轨道交通永磁同步牵引系统研究

由于体积小、重量轻、效率高、功率密度高的特点,永磁同步电机近年来受到轨道交通行业的密切关注。阐述了永磁同步电机的发展概况、优点及其结构,并从实现轨道交通直接传动和直接替换现有异步牵引系统两方面阐述了目前永磁同步牵引系统的研究概况,同时介绍了南车株洲电力机车研究所有限公司在永磁同步牵引系统所开展的工作。综合技术趋势和工程化,从系统设计策略、主电路结构、永磁同步电机、控制策略以及运营维护等方面对永磁同步牵引系统进行了具体的分析,为永磁同步牵引系统的研究应用提供参考,以积极推动我国永磁同步牵引系统的技术发展。     

轨道交通永磁同步牵引系统的发展概况及应用挑战

永磁同步牵引系统在轨道交通领域已逐步进入到工程化和商业化应用阶段。株洲南车时代电气股份有限公司在沈阳地铁上首先实现了该系统的装车试验,对于我国轨道交通牵引系统技术的自主创新具有积极而深远的意义。文章在简要介绍国内外轨道交通永磁同步牵引系统发展技术现状的基础上,阐述了该系统的技术优势及态势,同时阐明其在轨道交通领域内的应用挑战,为该系统的发展提供一定的参考。     

轨道车辆永磁牵引电动机控制技术综述

永磁同步电动机由于具有高效率、高功率密度、启动特性好、加速能力强及噪声低等优点，在轨道交通领域得到广泛关注，具有广阔的应用前景。针对轨道车辆永磁牵引传动系统的驱动变流器拓扑和控制技术两方面展开综述。概述永磁牵引电动机变流器拓扑及其调制策略的研究现状，分析基于两电平拓扑和三电平拓扑牵引变流器的优缺点；综述碳化硅电力电子器件在轨道车辆牵引变流系统的优势和应用现状；对永磁牵引电动机的矢量控制、直接转矩控制及模型预测控制等方法进行总结与分析；针对轨道车辆的应用特点，阐述现有永磁牵引电动机弱磁控制和无位置传感器控制方法的研究现状。最后，对永磁牵引电动机控制技术的发展趋势进行展望。     

永磁同步牵引系统在沈阳地铁2号线地铁车辆上的应用

介绍了沈阳地铁2号线车辆永磁同步牵引系统的装车方案、技术及风险分析,永磁同步牵引系统装车后的相关调试、试验及运行情况。永磁同步牵引系统运行稳定、节能效果明显,对城市轨道交通牵引系统的发展具有积极而深远的意义。     

城市轨道交通永磁同步牵引系统

正永磁同步电机以其高效率、高功率密度、强过载能力等优点受到轨道交通牵引系统研发人员的高度重视。德国、法国和日本等轨道交通装备制造强国纷纷开展永磁同步牵引系统的研制,大多完成了样机试制、线路试验考核,正逐步进入工程化和商业化的推广应用阶段。我国已经进入城市轨道交通建设的高速发展时期,建立绿色城市交通系统是未来城市轨道交通的发展方向之一。株洲南车时代电气股份有限公司作为国内领先的车载电气系统集成     

地铁车辆用永磁同步牵引电动机地面试验研究

在对地铁车辆牵引系统介绍的基础上,阐述了永磁同步牵引电动机的数学模型。根据永磁同步牵引电动机的特性及地铁车辆的运行特点,在地面试验平台上实现了永磁同步牵引电动机的恒转矩、弱磁控制和高速时的带速度重新投入控制,并给出了试验结果。从系统效率的角度与异步牵引系统进行了对比,结果表明,永磁同步牵引系统效率高。地面试验为永磁同步牵引电动机在地铁车辆上的装车应用奠定了坚实的基础。     

地铁车辆永磁同步牵引系统粘着控制研究

从粘着控制的基本原理出发,针对永磁同步电机的特点,提出了适用于地铁车辆永磁同步牵引系统的粘着控制方案,并将其成功应用于沈阳地铁二号线永磁同步牵引系统地铁车辆。运行实测数据波形表明,该粘着控制方案能使车辆平稳地发挥牵引力,减少了空转/滑行现象,切实有效地提高了旅客舒适度。     

前言

正随着我国轨道交通网络建设规模与运营里程的快速增长,轨道交通系统能耗已成了影响运营成本、决定是否可持续发展的重要因素。在国家"十二五"规划中对节能减排、环境保护做了非常严格的规定,轨道交通作为能耗大户,责无旁贷,必须考虑节能减排的措施和方法。牵引系统是轨道交通车辆的机电能量转换单元,其性能在某种程度上决定了轨道交通车辆的动力品质、能耗、控制特性与安全性,因而是轨道交通车辆节能升级的关键。具有高效率、高功率密度的永磁同步牵引系统是近年来国际上正在积极研究、探索的新方向,在经过了样机开发、线路试验的历程后,永磁同步牵引系统正逐步     

轨道交通新型永磁同步牵引电机的设计与比较

在满足轨道交通使用的原有异步电机的外特性和结构约束的条件下,基于一种新型永磁同步牵引电机的转子磁路的拓扑结构,设计了一款新型少磁化永磁同步电机.通过对电机转子结构、转矩特性、损耗和线路能耗进行比较和综合评价表明,通过合理设计电机的磁路,可以充分利用永磁转矩和磁阻转矩实现更宽的工作区,同时对比现轨道交通运行的电机耗能.该新型少磁化永磁同步牵引电机节能效果显著.     

