淺析城軌車(chē)輛電氣牽引控制

于興輝

(沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

一、電氣牽引系統(tǒng)

牽引逆變器牽引逆變器變成三相交流電輸送至牽引電機(jī)，而牽引電機(jī)與齒輪箱相連，通過(guò)齒輪箱將牽引力施加到列車(chē)輪軸上，從而實(shí)現(xiàn)為列車(chē)提供動(dòng)力。在電制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)做發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)牽引逆變器將電制動(dòng)產(chǎn)生的電能回饋到接觸網(wǎng)上，當(dāng)電網(wǎng)不能夠?qū)⒛芰咳课諘r(shí)，利用制動(dòng)電阻將電網(wǎng)不能夠吸收的能量消耗掉，達(dá)到電制動(dòng)的目的。

二、車(chē)輛電氣牽引組成

車(chē)輛受電弓向動(dòng)力單元提供動(dòng)力的高壓電源，為了能有效避免受電弓故障時(shí)造成牽引逆變器和輔助逆變器停止工作的情況出現(xiàn)。因此每輛車(chē)上配備兩臺(tái)受電弓。這樣一臺(tái)受電弓故障停止工作后，車(chē)輛傳送系統(tǒng)將會(huì)斷開(kāi)故障受電弓一側(cè)的牽引逆變器指令，從而使其在一定時(shí)間內(nèi)停止工作。

車(chē)輛的電氣牽引系統(tǒng)中配備有牽引逆變器，逆變器的輸入端有支撐電容，該電容主要作用是保證逆變器輸入電壓的穩(wěn)定，起到能量緩沖的作用。同時(shí)，濾波電抗器與電容組成一個(gè)裝置，此裝置能夠保證系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，確保逆變器的正常工作。在逆變器裝置中，包含了逆變箱逆變器和斬波相控制器。牽引的過(guò)程中，直流電將被轉(zhuǎn)化為三相交流電，實(shí)現(xiàn)頻率和電壓的可調(diào)性，從而完成對(duì)牽引電機(jī)的控制。

逆變器的冷卻使用的是熱管散熱器，其主要是通過(guò)業(yè)態(tài)介質(zhì)的狀態(tài)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量的吸收和釋放。這種利用液態(tài)介質(zhì)的冷凝和蒸發(fā)的性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量排放的方法，對(duì)于環(huán)境沒(méi)有污染，且其結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，運(yùn)行和維護(hù)工作將能節(jié)省很多時(shí)間，能有效保證散熱工作的正常開(kāi)展。

三、電氣控制

（一）牽引控制

在車(chē)輛運(yùn)行的過(guò)程中，牽引逆變器會(huì)受到來(lái)自于司機(jī)控制器或是制動(dòng)裝置發(fā)出的牽引指令，并結(jié)合制動(dòng)控制裝置對(duì)其它信號(hào)的接收，完成對(duì)車(chē)輛的牽引控制。由于車(chē)輛的速度不會(huì)受到系統(tǒng)的限制，所以車(chē)輛速度超出一定界限的時(shí)候，系統(tǒng)將會(huì)將牽引力降到零并對(duì)其進(jìn)行封鎖。在車(chē)輛的速度回到正常范圍內(nèi)后，封鎖將被解除。另外，在沒(méi)有ATP的情況下，車(chē)輛的限速功能也將正常工作。因?yàn)檐?chē)輛的高加速功能會(huì)在遇到坡道時(shí)被啟動(dòng)，所以在車(chē)輛遇到坡道的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)提供與坡度相當(dāng)?shù)募铀俣龋瑥亩ＷC車(chē)輛的正常速度。

（二）電制動(dòng)控制

一般情況下，列車(chē)制動(dòng)分為電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)，其中電制動(dòng)又分為再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)兩種。

