城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)

1、城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第1頁 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)1. 項(xiàng) 目 導(dǎo) 入 2. 學(xué) 習(xí) 任 務(wù)3. 拓 展 任 務(wù)4. 任務(wù)1 直流主傳動(dòng)控制 任務(wù)3 直線電機(jī)主傳動(dòng)控制 任務(wù)2 交流主傳動(dòng)控制 任務(wù)4 單軌牽引傳動(dòng)系統(tǒng) 任務(wù)1 慣用電力電子器件類型、原理與應(yīng)用 任務(wù)2 電流電壓變換電路 任務(wù)3 軌道交通車輛電磁兼容城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第2頁學(xué)習(xí)目標(biāo)1掌握牽引傳動(dòng)控制類型；2掌握電氣制動(dòng)類型；3掌握直流、交流傳動(dòng)控制原理；4能正確分析牽引和電制動(dòng)電路；5能正確分析高壓回路電路；6掌握主傳動(dòng)控制系統(tǒng)中保護(hù)方式；7了解城軌車輛使用電力電子器件類型、工作原理和應(yīng)用；8了解城軌車輛整流、斬波和逆

2、變電路工作原理和應(yīng)用；掌握單軌牽引傳動(dòng)系統(tǒng)組成及主要電氣結(jié)構(gòu)作用；了解城軌車輛電磁兼容技術(shù)應(yīng)用。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第3頁項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目內(nèi)容：主要介紹城軌交通車輛各種牽引傳動(dòng)系統(tǒng)組成及控制原理。全方面介紹了主傳動(dòng)設(shè)備直流牽引電動(dòng)機(jī)、三相異步牽引電機(jī)和直線牽引電機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理及其特征。簡明介紹了單軌牽引傳動(dòng)系統(tǒng)組成特點(diǎn)及應(yīng)用案例。詳細(xì)分析了主傳動(dòng)系統(tǒng)牽引、制動(dòng)、保護(hù)電路。 知識(shí)拓展： 介紹城軌交通車輛使用主要電力電子器件類型、工作原理及應(yīng)用場所，分析城軌車輛整流、斬波和逆變電路工作原理。城軌交通車輛電磁兼容。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第4頁項(xiàng)目二 城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)定義：在軌

3、道交通車輛中，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車輛牽引傳動(dòng)控制方式。作用：它是以牽引電機(jī)作為控制對(duì)象，經(jīng)過控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)速度和牽引力進(jìn)行調(diào)整，滿足車輛牽引和制動(dòng)特征要求。類型：直流傳動(dòng)系統(tǒng)：采取直流（脈流）牽引電動(dòng)機(jī)。 交流傳動(dòng)系統(tǒng)：采取交流（同時(shí)、異步）牽引電動(dòng)機(jī)。電力牽引控制定義：普通是指一個(gè)車輛單元牽引動(dòng)力電路。組成：受流器、牽引箱、牽引電機(jī)、制動(dòng)電阻箱、電抗器及電氣開關(guān)等。電傳動(dòng)系統(tǒng)主電路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第5頁圖2-1 主牽引逆變器外形結(jié)構(gòu)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第6頁主回路功效概述及組成定義：是牽引電機(jī)工作回路，經(jīng)過指令對(duì)牽引電機(jī)進(jìn)行控制；功效：可實(shí)現(xiàn)列車牽引和電制動(dòng)功效，也可完成

4、向前、向后方向轉(zhuǎn)換。組成：由受流單元、保護(hù)裝置（熔斷器、高速斷路器、隔離開關(guān)）、線路接觸器、電抗器、電容器、VVVF逆變單元、牽引電機(jī)、回地裝置等部分組成。為了確保直流供電電壓品質(zhì)，采取電路電抗器和電容濾波器來吸收牽引供電網(wǎng)中直流電壓脈動(dòng)波紋，使逆變單元得到直流成份愈加平順。逆變單元由IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）絕緣柵雙極型晶體管模塊組成，能夠?qū)崿F(xiàn)將輸入直流電逆變?yōu)榻涣麟姴⒆儔鹤冾l輸出，從而控制交流感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)列車速度在很寬泛范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)整。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第7頁主回路工況牽引電機(jī)可以工作在牽引工況或制開工況；兩個(gè)工作狀態(tài)由主

5、逆變器來管理。牽引時(shí)：主逆變器工作在逆變狀態(tài)，將直流逆變?yōu)榻涣鳎?電制動(dòng)時(shí)：主逆變器工作在整流狀態(tài)，將牽引電機(jī)產(chǎn)生交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并反饋回供電網(wǎng)供其他車輛使用。列車慣用制動(dòng)采取電制動(dòng)和空氣制動(dòng)混合運(yùn)算制動(dòng)方式，再生制動(dòng)優(yōu)先，當(dāng)電制動(dòng)不足以完成制動(dòng)指令時(shí)，再由空氣制動(dòng)補(bǔ)足。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第8頁1. 主回路牽引工況主回路經(jīng)過受流裝置連接至供電網(wǎng)絡(luò)，取得直流電能：將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電牽引城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第9頁2. 主回路制開工況主回路電制動(dòng)時(shí)，牽引電機(jī)轉(zhuǎn)子被列車輪對(duì)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，切割定子磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并被導(dǎo)出；此時(shí)牽引電機(jī)處于發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，發(fā)出電勢(shì)經(jīng)逆變器模塊將

6、交流電變?yōu)橹绷麟?；制?dòng) 相比電制動(dòng)，空氣制動(dòng)建立響應(yīng)時(shí)間較長（1秒）； 為了實(shí)現(xiàn)電制動(dòng)和純空氣制動(dòng)之間平滑過渡，降低沖撞，縮短空走距離，在供電網(wǎng)壓過高（=1.2倍額定電壓），不再接收反饋時(shí)，再生制動(dòng)退出轉(zhuǎn)為純空氣制動(dòng)瞬間，牽引電機(jī)發(fā)出電能將被引導(dǎo)在制動(dòng)電阻上； 電阻制動(dòng)實(shí)現(xiàn)暫態(tài)純電阻制動(dòng)，即列車動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能再轉(zhuǎn)換成電能再轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟脑诖髿庵?。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第10頁3. 列車向前、向后換向三相交流電機(jī)輸入相序U、V、W顛倒任意一組，電機(jī)都會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)；電動(dòng)列車經(jīng)過改變逆變器輸出相序來實(shí)現(xiàn)牽引向前和向后（即倒車）操作，不需要切換主回路組成。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第11頁主回路

7、系統(tǒng)組成城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第12頁圖1-1 城市軌道交通車輛控制原理示意圖圖1-1 城市軌道交通車輛控制原理示意圖主回路系統(tǒng)組成城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第13頁主回路系統(tǒng)組成圖1-4 城市軌道交通車輛單元車總體控制在列車頂部安裝受電弓，用于將電流從電網(wǎng)引入列車。在受電弓旁邊安裝避雷器，主要用于預(yù)防雷擊過電壓和操作過電壓，保護(hù)主電系統(tǒng)。電流由受電弓引入到高壓隔離開關(guān)，隔離開關(guān)用于車間電源轉(zhuǎn)換和作為高速斷路器前隔離接地。熔斷器：由兩個(gè)100A、一個(gè)160A和一個(gè)250A熔斷器組成。100A給B車和C車輔助逆變器提供保護(hù)；160A給A車充電機(jī)提供電流保護(hù)；250A給C車車端連接器電路提

