地鐵列車(chē)的新型逆變器系統(tǒng)
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時(shí)間：2016-12-16
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圖5（b）為超載（aw3）時(shí)，制動(dòng)斬波器igbt溫度曲線(xiàn)。此時(shí)，制動(dòng)斬波器igbt的最高結(jié)溫112℃（100%電阻制動(dòng)）;igbt的最高結(jié)溫87℃（50%電阻制動(dòng)），環(huán)境溫度40℃。
4 sz1列車(chē)牽引和制動(dòng)逆變器系統(tǒng)控制
4.1 轉(zhuǎn)矩控制模式的基本要求
?。?） 采用直接轉(zhuǎn)矩控制
直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)是近年來(lái)開(kāi)發(fā)成熟應(yīng)用的高動(dòng)態(tài)性能交流變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)。直接轉(zhuǎn)矩控制的特點(diǎn)是：
·轉(zhuǎn)矩和磁鏈都采用直接反饋的雙位式band-band控制，省去旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化了控制器的結(jié)構(gòu);
·選擇定子磁鏈作為控制對(duì)象，使控制性能不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，這是它優(yōu)于矢量控制系統(tǒng)的主要方面;
·直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制方案比較，前者調(diào)速范圍不夠?qū)?，穩(wěn)態(tài)機(jī)械特性也較后者差一些。但是評(píng)判優(yōu)劣，只得有賴(lài)于運(yùn)營(yíng)實(shí)踐。
?。?） 牽引和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩裕量
牽引和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩裕量（顛覆轉(zhuǎn)矩與最大牽引轉(zhuǎn)矩或最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩之差）不小于20%顛覆轉(zhuǎn)矩值。
4.2 列車(chē)的牽引加速和制動(dòng)減速控制
?。?）司機(jī)控制手柄位置給出牽引或制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小，應(yīng)從0～100%連續(xù)可調(diào)（司機(jī)牽引制動(dòng)控制器tbc發(fā)出的指令信號(hào)0.5～10v（牽引/制動(dòng)力）在列車(chē)試驗(yàn)時(shí)可以加以調(diào)整）經(jīng)采樣器（最小采樣周期為16ms）采樣和模/數(shù)變換（a/d）后，至列車(chē)控制單元vtcu在2ms時(shí)間內(nèi)讀取到新的牽引/制動(dòng)力指令，并發(fā)送到車(chē)輛總線(xiàn)wtb，另一個(gè)3車(chē)單元的列車(chē)控制單元vtcu讀取到牽引/制動(dòng)力信號(hào)，以及將這個(gè)信號(hào)自動(dòng)地發(fā)送到牽引控制單元dcu和制動(dòng)控制單元bcu，完成一次列車(chē)的牽引加速和制動(dòng)減速全過(guò)程（列車(chē)控制單元vtcu經(jīng)多功能列車(chē)總線(xiàn)mvb將牽引/制動(dòng)力指令信號(hào)送到牽引控制單元dcu和制動(dòng)控制單元bcu，直至控制牽引逆變器和制動(dòng)斬波器igbt的門(mén)極脈沖）。
圖6為制動(dòng)時(shí)，牽引逆變器模塊相電流、輸出功率與列車(chē)速度關(guān)系曲線(xiàn)。從曲線(xiàn)中可以看出，在dc1500v/80～60km/h時(shí)，再生制動(dòng)電流超過(guò)800a，輸出反饋功率約5800kw;在dc1800v/80～65km/h時(shí)，再生制動(dòng)電流約700a，輸出反饋功率約6000kw。
?。?） 加速度和減速度的控制是自動(dòng)連續(xù)的
逆變器的輸出電流即電機(jī)電流（牽引時(shí)為正，電制動(dòng)時(shí)為負(fù)），它在逆變器的可控元件（igbt）和不可控元件（續(xù)流二極管）中交替流通，其分擔(dān)比例隨逆變器輸出電壓的高低、牽引和再生制動(dòng)的工況不同而變化。
牽引時(shí)，若逆變器輸出電壓高，則igbt分擔(dān)的電流大，若輸出電壓低，則分擔(dān)的電流小。igbt分擔(dān)的比例為50%～100%。
再生制動(dòng)時(shí)，逆變器交流側(cè)電壓（即牽引電機(jī)在發(fā)電機(jī)工況時(shí)的輸出電壓）越高，續(xù)流二極管分擔(dān)的電流越大，續(xù)流二極管分擔(dān)的比例為50～100%。
sz1列車(chē)牽引和制動(dòng)特性曲線(xiàn)如圖7所示。
模擬條件：
·牽引時(shí)，網(wǎng)壓dc1000v，1500v
·制動(dòng)時(shí)，網(wǎng)壓dc1000v，1500v
dc1650v，1800v
·列車(chē)最大速度：80km/h
·車(chē)輪直徑：0.805m（半磨耗）
·aw2負(fù)載：342.6t
·aw3負(fù)載：377.5t
?。?） 當(dāng)方向/方式手柄在ato位時(shí)， 列車(chē)允許由ato裝置控制， 進(jìn)入自動(dòng)駕駛模式，
實(shí)現(xiàn)牽引、巡航、惰行、制動(dòng);但司機(jī)控制器調(diào)速手柄保留快速制動(dòng)功能，確保安全。
4.3 特殊運(yùn)行方式
“爬行”（低速）牽引功能， 用于洗車(chē)（維持3±0.5km/h速度）。
4.4 電制動(dòng)控制
?。?） 在手動(dòng)模式和自動(dòng)駕駛模式（ato）下，對(duì)所有的速度條件下的減速控制均有效。
?。?） 再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)能力在額定網(wǎng)壓和額定負(fù)荷aw2下，均能滿(mǎn)足列車(chē)常用制動(dòng)的要求。
?。?） 再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)的轉(zhuǎn)換控制
當(dāng)接觸網(wǎng)具有接收能力時(shí)，采用再生制動(dòng);當(dāng)接觸網(wǎng)不能吸收再生能量時(shí)，再生制動(dòng)部分或全部轉(zhuǎn)為電阻制動(dòng)。轉(zhuǎn)換過(guò)程的控制應(yīng)平滑，且不需空氣制動(dòng)介入。
5 結(jié)束語(yǔ)
對(duì)sz1地鐵的新型逆變器系統(tǒng)的描述，是作者現(xiàn)階段的膚淺認(rèn)識(shí)，有待調(diào)試、驗(yàn)收、運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)后修正和確認(rèn)。因此，本文僅作信息交流，僅供參考，敬請(qǐng)批評(píng)指正，以便日后作專(zhuān)題討論。
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