制動(dòng)優(yōu)先級(jí)為：第一優(yōu)先：再生制動(dòng)。第二優(yōu)先：電阻制動(dòng)。第三優(yōu)先：摩擦制動(dòng)（拖車(chē)優(yōu)先補(bǔ)充摩擦制動(dòng)）。而在電制動(dòng)中，通過(guò)電網(wǎng)對(duì)再生能量的吸收是主要的方式，并且這一過(guò)程會(huì)受到牽引逆變器控制單元的監(jiān)控。在電網(wǎng)沒(méi)有足夠的能力吸收電能的情況下，電網(wǎng)電壓將會(huì)增大，這時(shí)斬波器會(huì)在牽引控制單元的控制下開(kāi)通。在電容器的端電壓達(dá)到一定值的時(shí)候，制動(dòng)電阻將會(huì)吸收多余的能量，并將這些能量轉(zhuǎn)化為熱能排放到空氣中?？諝庵苿?dòng)作為一種輔助的存在，主要是在電制動(dòng)力不足時(shí)，輔助補(bǔ)足制動(dòng)力和緊急制動(dòng)情況下使用。

（三）混合制動(dòng)概念，

再生制動(dòng)與電阻制動(dòng)的混合，只要電網(wǎng)有吸收能力，制動(dòng)能量必須以再生電流的形式反饋回電網(wǎng)，輔助系統(tǒng)也應(yīng)能吸收一部分再生能量。線網(wǎng)及輔助系統(tǒng)無(wú)法吸收的制動(dòng)能量消耗在制動(dòng)電阻上。牽引系統(tǒng)在高速斷路器前設(shè)置線網(wǎng)電壓檢測(cè)裝置，實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)的供電狀態(tài)，檢查其吸收能力。當(dāng)電網(wǎng)電壓上升到約1800VDC（如：電網(wǎng)不能再接受多余的能量時(shí)），電阻制動(dòng)斬波運(yùn)行，啟動(dòng)電阻制動(dòng)，進(jìn)行再生和電阻制動(dòng)的混合制動(dòng)。在逆變器功率模塊前設(shè)置電流檢測(cè)裝置，控制電阻制動(dòng)的功率，確保既吸收多余的再生制動(dòng)能量，又可以防止電阻吸收線網(wǎng)能量。電制動(dòng)與摩擦制動(dòng)的混合。正常情況下（網(wǎng)壓1500V及以上、粘著正常要求下），在AW2負(fù)載及速度低于90km/h時(shí)，電制動(dòng)應(yīng)能完全滿(mǎn)足整列車(chē)的制動(dòng)力要求；在高于AW2負(fù)載、速度大于90k耐h條件下，電制動(dòng)盡可能滿(mǎn)足整列車(chē)的制動(dòng)力要求，摩擦制動(dòng)僅用以補(bǔ)充電制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)開(kāi)始補(bǔ)償時(shí)的列車(chē)速度應(yīng)盡可能小，至少不大于6km/h（具體數(shù)值各項(xiàng)目不完全一致）。有車(chē)輛電制動(dòng)失效的情況下，應(yīng)首先用足列車(chē)上其它車(chē)輛的電制動(dòng)，電制動(dòng)力不足部分用摩擦制動(dòng)力補(bǔ)償，在整列車(chē)范圍內(nèi)摩擦制動(dòng)力在無(wú)電制動(dòng)的車(chē)輛上應(yīng)平均分配。當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)故障導(dǎo)致總制動(dòng)力不足時(shí)，應(yīng)提供應(yīng)急措施，并在司機(jī)室提供報(bào)警信息。賣(mài)方在設(shè)計(jì)階段中應(yīng)提供詳細(xì)的整列車(chē)的制動(dòng)力分配方案。

四、結(jié)束語(yǔ)

電氣牽引系統(tǒng)是地鐵車(chē)輛正常運(yùn)行中不可缺少的系統(tǒng)，其能保障車(chē)輛的安全，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的牽引與制動(dòng)，所以日常的車(chē)輛檢修工作要對(duì)其格外重視。而電氣控制主要是牽引控制和制動(dòng)控制，需要熟練掌握。