地鐵車輛牽引電傳動系統控制關鍵技術

程聰

摘 要：近年來在社會經濟的高速發展之下，諸多城市開始進行了城市化建設，修建了大量城市市政工程，包括供暖工程、燃氣工程、地鐵工程、給排水工程、道路工程等工程，這些工程的建設，給人們日常活動的進行提供了諸多便利條件，所以城市規劃建設部門需要繼續加強相關城市市政工程的建設力度，提升工程質量，以此為人們構建一個安全、舒適的生活環境。地鐵工程為一項重要的城市市政工程，建設該工程時地鐵的牽引傳動系統為重要的建設內容，該系統對于地鐵車輛牽引工作的有效開展、車輛的安全行駛均會造成較大的影響，所以地鐵工程車輛牽引傳動系統控制技術研究人員，需要結合我國當前運營的地鐵車輛采用的牽引傳動系統的實際應用情況，進行牽引電傳動系統及相關控制技術的研究，從而提升地鐵車輛牽引電傳動系統控制技術應用的可靠性。基于此，本文對我國地鐵車輛牽引電傳動系統控制技術的研究情況進行了概述，并對牽引電傳動系統控制關鍵技術作以了詳細分析，以此為我國更多城市的地鐵軌道交通發展提供車輛牽引系統控制的有效指導。

關鍵詞：地鐵;車輛;牽引電傳動系統;控制;技術

目前在軌道交通發展期間，車輛牽引電傳動控制技術的應用價值較高，依托該技術可以為我國的地鐵建設、軌道交通發展提供較多幫助，但是由于該項技術涉及的技術類型、學科知識較多，包含有牽引電機、牽引變流器及監控裝置等多個復雜組成部分，而且由于我國的軌道牽引電傳動控制技術研究時間較晚、基礎薄弱及國外一些國家的技術壟斷限制，致使現階段我國城市軌道交通研究人員在進行地鐵牽引系統研究期間，面臨著較多的困難和阻礙，制約著軌道交通事業的長遠發展，針對此種情況本文對我國科研人員關于地鐵車輛牽引系統控制技術所作的相關研究，進行了總結分析。

1.地鐵車輛牽引電傳動控制技術研究現狀分析

分析我國地鐵運行期間使用的牽引系統，可知包括兩種供電制式：DC750V、DC1500V，其中前一種供電制式多在北方地區進行應用，例如北京、天津等城市，波動電壓值最小為DC500V、最大不超過DC900V，而后一種供電制式多在南方城市軌道交通中應用，例如廣州、貴州等城市，波動電壓處于DC1000V以上、DC1800V以下，目前后一種供電制式基于3300V等級電壓絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的不斷發展，系統構成中的牽引變流器主流模式則主要采用兩電平結構來運行，該結構由3300V HV-IGBT構成。研究牽引電傳動系統結構，可知組成部分主要為牽引變流器、牽引電機及牽引傳動控制系統等，其中第一部分有著較大的功率及電壓利用率、較低的開關頻率等特性，第二部分則有著非常復雜的運行工況、多變的參數、難以有效控制的轉矩等特點，第三部分的系統在工作時穩定性容易受地鐵車輛惡劣的工作環境影響，所以基于上述三個系統組成部分的應用特點，導致地鐵車輛牽引電傳動系統控制技術研究難度大大提升，需要研究人員針對不同系統組成部分進行相應控制技術的研究[1]。

2.牽引電傳動系統控制關鍵技術分析

本文研究中以南方城市的地鐵車輛牽引系統為研究對象作以詳細分析，研究相關城市的地鐵直流供電系統可知應用的為DC1500V供電制式，系統應用的牽引逆變器模板主要為3300V HV-IGBT，針對該結構組成部分的基本特性（低開關頻率脈寬調制）及牽引變流器實際應用情況，研究人員主張采用混合脈寬調制技術進行控制。一般情況下，地鐵車輛運行期間，如果開關頻率處于1KHz時，系統應用的牽引變流器在新型模塊作用下，會出現相關開關器件損壞情況，隨著開關頻率的提升，此種損耗會不斷增加，最終牽引變流器會出現過度損耗下的熱損耗，使得變流器工作質量及效率較之以往會顯著下降，所以針對牽引變流器裝置出現的應用問題，需要從開關頻率降低角度入手進行解決。總結諸多研究人員的研究成果可知需要應用混合脈寬調制技術來處理，即異步調制SVM策略（利用數字化手段進行牽引變流器控制）、同步調制SVM策略（優化同步調制的指定諧波消除法）及單脈沖策略，具體調制時需要依據載波比大小進行策略應用，其中SVM策略適用于大載波比情況下，原因是大載波比之下的諧波特性較好、低載波比下諧波有著較大的存儲量特性，所以在不同條件下使用不同策略方法便可發揮相應策略的優勢，進行牽引變流器工作期間諧波（低次）、轉矩脈動（低頻）的良好控制[2]。

以優化同步調制策略為例，分析該策略-指定諧波消除法的作用原理，可知該策略需要借助于數學模型-三相逆變器輸出相電壓來實現控制，將約束條件設計為指定次諧波賦值為0，之后對于開關角進行求解（離線/在線），便可以對低次諧波進行有效的消除處理[3]。

結束語

地鐵車輛牽引電傳動系統結構復雜且應用價值高，需要科研人員在后續的系統控制技術研究中不斷結合最新的技術成果、技術應用實際情況，進行系統控制技術應用經驗與不足之處的總結分析，進而不斷進行牽引電傳動系統控制技術的深化研究，增強系統設計能力，促使經過優化設計改進的新型地鐵車輛牽引電傳動系統可以發揮更多的價值，確保地鐵車輛可以安全、高效的運行，為人們的出行安全提供更多保障，推動我國軌道交通事業的可持續發展。

參考文獻

[1]薛浩飛.基于架控的時速120km地鐵車輛牽引傳動系統設計開發[J].鐵道車輛，2017，55（10）：15-17+44+4.

[2]徐琳琳.城軌車輛牽引傳動系統的設計[D].大連交通大學，2017.

[3]王勇.列車牽引傳動系統節能技術實現與研究[D].北京交通大學，2017.