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大连地铁车辆牵引系统国产化改造介绍

摘要：随着城市轨道交通装备国产化进程的日益推进，地铁车辆的牵引逆变

器作为车辆核心装备的研究和探索也尤为重要。本文对地铁车辆的牵引逆变器国

产化改造进行了介绍，并对改造后的牵引逆变器功能进行了分析和研究。

关键词：地铁车辆；牵引逆变器；国产化改造

1牵引系统国产化改造介绍

1.1系统概述

牵引系统是地铁车辆驱动系统的重要组成部分。主要是把接触网上的直流电

压逆变成带有可变振幅和频率的三相电压，为牵引电机运行提供合适的能量。大

连地铁12号线的牵引系统早期由东芝机车提供，外方主导了各子系统的功能关

系。为响应国家发改委的号召，在12号线部分车辆实施了牵引系统的国产化改

造。牵引系统相关的设备包括牵引逆变器、滤波电抗器、牵引电机、制动电阻等。

本次改造全新设计牵引逆变器，用于替换原车牵引逆变器，牵引逆变器安装接口

与电气接口与原车一致。滤波电抗器、牵引电机、制动电阻不做更换，根据原有

设备的电气参数，新设计的牵引逆变器能够实现与原大连地铁12号线牵引逆变

器相同的控制功能及各项性能。

1.2主要技术参数

牵引逆变器主要技术参数与原车保持一致。牵引逆变器安装方式与原大连地

铁12号线牵引逆变器一致，主线接口与原大连地铁12号线逆变器保持一致，控

制线接口与原大连地铁12号线逆变器保持一致，控制线连接器与原大连地铁12

号线牵引变流器一致。

牵引逆变器采用1C4M的控制方式，与原大连地铁12号线牵引逆变器保持一

致。该方式为一套功率模块控制本节车两个转向架下的四台牵引电机，使用原车

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牵引电机，实现原大连地铁12号线牵引逆变器的各项性能及控制指标。牵引逆

变器主要技术参数为：

安装方式根据原牵引逆变器设计，尺寸与原车一致，采用吊装方式。为热管

散热，走形风冷却。主电路额定电压DC1500V，电压范围DC100～1800V；控制电

路额定电压DC110V，电压范围DC77～137.5V；控制方式采用32位DSP处理器

+FPGA数字控制；通讯方式使用和原车网络兼容的MVB总线通讯。

2牵引系统单元说明

2.1一般要求

每一套牵引逆变器配备一个牵引控制单元。牵引控制单元为微机控制系统，

其CPU采用32位或以上的高速微处理器，带高速信号处理器。

牵引控制单元应有一专门的标准通信接口（例如MVB或RS485接口）与车辆

总线相连，在牵引控制单元发生故障时（如电源短路等），不应影响车辆总线其

它用户的正常工作。

2.2主要功能

2.2.1对牵引电动机控制。

2.2.2牵引控制单元将列车控制的给定值和控制指令转换成VVVF逆变器的控

制信号，对VVVF逆变器和牵引电机进行控制，包括列车速度调节、保护、逆变

器脉冲模式的产生等。

2.2.3对VVVF逆变器和牵引电机进行保护控制。

2.2.4电制动控制

对电制动进行调整、保护和逆变器脉冲模式的产生。

2.2.5空转/滑行保护控制。

2.2.6列车加减速冲击限制保护。

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2.2.7通过列车总线网络实现牵引控制单元与其它控制单元的通信功能。

2.2.8故障诊断功能，要求能做到诊断到整个系统的最小可更换单元。

2.3牵引控制单元对VVVF逆变器的基本控制要求