冀建忠?李璐

摘 要 提出城市轨道交通车辆牵引电源系统，需要运用VFF控制技术，成功达到车辆负载供电，逆变模块可以对车辆运行状态控制目标。阐述VVVF控制技术及其控制原理方式基础之上，提出轨道交通车辆牵引逆变器电路，为满足目前城市轨道交通车辆控制需求研究提供参考意义。

关键词 牵引电源系统;冷却系统;轨道交通车辆

牵引逆变器对于城市轨道交通车辆来说是不可或缺的重要“心脏”，换言之牵引逆变器的性能优劣程度，直接与车辆的运行性能、能耗、能力等情况密切相关，所以设计轨道交通车辆牵引逆变器至关重要。目前我国在城市轨道交通车辆主要采用了两种供电制式，分别为DC750V供电制式、DC1500V供电制式两种[1]。结合国内轨道交通车辆的牵引电源系统特点，分析研究了牵引逆变器主电路。

1VVVF控制技术

如今我国的城市轨道交通车辆的运行牵引动力，基本都是由三相异步交流电机实现，但是由于城市轨道交通运输列车并未产生较大运行功率和供电半径，所以并不需要较高的供电电压。再加上从电压损失方面，直流制损失要小于交流制，并且目前城市轨道交通供电线路又多处于建筑群内，所以不可以有过高供电压[2]。因此需要运用牵引逆变器，来满足轨道交通车辆运行电能转换，VVVF控制技术应运而生并被广泛应用于现阶段轨道交通车辆牵引电源系统中。该控制技术包括了两类，一类是分隔VV、VF，VV可以对直流电压幅值有效改善，VF可以对频率有效改善，该类技术方法也被称之为PM技术方式[3]。另一类是VV集中VF在逆变器内共同完成，实现了不可控整流器与直流电压恒定技术的结合应用，该类技术方法也被称之为PWM方式[4]。

2VVVF控制原理方式

2.1 VVVF控制原理

对于城市轨道交通车辆的交流异步电机来讲，旋转磁场转速的决定公式如下：

式中：电机极对数用P表示;电流频率用f表示。

转子、旋转磁场二者之间形成的转差公式如下：

式中：转子转速用nM表示。

2.2 VVVF控制方式

在应用VVVF控制技术中，可以通过调整电机转矩（S），想要实现转速调节实现途径主要包括两类：对磁极对數P做出针对性改变，适当调节电流频率f值，作为变频调速主要任务。在调速控制过程中需要对电流频率充分调节，所以需要考虑定子绕组反电动势造成的定制电流、磁通影响。定子绕组反电动势的有效值表达公式如下：根据上述公式在降低f值时，E值也会随之降低，增加U（电源电压）及E（反电动势）两值的差值，增加定子电流。假若想要确保E/f为常数值，需要确保不改变磁通值，U、E两数值近似，也就是可以在调速过程中，对电源、电流频率进行调整，即VVVF。

3牵引逆变器架控主电路设计

3.1 架控主电路

在架控主电路设计中，设计2个牵引逆变器模块，每隔模块包括支撑电容器、IGBT元件、脉冲分配板、驱动板、低感母排，电压传感器、DCU、电流传感器、放电电阻。作为单变流器模块异步电机共2台。

3.2 电路参数设计

与城市交通车辆的运行性能需求结合，需综合考虑车辆加减速度、载重、车速、轮径、牵引力等指标，进行线路仿真对牵引电机功率加以确定。

4结束语

与目前我国轨道交通车辆的供电制式、车辆运行、控制各项性能需求相结合，通过提出牵引逆变器并对其原理及VVVF控制方式进行分析，发现该技术能够提高研制效率，并且牵引逆变器能够满足轨道交通车辆的运行可靠、可维护等性能指标需求，为其他相关设计研究提供参考依据。

参考文献

[1] 翁星方，邹档兵.城市轨道交通车辆牵引逆变器的技术发展[J].机车电传动，2012，（1）：47-51.

[2] 杜继光，焉文海.浅析城市轨道交通车辆牵引逆变器的设计[J].工程技术（引文版）：77.

[3] 陈虎，王洪莲.城市轨道交通车辆牵引逆变器的技术性发展路径分析[J].山东工业技术，2017，（7）：99-100.

[4] 吴浩，王泉，王睿轶，等.城市轨道交通车辆系统牵引逆变器专用测试平台研究[J].城市轨道交通研究，2017，20（12）：83-86.