8、供電流保護(hù)。B車底部安裝有高壓箱，每臺(tái)高壓箱中安裝兩臺(tái)高速斷路器，分別給B車和C車牽引逆變器供電。牽引逆變器分別給兩臺(tái)轉(zhuǎn)向架上四臺(tái)牽引電機(jī)供電，電流最終經(jīng)過接地碳刷，經(jīng)由車體、轉(zhuǎn)向架軸端接地裝置到軌道形成電流回路。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第14頁機(jī)場線（QKZ5）采取龐巴迪牽引系統(tǒng)，其牽引逆變器稱為PCU；昌平線（SFM13型）采取日本三菱牽引系統(tǒng)；15號(hào)線（DKZ31型）采取發(fā)過阿爾斯通牽引系統(tǒng)。即使各條線路采取牽引系統(tǒng)廠家不一樣，但牽引系統(tǒng)都是經(jīng)過調(diào)頻調(diào)壓方法來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛牽引控制。 車輛經(jīng)過受流器接觸第三軌，采集DC750V電壓； 經(jīng)過受流器熔斷器、高速斷路器等將DC

9、750V電輸入給牽引逆變器； 牽引逆變器VVVF經(jīng)濾波、整流、逆變，DC750V變換為滿足牽引電機(jī)正常工作電壓和頻率。主回路系統(tǒng)組成城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第15頁 車輛經(jīng)過母線將TC車和M1車高壓聯(lián)在一起； 經(jīng)過貫通全列車母線為2個(gè)CVS（輔助變流器）供電，確保CVS順利經(jīng)過斷電區(qū)。 車輛接地時(shí)經(jīng)過接地匯流排經(jīng)由轉(zhuǎn)向架軸端接地裝置形成接地回路； TC車設(shè)置有2個(gè)接地裝置，M車設(shè)置有4個(gè)接地裝置。主回路系統(tǒng)組成城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第16頁城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第17頁高速斷路器高速斷路器隔離接地開關(guān)箱牽引箱輔助箱受流器15號(hào)線車輛高壓主電路IES箱每輛拖車1個(gè)HSCB箱每輛動(dòng)

10、車1個(gè) 輔助變流器每輛拖車1個(gè) 制動(dòng)電阻器 每輛動(dòng)車1個(gè) 電機(jī)（異步）每輛動(dòng)車4個(gè)牽引箱每輛動(dòng)車1個(gè)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第18頁高壓主電路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第19頁IES（隔離接地開關(guān)） 適用接地牽引、輔助設(shè)備等。 IES鎖緊手柄和主手柄，都有低壓開關(guān)，可指示其電流 。 位置（高壓電源、接地、車間）兩個(gè)IES聯(lián)鎖，假如其中一個(gè)接地，則牽引無法開啟（安全性）。 輔助變流器電源經(jīng)過IES取得。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第20頁D-AUX（線路輸入二極管） 用于流向輔助設(shè)備電流。由兩個(gè)二極管完成此功效，它們均借助外部散熱器進(jìn)行冷卻。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第21頁線路輸入熔斷

11、器 F-AUX 線路輸入熔斷器，可保護(hù)輔助變流器； F-AUXBUS 線路輸入熔斷器，可保護(hù)兩輛拖車之間電源總線。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第22頁SA（避雷器） 含有很大電阻值(Mohm)。 當(dāng)電路上出現(xiàn)沖擊電壓時(shí)，此部件會(huì)發(fā)生短路，然后直接將該沖擊引至地面。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第23頁HSCB（高速斷路器）箱 HSCB為主斷路器 ，可在出現(xiàn)故障情況下斷開牽引鏈與電源連接。 主要預(yù)防牽引鏈路免受內(nèi)部或外部故障影響。 存在一個(gè)與斷路器相關(guān)控制板。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第24頁A-LVMD（線路電壓監(jiān)控裝置） 用于測(cè)量HSCB前線路電壓部件，用于獲知?jiǎng)榆囀欠裨诠╇娋€路或中性區(qū)段上

12、等返回牽引箱內(nèi)信息。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第25頁F-LVMD（線路電壓監(jiān)控裝置熔斷器） 為保護(hù)線路電壓監(jiān)控裝置熔絲，在HSCB前安裝電壓裝置必備之品。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第26頁輔助變流器箱 輔助變流器可為列車負(fù)載（380V 3相，110V直流）供電，且可用于為電源電池充電。 用作車輛空調(diào)、電熱采暖、照明、蓄電池充電、各系統(tǒng)控制電路及列車監(jiān)視系統(tǒng)、車載信號(hào)和通信設(shè)備電源。3相逆變器模塊輸入級(jí)：預(yù)充電路和濾波器電感器集成3相三線圈變壓器可逆蓄電池充電器模塊逆變器和蓄電池充電器模塊冷卻風(fēng)扇3相，400V交流，50Hz輸出輸出VMD和CMD3相隔離接觸器蓄電池電流蓄電池電壓城市軌道交

13、通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第27頁制動(dòng)電阻箱 R-BZ（或BR）為0.377歐姆制動(dòng)電阻，含有兩個(gè)功效：用于切斷可能發(fā)生在牽引箱直流總線上過壓（消弧電路）；用于在電機(jī)制動(dòng)且該線路不再易于接收時(shí)消耗電機(jī)功率。 3秒鐘時(shí)間，機(jī)械制動(dòng)完全用于降低電氣制動(dòng)。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第28頁電機(jī) 電機(jī)為異步 - 開式轉(zhuǎn)子自通風(fēng)。 城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第29頁牽引箱 每輛動(dòng)車一個(gè)牽引逆變器，在車體底架下安裝。 每臺(tái)牽引逆變器有一臺(tái)TCU控制單元控制并驅(qū)動(dòng)4臺(tái)三相交流牽引電機(jī)，這些電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)向架四個(gè)軸。 牽引逆變器是來自于ALSTOMOptONIX系列，逆變器驅(qū)動(dòng)并聯(lián)聯(lián)接四個(gè)牽引電機(jī)。 牽引電機(jī)

14、能夠以功率消耗(牽引)或功率產(chǎn)生(制動(dòng))方式運(yùn)行。這兩個(gè)工作模式能夠由牽引逆變器來管理。 列車運(yùn)行時(shí)，逆變器把從第三軌供電取得直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)頻調(diào)壓三相交流電。 當(dāng)制動(dòng)時(shí)，逆變器把電機(jī)產(chǎn)生三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電。產(chǎn)生能量回饋電網(wǎng)供其它車輛使用。當(dāng)網(wǎng)壓太高，就不能吸收該能源時(shí)，機(jī)械制動(dòng)就必須代替電制動(dòng)。 為了實(shí)現(xiàn)電制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)之間平滑過渡，在氣制動(dòng)引入期間，制動(dòng)斬波器控制了再生電源降低(流進(jìn)了制動(dòng)過渡電阻)。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第30頁列車牽引主電路輔助箱制動(dòng)過渡電阻隔離開關(guān)箱牽引電機(jī)牽引箱軸端接地浪涌吸收受流器軸端接地外接電源高速斷路器城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第31頁牽引逆變器原理

15、圖IGBT模塊絕緣柵雙極型晶體管RE制動(dòng)過渡電阻城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第32頁電動(dòng)列車主回路 A-LCMD1和A-LCMD2 線路電流監(jiān)控裝置 A-LCMD1為線路電流監(jiān)控裝置，可測(cè)量輸入電流，位于預(yù)充電LRU上；A-LCMD2可測(cè)量返回電流，位于電纜入口附件高壓棒周圍，經(jīng)過軟件實(shí)現(xiàn)不一樣功效。 K-IC 電源輸入接觸器 K-CCC 預(yù)充電接觸器 R-CCZ 預(yù)充電電阻器城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第33頁 L-FL 線路濾波電感器2.5mH 適合用于過濾電壓（低通濾波器）還可用于限制浪涌電流上升時(shí)間。 C-FL 直流電容器用于保持電壓穩(wěn)定，以供給逆變器，帶L-FL； 可形成低通濾波器，

