基于地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)與其控制技術(shù)研究

王浩

摘 要：地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)是控制地鐵車輛裝備正常運(yùn)行的核心，地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的控制將會(huì)直接影響到地鐵運(yùn)行的穩(wěn)定性，與人民群眾的安全出性也有很大的關(guān)聯(lián)。本文將針對(duì)地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)中的幾種主要的控制技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)；控制技術(shù)；研究

中圖分類號(hào)：U231.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）03-0060-01

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口數(shù)量一致呈上漲趨勢(shì)，帶來了嚴(yán)重的城市交通擁堵問題，給人民群眾的日常出行造成了很多不利影響。為了改善這種現(xiàn)狀，確保人民群眾的安全出行、便利出行，地鐵在人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾栽絹碓礁摺５罔F不僅具有自身載運(yùn)量大、速度快、運(yùn)行安全的基本特征，對(duì)于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源基本國策的順利實(shí)施也有很大的幫助。地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)作為地鐵運(yùn)行的重要組成部分，其控制與調(diào)試發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。

1 地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的基本介紹

地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的核心部分是牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)，也是確保地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能分為四個(gè)方面，分別是故障保護(hù)控制、穩(wěn)定性控制、異步電機(jī)控制和防滑、防空轉(zhuǎn)控制，每一種功能在地鐵運(yùn)行中到發(fā)揮著重要的作用。在地鐵運(yùn)行的過程中，車輛邏輯控制系統(tǒng)發(fā)出的初始轉(zhuǎn)矩指令值要想完成在異步電機(jī)控制中輸入，必須要經(jīng)過防滑、防空轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)。同時(shí)，牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)必須采取有效的措施來保證地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，這樣才能確保初始轉(zhuǎn)矩指令值在異步電機(jī)控制中準(zhǔn)確輸入，為地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了基本保障，使地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)都能在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行。

異步電機(jī)控制需要建立在電機(jī)定子電壓和同步頻率的基礎(chǔ)之上，而電機(jī)定子電壓和同步頻率是通過交流測(cè)電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、直流側(cè)電壓計(jì)算出來的。將計(jì)算出的結(jié)果應(yīng)用于PWM模型中，就能夠利用PWM模型發(fā)出的驅(qū)動(dòng)脈沖對(duì)牽引變流器開關(guān)器件的開關(guān)進(jìn)行控制。另外，牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)中還具備故障保護(hù)的功能，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過壓、過流、超速、過溫等情況的時(shí)候，就會(huì)給地鐵車輛運(yùn)行造成不同程度的故障，不僅會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的損傷，甚至還會(huì)造成人員的傷亡。由此可見，合理的進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避、故障保護(hù)是非常必要的。現(xiàn)階段的故障保護(hù)系統(tǒng)雖然邏輯比較繁瑣，但是其原理非常簡單，易于實(shí)現(xiàn)[1]。

2 異步電機(jī)矢量控制技術(shù)的研究

異步電機(jī)矢量控制技術(shù)在地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用，也是系統(tǒng)控制的重點(diǎn)與難點(diǎn)部分。當(dāng)?shù)罔F牽引變流器功率逐漸增大的時(shí)候，開關(guān)器材就會(huì)受到溫度的影響而產(chǎn)生一定程度的損耗，對(duì)于地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行來說有著非常大的影響，一般會(huì)通過降低開關(guān)頻率的方式來暫時(shí)緩解這種影響。另外，在使用異步電機(jī)矢量控制技術(shù)的時(shí)候，還需要考慮微處理器計(jì)算負(fù)荷、離散環(huán)節(jié)時(shí)間匹配等因素的限制。

我國地鐵車輛在建設(shè)過程中具有工況復(fù)雜、速度變化快的基本特征，而這些特征恰好都會(huì)對(duì)異步電機(jī)矢量控制技術(shù)的使用造成不同程度的影響，不利于異步電機(jī)中離散磁鏈觀測(cè)器的穩(wěn)定性，影響了觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，大大的增加了異步電機(jī)矢量控制技術(shù)的實(shí)施難度[2]。

3 地鐵車輛的防滑、防空轉(zhuǎn)控制技術(shù)的研究

眾所周知，地鐵車輛之間的距離是非常短的，而在車輛運(yùn)行的過程中又需要頻繁的進(jìn)行車輛的牽引與制動(dòng)，確保每一節(jié)車廂的加速度與減速度保持一致，所以，必須要有一套完善的車輛防滑、防空轉(zhuǎn)系統(tǒng)。一般情況下，車輛防滑、防空轉(zhuǎn)系統(tǒng)是由牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)和車輛制動(dòng)系統(tǒng)共同組成，利用車輛制動(dòng)系統(tǒng)中的防滑系統(tǒng)避免車輛打滑造成的安全隱患。當(dāng)?shù)罔F牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)候，系統(tǒng)中的空氣制動(dòng)電子控制單元會(huì)對(duì)當(dāng)前電制動(dòng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保電制動(dòng)力能夠滿足車輛制動(dòng)減速度的實(shí)際需求。如果電制動(dòng)力無法滿足這一需求，就要及時(shí)對(duì)不足的地方進(jìn)行補(bǔ)充，避免對(duì)地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)造成損害，影響地鐵車輛的運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性[3]。

4 地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定性控制技術(shù)的研究

地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定性是保證地鐵車輛能夠安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，在地鐵車輛運(yùn)行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)中的直流側(cè)濾波電感和支撐電容會(huì)受到各種各樣因素的影響，像是車載變流裝置本身空間、重量、諧波抑制要求都會(huì)限制地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的正常使用。一般情況下，會(huì)選擇電感比較大、電容比較小的設(shè)備，避免出現(xiàn)過多的能量損耗。而且，在設(shè)計(jì)線路電阻和電感內(nèi)阻的時(shí)候，也應(yīng)該盡可能小，這樣才能確保地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。如果不能保證這些因素的合理控制，就會(huì)造成抑制系統(tǒng)振蕩的情況，不利于地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語

綜上分析可知，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，為了有效緩解持續(xù)上漲的人口數(shù)量給交通帶來的壓力，參與運(yùn)營的地鐵車輛越來越多，為了確保地鐵車輛的正常運(yùn)行，就必須要加強(qiáng)對(duì)地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的控制技術(shù)的研究。從異步電機(jī)矢量控制技術(shù)、地鐵車輛的防滑、防空轉(zhuǎn)控制技術(shù)、地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定性控制技術(shù)的角度進(jìn)行分析，更好的發(fā)揮出地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)在地鐵運(yùn)行過程中的實(shí)際作用。

參考文獻(xiàn)

[1]孫大南.地鐵車輛牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京交通大學(xué)，2012.

[2]趙雷廷.地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵控制技術(shù)及性能優(yōu)化研究[D].北京交通大學(xué)，2014.

[3]張哲.地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)與其控制技術(shù)研究[D].北京交通大學(xué)，2015.