低地板车辆双管IGBT元件牵引逆变器.docVIP

低地板车辆双管IGBT元件牵引逆变器 　　摘 要：介绍了低地板轻轨车辆牵引逆变器的主电路、主要技术参数及其功能，并叙述了牵引逆变器为适用于低地板车辆的高集成设计，如模块化布局、逆变器单模块结构。 　　关键词：低地板车辆；牵引逆变器；高集成 　　0引言 　　低地板轻轨交通具有快速便捷、安全舒适、节能环保、投资节省、建设期短、挈合城市道路布局、与城市环境适应性强等方面的显著优点，特别适合用作中小城市的干线交通和大城市的支线交通[1]。20 世纪80 年代以来，低地板轻轨车辆在城市轨道交通中取得了快速的发展，其几乎遍布欧洲大陆、加拿大、美国、澳大利亚、日本等国家和地区[2]。目前我国长春、大连、天津、上海等地已运行低地板轻轨车辆，一些城市也在陆续规划、建设有轨电车系统。 　　低地板车辆车底空间小，牵引逆变器、高压电器箱等均需安装在车辆顶部，且车辆顶部已安装有受电弓等设备，可利用的空间狭小。本文介绍一种高集成的牵引逆变器，体积小、重量轻，满足车顶安装防护等级要求。一台三模块低地板车辆配置2个牵引变流器柜，从柔性接触网上引入的DC750V直流电，经高压箱接入牵引变流器柜。1个牵引变流器柜输出2组VVVF三相交流电，驱动2台牵引电机，每台牵引电机轴功率为120kW。 　　1低地板轻轨车辆牵引逆变器的工作原理 　　1.1主电路介绍 　　低地板车辆为城市轨道交通车辆，采用DC750V供电。如图1所示，高压电器箱作为牵引系统中为牵引逆变器供电的前端高压电路设备，在牵引系统中分别与高速断路器箱（选装）、辅助电源柜、牵引逆变器通过导线连接。牵引逆变器主电路采用两点式直-交电路，牵引工况下，DC750V网压通过线路电抗器、接触器进入逆变器模块，逆变器模块将直流电逆变为VVVF交流电供给牵引电机；同时牵引逆变器外接制动电阻，用于车辆制动时多余能量的吸收；此外，牵引逆变器内置TCU及CCU，分别负责逆变器控制和列车级网络控制。 　　1.2主电路原理 　　牵引工况下，经高压箱后的DC750V直流电接入逆变器，经充电回路（充电接触器KM2、充电电阻R1、短接接触器KM1） 、线路电抗器FL后进入逆变器模块，逆变器模块将直流电逆变为VVVF交流电供给牵引电机；电流传感器LH1-LH2用于检测主回路接地和牵引逆变器的输入电流，电流传感器LH12-LH13与LH22-LH23用于检测逆变器的输出电流，LH11与LH21用于检测制动电流；电压传感器VH1、VH2配合用于外部网压的检测，同时可用于熔断器的状态判断，VH3用于检测逆变器模块的输入电压；R2是固定放电电阻，接在支撑电容Cd的两端，用于安全放电，Cd接在逆变器模块直流输入的DC+、DC-上，用于中间直流电压支撑及滤波。逆变模块的D相输出经逆变器柜对外接线端子接制动电阻箱，用于车辆再生制动时多余能量的吸收。逆变器采用风冷散热，风机电源为三相交流380V。 　　2低地板轻轨车辆牵引逆变器的主要技术参数 　　低地板轻轨车辆牵引逆变器的主要技术参数如下： 　　输入电压 DC750V（DC500～DC900V） 　　额定输入电流 168A 　　支撑电容 7.8mF 　　线路电抗器 2mH 　　额定输出容量 2×250kVA 　　输出电压 三相AC0～585V 　　输出电压频率 0～117Hz 　　额定输出电流 2×250A 　　最大输出电流 2×450A 　　控制方式 直接转矩控制/矢量控制 　　冷却方式 强迫风冷 　　冷却系统散热功率 80kW 　　控制电压 DC24V（-30%～+25%） 　　主变流器效率 99% 　　外形尺寸 1500mm×850mm×450mm 　　质量 约400kg 　　3低地板轻轨车辆牵引逆变器的高集成设计 　　3.1模块式分区布局 　　牵引逆变器内部关键部件如逆变器模块、传动控制单元均采用模块化设计，在满足系统所需电气绝缘与耐压的前提下，布置得相对紧凑、整齐、合理，方便拆装与维修。根据模块化的部件对牵引逆变器进行分区布局，逆变器柜布局如图2所示，牵引逆变器采用强迫风冷散热，内含离心风机，并形成密闭风道，风机位于逆变器中间靠后位置，从前方抽风，先冷却逆变器模块，然后从右侧出风，冷却线路电抗器。 　　相比传统牵引逆变器，低地板轻轨车辆牵引逆变器内置CCU机箱，从而节省CCU机箱作为一个独立控制柜所占用的车顶空间。传动控制单元及CCU机箱分别负责逆变器控制和列车级网络控制，其控制线均为低压线，因此将传动控制单元及CCU机箱放置在同侧，使得控制插头集中布置，整齐简洁。 　　逆变器柜设置中隔板，起到阻隔电磁辐射的作用。以中隔板为分界，强电磁辐射源线路电抗器放置在逆变器柜右上角。线路电抗器周围放置风机、短接接触器等抗辐射能力