齿轮传动比对动车组牵引特性的影响

为了解决CRH3-350动车组运行过程中出现的齿轮箱渗油问题,对动车组牵引特性和控制方法进行了分析.通过改变齿轮传动比和动车组牵引特性控制曲线,可以改变牵引电机转速.Maflab/Simulink仿真结果表明,齿轮传动比的减小可以降低牵引电机转速,而牵引电机输出转矩和电流也能满足动车组运行要求.     

时速250km动车组牵引电机可靠性建模及置信度评估

为研究牵引电机的可靠性,深入分析时速250km中国标准动车组牵引电机的结构及控制逻辑,提出牵引电机在设计阶段的可靠性建模方法.基于相似产品法对牵引电机及其关键零部件进行可靠性预计,建立基本可靠性模型,计算整机故障率;依据整车控制逻辑及用户对故障定义分类,建立任务可靠性模型,评估可靠性是否满足用户要求;采用齐次泊松分布法评估满足可靠性要求的置信度.评估结果表明:动车组牵引电机满足用户可靠性目标要求,且置信度在99％以上,采用文中方法对牵引电机进行可靠性建模及评估具有指导意义.     

动车组牵引传动三电平逆变器SVPWM控制

提出了适用于高速动车组牵引传动中三电平逆变器控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略.动车组起动和低速阶段要求转矩脉动小,采用恒定最大开关频率控制的三电平异步调制策略;高速时,要求逆变器在低开关频率下的良好谐波性能,在中高速和高速分别采用4脉冲和2脉冲同步调制策略.仿真结果与实测动车组牵引电机电压波形进行了对比,证实了SVPWM控制策略的有效性.     

基于电机动力吸振的高速列车蛇行运动控制

复兴号CR400BF高速动车组动力转向架的牵引电机采用特有的四点弹性架悬方式, 在电机和构架之间安装有横向液压减振器和横向止挡, 首次采用牵引电机作为动力吸振器来控制转向架蛇行运动稳定性和蛇行频率, 从而避免引起车体弹性模态共振; 考虑悬挂参数和轮轨接触非线性, 建立了复兴号动车组非线性多刚体动力学仿真模型, 通过悬挂模态计算和动力学时域仿真, 分析了关键参数对动车蛇行运动的影响规律; 基于将电机作为动力吸振器的原理, 优化了电机节点横向刚度和横向减振器阻尼; 考虑动车组运营中的轮轨匹配随机因素, 组合400种轮轨随机匹配状态, 仿真分析了动车的动力学性能; 开展动车组长期线路动力学跟踪试验, 研究了动力转向架蛇行运动演变规律。仿真与试验结果表明: 牵引电机弹性架悬下的构架横向加速度频谱图从以蛇行频率为主频的单峰值变化为主频在蛇行频率两侧的双峰值, 说明电机起到了动力吸振器的作用; 将电机作为动力吸振器能够提高动车蛇行运动稳定性, 具有不同等效锥度的典型轮轨匹配下非线性临界速度超过500 km·h-1; 动车蛇行运动最高频率被控制在6 Hz附近, 远离车体中部菱形弹性模态频率8.5 Hz, 避免了转向架蛇行运动激起车体弹性共振; 动车组在轨道随机不平顺激扰下, 构架端部横向加速度小于0.5g, 平稳性指标小于2.5, 轮轴横向力和脱轨系数等运行安全性指标满足要求。      

动车组牵引电机轴承健康状态评估与预测

论文提出了一种基于长短期记忆网络(LSTM)的动车组牵引电机轴承健康状态评估与预测的方法.首先在动车组牵引电机轴承的时域、频域以及时频域内,进行退化特征提取,并以相关性、单调性和鲁棒性为原则,进行敏感特征选取;然后,采用深度学习网络,对所选取的退化特征进行特征融合,在此基础上,计算最小量化误差(MQE)并构建健康指数(HI)退化曲线;最后,基于LSTM的动车组牵引电机轴承的健康状态,进行评估与预测,同时运用人工神经网络(ANN),对牵引电机轴承的健康状态进行评估预测.进而并对两种评估预测的结果进行比较分析,结果表明:采用LSTM的评估预测精度较ANN的高,而且性能更优,更适合于动车组牵引电机健康状态的评估与预测.     

