中壓逆變器在軌道交通車輛上的應(yīng)用

中壓逆變器在軌道交通車輛上的應(yīng)用1、引言近年來，隨著我國(guó)城市人口的膨脹、國(guó)民的和環(huán)保節(jié)能理念的推動(dòng)，軌道升溫已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。軌道車輛依據(jù)其DC750V、DC1500V、AC25000V等等。在電力技術(shù)和微電子技術(shù)的強(qiáng)力支持下，溝通傳動(dòng)系統(tǒng)以其固有的優(yōu)越性，在軌道牽引領(lǐng)域、尤其是在地鐵等原來由直流電網(wǎng)供電的電動(dòng)車組中的得到迅猛進(jìn)展。本文以阿爾斯通公司的車輛為例，介紹用于地鐵、輕軌等的DC1500V供電的中壓牽引變頻器。2、系統(tǒng)構(gòu)成ONIXTMONIXTMIGBTAGATE掌握電子裝置和ONIXTM牽引電動(dòng)機(jī)。如運(yùn)行于上海明珠線的是阿爾斯通MetropolisTM42拖編組方式，每輛動(dòng)1所示。高壓供電開關(guān)〔HVSS〕:三檔位置:位置P—牽引變頻器由接觸網(wǎng)供電;位置E—牽引變頻器完全接地;位置W—關(guān)心變流器由車間電源供電。高速斷路器〔HSCB〕:故障狀況下，將牽引變頻器與供電電源快速隔離。斷開速度約15ms。斷開可以由掌握回路掌握或當(dāng)電流超過設(shè)定值時(shí)自動(dòng)跳閘。當(dāng)AGATEControlHSCBLCCCC，并且觸發(fā)撬棒回路使濾波器放電。進(jìn)線電抗器〔LFL〕:與充電電容器組成一個(gè)低通濾波器，削減電流諧波，減小供電電壓波動(dòng)對(duì)變頻器的。;950V時(shí)，LC閉合，CCC斷開。電容充電電阻〔CCZ〕:對(duì)濾波電容軟充電，防止大電流沖擊;HVSS置于接地位置時(shí)，用于對(duì)電容器放電。進(jìn)線接觸器〔LC〕:對(duì)濾波電容軟充電，防止大電流沖擊;950V時(shí)，LC閉合;當(dāng)牽引變頻器故障時(shí)斷開。2500V時(shí)，導(dǎo)通保護(hù)。高頻濾波電容〔HFK〕:削減高頻電磁干擾;為高頻溝通電流供給一個(gè)低阻抗回路。1ONIXTM系統(tǒng)構(gòu)造圖ONIXTM牽引變頻器的優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)兼容。簡(jiǎn)化了功率電路。削減了器件數(shù)量，降低了本錢;增加了牢靠性;易于維護(hù)。簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路，易于掌握。無需吸取回路。IGBT器件包含內(nèi)部絕緣介質(zhì);;IGBT器件直接安裝于散熱器上;器件易于替換，無需特別工具和。節(jié)約能量。ONIX牽引所產(chǎn)生的近乎完善的正弦波電流輸出削減了電機(jī)熱量，通過改進(jìn)的疊片封裝供給了優(yōu)良的磁性能，降低了渦流損耗。AGATEControl是一種先進(jìn)的電子掌握裝置，特地用于掌握四象限變流器及電壓源變頻器。大規(guī)模集成電路和雙32ALSTOMTexasIMS320C31信號(hào)處理器用于快速計(jì)算和準(zhǔn)確的功率掌握。如2所示。2AGATE構(gòu)造框圖主要掌握功能:;;用于電力電子掌握的信號(hào)監(jiān)測(cè)。通訊功能:Windows相兼容軟件實(shí)現(xiàn)友好的用戶界面;AGATE產(chǎn)品通訊;在同功率車輛之間或不同功率車輛之間進(jìn)展通訊。維護(hù)功能:用于診斷和參數(shù)設(shè)置的人機(jī)界面;高等級(jí)的自測(cè)力量;護(hù)數(shù)據(jù)。牽引系統(tǒng)掌握策略使它可能施加一個(gè)平衡的三相電壓給電機(jī)，其幅值3所示。3逆變掌握框圖10公里/小時(shí)以上力矩精度為±5%。在10公里/小時(shí)以下力矩精度為±10%。這些精度是假設(shè)全部相互之間輪徑差在1%〔8mm〕以內(nèi)。承受帶有電機(jī)電流最正確掌握的矢量掌握給出了快速磁通和力矩響應(yīng)〔對(duì)非鼓勵(lì)電機(jī)<1秒〕，矢量掌握使力能能夠跟隨逆變器短時(shí)關(guān)斷時(shí)重建立。