16、在逆變器切換過程中作為電源使用。 A-FVMD 濾波器電壓監(jiān)控裝置 可測(cè)量直流總線上電壓電動(dòng)列車主回路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第34頁R-FL 直流電容器放電電阻器C-HF 為EMC電容器R-HF為EMC電阻器電動(dòng)列車主回路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第35頁 EMC電容器 EMC電阻器 A-CMDU和A-CMDV U相和V相電流監(jiān)控裝置 可測(cè)量供給4個(gè)電機(jī)電流； 依據(jù)兩次測(cè)量計(jì)算W相電流。 TM1、TM2、TM3、TM4 牽引電機(jī)電動(dòng)列車主回路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第36頁風(fēng)扇 風(fēng)扇用于吹出590l/s額定氣流，最壞情況下為530l/s； 可冷卻電源模塊和線路感應(yīng)器。 空氣輸入格柵

17、位于TCU和預(yù)充電部件下面，空氣輸出位于線路濾波器電感器部件下面。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第37頁TCU TCU牽引控制單元為牽引箱電子控制單元，它能夠從列車系統(tǒng)接收信號(hào)，包含全部功效次序，能夠監(jiān)控電機(jī)等。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第38頁直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)1交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)2直線電動(dòng)機(jī)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)3項(xiàng)目二 城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)單軌牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)4直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第39頁任務(wù)一 直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)一直流牽引電動(dòng)機(jī)1直流牽引電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-2 直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)（4極）城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第40頁任務(wù)一 直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)表2-1

18、串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及部件作用部位主要組成部件主要作用名稱部件組成使用材料定子主極主極鐵心熱軋軟鋼板疊制產(chǎn)生磁通，建立主磁場勵(lì)磁繞組漆包線或絕緣扁銅線換向極換向極鐵心熱軋軟鋼板疊制改進(jìn)換向換向極繞組絕緣扁銅線賠償繞組絕緣扁銅線改進(jìn)負(fù)載特征，改進(jìn)換向（磁）軛部鑄鋼或熱軋軟鋼板疊制提供磁路轉(zhuǎn)子電樞電樞鐵心硅鋼片疊成產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換電樞繞組漆包線或絕緣扁銅線換向器（整流子）換向片含少許銀銅合金提供電流、整流、換向云母片云母層壓板，絕緣軸碳素鋼傳遞轉(zhuǎn)矩城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第41頁電磁感應(yīng)定律電磁力定律任務(wù)一 直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)圖2-3 直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)工作原理電能機(jī)械能城市軌道交通

19、車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第42頁任務(wù)一 直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)一直流牽引電動(dòng)機(jī)2直流牽引電動(dòng)機(jī)特征分析 （1）速率特征 直流電機(jī)速率特征表示式 式中：U 牽引電動(dòng)機(jī)端電壓，V； Ia 牽引電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流即電樞電流，A； R 牽引電動(dòng)機(jī)電樞回路中電阻， ； 牽引電動(dòng)機(jī)主極磁通，Wb； Ce 牽引電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第43頁圖2-4 電機(jī)磁化曲線主磁通由電機(jī)磁化曲線決定 對(duì)于復(fù)勵(lì)電機(jī)而言，他勵(lì)繞組磁勢(shì)百分比越大，速率特征越靠近他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，反之則靠近串勵(lì)電動(dòng)機(jī)特征。圖2-5 直流電動(dòng)機(jī)速率特征任務(wù)一 直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第44頁任務(wù)一 直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)一直流牽引電

20、動(dòng)機(jī)2直流牽引電動(dòng)機(jī)特征分析 （2）轉(zhuǎn)矩特征 直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩特征表示式 式中：M 牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，N； ME 電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，N； M 電動(dòng)機(jī)空載損耗引發(fā)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，N； 普通為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩13。 CM 牽引電動(dòng)機(jī)常數(shù)。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第45頁依據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特征與速率特征，能夠得到電動(dòng)機(jī)機(jī)械特征。圖2-6 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特征圖2-7 直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特征任務(wù)一 直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)一直流牽引電動(dòng)機(jī)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第46頁任務(wù)一 直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)一直流牽引電動(dòng)機(jī)3直流牽引電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)列車牽引特征分析動(dòng)車牽引力與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、動(dòng)車速度與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速都是正百分比關(guān)系，因而動(dòng)車牽引 特征曲線

21、F=（）與電動(dòng)機(jī)機(jī)械特征M=（n）趨勢(shì)一致，只是坐標(biāo)百分比尺不一樣。 動(dòng)車運(yùn)行時(shí)，必須含有機(jī)械和電氣上穩(wěn)定性。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第47頁（1）機(jī)械穩(wěn)定性定義：列車正常運(yùn)行時(shí)，因?yàn)榕既辉蛞l(fā)速度發(fā)生微量改變后，動(dòng)車本身能恢復(fù)到原有穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。 圖2-8 牽引特征機(jī)械穩(wěn)定性分析 即: 穩(wěn)定條件：牽引特征曲線斜率小于 基本阻力曲線斜率。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第48頁（2）電氣穩(wěn)定性定義：電動(dòng)列車正常運(yùn)行時(shí)，因?yàn)榕既辉蛞l(fā)電流發(fā)生微量改變后， 電動(dòng)機(jī)本身能恢復(fù)到原有電平衡狀態(tài)。 直流牽引電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)電壓平衡方程式： (2-6)式中：UD 牽引電動(dòng)機(jī)端電壓，V； E 牽引電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)

22、，V； L 牽引電動(dòng)機(jī)電感量，H。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第49頁牽引特征電氣穩(wěn)定性分析 牽引電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓平衡方程 （Ia）曲線斜率為正值時(shí)，就含有電氣穩(wěn)定性。 圖2-9 牽引特征電氣穩(wěn)定性分析城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第50頁（a）串勵(lì) （b）他勵(lì)圖2-10 串勵(lì)、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓平衡曲線f（Ia）城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第51頁（3）牽引電動(dòng)機(jī)之間負(fù)載分配 情況一：兩臺(tái)牽引電機(jī)特征有差異，輪徑完全相同，裝在同一車上并聯(lián)運(yùn)行。 結(jié)論： 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載分配不均勻程度遠(yuǎn)比他勵(lì)電動(dòng)機(jī)小。 圖2-11 特征有差異牽引電動(dòng)機(jī)負(fù)載 （a）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)特征曲線 （b）他勵(lì)電動(dòng)機(jī)特征曲線城市軌道

23、交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第52頁 情況二： 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)特征完全相同，各自動(dòng)輪直徑不一樣。 結(jié)論：串勵(lì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載分配不均勻程度比他勵(lì)電動(dòng)機(jī)小。圖2-12 動(dòng)輪直徑有差異時(shí)牽引電動(dòng)機(jī)負(fù)載分配（a）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)特征曲線 （b）他勵(lì)電動(dòng)機(jī)特征曲線城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第53頁（4）電壓波動(dòng)對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)工作影響 當(dāng)網(wǎng)壓波動(dòng)時(shí)，他勵(lì)電機(jī)含有硬特征，其電流和牽引力沖比串勵(lì)電機(jī)大得多。 結(jié)論：電壓波動(dòng)對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)影響，串勵(lì)電機(jī)要優(yōu)于他勵(lì)電機(jī)。圖2-13 電壓波動(dòng)時(shí)牽引電動(dòng)機(jī)電流和牽引力改變 （a）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)特征曲線 （b）他勵(lì)電動(dòng)機(jī)特征曲線城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第54頁（5）功率利用 因?yàn)榇畡?lì)電動(dòng)機(jī)含有

