东洋电机车辆牵引电气产品技术介绍

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1、东洋电机车辆牵引电气产品技术介绍东洋电机乍辆牵弓I电气产品技术介绍东洋电机车辆牵引电气产品技术介绍(日)星吉辉随着人们环保意识的逐渐提高,如何提高铁道电气产晶的能效利用率及环保功效,成为人们关注的焦点,因此制造出对环保有利的牵引电气产品也成为铁道电气制造商的重要使命之一.本文将对东洋电机制造株式会社电气牵引系统的相关产品的最新动向作一介绍.1概要开发出既有利于环境义可提高能避利用率的装置,成为摆在铁道牵引电气产品生产商向前的第一命题,如何提高电气牵引系统机电一体化技术应用程度是提高能源利朋率关键所在.随着机电一体化技术,相关眄己件技术以及控制技术的发展,铁道牵引变流装置

2、也有了突飞猛进的发展.我公司一直致力于车辆牵引系统产品的开发与制造,本文将就我公司实际产品作一介绍.2主电路构成2.12电平逆变器铁道车辆用机电一体化技术最先与主回路半导体设备的发展足同步的.从而,也引起了牵引系统的变化.首先,由于大容量GTO(『】极升关)晶闸管的开发,实现了真正意义L的通过VVVF逆变器来驱动3相感应牵引电机.GTO晶闸管通过数字门极控制来完成主电流切断,因此进一步简化了主回路的构成.也就是说,2电平逆变器是通过GTO晶闸管的高电压化,大电流化而成为主流的使用方式.其后,随着lOBrr(隔离门极双极晶体管)开发,引入,使得高速动作成为可能,整流损失相

3、比GTO晶闸管更小,门极所需电力消耗更小相对于现在直流1500v线电压电车所使用的部件来说,更加耐压和可通过大电流的3300v额定电压装置已成为现在的主流部件(表1).如今几乎所有的新制牵引系统装置都在使用IGBrr.直流1500v主要半导体部件额定值表1部件额定电压额定电流GT04500V30O0A/2O0OAIGBT3300V1200A/8O0AGTO品闸管中由于dv/dt和di/di的限制,需要缓冲回路和阳极电抗器,这导致装置更加复杂和庞大.而IGBT则没有上述的缺陷(特别是模块单元),它可使用小型的缓冲『口]路,也可通过近年来出现的直流配线中最短和最有化配置方式

4、,构成无缓冲主回路.这样一来,IGBT2电平逆变器的使J}}』有了通用的标准,于是VVVF(变压变频)逆变器主回路得到了普遍的使用十台车投产后的经济评估新型机车为矿}二节约大量资金,这包括l0台车采用了现代的能疆转换和调节系统,投运后能节省大量的牵引电能和FI常维修费用.节约的电能包括提高r能量再生比例,总效率提高到84%,辅机由于利用了町调的冷却系统节约r能蛩的消耗.60%.由于提高了机车完好率,机车的停车待修率由25%降到10%.节约的重要因素还在于增加了计算检查检修的间隔时问,计划外修理的概率大为降低而且修理二I作均可在车库内进行.更换机组和模块的维修工作费时不超

5、过4小时,而且还包括将机车拖入车库的时间.由于采川r}l常维修新概念可使运营消耗降低一7一编译:樊俊杰电气牵引2009年第2期(总第118期)图12点式逆变器功率单元图1中为标准式的逆变器功率单元.一般来说,GTO品闸管对自身的动作频率是有限制的,特别是在启动和低速时,其采用的特殊变频方式(脉冲模式切换控制)所产生的电磁噪音非常刺耳,而高速开关动作通过采用IGBT实现了变频的高频率化和自由变频方式,从而达到低噪音化.另一方面,为降低主回路半导体的温度,必须要将因整流和导通损失而产生的热量冷却.在刚刚采用GTO晶闸管时,采用的是浸泡式沸腾冷却方式,其后,采用了热管式冷却.

6、现在则是普遍采用以纯水为冷媒的热管式兼有利用行驶风冷却管的冷却方式,也有采用增强行驶风利用率的冷却器来构成主回路的方式.在低地板轻轨车和新型交通系统车辆巾对空间有较大限制,一般多采用冷却风扇的方式进行强制冷却.随着机电一体化技术的应用,特别是由于VVVF逆变器控制的引入,主回路往往会因为整流动作而产生的噪音,并对信号设备产生影响,即所说的感应危害问题.一般来说,主要是回线电流噪音和直达噪音会对信号设备产生影响.为避免此问题,应将变频方法和整流动作等软件和过滤器,主电路部件,牵引电机配线,主回路箱和车辆问连接线等硬件结合起来,考虑感应危害的对策.2.23电平逆变器在IGB

7、T耐高压部件出现以前,在由低电压部件构成的回路中,所使用的部件数量相对增多,于是在1500v直流电车中使用了3电平逆变器.近几年,伴随着耐高压IGBT的发展,在牵引系统电路中很少会再见到3电平逆变器.但3电平逆变器也有其自身的优点:可减少对信号装置感应损害;控制输出电压的畸变;降低牵引电机的磁力失真音.3主电路系统3.1一般主电路方式在VVVF逆变控制中,通过主电路半导体部件的控制容量,必要的冗余度以及粘着性能等,可一并控制4～8台牵引电机,并对转向架进行单位控制.以及控制个别牵引电机等进行多方面控制.最后还应考虑车辆性能,单位成本率等因