現(xiàn)代軌道交通及其控制技術(shù)(編輯修改稿)
2025-05-27 05:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鐵路 成渝城際圈城際鐵路 三、高速鐵路的關(guān)鍵技術(shù) 牽引供電 輪軌關(guān)系 (動(dòng)車(chē)組 /線路 ) 電磁兼容 供電 (短路電路 ) 通信信號(hào) (電纜走線 ,接線柜 ,信號(hào) ,遠(yuǎn)動(dòng) .) 動(dòng)車(chē)組限界 (動(dòng)態(tài)限界 ) 動(dòng)車(chē)組供電 （弓網(wǎng)、自動(dòng)過(guò)分相） 線路道岔 動(dòng)車(chē)組列控 （動(dòng)車(chē)組 /通信信號(hào)） 土建工程 (隧道 ,高架橋 ,橋梁 ,聲屏障 ) 路基 ,地層條件 通信信號(hào) (接地和電氣連接 ) 電動(dòng)車(chē)組與各子系統(tǒng)主要技術(shù)接口 高速動(dòng)車(chē)組的關(guān)鍵技術(shù) 牽引控制系統(tǒng) 牽引電機(jī) 制動(dòng)系統(tǒng) 牽引變流器 牽引變壓器 轉(zhuǎn)向架 列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 鋁合金、不銹鋼車(chē)體 動(dòng)車(chē)組系統(tǒng)集成 交流傳動(dòng) 高速列車(chē)要達(dá)到高速運(yùn)行，必須具有大功率的牽引系統(tǒng)，速度在 300km/h以上的高速列車(chē)牽引功率需在 10MW左右。 大功率 “ 交 直 交 ” 變流技術(shù)是現(xiàn)代高速列車(chē)電力牽引的核心。 交流傳動(dòng)系統(tǒng)集成 電力電子技術(shù)的快速發(fā)展 ? 不控和半控器件 → 電流全控器件 → 電壓全控器件 → 功率集成器件 ； ? 器件體積減少了 3~4個(gè)數(shù)量級(jí)； ? 大功率器件的開(kāi)關(guān)時(shí)間從毫秒級(jí)降到了微秒級(jí)；小功率的甚至降到納秒級(jí)； ? 工作頻率從 50Hz增加到兆赫級(jí) 。 ? 變流器的功率水平從幾伏安提高到幾百兆伏安，電壓從伏級(jí)提高到幾千伏級(jí)。 牽引變流器關(guān)鍵技術(shù) 基礎(chǔ)研究成果 IGBT相模塊 (IGBT phase module ) IGBT器件 IGBT device 1. 高壓 IGBT技術(shù)研究 2. IGBT與 FRD芯片結(jié)構(gòu)研究 3. IGBT 芯片結(jié)構(gòu)與電特性關(guān)系研究 4. IGBT模塊可靠性技術(shù)研究 1. 牽引變流器冷卻技術(shù)研究 2. 各種冷卻技術(shù)的研究 3. 牽引變流器熱設(shè)計(jì)仿真 4. 穩(wěn)態(tài) /瞬態(tài)下散熱和冷卻研究 牽引變流器 一臺(tái)牽引變流器為 4臺(tái)牽引電機(jī)電源的控制設(shè)備，由脈沖整流器、直流平滑電路、逆變器、真空交流接觸器等主電路設(shè)備和無(wú)觸點(diǎn)控制裝置、控制電源等控制電路設(shè)備構(gòu)成。 3種變流器的性能對(duì)比 控制技術(shù) （ 1） PWM控制技術(shù) 脈沖寬度調(diào)制技術(shù) （ PWM） 是現(xiàn)代變流技術(shù)廣泛應(yīng)用的起點(diǎn) ， 是奠定綠色變頻節(jié)能的基礎(chǔ) 。 其通過(guò)改變輸出脈沖的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)等效的輸出電壓與頻率 ， 從而實(shí)現(xiàn)交流到直流 ， 直流到交流的能量變換 。 通常采用的空間矢量脈寬調(diào)制 （ SVPWM） 技術(shù)在三相對(duì)稱(chēng)正弦波電壓供電時(shí) ， 以合成旋轉(zhuǎn)的空間電壓矢量為參考 ， 三相逆變器 8種不同開(kāi)關(guān)模式電壓矢量 合 成 參 考 電 壓 矢 量 ， 形成 PWM波 。 （二） 傳動(dòng)控制技術(shù) 傳動(dòng)控制技術(shù)是牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的核心技術(shù)，傳動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)由轉(zhuǎn)差電流控制發(fā)展成矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等。 1）轉(zhuǎn)差電流控制技術(shù) 轉(zhuǎn)差電流控制技術(shù)是一種早期的用于控制交流異步電機(jī)的方法，基于異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，控制性能遠(yuǎn)不能與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能差。 2）矢量控制技術(shù) 矢量控制，又稱(chēng)為磁場(chǎng)定向控制（ FOC），其基本原理是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流正交分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量 (勵(lì)磁電流 ) 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流 ) 分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量的幅值，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制 3）直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù) 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的一種高性能異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)。與矢量控制不同，直接轉(zhuǎn)矩控制通過(guò)直接控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈來(lái)間接控制電流，不需要復(fù)雜的坐標(biāo)變換，因此具有控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快以及對(duì)參數(shù)魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)，它在很大程度上解決了矢量控制中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)算量大、對(duì)參數(shù)變化敏感等問(wèn)題。直接轉(zhuǎn)矩控制可以充分利用逆變器的開(kāi)關(guān)頻率，從而特別適用于大功率牽引傳動(dòng)領(lǐng)域。 直接轉(zhuǎn)矩控制 （三）綠色節(jié)能減排控制技術(shù) 變流器＋異步牽引電機(jī)已成為現(xiàn)代軌道牽引裝備的主流模式，極大地滿(mǎn)足了鐵路高速、重載運(yùn)輸?shù)囊螅矌?lái)了對(duì)電網(wǎng)和環(huán)境的負(fù)面影響，牽引系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的諧波和電流無(wú)功分量，如果不加以控制，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的污染，不僅增加電網(wǎng)容量，造成固定設(shè)備投資規(guī)模龐大，嚴(yán)重影響電能品質(zhì)和穩(wěn)定性，還可能引起電磁干擾及噪聲污染。為了實(shí)現(xiàn)軌道牽引系統(tǒng)的綠色節(jié)
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