24、軟特征，轉(zhuǎn)速伴隨轉(zhuǎn)矩增大而自動(dòng)降低，所以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)功率改變比他勵(lì)電動(dòng)機(jī)要小，靠近恒功率曲線，能夠合理地利用與牽引功率相關(guān)各種電器設(shè)備容量。（a）串勵(lì) （b）他勵(lì)圖2-14 牽引電動(dòng)機(jī)機(jī)械特征和功率利用關(guān)系城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第55頁（6）粘著重量利用 （a）他勵(lì) (b)串勵(lì)圖2-15 電機(jī)特征與空轉(zhuǎn)關(guān)系圖中：1-最大粘著力特征 2-滑動(dòng)摩擦力特征 3、4、5-電動(dòng)機(jī)機(jī)械特征從粘著重量利用觀點(diǎn)出發(fā)，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)優(yōu)于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)防空轉(zhuǎn)能力較差。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第56頁任務(wù)一 直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)一直流牽引電動(dòng)機(jī)4直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)調(diào)速調(diào)速常見方法： 調(diào)壓調(diào)速改變牽引電動(dòng)機(jī)端

25、電壓UD 磁削調(diào)速改變牽引電動(dòng)機(jī)主極磁通 （1）調(diào)壓調(diào)速 改變牽引電動(dòng)機(jī)聯(lián)接法，比如串并聯(lián)方式。 在電動(dòng)機(jī)回路串接電阻。 在電動(dòng)機(jī)與電源之間串接斬波器。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第57頁（2）磁削調(diào)速定義：經(jīng)過降低流過牽引電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流減小牽引電動(dòng)機(jī)主極磁通進(jìn)行調(diào)速方法。 磁場減弱系數(shù)（用表示）定義：在同一牽引電動(dòng)機(jī)電樞電流下，磁場減弱后（減弱磁場）牽引電動(dòng)機(jī)主極 磁勢(shì)與磁場減弱前（滿磁場）牽引電動(dòng)機(jī)主極磁勢(shì)之比。表示式： 式中：（IW） 磁場減弱后主極磁勢(shì)； （IW） 磁場減弱前（滿磁場）主極磁勢(shì)。表示意義：牽引電動(dòng)機(jī)主極磁勢(shì)減弱程度。 愈小表明磁場減弱愈深。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第

26、58頁 慣用磁削方法結(jié)論：要改變磁場減弱系數(shù)，只須改變分路電阻大小即可。電阻分路法特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，磁削調(diào)整方便，附加電能損耗很小。 磁場減弱系數(shù)表示式： 圖2-16 電阻分路法弱磁場原理城軌車輛上普遍采取電阻分路法城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第59頁 圖2-17 城市軌道交通車輛直流主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)組成任務(wù)一 直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)二直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)組成與控制原理城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第60頁直流傳動(dòng)調(diào)速控制基本形式： 變阻控制 斬波調(diào)壓控制1變阻控制 變阻控制：是經(jīng)過調(diào)整串入電機(jī)回路電阻，改變直 流牽引電動(dòng)機(jī)端電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)速目標(biāo)。 調(diào)阻方法：凸輪調(diào)阻、斬波調(diào)阻。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第61頁

27、圖2-18 凸輪調(diào)阻控制（1） 凸輪調(diào)阻控制原理城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第62頁（2） 斬波調(diào)阻控制圖2-19 斬波調(diào)阻控制城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第63頁2.斬波調(diào)壓控制（電樞斬波控制） 利用接在電網(wǎng)與牽引電動(dòng)機(jī)之間斬波器，經(jīng)過控制斬波器導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間來改變牽引電動(dòng)機(jī)端電壓。 圖2-20 斬波調(diào)壓控制 結(jié)論：斬波調(diào)速是一個(gè)經(jīng)濟(jì)調(diào)速伎倆。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第64頁3直流傳動(dòng)系統(tǒng)電氣制動(dòng)原理： 電氣制動(dòng)是利用電機(jī)可逆性原理，即一臺(tái)電機(jī)既能夠作發(fā)電機(jī)也能夠做電動(dòng)機(jī)，只是運(yùn)行條件不一樣。 分類： 1.電阻制動(dòng)（能耗制動(dòng)）：電氣制動(dòng)時(shí)牽引電機(jī)所產(chǎn)生電能，利用電阻使之轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉。

28、2.再生制動(dòng)（反饋制動(dòng)）：電氣制動(dòng)時(shí)牽引電機(jī)所產(chǎn)生電能重新反饋回電網(wǎng)中去加以利用。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第65頁（1）電阻制動(dòng)（能耗制動(dòng)）（a）他勵(lì) (b)串勵(lì)圖2-21 電阻制動(dòng)原理 圖2-22 再生制動(dòng)原理 直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)電阻制動(dòng)，按其接線方式不一樣分： 他勵(lì)式電阻制動(dòng)、 串勵(lì)式電阻制動(dòng) （2）再生制動(dòng)（反饋制動(dòng)） 采取GTO斬波裝置，能夠比較方便地實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第66頁（四）直流斬波控制方式主電路實(shí)例分析以某地鐵車輛主電路為例分析其工作原理。該主電路原理接線圖包含兩部分:主傳動(dòng)輸入濾波電路、 牽引/制動(dòng)電路。1主傳動(dòng)輸入濾波電路（見圖2-23） 組成

29、：網(wǎng)側(cè)電路濾波電路開啟限流步驟保護(hù)電路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第67頁圖2-23 主傳動(dòng)輸入濾波電路1Q1受電弓 1Q3高速斷路器 1F1避雷器 1L1濾波電感 1C1/R1濾波電容 1R1開啟限流電阻 1R2二次放電電阻 1K17二次放電接觸器 1U1差動(dòng)電流繼電器 1U2電壓互感器 1Q2接地端子 1F2快速熔斷器 1V1防迂回二極管 1R4接地電阻 1Q41Q11接地裝置城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第68頁圖2-24 主傳動(dòng)牽引-制動(dòng)電路1K11K14接觸器 1U31U4電流互感器 1M11M4牽引電動(dòng)機(jī) 1A2預(yù)勵(lì)磁裝置 1L3平波電抗器 1R3/R3、R6磁削電 1R3/R4R5

30、固定分路電阻 1R3/R7R9制動(dòng)電阻 1A1斬波器（V1V2GTO主晶閘管，V3V4制動(dòng)晶閘管，V7V8制動(dòng)電阻調(diào)整晶閘管，V9串聯(lián)制動(dòng)二極管，V5續(xù)流二極管，V11短路保護(hù)晶閘管） 2主傳動(dòng)牽引 制動(dòng)電路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第69頁牽引電路 地鐵車輛動(dòng)車調(diào)速以調(diào)壓調(diào)速為主、磁削調(diào)速為輔，即采取直流斬波調(diào)壓調(diào)速，經(jīng)過主極磁通削磁擴(kuò)展調(diào)速范圍。 牽引時(shí)四臺(tái)牽引電機(jī)兩串兩并，電流路徑（向前時(shí)）為： 第一、二電機(jī)支路 第三、四電機(jī)支路 磁場減弱電路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第70頁（2）電制動(dòng)電路 路制動(dòng)時(shí)電流路徑為:負(fù)端接地裝置V5受電弓其它車輛1L31K111M3勵(lì)磁1M4勵(lì)磁1K2

