軌道交通車輛電力牽引傳動系統及其控制概述

中車大連電力牽引研發中心有限公司 遼寧 大連 116000

為了保證軌道交通的安全性和可靠性，車輛電力牽引傳動系統應運而生，該系統的出現和應用為乘客打造舒適、便捷的乘車環境，提高乘客的乘坐體驗發揮了重要作用。因此，如何科學控制車輛電力牽引傳動系統，促進軌道交通行業健康、可持續發展是技術人員必須思考和解決的問題。

1 直流斬波調壓調速控制

直流斬波調壓調速控制作為車輛電力牽引傳動系統常用的控制方法，需要技術人員將軌道交通接觸網電壓設置為1500V，在此基礎上，采用車輛直流輸出的方式，為電動機的運行提供持續的電能[1]，以滿足車輛的電動牽引運行需求。直流斬波調壓調速原理圖如圖1所示，其中，“VD”表示續流二極管，“Ld”表示平波電抗器，通過利用這兩種設備可以提高電流的連續性，減小電機電流和轉矩的脈動分量。斬波器采用自關斷開關器件GTO，從而極大地提高了斬波頻率，并且省去了換向電路。此外，在斬波器的應用背景下，通過采用改變直流電壓平均值的方式，可以實現對系統電壓平均值的自動化控制，然后，利用強迫關斷控制法[2]，可以實現對直流電源的周期性控制，以提高系統負載能力。同時，在微電子技術的不斷發展和應用下，直流傳功車輛在具體的行駛中，通過利用斬波器，可以實現對車輛電力牽引傳動系統的智能化控制，確保系統主電路控制的有效性、可靠性和安全性。

圖1 直流斬波調壓調速原理圖

2 交流變壓變頻調速控制

為了實現對車輛電力牽引傳動系統的自動化控制，除了采用直流斬波調壓調速控制方法外，還要重視對交流變壓變頻調速控制方法的使用，通過使用該控制方法，可以將系統調速傳動方式轉變為交流傳動驅動方式，充分發揮列車逆變器的應用優勢[3]，以實現對逆變器輸出信號的有效采集和處理，從而減小諧波損耗。此外，通過采用交流變壓變頻調速控制方法，還可以實現對逆變器結構的有效簡化，極大地提高調節速度，從而進一步提高車輛電力牽引傳動系統的運行性能。

2.1 VVVF調速

VVVF調速，又叫變壓變頻調速，在這一調速模式的應用下，技術人員借助變頻電源的使用優勢，實現對系統內部電壓和電流的有效控制，確保系統運行的安全性和可靠性。通常情況下，變頻器主要包含多種類型，但是，最常用的是如圖2所示的PWM型逆變電路。PWM型逆變器內部含有一個逆變單元，同時逆變單元主要由半導體元件組成[4]，通過利用IGBT管的使用優勢，可以實現對二極管內部線路的并聯操作，極大地提高電動機電流持續力，從而實現對系統的快速供電，以實現對系統的智能化控制，為進一步提高系統的應用價值和應用前景發揮出重要作用。

圖2 PWM型逆變電路示意圖

2.2 轉子磁場定向的旋轉矢量控制

矢量控制主要是指通過坐標變換將電機電流的磁場分量和轉矩分量進行解耦，可以像控制直流電動機一樣控制交流電動機的控制理論和方法。該方法可以對電壓、電流、頻率等交流電氣參數的量值和相位同時控制，從而實現磁場和轉矩的獨立控制，取得媲美直流電動機的調速性能。目前國內廠家開發的基于矢量控制方案的車輛電力牽引傳動系統日趨成熟，能夠滿足軌道交通車輛的牽引性能高要求。

3 結束語

綜上所述，在電力電子裝置技術的應用背景下，軌道交通車輛電力牽引傳動系統逐漸從電流驅動模式轉變為電壓驅動模式，極大地提高了系統的運行性能和自動化控制程度。此外，通過將微電子技術應用于車輛電力牽引傳動系統的控制中，可以實現電力傳動系統與自動控制系統的有效結合，為用戶帶來良好的使用體驗。總之，為了實現對系統的科學控制，技術人員要不斷修改、優化和完善系統控制方案，確保系統控制方案與科技技術發展步伐相同步。