中国铁道科学研究院2013年度科技成果简介(续二)

<正>9 CRH3型动车组自主化牵引变流器及辅助变流器在保证CRH3型动车组技术体系和牵引变流器及辅助变流器质量标准不变的前提下,以完全自主化、接口一致性、性能一致性、功能一致性为原则,采用仿真计算和试验相结合的方法,开展牵引变流器和辅助变流器的自主设计、研制,实现对原型车牵引变流器和辅助变流器的自主替代。自主研制的CRH3型动车组牵引变流器和辅助变流器通过了铁道部产品     

高速动车组牵引传动系统软件开发平台的设计与优化

为了研制具有完全自主知识产权的高速动车组牵引传动系统,提出了基于连续功能图的软件开发平台TKDET。介绍了该软件开发平台的基本原理,并对生成的可执行代码的优化策略进行了讨论。最后给出了应用该软件平台开发的动车组牵引变流器的试验结果,表明了文中提出的软件开发平台的可用性和正确性。     

高速动车组辅助变流器研制

辅助变流器是高速动车组的重要组成部分之一。北京纵横机电技术开发公司开展了对辅助变流器及关键部件的自主研制。首先介绍自主化辅助变流器技术方案,在搭建设计和实验平台基础上进行箱体设计与强度计算、热设计、控制器和功率模块等关键部件的自主研发、控制算法研究。针对动车组辅助供电系统,自主化的辅助变流器及关键部件通过了型式试验,完成了装车运用考核及中国铁路总公司组织的技术评审。     

CRH1型动车组牵引系统的仿真研究

CRH1型动车组是中国高速动车组的重要组成部分。对CRH1型动车组牵引系统进行仿真研究,对我国高速铁路的发展有着及其重要的意义。介绍了CRH1动车组牵引系统的基本概况,重点介绍了网侧变流器和矢量控制系统的数学模型。利用仿真软件MATLAB/SIMULINK中的电气系统模块,构建了CRH1型动车组牵引系统的仿真模型,并对其牵引特性进行仿真试验。仿真结果基本符合CRH1型动车组真车试验结果。     

基于永磁电机牵引系统高速动车组的研制

围绕基于永磁电机牵引系统的特性,阐明了高速动车组的设计原则,论述了牵引变流器、牵引电机等技术的设计特点,介绍了动车组研制及关键部件型式试验及能耗对比试验情况。30万km运用考核表明,采用永磁电机牵引系统的高速动车组牵引能耗得到显著降低。     

国内首列永磁高速动车组最高运行速度达到385km/h

<正>金秋十月,广袤的三晋大地一望无垠、晴空万里,一列银白色高速动车组在大西高铁客运专线上飞速前进,这是我国首列基于永磁电机的高速动车组。该动车组搭载中车株洲电力机车研究所有限公司研制并具有完全自主知识产权的牵引变流器、网络控制系统、辅助变流器、永磁同步牵引电机等关键核心部件。     

基于CPCI总线的牵引控制单元设计与研制

牵引控制单元(TCU)是中国标准动车组牵引系统的核心关键部件。在分析中国标准动车组牵引控制单元系统功能的基础上,依据顶层设计,完成基于CPCI(Compact Peripheral Component Interconnect)高速数据总线的牵引控制单元硬件平台和软件平台开发与研制。自主研制的牵引控制单元在国家交流传动试验室已完成地面组合型式试验,装载自主研制牵引控制单元的中国标准动车组已在正线载客运行,装车考核状态良好,充分验证了牵引控制单元软硬件平台的可靠性、可用性。     

高速动车组永磁同步牵引系统的研制

为实现高速动车组的高效节能,以CRH380A为技术平台研发了高速动车组永磁同步牵引系统。主要介绍牵引传动系统的整车总体技术指标,牵引特性曲线设计,牵引传动系统主电路组成,永磁同步电机主要技术参数、冷却方式、热管理技术,主电路图拓扑结构,主变流器主要技术参数,永磁同步电机控制策略。试验及实际装车应用表明,永磁同步牵引系统、主变流器、永磁同步电机及其控制策略等核心技术可靠,该永磁同步牵引系统的电机额定效率达到98%以上,显著降低了高速动车组的牵引能耗。     

CRH380A动车组自主牵引变流器三电平功率模块研制

为满足CRH380A动车组牵引变流器三电平功率模块自主设计需求,结合三电平功率模块主电路结构特点,完成了三电平功率模块关键技术(IGBT驱动设计、低感复合母排设计和散热设计)的攻关,研制了满足CRH380A使用的自主三电平功率模块.试验和运行结果表明,该三电平IGBT模块性能良好,满足CRH380A高速动车组使用.     

