【城市轨道交通车辆构造-刘柱军-主编】单元8电力牵引装置选读.ppt

;一、电力牵引系统的功能;一、电力牵引系统的功能; 列车电力牵引系统主要有两个工况：牵引工况和制动工况。牵引工况下，列车牵引系统为列车提供牵引动力，将地铁电网上的电能转换为列车在轨道上运行的动能。制动工况可以分为再生制动工况和电阻制动工况。牵引系统再生制动就是在列车进行制动时，把列车的动能转换为电能反馈到电网可供其他列车使用或其他车站设备使用，这极大地降低了列车的实际能量损耗。若列车制动时牵引系统反馈的电能是电网电压超过了限值（如第三轨电压高于1000V，或架空接触线电压达到1800V），此时列车电制动产生的电能将会消耗在制动电阻上，列车动能转换为热能散逸到大气中，这种通过制动电阻消耗电能来实现电制动的工况叫电阻制动工况。当电制动不足或失效时，由空气制动补足。电制动与空气制动能平滑转换。;二、电力牵引系统的特点;三、电力牵引系统的分类; 交流传动系统和直流传动系统相比有以下优点： 驱动电动机的大马力化，同时可实现高性能的轻便化、小型化的电动机车； 主电路无触点化，电机无换向器和电刷，提高了运行可靠性，减少了维修量； 再生制动可从高速持续到8km/h以下，安全平稳、节省电能； 交流电机结构简单、寿命长，可延长检修周期等。 目前城轨车辆以交流传动方式为主，国内近年来开通的新线路基本上均为交流传动方式，一些采用直流传动的老线路也通过车辆改造、淘汰旧车等方式逐渐转变为交流传动列车。本文主要介绍交流传动技术。 根据交流传动技术中牵引电机形式不同，又可以分为旋转电机系统和直线电机系统。旋转电机系统中，城轨车辆把从电网获得的直流电通过牵引逆变器转换为变频变压的交流电，通过安装在轴上的电机把电能转化为动能，电机再通过联轴节——齿轮箱——轮对的传递途径把动能传递到列车的轴上，最终实现列车的牵引功能。直线电机系统的电机不需要传动装置，可以通过安装在车辆上和安装在轨道上的电机部分之间的电磁作用力直接实现牵引和电制动。城轨车辆的电力传动与控制方式如图8-2所示。;三、电力牵引系统的分类; 2．根据列车动力配置数量分类 动力配置数量即在列车编组中的“动拖比”，此配置也是受多种元素影响的，如车型、传动方式、线路的客流量、线路的站间距、线路设计的运行速度等等，动力数量的选择主要根据线路的实际客流量，考虑冗余需要。目前，比较常见的城轨列车为A型车和B型车，六节编组A型车一般都是四动两拖的编组方式，六节编组的B型车一般采用三动三拖的编组方式，随着客流量的不断攀升，有些新线路采用四动两拖编组的B型车。从牵引控制角度，牵引系统有1C4M（一个逆变器向四个电机供电）和1C2M（一个逆变器向两个电机供电）两种形式。 议一议：总结你所熟悉的线路的列车，讨论列车的车型、编组形式和动拖比例，根据线路的实际客流状况，思考列车编组形式、动力配置数量与客流量之间的关系。; 3．根据控制单元控制类型的不同分类 牵引系统是通过司机（或信号系统）给出的指令，综合考虑列车的状态信息、牵引系统自身反馈的信息等，通过牵引系统控制单元的计算，最终得出功率部件的开关指令。简单地讲，就是通过各个环节的计算最终算出逆变器单元应该如何开通功率部件，以便把750V（或1500V）直流电压源逆变为满足要求的三相交流电压供电机使用，再通过牵引电机驱动列车。这个复杂的计算过程需要建立相应的数学模型来完成，数学模型建立的越精确，越接近整个系统的实际情况，最终计算结果就越准确，列车的牵引制动就越接近理想状态，越能提供更舒适的乘车环境和更精确的停车精度。 在人们追求完美牵引控制方式的过程中出现了不同的控制理论，主要有直接转矩控制和矢量控制。两种控制方式各有优缺点，为了能够获得最佳的控制性能，设计人员趋向于融合两种控制方式的特点，对控制系统进行不断的优化。 查一查：直接转矩控制和矢量控制的原理及各自的优缺点。 ; 总结来看，城市轨道交通车辆的牵引系统是由两大部分组成的：牵引高压系统和牵引控制系统。 根据牵引系统的不同功能单元，牵引高压系统包括：主隔离开关（MS）、高速断路器（HB）、VVVF牵引逆变器（VVVF）、线路电抗器（FL）、制动电阻器（BR1和BR2）以及牵引电机（M），一个典型的牵引系统设备框图如图8-3所示。 逆变器电路是牵引系统的主要组成部分，是最关键、最复杂、最核心的部分，它采用脉宽调制的变压变频技术（VVVF），把直流电源转换为变压变频的交流电供牵引电动机使用。牵引逆变器除逆变器本身外，还有充电回路、滤波回路，滤波单元采用大的电抗器和电容器对输入牵引系统的电流进行滤波，优化逆变器电源的品质。一般