轨道交通牵引逆变器的控制策略应用

轨道交通牵引逆变器的控制策略应用

摘要本文以上海地铁六号线阿尔斯通地铁车辆为依托,分析牵引逆变器的控制方法—转子磁场定向的旋转矢量控制,并分析矢量控制在轨道交通车辆中的应用。

关键词轨道交通;牵引逆变器;策略

随着电力电子器件、控制理论和计算技术的发展,交流传动已经逐步在取代直流传动,并显示了其在性能价格比和运行性能上的优势。我国的城市轨道交通网压大部分为1500V 压制,主逆变器采用1200A/3300V的IGBT 构成二点式逆变器,通过架空接触网受电弓受流。其中牵引逆变器控制策略是本文的主要研究对象。

1转子磁场定向的旋转矢量控制

磁场定向控制,也称矢量控制。这种方法是采用坐标变换的方法,把电动机的三相电流、电压、磁链变换到以转子磁场定向的M 、T 二相坐标系中。这个二相坐标的M 轴(磁化轴)沿着转子磁链方向;而与M 轴垂直的T 轴则与转子电流的方向重合。

矢量控制实现的基本原理,是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和电枢电流进行控制,来达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量,分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量,因此称这种控制方式称为矢量控制方式。

2逆变器控制在阿尔斯通轨道列车中的应用

1)阿尔斯通车辆牵引系统简介。上海地铁六号线阿尔斯通轨道交通车辆车体类型有三种:TC 车、M 车、MP 车。TC 车也称为拖车,带有一个司机室,装有主控制器和脉宽调制编码器(PWM )。PWM 编码器将司机室主控制器的位置信号转化成脉宽调制波,再由列车线将其传送给牵引和制动设备。MP 也称为动车,包含有有受电弓,避雷器,主熔断器,牵引逆变箱(ONIX ),线路平坡电抗器,制动电阻和四个牵引电机等主要部件。牵引电机由牵引逆变箱进行驱动。如图1牵引系统结构所示,MP 车动力电路部件将触网提供的1500V DC通过牵引逆变器转化为3相交流电来驱动牵引电机。车辆配置结构如图1。

2)逆变器控制在轨道车辆中的应用。阿尔斯通轨道交通车辆采用成熟的矢量控制技术,逆变器箱安装在动车上(如图2轨道交通牵引逆系统变电气原理图)所示,在MP 车上有受电弓,将1500 V 电源引入平波电抗器,然后供给牵引逆变器和辅助逆变器。

轨道交通牵引逆变器的控制策略应用

摘要本文以上海地铁六号线阿尔斯通地铁车辆为依托,分析牵引逆变器的控制方法—转子磁场定向的旋转矢量控制,并分析矢量控制在轨道交通车辆中的应用。

关键词轨道交通;牵引逆变器;策略

随着电力电子器件、控制理论和计算技术的发展,交流传动已经逐步在取代直流传动,并显示了其在性能价格比和运行性能上的优势。我国的城市轨道交通网压大部分为1500V 压制,主逆变器采用1200A/3300V的IGBT 构成二点式逆变器,通过架空接触网受电弓受流。其中牵引逆变器控制策略是本文的主要研究对象。

1转子磁场定向的旋转矢量控制

磁场定向控制,也称矢量控制。这种方法是采用坐标变换的方法,把电动机的三相电流、电压、磁链变换到以转子磁场定向的M 、T 二相坐标系中。这个二相坐标的M 轴(磁化轴)沿着转子磁链方向;而与M 轴垂直的T 轴则与转子电流的方向重合。

矢量控制实现的基本原理,是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和电枢电流进行控制,来达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量,分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量,因此称这种控制方式称为矢量控制方式。

2逆变器控制在阿尔斯通轨道列车中的应用

1)阿尔斯通车辆牵引系统简介。上海地铁六号线阿尔斯通轨道交通车辆车体类型有三种:TC 车、M 车、MP 车。TC 车也称为拖车,带有一个司机室,装有主控制器和脉宽调制编码器(PWM )。PWM 编码器将司机室主控制器的位置信号转化成脉宽调制波,再由列车线将其传送给牵引和制动设备。MP 也称为动车,包含有有受电弓,避雷器,主熔断器,牵引逆变箱(ONIX ),线路平坡电抗器,制动电阻和四个牵引电机等主要部件。牵引电机由牵引逆变箱进行驱动。如图1牵引系统结构所示,MP 车动力电路部件将触网提供的1500V DC通过牵引逆变器转化为3相交流电来驱动牵引电机。车辆配置结构如图1。

2)逆变器控制在轨道车辆中的应用。阿尔斯通轨道交通车辆采用成熟的矢量控制技术,逆变器箱安装在动车上(如图2轨道交通牵引逆系统变电气原理图)所示,在MP 车上有受电弓,将1500 V 电源引入平波电抗器,然后供给牵引逆变器和辅助逆变器。


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