CRH3型高速动车组牵引变流器冷却系统试验研究

为验证动车组高速运行时牵引变流器的冷却系统能否满足散热需求,设计并构建了牵引系统热容量测试平台,利用该平台对CRH3型动车组牵引变流器冷却系统进行了地面测试,验证了装置的可靠性,并在武广客运专线进行了CRH3型动车组牵引系统热容量的动态测试研究,测试结果表明该牵引变流器的冷却系统能够满足动车组在高速运行时的冷却性能需求。     

城轨牵引变流器自主化设计与研制

通过对DC 750V城轨牵引变流器的主电路设计,完成了IGBT及散热功率的参数计算和选型;设计和开发了变流器核心部件牵引控制单元,提出了控制单元硬件设计架构和功能,同时对软件设计及开发平台进行介绍。自主开发研制的牵引变流器在交流传动国家重点试验室完成了地面组合试验,并通过了型式试验。     

国内首列“永磁高铁”北京“试跑”

<正>近日,国内首列永磁高速动车组在北京国家铁路实验中心环形铁路试验场(简称环铁)顺利完成整车环铁型式试验。该动车组上搭载着中国中车株洲电力机车研究所有限公司研制并具有完全自主知识产权的永磁同步牵引电机、牵引变流器、网络控制系统、辅助变流器等关键核心部件。在北京环铁试验期间,共完成电气系统保护试验、网络控制系统试验、网压相关试验等20多项型式试验项目。受环铁线路条件限制,动车组的最高运行速度为160 km/h,     

高速动车组牵引变流器关键数据记录及解析

为保障高速动车组安全运行和满足牵引变流器研发及维护的需要,设计开发了高速动车组牵引变流器关键数据记录及解析系统。本系统以标准CPCI-6U结构数据采集板卡为基础,实现了对模拟信号、高低速数字信号的采集、记录工作,并能通过以太网接口与上位机进行数据传输,完成数据解析。该系统已在多款动车组牵引变流器中得到应用,在实际故障分析中提供了准确的现场数据,为牵引变流器的研发、调试及维护提供了依据。     

250km/h货运动车组牵引变流器

为适应快速货运的发展要求,通过对现有变流器整流、牵引逆变和辅助逆变部分的控制进行优化,设计了250 km/h货运动车组牵引变流器。通过仿真验证,改进后的算法能提高网侧电流信号品质,可减小辅助变流器输出电压谐波含量,并且能改善辅助变流器输出各相电压之间的不平衡度。功能和研究性试验表明温升结果满足实际要求,型式试验验证了250 km/h货运动车组电气系统设计的合理性。     

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。     

基于高温环境的内燃动车组牵引变流器研制

基于高温环境特点,对某型号内燃动车组的牵引变流器进行研究设计,详细介绍牵引变流器的主电路、主要技术参数和冷却系统,并通过试验验证该型号内燃动车组牵引变流器设计的合理性和可靠性,能够满足高温环境应用要求。     

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。     

高速动车组四象限双闭环控制参数设计与稳定性分析

动车组牵引四象限变流器输出直流电压存在二倍工频波动、四象限电流含有较多等效开关频率的纹波,对电压和电流检测时常采用硬件滤波电路或数字滤波器进行信号调理,但滤波参数设计不合理会导致控制系统不稳定。为提高400 km/h高速动车组四象限变流器控制稳定性,首先介绍四象限变流器"电压-电流"双闭环控制参数设计原则;其次重点分析电压、电流采样通道叠加滤波环节对闭环控制稳定性的影响,揭示双闭环系统稳定的条件;最后,基于400 km/h高速动车组的仿真结果验证了理论分析的正确性和有效性。     

高速动车组永磁牵引电动机研制

高速动车组对其牵引电机效率、功率密度等性能以及可靠性有苛刻的要求,而传统异步牵引电机性能提升空间较小,很难满足新一代高速铁路牵引系统的需求,因此提出研制高速动车组永磁牵引电动机来提高牵引电机的性能及可靠性。根据高速动车组永磁牵引电动机的技术特点及主要技术参数,通过磁路结构设计、抗失磁分析、轻量化设计及热管理优化,设计并制造了一台永磁牵引电动机。样机试验结果满足电动机技术条件的要求。高速动车组永磁牵引电动机研制的方法可为后续研究提供坚实的理论依据及实践经验。     

可单重四象限整流器运行的牵引变流器主电路损耗与控制研究

短编组城际动车组相对于标准8辆编组动车组动车数较少,现有牵引变流器主电路设计方案在牵引变流器故障损失动力时会对车辆运行造成严重影响。对牵引变流器主电路进行优化设计,使其具备单重四象限整流器运行的硬件基础;提出单重四象限整流器运行的主从控制策略和故障处理措施,并进行原理分析和试验验证。试验中牵引变流器实现了单重四象限整流器的独立运行。同时,车辆启动时四象限整流器的单重运行可降低IGBT损耗,并进行分析计算和仿真验证。