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        地鐵車輛電氣牽引電氣控制探討

        發(fā)布時(shí)間:2018-07-02 來源: 美文摘抄 點(diǎn)擊:


          [摘 要]電氣牽引傳動(dòng)作為地鐵車輛控制系統(tǒng)的核心組成部分,對(duì)車輛的牽引及制動(dòng)進(jìn)行有效控制,保障車輛運(yùn)行安全。因此,日常的車輛檢修工作要對(duì)其電氣系統(tǒng)要格外重視。本文主要對(duì)地鐵車輛電氣牽引電氣控制方面進(jìn)行分析,以供參考。
          [關(guān)鍵詞]地鐵車輛;電氣牽引系統(tǒng);電氣控制
          中圖分類號(hào):S475 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2018)24-0195-01
          一、車輛的電氣牽引系統(tǒng)構(gòu)成
          地鐵車輛一般會(huì)配備兩臺(tái)受電弓,這樣能夠防止一臺(tái)受電弓故障時(shí)引發(fā)牽引逆變器和輔助逆變器停止工作的情況出現(xiàn)。同時(shí)還可以保證單元車的輔助逆變器仍能正常工作。由于容量有限,僅用一臺(tái)受電弓不能完成動(dòng)力單元的供給。所以在其中一臺(tái)受電弓出現(xiàn)故障的時(shí)候,車輛傳送系統(tǒng)將會(huì)斷開故障受電弓一側(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,其主要是通過業(yè)態(tài)介質(zhì)的狀態(tài)變化來實(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)來實(shí)現(xiàn)熱量排放的方法,對(duì)于環(huán)境沒有污染,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展。
          二、地鐵電氣牽引系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)
          地鐵電氣牽引系統(tǒng)本身就是一個(gè)集成技術(shù),包括了系統(tǒng)電路和架構(gòu)、參數(shù)匹配合格優(yōu)化、系統(tǒng)邏輯控制和故障提示保護(hù)、系統(tǒng)特性及故障診斷記錄等多項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)。通過這種集成技術(shù)所構(gòu)建而成的地鐵車輛電氣牽引技術(shù)主要采用IGBT器件的大功率逆變器,也就是異步鼠籠電動(dòng)機(jī),將此設(shè)備設(shè)置為地鐵車輛的交流傳動(dòng)系統(tǒng)。這種性能較高的交流傳動(dòng)系統(tǒng)更加符合TCN的車載網(wǎng)絡(luò)控制標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)更加適合地鐵車輛的故障診斷系統(tǒng),能夠有效的為地鐵車輛的變流器做輔助。這種技術(shù)不但反應(yīng)更加快速,而且使用起來安全可靠,能夠有效的避免出現(xiàn)空轉(zhuǎn)和滑行等現(xiàn)象,保持在地鐵車輛牽引中,電氣制動(dòng)先行的特點(diǎn)。
          三、地鐵電氣牽引系統(tǒng)的變流技術(shù)
          地鐵車輛電氣牽引技術(shù)包括了牽引變流技術(shù),此技術(shù)以大功軸半導(dǎo)體器件作為基礎(chǔ),也是一項(xiàng)全新的變流技術(shù)。同時(shí),變流技術(shù)還包括IGBT元件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)技術(shù)、疊壓低感母排技術(shù)、光纖傳輸與隔離技術(shù)、冷卻技術(shù)、基于可編程邏輯器件的脈沖分配技術(shù)等,這些技術(shù)的應(yīng)用能夠在保證地鐵車輛安全實(shí)施牽引工作的前提下,完成直流能量的變換工作。這種地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)中的變流技術(shù)將水作為冷卻的媒體,通過散熱管和自然風(fēng)冷卻技術(shù)輔助,不但線路相較于其他變流技術(shù)更加簡(jiǎn)潔,而且后續(xù)的維修方便性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的變流技術(shù)。系統(tǒng)的負(fù)荷能力更強(qiáng),更能有效的保證地鐵車輛的安全可靠牽引制動(dòng)。
          四、地鐵電氣牽引系統(tǒng)的交流傳動(dòng)控制技術(shù)
          除了地鐵電氣牽引系統(tǒng)中的變流技術(shù),交流傳動(dòng)控制技術(shù)也為地鐵的牽引控制系統(tǒng)做出了貢獻(xiàn)。這種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)是一種基于逆變器暨異步電機(jī)控制技術(shù)、粘著控制技術(shù)、參數(shù)辨識(shí)技術(shù)、傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷與保護(hù)技術(shù)等組合而成的一種集合技術(shù)。地鐵交流傳動(dòng)控制技術(shù)能夠有效的克制控制對(duì)象的電流相互影響的現(xiàn)象,并且還解決了地鐵線路運(yùn)行過于復(fù)雜的問題,將異步牽引電機(jī)控制理論變得更加具有實(shí)用性,從而滿足地鐵列車安全運(yùn)行和高精度的控制要求。
