城市轨道交通车辆电气牵引系统的实现
陈健师
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

陈健师,. 城市轨道交通车辆电气牵引系统的实现[J]. 交通技术研究,202112. DOI:10.12721/ccn.2021.157120.
摘要: 为了全面提升城市轨道交通运行质量,要匹配规范化车辆电气牵引技术模式,打造技术体系完整地系统平台,实现经济效益和社会效益的双赢。本文分析了城市轨道交通车辆电气牵引系统的技术内容和平台,并对实现效果展开讨论。
关键词: 城市轨道交通;电气牵引系统;技术
DOI:10.12721/ccn.2021.157120
基金资助:

   伴随着市场经济的不断发展和进步,城市轨道交通的质量受到了广泛关注,要建立安全、可靠、环保的技术体系,就要融合多样化技术内容,建构完整地技术方案,为城市轨道交通行业的转型升级提供保障。

一、城市轨道交通车辆电气牵引技术内容

(一)系统集成技术

在城市轨道交通车辆电气牵引系统平台中,特性及仿真模式、系统电路架构模式、系统集成试验模式以及参数匹配模式等是主要的内容,并且,能接住系统RAMS和EMC完成实时性分析,为列车牵引或者是电制动力的实现提供逻辑控制指令,有效保证相应制动操作的规范性[1]

另外,在城市轨道交通车辆电气牵引系统中,要将IGBT器件大功率逆变器-异步鼠笼电动机交流传动系统作为关键,整合TCN标准和车载网络控制模块,就能实时性获取匹配信息,不仅反应迅速,且对防空转/防滑行保护等内容都能落实合理且完整地应用控制,最大程度上满足动力性能和运行的标准需求。

(二)牵引变流技术

对于城市轨道交通车辆电气牵引系统而言,变流技术是非常关键的技术内容之一,涉及大功率半导体器件的实时性应用技术和元件驱动保护技术内容,配合可编程器件脉冲分配技术,就能打造更加规范的技术体系和应用框架,为地铁条件下直流-交流能量转换提供保障。

除此之外,在牵引逆变器装置模块中,采取的是二电平电压型逆变电路和IGBT开关元件、光纤传输技术等,配合以水位基础冷媒介的热管散热器,就能打造完整地运行技术模式,不仅整体电路结构较为简洁,且对应的开关特性较好,维修性和系统负荷能力相对较强,最重要的是能满足环保经济的应用要求。

(三)交流传动控制技术

在城市轨道交通车辆电气牵引技术模式中,交流传动技术控制结构也较为重要,是基于地铁运行环境相关条件建立的特性控制模块,能融合逆变器异步电机控制技术和粘着控制技术,打造完整地传动应用控制模式,并且也具备故障诊断和保护作用,能攻克控制对象耦合问题,并且实时性解决运行工况复杂的情况,打造更加合理的异步牵引电机控制工程化模式,为地铁车辆电气驱动系统高稳定性和高精度运行管理提供了良好的平台。

另外,传动控制单元DCU能配合32位双DSP高性能数字信号芯片处理元件,结合磁链轨迹优化控制技术,就能形成模块化分析模式,对转矩动态响应予以实时性分析,确保保护功能能发挥到最优化。

(四)列车控制和诊断技术

对于城市轨道交通体系而言,列车控制和诊断技术也是关键技术内容,列车网络控制技术和诊断技术涉及的内容较多,要将网络通信、实时性控制、图形化编程以及状态检测单元等作为基础内容,建构完整地故障诊断模式,以便于在线调试工作可以顺利展开[2]

一方面,列车控制和诊断系统的应用体系中,为了维持技术应用运行的规范性,就要遵循IEC61375等国际相关标准,并且,配合分布式控制系统以及模块化结构体系,建立健全完整的中央控制单元应用结构,确保设备冗余控制工作的规范性,也为总线MVB双通道冗余控制工作的开展提供支持。

另一方面,系统在实际应用中能将列车监视单元、诊断单元和控制功能单元结合在一起,打造网络协议开放式且产品互操作性较好的运行框架,也是轨道交通领域发展的主流技术体系。

(五)辅助电源技术

    在城市轨道交通车辆电气牵引体系中,辅助电源技术涉及的内容包括半导体器件的应用、输出滤波环节、高频变压器设计环节、降噪处理环节、应急启动环节等,能打造完整地列车辅助电源供给模式,维持应用效果的规范性,并且能整合技术流程和控制要点。另外,辅助变流器会利用IGBT开关元件和模块化结构完成实时性控制,保证自然冷却等技术单元都能顺利落实。值得一提的是,在技术模式中充电机的相关参数要匹配蓄电池恒压以及限流充电的基本需求,配合集中式装置和分散式装置完成相关工作,维持并网供电等工序运行的规范性[3]

二、城市轨道交通车辆电气牵引实现平台

(一)设计平台的实现

利用系统仿真和部件仿真建立对应的设计仿真平台,主要分为系统主电路仿真模块、半实物仿真模块、牵引计算仿真模块等,借助软件完成建模后结合特性设计单元和主电路设计单元等,完成对应的仿真控制和分析,并且,仿真系统能贯穿整个设计过程,为设计成功率的提升提供保障[4]

另外,结合实际需求,按照标准流程(图1)完成设计模型的处理,并建立全过程闭环控制模式,确保软件控制和应用要求的合理性满足标准,并且要设置关键检查点和评审点,规范软件的实时性发布和下达过程,保证软件产品能满足测试需求,并且验证检验产品和实际应用标准。

 图片1.png

图1:设计平台开发基本流程

(二)产品平台的实现

    第一,OGBT主变流器平台。利用差异化冷却处理方式,对IGBT变流器模块予以处理,建立不同规格的元件设置模式,并且能配合变流器模块建立应用结构,被广泛应用在各种功率等级的车载变流器中,实现性能和集成度的优化升级。

第二,TEC3000传动控制平台,将EMC作为基础试验手段,配合半实物仿真以及地面系统试验验证的方式,能在优化控制效果的同时,进一步提升电机逆变器控制的规范效果,并提高传动控制系统的技术水平,为可靠性设计和评估技术处理提供保障[5]

第三,DTECS列车网络控制平台,构建满足TCN标准模块化应用需求的分布式列车网络控制平台,能对轨道车辆列车控制工作和通信面予以车载计算机应用分析,有效实现车辆控制模块、总线耦合模块和数据记录模块的统一处理。依据城市轨道交通管理标准,建立完整的技术应用平台,就能实现控制技术的相关功能

结束语:

    总而言之,城市轨道交通车辆电气牵引技术发展也将向着更加多元、科学的方向发展,要整合技术要点,打造更加规范的技术运行平台,为城市交通全面发展奠定坚实基础。

参考文献:

[1]陈亚民,尹荣鹏. 浅析城市轨道交通车辆电气牵引技术发展现状及前景[J]. 农家科技(上旬刊),2020(7):182.

[2]陈阁. 城市轨道交通车辆电气牵引技术分析与研究[J]. 中国科技纵横,2017(4):95.

[3]左敏. 浅谈城市轨道交通车辆电气牵引系统的电气控制[J]. 中国科技投资,2016(20):330-330.

[4]张明松. 关于城市轨道交通车辆电气牵引技术发展[J]. 商品与质量,2018(13):140.

[5]魏来,陶成业. 浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术[J]. 农家科技(下旬刊),2020(4):222.