轨道电力牵引中高效友好电能利用

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1、轨道电力牵引中高效友好电能利用　　摘要：本篇文章主要对轨道电力牵引的相关系统进行详细论述，进而对目前的节能发展形势以及利用率提出相关建议，旨在促进电力牵引交通行业的不断发展。　　关键词：轨道交通；牵引供电系统；电能利用　　随着社会经济的迅速发展，中国轨道交通以及相关的交通行业已经在大幅度的提升。我国在大力支持资源节约以及保护环境的制度、落实智能电网工作的形势下，同样也对供电系统中的品质、性能提出了更高的要求。本篇文章针对以上两种内容通过对电子技术以及电能的利用等相关内容做出合理探讨，从而为节能方面提供重要的发展方向。　　1高效牵引驱

2、动方案　　轨道交通电力牵引系统中，能量由电力系统经交流或直流牵引供电系统传递给列车，再由列车牵引变流系统变换成合适的电能制式提供给牵引电机，最后经牵引电机（直流电机、交流异步电机、交流永磁同步电机等）将电能转换为机械能驱动列车运行。所以能量的效率取决于能量转换终端一牵引电机的效率以及能量传递系统一交流或直流牵引供电系统的效率。6　　驱动电机在轨道交通系统的运行中起到了重要的作用，能够将电能转换成动能，并且所产生的能量对轨道交通系统的整体效率起到了十分重要的作用。当前，驱动电机主要由以下两种类型：一种类型是直线电机；另一种类型是旋转电

3、机。由于直线电机具有很多的优点，比如：噪声不大等。在相关领域中得到了广泛的使用；但是，旋转电机在能量的使用数量上具有明显的优势。旋转电机主要包括以下三种：一种是直流电机；第二种是鼠笼式异步电机，第三种是永磁式同步电机。直流单机和鼠笼式异步电机在我国相关领域得到了很好的使用。在最近几年里，永磁系统在轨道交通的发展中有着重要的意义，随着对其进行不断的试验，现在已经在工程化的发展中得到应用。　　1.1永磁同步牵引电机　　电力牵引路网无论是在整体建设中还是在运行中，都在不断的发展。城市轨道交通所消耗的总体能量在城市中占很大比例。永磁同步牵引

4、电机在轨道电力牵引中有着重要的地位，随着系统消耗的速度能够对轨道交通整体的使用效果产生重要的影响。　　永磁同步牵引电机采用永磁体励磁，无需额外励磁电流，在整个调速范围内保持高能量利用率和高功率因数。相比于异步牵引系统，永磁同步牵引系统效率要高3%～5%，而在低速区段效率的提升更为明显。地铁2号线第20列列车的1台永磁同步牵引电机和l台异步牵引电机的能耗对比连续测试数据表明：永磁同步牵引电机比异步牵引电机可实现平均节能9.61%。　　我国轨道电力牵引路网建设规模和运营里程快速增长，城轨交通总能耗占城市电力负荷的百分比也日益增大。作为轨

5、道电力牵引总能耗的主要部分，牵引系统能耗的下降将极大提升整个轨道交通系统的能源利用率。　　1.2直接驱动系统6　　以往使用的轨道电力牵引手段是通过电机输出的转矩采取齿轮箱的形式来进行传递的，最后输送给轮对，从而带动列车的运行。因为使用齿轮箱转动的方式来让列车前进，所以列车在传动时一定会出现能量消耗的情况，当前能量消耗大概在2.1%左右。　　由于永磁同步牵引电机功率具有很好的密度性，所以可以参考不同的结构进行合理设计，从而减少电机的整体尺寸，让轨道电力牵引实现直接驱动的效果，提高传动的整体水平，并且避免噪声产生的影响。结合永磁同步牵引

6、电机和相关系统和以往的异步牵引之间进行认真对比发现，使用牵引转动系统能够将电能的使用效果整体提升到12.2%。　　2直流牵引供电系统的能量高效利用　　随着我国可持续发展的要求，城市轨道交通的建立从整体上给城市交通提供了便利，并且让直流牵引供电系统得到了飞速的发展。将保护环境、降低废弃等相关理念融入到相关系统，为直流牵引供电体系带来创新性的发展。　　2.1既有直流牵引供电系统的主要缺陷　　我国城轨交通直流牵引供电系统普遍采用多脉波（12脉波或24脉波）二极管整流技术。该技术简单可靠、成本低廉，但谐波污染、直流电压波动大等缺陷也逐渐暴露

7、出来，最主要的问题还在于二极管单向特性导致多脉波整流器中功率单向流动，车辆电制动能量无法回馈，只能利用车载电阻或地面电阻将其消耗：一方面导致能源浪费；另一方面热能排放导致环境温度上升，还衍生出需要通风、降温等附加问题，使系统总成本增加。　　2.2直流牵引供电系统电制动能量的回馈应对6　　通过使用逆变器的方式把再生制动能量应用到工业电网中是值得推广的。依据不同的回馈接入点，可以采取各种各样的实施方案。然而，不管哪种方案都应该对牵引能量流通回路中的相关支路要进行合理的保留。回馈的具体方式是通过电制动能量结合情况回馈到相应的电网中，相关人

8、员在对电制动能量进行合理利用，不需要对储能元件进行配置，对环境产生的影响不大，具有一定的优越性。　　尽管当前超级电容相关技术还比较生疏，如果熟练以后，就能够达到一定的质量水平，通过将PWM整流和储能综合方案之间进行有效结合在未来的发展