牵引电动机无速度传感器带速重投解决方案

为了解决无速度传感器交流牵引传动系统带速重投问题,在分析列车运行状态及牵引电机带速重投问题产生原因的基础上,提出了在列车正常运行中利用再生发电状态取代惰行工况的解决方案,并利用Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性.以动车组CRH3和电力机车HXD3的参数为例,计算了该方案对列车速度和运行时分的影响.研究结果表明,相对于惰行过电分相,该方法对速度大于200 km/h的动车组造成的速度损失和时间损失均小于2%;对速度大于60 km/h的重载货运列车造成的速度损失和时间损失均小于7%.      

基于分数阶PI~λ的矿用牵引交流电机速度控制

为了改善矿用牵引电动机牵引特性及抗负载扰动能力,实现对矿用牵引电动机的高性能控制,提高矿用机车运行的可靠性,将分数阶PI~λ控制应用于矿用牵引电动机矢量控制的速度控制器.采用频域、时域两种方法讨论分数阶积分的优良特性,设计了分数阶PI~λ并应用到矿用牵引电机速度控制器中.最后,仿真分析了分数阶PI~λ控制的矿用牵引交流电机在不同工况下的.研究表明:分数阶PI~λ可改善矿用牵引交流电机控制系统的动、静态性能,提高系统的抗负载能力.     

谐波转矩对高速列车齿轮箱体与牵引电机振动特性的影响

为研究机电耦合作用下齿轮箱体和牵引电机的振动幅值、频谱分布及其随高速列车行驶速度的变化趋势, 分析了三相逆变器输出电压谐波频率分布与牵引电机谐波转矩, 建立了传动系统扭振模型; 基于直接转矩控制理论与车辆系统动力学理论, 搭建了牵引电机控制模型和高速列车多体动力学模型; 通过Simulink和SIMPACK联合仿真平台对比了恒力矩输入与含有谐波转矩的力矩输入模型, 分析了不同速度下牵引电机谐波转矩对高速列车齿轮箱体和牵引电机振动特性的影响。分析结果表明: 当高速列车以250 km·h-1的速度匀速运行时, 齿轮箱体大齿轮上方纵向振动、小齿轮上方纵向与垂向振动受牵引电机谐波转矩影响显著, 在700 Hz主频处振动加速度幅值显著增大, 该频率恰为牵引电机输出转矩基波频率的6倍; 在谐波转矩的影响下, 牵引电机在52 Hz主频处横向振动加速度幅值增加52.78%, 在49 Hz主频处垂向振动加速度幅值增加18.95%;随着高速列车速度的增加, 齿轮箱体纵向与牵引电机各向振动加速度逐渐增加, 牵引电机谐波转矩对齿轮箱体纵向振动加速度均方根的影响逐渐减小, 在6倍基波频率处, 齿轮箱体小齿轮上方和牵引电机纵向与垂向振动加速度均先增大后减小, 在速度为250 km·h-1时达到极大值, 且齿轮箱体和牵引电机的垂向振动受6倍基波频率谐波转矩的影响比纵向振动更为明显, 而其横向振动特性几乎不受谐波转矩的影响。      

动车组用异步牵引电机转速的估计方法

总结了动车组已有的异步电机转速估计方法,简要分析了增量型转速编码器的3种测速方法．在T法测速的基础上,提出了一种实现电动车组用异步牵引电机转速估计的方法,该方法在低速区和转速调节的动态过程中效果显著,并且转速估计的准确性不受牵引电机参数变化的影响．通过对转速的估计,间接矢量控制中转子磁场定向的准确度也大大提高．以国产先锋号电动车组为例,在Matlab／Simulink下进行了仿真研究,仿真结果证明了该方法的正确性．     

我国铁路列车的自主创新之路

根据我国中长期铁路规划的要求,机车车辆将实现现代化。当前我国主要发展时速200公里速度等级及以上的高速列车,电力牵引的运输设备中,发展时速200公里速度等级的动车组、电力机车和客车：内燃牵引的运输设备中,发展时速200公里速度等级的内燃机车和客车。中国南车浦镇公司作为我国铁路客运装备的骨干企业,积极参与高速列车的研发,研发的项目有CRH6型电动车组、200公里客车以及200公里双模动车组。