31、1M2電樞A1B21M1電樞B2A11K1 V7 1R3-R9V3、V4 V8 1R3-R71R3-R8V9 V1/V21R3-R5、R61U41K61M4電樞A1B21M3電樞B2A11K51M1勵(lì)磁1M2勵(lì)磁1U3 1R3-R3、R4城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第71頁3主要設(shè)備（1）牽引電機(jī) （2）斬波器牽引電機(jī)： 地鐵車輛選取 直流串勵(lì)牽引電機(jī)特點(diǎn)：起動(dòng)力矩大， 過載能力強(qiáng)， 調(diào)速平滑且范圍廣， 控制簡單。型號(hào)CUCS 5668h工作制連續(xù)制額定功率207kW額定電壓750V額定電流305A額定轉(zhuǎn)速1470rmin最大轉(zhuǎn)速3140rmin絕緣等級(jí)H級(jí)通風(fēng)量自通風(fēng)量0.28m3s磁場減弱

32、系數(shù)0min：9350齒輪傳動(dòng)比5.95：1 主要技術(shù)參數(shù)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第72頁 斬波器 斬波器原理：（圖2-24中點(diǎn)劃線框內(nèi)部分） 地鐵車輛斬波器控制方法： 開啟牽引前期采取頻率調(diào)制，設(shè)定很小脈寬（即定ton），頻率從60Hz起調(diào)至400Hz，之后轉(zhuǎn)入脈寬調(diào)制（即調(diào)ton），對(duì)導(dǎo)通比在0.05 0.95之間進(jìn)行控制。 電制動(dòng)時(shí)，V1、V2可關(guān)斷晶閘管調(diào)整再生制動(dòng)電流，V3、V4電阻制動(dòng)晶閘管調(diào)整電阻制動(dòng)電流，V7、V8配上電阻（1R3-R7、-R8、-R9）組成份級(jí)電阻制動(dòng)調(diào)整電路。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第73頁 兩相一重相位差180工作頻率500HzGTO導(dǎo)通角0.05

33、 0.95型號(hào)CSG-45A01最大可控制關(guān)斷電流A最大截止電壓4500VGTO正向正壓降3.5V(A,125)最大不重復(fù)沖擊電流(10ms)：13kA觸發(fā)電流(25?)：2.5可重復(fù)最大反向電壓4500V電流增加率400As環(huán)境溫度范圍 40125?斬波器主要技術(shù)參數(shù)： GTO主要技術(shù)參數(shù)：城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第74頁斬波器冷卻采取內(nèi)外隔離方式圖2-25 斬波器箱通風(fēng)冷卻示意圖 斬波器箱內(nèi)熱量一部分經(jīng)過箱體表面散熱，一部分經(jīng)過熱交換器排大氣。因?yàn)橄鋬?nèi)空氣只在箱內(nèi)循環(huán)，不與外部空氣接觸，所以能保持很高清潔度。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第75頁直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)1交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)

34、2直線電動(dòng)機(jī)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)3項(xiàng)目二 城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)單軌牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)4交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第76頁一、交流牽引電動(dòng)機(jī)原理分析任務(wù)二 交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng) 交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)： 沒有換向器、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、 工作可靠、壽命長、維修與運(yùn)行費(fèi)用低、 防空轉(zhuǎn)性能好。 當(dāng)前城軌交通車輛普遍用交流異步牽引電動(dòng)機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)： 含有良好牽引和制動(dòng)性能； 經(jīng)過調(diào)整端電壓和勵(lì)磁，可方便調(diào)速。 防空轉(zhuǎn)性能較差； 換向器與電刷結(jié)構(gòu)存在一系列缺點(diǎn)。 城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第77頁1三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速 三相異步電動(dòng)機(jī)最基本工作原理之一是在氣隙中建立旋轉(zhuǎn)和正弦分布磁場。

35、 旋轉(zhuǎn)磁場同時(shí)轉(zhuǎn)速ns與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差與旋轉(zhuǎn)磁場同時(shí)轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率s： 式中：1 定子頻率，Hz； p 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)； s 轉(zhuǎn)差率。 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第78頁2等效電路 異步電動(dòng)機(jī)本質(zhì): 可看成一個(gè)含有旋轉(zhuǎn)和短路次級(jí)繞組三相變壓器。 二次電流I2為：圖2-26 交流異步電動(dòng)機(jī)等效回路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第79頁3特征 依據(jù)每相等效電路，可求感應(yīng)電機(jī)各項(xiàng)特征。（1）電流 一次負(fù)載電流： 一次電流I1：式中：I0 勵(lì)磁電流，A。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第80頁（2）功率 由定子向轉(zhuǎn)子輸入電磁功率P2，消耗在負(fù)載（rsr2）上功率為 轉(zhuǎn)子銅損PCu2

36、：轉(zhuǎn)子輸出機(jī)械功率P0：城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第81頁（3）轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率： 當(dāng)頻率和電源電壓恒定時(shí)，式T是轉(zhuǎn)差率s函數(shù)。轉(zhuǎn)差率為s異步電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T： 城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第82頁4轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線：轉(zhuǎn)差率由1到0時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)力矩、負(fù)載電流和一次電流改變。圖2-27 異步電動(dòng)機(jī)力矩、電流和轉(zhuǎn)差率關(guān)系曲線城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第83頁電源頻率、電壓改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流和力矩對(duì)應(yīng)改變曲線:（c）：不一樣定子電壓下轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線。（b）：若增加定子頻率而電壓保持恒定，轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線。（d）：電壓/頻率=常數(shù)時(shí)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線。 轉(zhuǎn)矩對(duì)定子電流靈敏度很高，控制訂子電流可含

37、有快速瞬態(tài)響應(yīng)。圖2-28 異步電動(dòng)機(jī)基本特征曲線改變城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第84頁 電源電壓與頻率之比保持恒定時(shí)改變頻率，電動(dòng)機(jī)電流和力矩對(duì)應(yīng)改變曲線: 結(jié)論：穩(wěn)定狀態(tài)下轉(zhuǎn)速要比最大力矩轉(zhuǎn)速稍大。 異步電動(dòng)機(jī)力矩近似表示式：圖2-29 V/f恒定時(shí)異步電動(dòng)機(jī)基本特征曲線改變城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第85頁（二）交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制 交流調(diào)速理論重大突破：矢量控制理論提出。 矢量控制訂義： 交流電機(jī)模擬成直流電機(jī)來控制，經(jīng)過坐標(biāo)變換來實(shí)現(xiàn)電機(jī)定子電流勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量解藕，然后分別獨(dú)立調(diào)整，從而取得高性能轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速響應(yīng)特征。 矢量控制方式：磁場定向矢量控制 轉(zhuǎn)差頻率矢量控制 矢量控

38、制關(guān)鍵：轉(zhuǎn)子磁鏈準(zhǔn)確檢測(cè)。 普通地，轉(zhuǎn)子磁鏈檢測(cè)能夠采取直接法或間接法來實(shí)現(xiàn)。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第86頁1異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法V恒定控制 恒功率控制恒電壓控制恒轉(zhuǎn)差頻率控制 V恒定而增加，則使S與平方成正比地增加。 轉(zhuǎn)差率(S)為恒定。電源電壓恒定、轉(zhuǎn)差率與電源頻率成正比、輸入電流基本恒定。 這種方式等效于直流電動(dòng)機(jī)減弱磁場控制。 這是逆變電路輸出電壓到達(dá)最大值后，僅僅改變逆變電路輸出頻率控制方法。相當(dāng)于直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)自然特征。 能夠在較大速度范圍內(nèi)輸出恒定力矩。特征與直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)保持電樞和勵(lì)磁電流恒定，調(diào)整電壓改變速度控制方法相同。 在低頻時(shí)要適當(dāng)加大電壓，以保持氣隙磁通不變。