無需等待電機(jī)磁通消逝，這是由于逆變器是按電機(jī)反電勢(shì)調(diào)整輸出電壓的。力矩掌握用寬通帶〔036Hz〕調(diào)整器完成磁通建立，而不管電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。力矩由電流環(huán)掌握，削減當(dāng)電源系統(tǒng)不規(guī)章時(shí)用常規(guī)掌握技術(shù)可能發(fā)生的過流可能性。矢量掌握原理如圖4所示。掌握參數(shù)的測(cè)量電機(jī)并聯(lián)連接的策略基于:在逆變器輸出端公用的電流和電壓測(cè)量取代電機(jī)各自的測(cè)量;對(duì)每個(gè)電機(jī)單獨(dú)進(jìn)展速度測(cè)量;在說明的容差范圍內(nèi)，總的力矩調(diào)整與輪徑差無關(guān);1%輪徑差，通過對(duì)所引起的電機(jī)電流差等補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)的。矢量掌握在測(cè)量方面對(duì)電機(jī)而言本質(zhì)上是外部的，它不要求測(cè)量電機(jī)內(nèi)部，如電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的溫度測(cè)量、電機(jī)內(nèi)部的磁通測(cè)量。關(guān)于加速度變化率/負(fù)載補(bǔ)償:主令掌握器產(chǎn)生的牽引力〔或制動(dòng)力〕指令連接到AGATE單元并由其。為了掌握車輛加速度，依據(jù)車輛重量作出校正。車輛載重量是由掌握單元使用來自轉(zhuǎn)向架上的傳感器上的信號(hào)進(jìn)展計(jì)算的。在電動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)加/減速度變化率限止指令，內(nèi)部保證車輛的平滑行駛。ONIX溝通牽引電機(jī)ALSTOM研制的獨(dú)特的輕質(zhì)、緊湊的、型號(hào)為4LCA2138的溝通牽引電機(jī)為全封閉構(gòu)造，其特點(diǎn)是:高牢靠性。200級(jí)絕緣系統(tǒng)及真空加壓浸漬技術(shù)為定子繞組供給了高等級(jí)溫升裕量，這意味著功率的提高及體積和重量的降低。低維護(hù)性。轉(zhuǎn)子和定子繞組與外部完全隔離，無需定期拆卸清潔。低噪音。特別設(shè)計(jì)的冷卻風(fēng)扇使噪音降低至IEC60349-2標(biāo)準(zhǔn)。、主要性能變頻器的額定參數(shù)額定工作電壓:1500V最大工作電壓:1800V最小工作電壓:1000V持續(xù)有效輸出功率:800kW峰值輸出視在功率:1850kVA持續(xù)線電流有效值:520AIGBT開關(guān)頻率:600Hz〔最大值〕逆變器輸出頻率:106Hz〔額定值〕器件額定值:3300V，1200A4矢量掌握原理圖列車性能上海明珠線地鐵車輛承受四動(dòng)兩拖六節(jié)編組，每個(gè)動(dòng)車裝配一個(gè)ONIX1500牽引變頻器，驅(qū)動(dòng)四個(gè)并聯(lián)的ONIX溝通牽引電機(jī)，變頻器強(qiáng)迫風(fēng)冷，承受再生和電阻混合制動(dòng)方式，當(dāng)架空電網(wǎng)不能承受再生能量時(shí)，進(jìn)展全功率電阻制動(dòng)。列車主要數(shù)據(jù)如下:最大運(yùn)營(yíng)速度:80km/h最大設(shè)計(jì)速度:90km/h最大瞬間加速度:0.9m/s2最大運(yùn)營(yíng)減速度:1.0m/s2沖擊限制:0.7-1.0m/s3額定工作電壓:1500V:21.3kN/電機(jī)牽引轉(zhuǎn)矩:1273Nm/電機(jī)最大制動(dòng)力:23.5kN/電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩:1322kN/電機(jī)性能曲線56分別為驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)特性曲線。5驅(qū)動(dòng)特性曲線6制動(dòng)特性曲線