          五、地鐵電氣牽引系統(tǒng)的列車控制和診斷技術(shù)
          以上地鐵電氣牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的核心技術(shù),都是幫助地鐵更好地完成牽引和控制的工作,而在地鐵的電牽引系統(tǒng)中,同時(shí)也包括對(duì)地鐵列車的控制和診斷技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)從電流分析出發(fā),用于實(shí)時(shí)監(jiān)控和診斷地鐵列車的運(yùn)行狀態(tài)、出現(xiàn)的故障以及完成在線調(diào)試的工作。不但能夠保證地鐵列車的安全運(yùn)行和牽引,還符合現(xiàn)階段城市軌道交通環(huán)境惡劣、流動(dòng)性較大的要求。有效的幫助地鐵線路中心控制部門實(shí)頭現(xiàn)對(duì)地鐵列車的監(jiān)控和故障診斷工作,使地鐵列車的運(yùn)行和牽引相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)地鐵列車的安全運(yùn)行。
          六、電氣控制
         。ㄒ唬恳刂
          在車輛運(yùn)行的過程中,牽引逆變器會(huì)受到來自于司機(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)車輛的牽引控制。由于車輛的速度不會(huì)受到系統(tǒng)的限制,所以車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。在車輛的速度回到正常范圍內(nèi)后,封鎖將被解除。另外,在沒有ATP的情況下,車輛的限速功能也將正常工作。因?yàn)檐囕v的高加速功能會(huì)在遇到坡道時(shí)被啟動(dòng),所以在車輛遇到坡道的時(shí)候,系統(tǒng)會(huì)提供與坡度相當(dāng)?shù)募铀俣,從而保證車輛的正常速度。
         。ǘ╇娭苿(dòng)控制
          一般情況下,列車制動(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)(拖車優(yōu)先補(bǔ)充摩擦制動(dòng))。而在電制動(dòng)中,通過電網(wǎng)對(duì)再生能量的吸收是主要的方式,并且這一過程會(huì)受到牽引逆變器控制單元的監(jiān)控。在電網(wǎng)沒有足夠的能力吸收電能的情況下,電網(wǎng)電壓將會(huì)增人,這時(shí)斬波器會(huì)在牽引控制單元的控制下開通。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。空氣制動(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。
          混合制動(dòng)概念。①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。②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)能完全滿足整列車的制動(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)盡可能滿足整列車的制動(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)開始補(bǔ)償時(shí)的列車速度應(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)。有車輛電制動(dòng)失效的情況下,應(yīng)首先用足列車上其它車輛的電制動(dòng),電制動(dòng)力不足部分用摩擦制動(dòng)力補(bǔ)償,在整列車范圍內(nèi)摩擦制動(dòng)力在無電制動(dòng)的車輛上應(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。
          七、結(jié)束語
          地鐵車輛的控制系統(tǒng)當(dāng)中,電氣牽引傳動(dòng)統(tǒng)是—個(gè)地鐵控制系統(tǒng)的核心,其能保障車輛的安全,實(shí)現(xiàn)車輛的牽引與制動(dòng),在地鐵車輛的運(yùn)行過程中,電氣牽引系統(tǒng)扮演著重要的角色,起到了控制和診斷地鐵列車故障的作用。具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實(shí)意義。所以日常的車輛檢修工作要對(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。
          參考文獻(xiàn)
          [1] 熊軍.南昌地鐵1號(hào)線車輛電氣牽引及控制系統(tǒng)[J].機(jī)車電傳動(dòng),2013,(6):68-71.
          [2] 袁登科,朱小娟,周俊龍.地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)直流側(cè)電流諧波分析[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,(1):122-126.

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