地铁列车电传动系统分析

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1、地铁列车电传动系统分析摘要：文章通过对我国现阶段主型地铁车辆电传动系统构成及其功能的分析。清晰的介绍了该系统各器件的作用及相互之间的关系。为地铁车辆运用与检修提供了有益的参考。关键词：地铁车辆电传动；主电路；系统工作原理中图分类号：U291文献标识码：A一、轨道车辆电力牵引发展简介电力牵引是一种以电能为动力牵引车辆前进的牵引方式。轨道车辆通过受流器从架空接触网或第三轨（输电轨）接收电能，通过车载的变流装置给安装在转向架上的牵引电机供电，牵引电机将电能转变成机械能，机械能通过齿轮传给轮对，驱动轮对在轨道上运动带动车辆前进。轨道交通电力牵引传动系统分为：1、

2、直流电力牵引传动系统（1）直流―直流（2）交流―直流2、交流电力牵引传动系统（1）直流―交流（2）交流―直流―交流早期的电力牵引的轨道车辆采用直流电动机（如北京地铁一号线）。9直流电动机存在体积大、结构复杂、工作可靠性差、制造成本高、维修麻烦的缺点。随着交流电机控制理论和大功率电力电子元器件制造技术的发展，采用交流电机牵引的交流传动技术迅速崛起，使轨道车辆电力牵引技术上了一个新台阶。交流―直流―交流供电系统运用于干线铁路。我国城市内的地铁、轻轨网络多采用直流牵引制式，城市轨道交通采用直流供电制式是因为城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径（范围

3、）也不大，因此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损失小（同样电压等级下），因为没有电抗压降。另外由于城市内的轨道交通，供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜太高，以确保安全。基于以上原因，世界各国城市轨道交通的供电电压都在直流550～1500V之间。我国国家标准也规定为750V和1500V。以北京和天津为代表的北方地区采用DC750V供电电压制式，允许电压波动范围为DC500V～DC900V，第三轨受流；以上海和广州为代表的南方地区采用DC1500V供电电压制式，允许电压波动范围为DC1000V～DC1800V，架空接触网受电弓受流。二、

4、地铁列车交流传动系统的组成及原理1、地铁列车交流传动系统的组成9地铁列车是动车组编组形式，一般一个列车由两个（或三个）动力单元编组而成。这里以六节编组的四动两拖（Tc+M+M+M+M+Tc）地铁车辆为例，简要探讨交流传动系统的组成及其工作原理。交流传动系统是以调压调频VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）逆变器为核心的电传动系统。主要由受电弓、浪涌吸收器、隔离和接地开关、高速断路器HSCB、线路滤波电抗器、线路接触器和充电限流环节、VVVF逆变器（牵引逆变器模块、制动斩波模块、线路滤波电容器）和牵引电机（4台）、制动

5、电阻和负极接地装置等组成，如图1所示。9图1.主电路系统组成牵引变流器原理图如图2所示。图2.牵引变流器原理图2、地铁列车交流传动系统的原理图1是地铁车辆1C4M单元主传动系统原理电路图，1C4M是指一台VVVF逆变器给同一辆车四台相互并联的异步电动机供电的方式，也叫“车控”方式。下面以动车B为中心，按电流流经主电路系统元器件先后顺序，介绍各器件的功能与作用。9(1)受电弓：每个动力单元都装有一个受电弓1，受电弓从接触网采集1500V电压，供给车辆牵引系统和辅助系统。在正常运行模式下受电弓受激活端的司机室控制。额定电网电压为DC1500V(变化范围100

6、0～1800V);计算电网电压在牵引时为DC1500V，再生制动时为DC1650～1800V。(2)浪涌吸收器(避雷器):每个受电弓均连接一个浪涌吸收器2。浪涌吸收器的功能是防止车辆外部的大气过电压(如雷击过电压)和车辆内部的操作过电压对车辆电气设备的破坏。它与整个车辆电气系统并联，即从受电弓进入车辆的网压，一路经过车辆的电气系统到地，一路经过浪涌吸收器到地。(3)隔离和接地开关在高压电源(DC1500V)至B车的PH箱之间串接一个隔离和接地开关3，该开关有三个位置，即受电弓受电位、连接车间电源的插座位、车辆接地位。在运行时，连接受电弓、辅助电源系统、牵

7、引逆变器系统，隔离车间电源；在车间时，连接辅助电源系统、车间电源，隔离受电弓、牵引逆变器系统；关断时，隔离受电弓、辅助电源系统、牵引逆变器系统、车间电源，并把受电弓和辅助设备电源端接地。隔离和接地开关的辅助触点用于监控和安全联锁，它有足够的间隔甚至在触点开闭过程中也不拉弧；短路电流由变电站的高速断路器限流。(4)高速断路器(HSCB)9每个动车的主电路中都接有一个高速断路器。串接在隔离和接地开关后面,即高速断路器一端接隔离和接地开关，另一端经过线路滤波电抗器接到PH箱(牵引逆变器)中的线路接触器。它可以因过流自动跳闸，也可以由DC110V电源控制跳闸，且

8、可在两个电流方向过流自动跳闸，这正好满足地铁列车牵引和再生制动运行的需要。高速断