述三個系統(tǒng)組成部分的應(yīng)用特點，導(dǎo)致地鐵車輛牽引電傳動系統(tǒng)控制技術(shù)研究難度大大提升，需要研究人員針對不同系統(tǒng)組成部分進行相應(yīng)控制技術(shù)的研究[1]。

2.牽引電傳動系統(tǒng)控制關(guān)鍵技術(shù)分析

本文研究中以南方城市的地鐵車輛牽引系統(tǒng)為研究對象作以詳細分析，研究相關(guān)城市的地鐵直流供電系統(tǒng)可知應(yīng)用的為DC1500V供電制式，系統(tǒng)應(yīng)用的牽引逆變器模板主要為3300V HV-IGBT，針對該結(jié)構(gòu)組成部分的基本特性（低開關(guān)頻率脈寬調(diào)制）及牽引變流器實際應(yīng)用情況，研究人員主張采用混合脈寬調(diào)制技術(shù)進行控制。一般情況下，地鐵車輛運行期間，如果開關(guān)頻率處于1KHz時，系統(tǒng)應(yīng)用的牽引變流器在新型模塊作用下，會出現(xiàn)相關(guān)開關(guān)器件損壞情況，隨著開關(guān)頻率的提升，此種損耗會不斷增加，最終牽引變流器會出現(xiàn)過度損耗下的熱損耗，使得變流器工作質(zhì)量及效率較之以往會顯著下降，所以針對牽引變流器裝置出現(xiàn)的應(yīng)用問題，需要從開關(guān)頻率降低角度入手進行解決?？偨Y(jié)諸多研究人員的研究成果可知需要應(yīng)用混合脈寬調(diào)制技術(shù)來處理，即異步調(diào)制SVM策略（利用數(shù)字化手段進行牽引變流器控制）、同步調(diào)制SVM策略（優(yōu)化同步調(diào)制的指定諧波消除法）及單脈沖策略，具體調(diào)制時需要依據(jù)載波比大小進行策略應(yīng)用，其中SVM策略適用于大載波比情況下，原因是大載波比之下的諧波特性較好、低載波比下諧波有著較大的存儲量特性，所以在不同條件下使用不同策略方法便可發(fā)揮相應(yīng)策略的優(yōu)勢，進行牽引變流器工作期間諧波（低次）、轉(zhuǎn)矩脈動（低頻）的良好控制[2]。

以優(yōu)化同步調(diào)制策略為例，分析該策略-指定諧波消除法的作用原理，可知該策略需要借助于數(shù)學(xué)模型-三相逆變器輸出相電壓來實現(xiàn)控制，將約束條件設(shè)計為指定次諧波賦值為0，之后對于開關(guān)角進行求解（離線/在線），便可以對低次諧波進行有效的消除處理[3]。

結(jié)束語

地鐵車輛牽引電傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且應(yīng)用價值高，需要科研人員在后續(xù)的系統(tǒng)控制技術(shù)研究中不斷結(jié)合最新的技術(shù)成果、技術(shù)應(yīng)用實際情況，進行系統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗與不足之處的總結(jié)分析，進而不斷進行牽引電傳動系統(tǒng)控制技術(shù)的深化研究，增強系統(tǒng)設(shè)計能力，促使經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計改進的新型地鐵車輛牽引電傳動系統(tǒng)可以發(fā)揮更多的價值，確保地鐵車輛可以安全、高效的運行，為人們的出行安全提供更多保障，推動我國軌道交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]薛浩飛.基于架控的時速120km地鐵車輛牽引傳動系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)[J].鐵道車輛，2017，55（10）：15-17+44+4.

[2]徐琳琳.城軌車輛牽引傳動系統(tǒng)的設(shè)計[D].大連交通大學(xué)，2017.

[3]王勇.列車牽引傳動系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)實現(xiàn)與研究[D].北京交通大學(xué)，2017.