39、以上方法只是用于開環(huán)控制系統(tǒng)。假如采取閉環(huán)系統(tǒng)，則可到達(dá)E為常數(shù)，這么在包含低頻在內(nèi)整個(gè)頻率范圍內(nèi)都可得到恒磁通運(yùn)行。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第87頁2矢量控制調(diào)速為改進(jìn)異步電機(jī)動(dòng)態(tài)性能，產(chǎn)生了矢量控制理論。 矢量控制即接偶控制或矢量變換控制。矢量控制主要是把三相異步電機(jī)等效為二相異步電機(jī)。 矢量控制調(diào)速系統(tǒng)主要是對(duì)力矩與轉(zhuǎn)子磁通控制。 矢量控制逆變器分為電流型和電壓型。 城市軌道交通車輛傳動(dòng)控制，多采取電壓型逆變器。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第88頁（1）矢量控制優(yōu)勢(shì) 矢量控制優(yōu)點(diǎn)： 優(yōu)化空轉(zhuǎn)再粘著控制性能； 提升輕負(fù)荷再生時(shí)再生效率； 提升乘坐舒適性（無轉(zhuǎn)矩沖擊）； 提升勻速駕駛和A

40、TO駕駛精度。 項(xiàng)目傳統(tǒng)V控制矢量控制電壓控制信息大小，頻率大小，頻率，位相電流控制實(shí)效值控制勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)矩電流獨(dú)立控制轉(zhuǎn)矩反應(yīng)數(shù)百ms數(shù)十ms演算量小大表2-1傳統(tǒng)V控制與矢量控制比較傳統(tǒng)V控制屬于標(biāo)量控制。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第89頁（2）矢量控制基本原理直流電機(jī)中，若忽略電樞反應(yīng)和磁場飽和，則輸出轉(zhuǎn)矩可被表示為： 式中，Ia為電樞電流；IL為勵(lì)磁電流。圖2-30直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第90頁 異步電動(dòng)機(jī)磁場時(shí)刻處于旋轉(zhuǎn)之中。 與直流電機(jī)等價(jià)處理 以外觀上靜止磁鏈為基準(zhǔn)所進(jìn)行電流控制就是矢量控制。圖2-31 感應(yīng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場置于同時(shí)旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)中磁通方向展現(xiàn)穩(wěn)

41、定狀態(tài)與直流電機(jī)進(jìn)行等價(jià)處理以磁通為基準(zhǔn)進(jìn)行電流控制矢量控制升到旋轉(zhuǎn)磁場上方觀察城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第91頁（3）感應(yīng)電機(jī)等效電路與電流矢量 忽略轉(zhuǎn)子漏感，轉(zhuǎn)子磁鏈和氣隙磁鏈相等。 定子電流能夠表示為： 式中， 為流過電感l(wèi)m定子電流勵(lì)磁分量； 為流過轉(zhuǎn)子回路定子電流轉(zhuǎn)矩分量。圖2-32感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第92頁電流矢量： 將磁鏈 方向作為軸、將與軸垂直相交方向作為軸，以這些為基準(zhǔn)軸對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行矢量處理。圖2-33磁鏈與電流矢量城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第93頁（4）電流矢量轉(zhuǎn)矩控制在感應(yīng)電機(jī)控制中： 發(fā)生轉(zhuǎn)矩與磁鏈和2次電流（轉(zhuǎn)矩電流）之積成百分比關(guān)

42、系； 磁通與勵(lì)磁電流成百分比關(guān)系；矢量控制時(shí)轉(zhuǎn)矩 式中， 為百分比常量， 為磁通， 為轉(zhuǎn)矩電流， 為勵(lì)磁電流。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第94頁軸軸dIqImI電機(jī)電流勵(lì)磁電流發(fā)生轉(zhuǎn)扭矩小加速小發(fā)生轉(zhuǎn)扭矩大加速大dIqImIqIT一定轉(zhuǎn)矩量勵(lì)磁量轉(zhuǎn)矩T圖2-34電流矢量轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩電流城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第95頁（5）電壓矢量控制（）等效電路 （）矢量圖 圖2-35 電壓、電流矢量圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第96頁轉(zhuǎn)矩調(diào)整時(shí)電壓矢量控制方法原理分析圖2-36 電壓、電流矢量圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第97頁3. 直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速 感應(yīng)電機(jī)控制：最根本實(shí)質(zhì)是控制電磁轉(zhuǎn)矩。 轉(zhuǎn)矩

43、控制方法：直接轉(zhuǎn)矩控制、矢量控制， 區(qū)分:（1）直接轉(zhuǎn)矩控制建立在定子磁場旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中。 矢量控制建立在轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中。 （2）矢量控制普通含有PWM逆變器和定子電流閉環(huán)。 直接轉(zhuǎn)矩控制沒有。 相同：目標(biāo)都是實(shí)現(xiàn)對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩解耦控制。 控制目 標(biāo)：均是空間矢量. 數(shù)學(xué)模型：也都是建立在空間矢量基礎(chǔ)上。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制方便。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第98頁（1）直接轉(zhuǎn)矩控制相對(duì)于矢量控制在幾個(gè)方面分析比較 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題：原理相同，都有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題。但直接轉(zhuǎn)矩控制 脈動(dòng)問題比矢量控制嚴(yán)重，但對(duì)運(yùn)行性能影響不是尤其顯著。 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度問題：直接轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度優(yōu)于矢量控

44、制。 其它方面：對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)依賴，直接轉(zhuǎn)矩控制電壓模型對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)要求很低，而直接轉(zhuǎn)矩控制電流模型包含了轉(zhuǎn)子磁鏈，對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)依賴較多。對(duì)于轉(zhuǎn)矩控制精度，直接轉(zhuǎn)矩要高于矢量控制。 總來說，直接轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)性能優(yōu)于矢量控制，但差異并不大。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第99頁（2）直接轉(zhuǎn)矩控制感應(yīng)電機(jī)工作特征 采取直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，可瞬時(shí)控制感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩。能將負(fù)載擾動(dòng)對(duì)速度影響降到最低。圖2-37 直接轉(zhuǎn)矩控制感應(yīng)電機(jī)工作特征區(qū)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第100頁（3）直接轉(zhuǎn)矩控制原理 改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大?。航?jīng)過改變磁通角大小來實(shí)現(xiàn) 直接轉(zhuǎn)矩控制：就是經(jīng)過空間電壓矢量來控制訂子磁鏈旋轉(zhuǎn)速度，以改變定子

45、 磁鏈平均旋轉(zhuǎn)速度大小，從而改變轉(zhuǎn)差也即磁通角大小來控制電磁轉(zhuǎn)矩。 若要增大電磁轉(zhuǎn)矩：施加正向有效空間電壓矢量定子磁鏈轉(zhuǎn)速 大于轉(zhuǎn)子磁鏈磁通角增大轉(zhuǎn)矩增加。 若要減小電磁轉(zhuǎn)矩：施加零電壓矢量定子磁鏈就會(huì)停頓轉(zhuǎn)動(dòng)磁通角減小轉(zhuǎn)矩減小。 快速減小電磁轉(zhuǎn)矩：施加反向有效空間電壓矢量定子磁鏈就會(huì)向反 方向旋轉(zhuǎn)磁通角快速減小從而使轉(zhuǎn)矩快速減小城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第101頁 經(jīng)過轉(zhuǎn)矩調(diào)整來控制空間電壓矢量工作狀態(tài)和零狀態(tài)交替出現(xiàn)，就能控制訂子磁鏈空間矢量平均角速度大小。圖2-38 空間電壓矢量圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第102頁傳統(tǒng)異步步動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制邏輯圖圖2-39 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)