全封闭永磁同步牵引电动机冷却系统设计

永磁电机自身固有的特点以及用作牵引电动机时的高功率密度、高热负荷、轻量化、高可靠性的需求,给永磁同步牵引电动机的冷却结构设计提出了高散热能力、高可靠性和良好工艺性的要求,合理地设计冷却结构是发挥永磁同步牵引电动机优势的基本保障。文章阐述了永磁同步牵引电动机冷却系统的特点及设计方法,并提出了降低永磁同步牵引电动机温升的措施。     

市郊列车用全封闭式永磁同步电动机

风冷式感应电动机广泛用作铁道车辆的牵引电动机.但它们需要大修进行内部清洁,而且还是噪声的主要来源.为解决这些问题,建议使用全封闭式永磁同步电动机作牵引电动机,它具有与传统的风冷式感应电动机相同的功率-重量比.报告了温升试验、噪声测定和能耗计算的结果.结果表明噪声等级下降10 dB,能耗约降低10%.     

铁道车辆牵引系统用永磁同步电机比较

永磁体的采用,使永磁同步电机即使在空转的时候也能产生反电势,并且随着转速的升高反电势亦升高。当永磁同步电机作为铁道车辆牵引电机时,由于铁道车辆特有的惰行工况,必须解决永磁同步电机在铁道车辆惰行时的高反电势,以及由此带来的重投困难。如果仅从控制的角度,在电机高速运行时施加直轴负向电流,从而减弱合成气隙磁场,以降低反电势,但由此将带来惰行的铜耗,并且对控制器和逆变器的可靠性提出了更高的要求。本文从降低电机高速惰行时的反电势出发,提出了几种永磁电机方案,从而为铁道车辆牵引用永磁同步电机的选择提供一定参考。     

直线电机轮轨交通系统牵引能耗研究

直线电机轮轨交通系统牵引能耗高的缺点影响了这一新型城市轨道交通制式在我国的推广应用。本文研究了城市轨道交通系统能耗特征,介绍了国内外已运营直线电机轮轨交通系统的能耗状况,并对基于电机效率的牵引能耗对比研究、列车牵引能耗模拟比较研究、广州地铁4号线列车牵引能耗实测及模拟比较研究等多个直线电机轮轨交通系统牵引能耗研究成果和实测数据进行了比较分析。基于＂完成相同运输任务＂的比较原则,分别针对重庆地铁1号线地下线区段和高架线区段,进行了直线电机轮轨交通系统和旋转电机驱动轮轨交通系统的牵引能耗仿真计算。经综合比较研究,得出直线电机轮轨交通系统牵引能耗比旋转电机驱动轮轨交通系统高25%以上的结论。     

基于动态客流的城市轨道交通列车牵引能耗分析

城市轨道交通客运量的不断增长使得能源消耗越来越大,在此背景下,从动态客流层面研究城市轨道交通列车牵引能耗对实现城市轨道交通可持续发展具有重要意义。首先建立一个基于动态客流的城市轨道交通列车牵引能耗算法流程,通过研究动态客流对列车牵引能耗的影响,初步得到动态客流和列车牵引能耗的耦合机理。以广州地铁某线路区段为例,利用城轨列车运行计算模拟实验系统进行算例分析,以动态客流为x变量,牵引时分为y变量,牵引能耗为z变量,并利用Matlab对570组模拟实验数据进行多项式拟合,并对动态客流进行灵敏度分析。分析结果表明,列车牵引能耗随着客流的增大呈线性增长关系。     

400km/h多流制高速动车组牵引系统研制

围绕400 km/h高速动车组多制式、轻量化及节能降耗的牵引系统设计需求,阐明了牵引系统的设计原则,论述了牵引辅助变流器、永磁电机等关键部件的技术方向和设计特点,介绍了牵引系统及关键部件试验验证情况。试验结果表明,该牵引系统及关键部件性能良好,满足动车组牵引系统各项指标要求。     

电动公交车用永磁同步电机实验研究

分析了永磁同步电机的数学模型，在此基础上搭建了电动公交车用永磁同步电机实验平台，实现了电机恒转矩和弱磁控制。给出了实验结果，并且与电机设计值进行了对比，从而表明了系统具有良好的性能，并且验证了永磁同步电机设计和计算平台的正确性。     

永磁同步电机作为机车牵引电机的应用现状及前景

在介绍永磁同步电机结构和特点的基础上,对其在机车牵引电机上的应用做了较详细的介绍,并对其应用前景进行了展望。     

永磁同步电动机控制策略综述

对永磁同步电动机的控制从外同步控制、白同步控制及弱磁控制等几方面进行了详细分析。介绍了自适应控制、变结构控制和智能控制等先进控制策略在永磁同步电动机控制系统中的应用。     

并联混合动力客车用交流传动系统的设计

介绍了电动汽车发展的基本情况，以并联双轴结构的油电混合动力客车为例，从主电路、电机和控制系统方面详细阐述了采用永磁同步电机的交流传动系统，描述了系统在可靠性方面所采取的措施。系统试验以及相关的试验结果表明，该传动系统性能优良。     

基于永磁电机的高速动车组牵引变流器的研制

基于永磁电机牵引系统的特点,从系统、主电路、故障保护、结构、散热等方面对基于永磁电机的高速动车组牵引变流器进行研究和分析。试验及实际装车应用表明,牵引变流器能够满足基于永磁电机的动车组牵引系统应用需求,可供后续永磁同步牵引系统技术在相关领域的应用参考。