地铁车辆牵引电传动系统控制关键技术

程聪

摘 要：近年来在社会经济的高速发展之下，诸多城市开始进行了城市化建设，修建了大量城市市政工程，包括供暖工程、燃气工程、地铁工程、给排水工程、道路工程等工程，这些工程的建设，给人们日常活动的进行提供了诸多便利条件，所以城市规划建设部门需要继续加强相关城市市政工程的建设力度，提升工程质量，以此为人们构建一个安全、舒适的生活环境。地铁工程为一项重要的城市市政工程，建设该工程时地铁的牵引传动系统为重要的建设内容，该系统对于地铁车辆牵引工作的有效开展、车辆的安全行驶均会造成较大的影响，所以地铁工程车辆牵引传动系统控制技术研究人员，需要结合我国当前运营的地铁车辆采用的牵引传动系统的实际应用情况，进行牵引电传动系统及相关控制技术的研究，从而提升地铁车辆牵引电传动系统控制技术应用的可靠性。基于此，本文对我国地铁车辆牵引电传动系统控制技术的研究情况进行了概述，并对牵引电传动系统控制关键技术作以了详细分析，以此为我国更多城市的地铁轨道交通发展提供车辆牵引系统控制的有效指导。

关键词：地铁;车辆;牵引电传动系统;控制;技术

目前在轨道交通发展期间，车辆牵引电传动控制技术的应用价值较高，依托该技术可以为我国的地铁建设、轨道交通发展提供较多帮助，但是由于该项技术涉及的技术类型、学科知识较多，包含有牵引电机、牵引变流器及监控装置等多个复杂组成部分，而且由于我国的轨道牵引电传动控制技术研究时间较晚、基础薄弱及国外一些国家的技术垄断限制，致使现阶段我国城市轨道交通研究人员在进行地铁牵引系统研究期间，面临着较多的困难和阻碍，制约着轨道交通事业的长远发展，针对此种情况本文对我国科研人员关于地铁车辆牵引系统控制技术所作的相关研究，进行了总结分析。

1.地铁车辆牵引电传动控制技术研究现状分析

分析我国地铁运行期间使用的牵引系统，可知包括两种供电制式：DC750V、DC1500V，其中前一种供电制式多在北方地区进行应用，例如北京、天津等城市，波动电压值最小为DC500V、最大不超过DC900V，而后一种供电制式多在南方城市轨道交通中应用，例如广州、贵州等城市，波动电压处于DC1000V以上、DC1800V以下，目前后一种供电制式基于3300V等级电压绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的不断发展，系统构成中的牵引变流器主流模式则主要采用兩电平结构来运行，该结构由3300V HV-IGBT构成。研究牵引电传动系统结构，可知组成部分主要为牵引变流器、牵引电机及牵引传动控制系统等，其中第一部分有着较大的功率及电压利用率、较低的开关频率等特性，第二部分则有着非常复杂的运行工况、多变的参数、难以有效控制的转矩等特点，第三部分的系统在工作时稳定性容易受地铁车辆恶劣的工作环境影响，所以基于上述三个系统组成部分的应用特点，导致地铁车辆牵引电传动系统控制技术研究难度大大提升，需要研究人员针对不同系统组成部分进行相应控制技术的研究[1]。

2.牵引电传动系统控制关键技术分析

本文研究中以南方城市的地铁车辆牵引系统为研究对象作以详细分析，研究相关城市的地铁直流供电系统可知应用的为DC1500V供电制式，系统应用的牵引逆变器模板主要为3300V HV-IGBT，针对该结构组成部分的基本特性（低开关频率脉宽调制）及牵引变流器实际应用情况，研究人员主张采用混合脉宽调制技术进行控制。一般情况下，地铁车辆运行期间，如果开关频率处于1KHz时，系统应用的牵引变流器在新型模块作用下，会出现相关开关器件损坏情况，随着开关频率的提升，此种损耗会不断增加，最终牵引变流器会出现过度损耗下的热损耗，使得变流器工作质量及效率较之以往会显著下降，所以针对牵引变流器装置出现的应用问题，需要从开关频率降低角度入手进行解决。总结诸多研究人员的研究成果可知需要应用混合脉宽调制技术来处理，即异步调制SVM策略（利用数字化手段进行牵引变流器控制）、同步调制SVM策略（优化同步调制的指定谐波消除法）及单脉冲策略，具体调制时需要依据载波比大小进行策略应用，其中SVM策略适用于大载波比情况下，原因是大载波比之下的谐波特性较好、低载波比下谐波有着较大的存储量特性，所以在不同条件下使用不同策略方法便可发挥相应策略的优势，进行牵引变流器工作期间谐波（低次）、转矩脉动（低频）的良好控制[2]。

以优化同步调制策略为例，分析该策略-指定谐波消除法的作用原理，可知该策略需要借助于数学模型-三相逆变器输出相电压来实现控制，将约束条件设计为指定次谐波赋值为0，之后对于开关角进行求解（离线/在线），便可以对低次谐波进行有效的消除处理[3]。

结束语

地铁车辆牵引电传动系统结构复杂且应用价值高，需要科研人员在后续的系统控制技术研究中不断结合最新的技术成果、技术应用实际情况，进行系统控制技术应用经验与不足之处的总结分析，进而不断进行牵引电传动系统控制技术的深化研究，增强系统设计能力，促使经过优化设计改进的新型地铁车辆牵引电传动系统可以发挥更多的价值，确保地铁车辆可以安全、高效的运行，为人们的出行安全提供更多保障，推动我国轨道交通事业的可持续发展。

参考文献

[1]薛浩飞.基于架控的时速120km地铁车辆牵引传动系统设计开发[J].铁道车辆，2017，55（10）：15-17+44+4.

[2]徐琳琳.城轨车辆牵引传动系统的设计[D].大连交通大学，2017.

[3]王勇.列车牵引传动系统节能技术实现与研究[D].北京交通大学，2017.