46、構(gòu)圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第103頁 感應(yīng)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)、定子磁鏈?zhǔn)噶刻幱趫D2-38所表示S1區(qū)域時(shí)，各電壓空間矢量作用: 表 2-2 電壓空間矢量作用表 城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第104頁在城軌車輛控制系統(tǒng)中異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制常分成3個(gè)區(qū)段來控制: 電機(jī)30%額定頻率以下采取圓形磁鏈定向間接轉(zhuǎn)矩控制，（圖2-40）。 電機(jī)30%額定頻率到額定點(diǎn)采取定子磁鏈?zhǔn)噶空呅味ㄏ蛑苯愚D(zhuǎn)矩控制，（圖2-41）。 額定點(diǎn)以后為磁場減弱控制方式，（圖2-42）。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第105頁 電機(jī)30%額定頻率以下采取圓形磁鏈定向間接轉(zhuǎn)矩控制圖 2-40 低速開啟區(qū)段間接轉(zhuǎn)矩控制框圖城市

47、軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第106頁 電機(jī)30%額定頻率到額定點(diǎn)采取定子磁鏈?zhǔn)噶空呅味ㄏ蛑苯愚D(zhuǎn)矩控制 圖2-41 恒磁通運(yùn)行區(qū)較高頻率段直接轉(zhuǎn)矩控制框圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第107頁 額定點(diǎn)以后為磁場減弱控制方式圖2-42 磁場減弱時(shí)直接轉(zhuǎn)矩控制框圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第108頁（三）交流主傳動(dòng)案例分析圖2-43 1C4M單元車交流主傳動(dòng)系統(tǒng)原理電路圖列車從受電弓 P 受流后，經(jīng)過主熔斷器 F 同時(shí)給兩節(jié)車上逆變器供電。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第109頁1.工作原理： 牽引時(shí)，電能傳遞路徑為：電網(wǎng)直流1500V經(jīng)過受電弓P、主熔斷器F、隔離開關(guān)IES、高速斷路器HSCB、

48、線路接觸器LIK及逆變器給牽引電機(jī)供電。在再生制動(dòng)時(shí)以相反路徑使電網(wǎng)吸收電機(jī)反饋能量。各步驟電路及作用為： （1）充電限流步驟 （2）VVVF逆變器 （3）“軟撬杠”保護(hù)步驟 （4）“硬撬杠”保護(hù)步驟 （5）其它保護(hù)步驟 由接觸器CCK與電阻CCZ組成。在受電弓升起、高速斷路器閉合后，為預(yù)防過大充電電流沖擊使濾波電容器受損，首先閉合CCK，待電容電壓到達(dá)一定值后，閉合線路接觸器LIK，將限流電阻CCZ短接。 即T7、D8組成斬波器。斬波器主要功效是用于電阻制動(dòng)，用它來調(diào)整制動(dòng)電流大小。另一個(gè)功效是作過電壓保護(hù)之用。 Rc是固定并聯(lián)在濾波電容器LFC上放電電阻。主電路斷電后LFC兩端電壓在5mi

49、n內(nèi)降到50V以下。由此能夠確定放電時(shí)間常數(shù)及放電電阻值。 IES是隔離接地開關(guān)，在需要主電路接地時(shí)將它轉(zhuǎn)換到接地位置。 CBR為差動(dòng)電流傳感器，用以檢測(cè)直流電路流人與流出電流差，以檢測(cè)接地等故障。 SA為浪涌吸收器（避雷器），保護(hù)因雷擊或因變電所開關(guān)動(dòng)作引發(fā)過電壓對(duì)主電路器件損害城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第110頁2.“兩動(dòng)一拖（2M1T）”單元主電路原理圖2-44 兩動(dòng)一拖(2M1T)單元車主電路結(jié)構(gòu)框圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第111頁圖2-45 PA箱逆變器主電路城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第112頁3廣州地鐵一號(hào)線車輛主牽引系統(tǒng)案例分析（1）牽引制動(dòng)系統(tǒng)組成圖2-46 牽引系統(tǒng)

50、組成示意圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第113頁（2） 牽引系統(tǒng)基本參數(shù) 線電壓UN = 10001800VDC輸入線電流IN =480A 最大線電流(牽引)INDMAX =692A 最大線電流(制動(dòng))INBMAX = 1171A最大輸出/輸出電流IAMAX =1080A / IA = 720A最大保護(hù)電流IMAX =2900A 輸出電壓UN = 01050V輸出頻率A = 0112HZGTO最大開關(guān)頻率P = 450Hz制動(dòng)斬波模塊斬波頻率B = 250Hz模塊冷卻方式強(qiáng)迫風(fēng)冷模塊冷卻片風(fēng)速VL =8m S表2-2 牽引逆變器VVVF技術(shù)參數(shù)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第114頁表2-3 牽

51、引電機(jī)(1TB0GA02)技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)（單位）連續(xù)定額小時(shí)定額輸出功率PM（kW）190210額定電壓UN（V）10501050額定電流IN（A）132(1800min-1)144(1800min-1)額定轉(zhuǎn)矩MN（Nm）10081114最大轉(zhuǎn)速nMAX（rpm）35103510城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第115頁（3） 基本工作原理 電動(dòng)列車傳動(dòng)控制單元DCU經(jīng)過列車線接收來自控制系統(tǒng)牽引制動(dòng)力絕對(duì)值（以百分比形式），與此同時(shí)還接收司機(jī)發(fā)出牽引或制動(dòng)指令。當(dāng)給定值給出后，經(jīng)過以下條件處理對(duì)牽引電機(jī)實(shí)施控制。 輸入值設(shè)定：載荷校驗(yàn)、沖擊限制、速度限制（牽引時(shí)）、線電流限制(牽引時(shí))、欠壓

52、保護(hù)(制動(dòng)時(shí))、空轉(zhuǎn)滑行保護(hù)。 速度檢測(cè) 電機(jī)控制 脈沖模式發(fā)生器 能量反饋城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第116頁 輸入值設(shè)定載荷校驗(yàn)沖擊限制 速度限制（牽引時(shí)）線電流限制(牽引時(shí))欠壓保護(hù)(制動(dòng)時(shí))空轉(zhuǎn)滑行保護(hù)DCU依據(jù)對(duì)應(yīng)動(dòng)車載荷情況來調(diào)整實(shí)際牽引制動(dòng)力。這是因?yàn)椴扇×藙?dòng)力分散型控制，為了保持車鉤之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)最小，而且使整車到達(dá)相同動(dòng)態(tài)特征。給定值大小改變速率必須符合沖擊限制要求，但在防滑防空轉(zhuǎn)功效激活時(shí)候則不受此限制。 廣州地鐵一號(hào)線車輛要求了3個(gè)速度限制，速度控制優(yōu)先級(jí)高于電機(jī)控制。 正常速度： 80 kmh 倒車速度： 10kmh 慢行速度： 3 kmh在牽引工況時(shí)，線電流控制優(yōu)先級(jí)

53、高于電機(jī)控制，出于功耗考慮，該限制值為不超出每節(jié)動(dòng)車720A。在制動(dòng)時(shí)，網(wǎng)壓一直受到檢測(cè)，當(dāng)網(wǎng)壓降到1500V以下時(shí)，制動(dòng)力矩隨速度和網(wǎng)壓作對(duì)應(yīng)降低，這時(shí)不足制動(dòng)力由氣制動(dòng)補(bǔ)充。空轉(zhuǎn)滑行保護(hù)經(jīng)過比較拖車、動(dòng)車之間速度差異，以適當(dāng)降低力矩設(shè)定值來實(shí)現(xiàn)。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第117頁 速度檢測(cè) 每個(gè)牽引電機(jī)帶一個(gè)速度傳感器，輸出兩個(gè)通道，每個(gè)通道相差為90方波(電機(jī)每轉(zhuǎn)為256個(gè)脈沖)，經(jīng)過判斷相差確定轉(zhuǎn)向。每個(gè)牽引控制單元連接3個(gè)速度傳感器。 在DCU中一樣檢測(cè)拖車速度。在拖車一個(gè)軸上裝有一個(gè)編碼速度傳感器，該傳感器是單通道(每七天111個(gè)脈沖)。 在DCU中有兩塊電路板A305與A30

54、6（即中止處理與速度測(cè)量板），專門用來處理速度信號(hào)，速度值經(jīng)過計(jì)算脈沖數(shù)，與參考時(shí)鐘周期計(jì)算得到。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第118頁 電機(jī)控制：采取空間矢量控制圖2-47 磁場定向控制結(jié)構(gòu)圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第119頁 脈沖模式發(fā)生器 脈沖模式發(fā)生器依據(jù)電機(jī)控制三個(gè)輸入變量：相控因數(shù)、定子頻率和校正角，實(shí)時(shí)計(jì)算牽引逆變器中GTO觸發(fā)脈沖。圖2-48 脈沖模式區(qū)域分布圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第120頁 能量反饋 在電機(jī)能量反饋中，能量反饋到電網(wǎng)中，假如在電制動(dòng)情況下，能量不能被電網(wǎng)完全吸收，多出能量必須轉(zhuǎn)換為熱能消耗在制動(dòng)電阻上，不然電網(wǎng)電壓將抬高到不能承受水平。 制動(dòng)斬波器

55、存在確保大部分能量能反饋回電網(wǎng)，同時(shí)又保護(hù)了電網(wǎng)上其它設(shè)備。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第121頁（4）牽引控制單元DCU及逆變器保護(hù)監(jiān)控單元UNAS 牽引控制單元結(jié)構(gòu) 牽引控制單元基本功效 DCU基本工作原理 UNAS基本功效 DCUPCB板功效描述牽引控制單元DCU和逆變器保護(hù)單元UNAS設(shè)計(jì)成一上下兩層機(jī)箱，共裝有25塊電子板。各電子板為標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板，使用多層板技術(shù)，電子板上元件采取表面封裝 （SMD）或插裝（DIL）。 DCUA314和A315板、UNASA329和A330板前面板上經(jīng)過Hartm8接插件（48針）與外部電路聯(lián)接。a牽引系統(tǒng)控制與調(diào)整；b脈沖模式產(chǎn)生與優(yōu)化；cVVVF

56、與牽引電機(jī)控制與保護(hù)；d對(duì)列車狀態(tài)監(jiān)測(cè)與保護(hù)e再生制動(dòng)與電阻制動(dòng)控制與調(diào)整f電制動(dòng)與氣制動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換及列車保 壓制動(dòng)實(shí)現(xiàn)；g防滑防空轉(zhuǎn)保護(hù)及載荷調(diào)整；h逆變器線路濾波電容器充放電控制i列車速度獲取與處理及自動(dòng)計(jì)算 停車距離；j列車牽引控制系統(tǒng)故障診療與存放k為其它控制系統(tǒng)提供列車狀態(tài)信號(hào)l提供串行接口與PTU連接， 進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制；m提供“黑匣子”功效n提供“看門狗”功效。 DCU從列車線和外部控制系統(tǒng)(ATO)接收司機(jī)指令及RVC（牽引制動(dòng)參考值轉(zhuǎn)換器）指令參考值，接收本車3個(gè)電機(jī)速度信號(hào)、拖車一個(gè)轉(zhuǎn)軸速度信號(hào)、各個(gè)模擬信號(hào)測(cè)量值，依據(jù)參考值和實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行計(jì)算，負(fù)責(zé)VWF牽引逆變器保護(hù)，與D

57、CU一起組成車輛牽引制動(dòng)控制系統(tǒng)。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第122頁圖2-49 DCU工作方框圖DCU各功效模塊之間關(guān)系，各個(gè)功效模塊輸入輸出信號(hào)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第123頁直流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)1交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)2直線電動(dòng)機(jī)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)3項(xiàng)目二 城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)單軌牽引傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)4直線電動(dòng)機(jī)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第124頁任務(wù)三 直線電動(dòng)機(jī)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)一直線牽引電動(dòng)機(jī)原理分析直線電機(jī)可認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)方面一個(gè)演變。 因?yàn)橛弥本€運(yùn)動(dòng)取代了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以稱之為直線電動(dòng)機(jī)。圖2-50 直線異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第12

58、5頁 直線電機(jī)特點(diǎn)：（1） 無旋轉(zhuǎn)部件，呈扁平形，可降低城軌車輛高度。 （2） 能夠非接觸式直接實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)行，所以可不受粘著 限制，能取得較高加速度和減速度。 （3） 直線電機(jī)運(yùn)行噪音較小。 直線電動(dòng)機(jī)分類： 直線異步電動(dòng)機(jī)（LIM） 直線同時(shí)電動(dòng)機(jī)（LSM） 直線直流電動(dòng)機(jī)（LDM） 在城市軌道交通中以 LIM應(yīng)用較多。城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第126頁任務(wù)三 直流電動(dòng)機(jī)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)一直線牽引電動(dòng)機(jī)原理分析1直線異步電動(dòng)機(jī)分類（1）按結(jié)構(gòu)分類： 平板形單邊式 平板形雙邊式 圓筒形（圖2-52） （2）按電源分類： 三相電源 二相電源 （3）按動(dòng)體分類： 短初級(jí)方式(即以初級(jí)作為動(dòng)體) （

59、圖2-51） 短次級(jí)方式(即以次級(jí)作為動(dòng)體)（圖2-53）城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第127頁圖2-51 短初級(jí)平板形直線異步電動(dòng)機(jī)示意圖圖2-52 圓筒形直線異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形成示意圖圖2-53 短次級(jí)平板形單邊式直線異步電動(dòng)機(jī)示意圖城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第128頁2 結(jié)構(gòu)與原理（1）直線異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 定子（初級(jí)）：帶齒槽電工鋼片疊成，槽里嵌有繞組 轉(zhuǎn)子（次級(jí)）：非磁性體(銅板或鋁板)和磁性體(鋼板)組成復(fù)合金屬板。（2）直線異步電動(dòng)機(jī)原理 （a）旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機(jī) （b）直線感應(yīng)電機(jī)圖2-54 感應(yīng)電機(jī)基本工作原理1-定子；2-轉(zhuǎn)子；3-磁場方向 1-初級(jí)；2-次級(jí)；3-行波磁場城市軌道

60、交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第129頁（3）直線異步電動(dòng)機(jī)磁場以時(shí)間t和距離x作為函數(shù)變量，行波磁場磁通密度B: 圖2-55 直線異步電機(jī)行波磁場渦流Ie和連續(xù)推力F 式中： 電源角頻率，rad/s； t 時(shí)間，s； x 定子表面上距離，m； 極距，m。 極距是磁通密度B半波長。 城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第130頁 行波磁場移動(dòng)速度稱為同時(shí)速度 。 設(shè)次級(jí)金屬板中引發(fā)渦流感應(yīng)電壓為 E e ，磁通作用面積為A，則: 次級(jí)有電感L和電阻R ，則金屬板上渦流電流I e為：式中： ，次級(jí)移動(dòng)速度即電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度為： 城市軌道交通車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)第131頁3直線異步電動(dòng)機(jī)特征 直線異步電動(dòng)機(jī)推力一速度特征與