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。     

感应电动机无速度传感器矢量控制在铁道机车车辆传动方面的应用

铁道机车车辆牵引领域中的转矩控制是利用脉冲发生器(PG)来检测牵引感应电动机的转子频率.从提高牵引系统可靠性、降低成本和维修费用以及减小感应电动机尺寸的观点出发,最好不使用PG.为此,一直在研究把无速度传感器控制方法应用于牵引感应电动机的控制,提出了应用无速度传感器的控制策略.文章叙述了铁道机车车辆牵引的新控制方法并出示一些研究试验的结果.     

机车牵引电动机轴承温升高的故障原因与解决方案

2003、2004年度我局每年都发生40余起因牵引电动机轴承温升高而落修牵引电动机的惯性故障，并且还发生了两起因客运运用机车牵引电动机轴承温升高的异地机破，不得不组织人员到外地去救援。从根本上解决这一故障不仅是保证铁路运输安全的需要，更是节约成本，控制检修费用支出的迫切任务。为攻克这一惯性故障，我们从机车牵引电动机大中修检修工艺等方面入手，经过一年时间总结了一套解决方案，并积极付诸实施，全面跟踪调查，又经过两年的时间考验（牵引电动机的一个运用周期），我们认为这套方案基本解决了这一难题。总结分析原因及具体解决方案如下：     

用于机车牵引研究的轮轨相互作用动力学模拟

当考查一种控制方法或控制技术在机车牵引电动机上应用时，必须考虑轮轨之间的相互作用动力学。其中包括车轮空转／滑行的总理以及不同的戏对牵引电动机负荷的影响。这些影响取决于牵引电动机及其控制器和轮轨粘着特性之间复杂的相互作用。本文介绍了一种可扩展用台三相电动机驱动的机车的轮轨粘着特性的动力学模型。     

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。     

可变轨距电动车用永磁牵引电动机的开发

开发与车轮集装成一体的牵引电动机是日本作为下一代用于可变轨距电动车动力系统的目标。此型牵引电动机不要动力传动装置，体积小，重量轻，结构简单并且具有实现可变轨距电动转向架的可能性。RMT17型牵引电动机是新开发的用于高速运行试验电动车的高效率永磁同步牵引电动机。本文不仅介绍了该牵引电动机的基本结构，安装位置，技术参数及试验结果，同时还介绍了与牵引电动机相关的轴承，通风冷却系统，速度传感器，接地装置等结构。另外，还介绍了采用与车轮集装成一体的牵引电动机方式的变轨距装置和变换轨距的作用过程。     

我国干线电力机车用牵引电动机简统化的探讨

从我国三十余年干线电力机车牵引电动机发展现状入手，分析了国外牵引电动机简统的情况，根据国内牵引电动机存在的问题，提出了简统化的意见。     

复励牵引电动机控制的几个问题

复励牵引电动机便于实现无级磁场削弱,控制简单,并可减少晶闸管元件数量。但复励牵引电动机在控制上也带来一些新问题:如需要预励磁;为使并联牵引电动机间的负荷分配均匀,需要采取特别措施;牵引时串励和他励的调节方式,以避免产生振荡;制动力的控制方式及在低、中速区实现较大制动力的问题。本文就这些问题提出了解决的途径。     

异步牵引电动机容积功率、折算转矩和通用性问题的分析

提出异步牵引电动机容积功率和转矩折算的概念，并分析其与异步牵引电动机体积，质量，成本价格及通用性的关系。有利于异步牵引电动机的通用化，系列化设计。     

永磁同步牵引电动机的特殊性

在阐述永磁同步牵引电动机与异步牵引电动机工作原理的差异以及永磁材料稳定性基础上,从转子不产生损耗带来的优点、过载能力、极数的选择、环境适应性、控制方式、不可逆退磁以及磁场不可调节所带来的缺点等方面,分析永磁同步牵引电动机的特殊性,并提出设计上应采取的措施,为永磁同步牵引电动机的设计提供参考。     

牵引系统的综合试验

ＧＥＣ阿尔斯通公司的电力牵引设备综合试验台，可以雹括异步牵引电动机在内的控制和牵引设备以及各种子系统进行全面的试验。试验台电源和反馈容量的总和达到２８０００ＫＷ。     

可减少维修的机车车辆用牵引电动机

介绍了为减少感应式牵引电动机定子线圈和转子风道等重要冷却部位的尘埃堆积量而开放的少维修型牵引电动机的结构特点，单体试验，实际装车试验等的概要与试验结果，确认了其性能及尘埃排出效果，还分别介绍了新开发的牵引电动机用长寿命合成润没脂与绝缘轴承的现状和试验结果，如果能在少维修型牵引电动机基础上同时采用长寿命合成润滑脂和绝缘轴承，就可实现牵引电动机120万km非解体运行。     

牵引电动机断路故障的处置

为了准确地判断并切断发生故障的牵引电动机，在内燃机车中装有主极断路断电器。但此继电器并不指明哪一台牵引电动机发生断路。为此介绍了判断断路电动机的方法及处置各种牵引电动机断路故障的方法。同时指出错误地切除故障牵引电动机导致空转继电器，主极断路继电器和空转组件线圈的烧损以及随之而来的严重后果。     

提高国产机车牵引电动机运行可靠性的历程与展望

在回顾国产机车牵引电动机３０多年来走过的艰辛历程的同时，对国产机车牵引电动机落修率明显高于进口机车的原因进行了分析，在此基础上提出了符合国情的，提高国产直流牵引电动机可靠度的目标和改进措施。     

货运电力机车用变频交流牵引电动机的开发

对客运电力机车和货运电力机车所用牵引电动机的不同特点进行描述，针对货运电力机车的使用特点，提出了速度为120km／h的交流传动电力机车用牵引电动机的设计方案，并指出开发货运用途变频交流异步牵引电动机的必要性。     

异步牵引电动机在低频段的间接转矩控制

针对牵引应用中要求机车启动转矩大、转矩脉动小的特点，提出了异步牵引电动机在低频段的转矩控制方案及其仿真模型，阐述了基本原理，给出了数学关系和仿真结果。仿真结果表明，该方案可行。     

机车牵引电动机轴承故障分析及预防措施

根据运用机车质量信息和机车牵引电动机故障落修的统计数据，分析出牵引电动机轴承故障是电机的突出故障。阐述了轴承故障发生的原因，从牵引电动机修造、维护和保养等方面提出了有效的预防措施。     

DF4c内燃机车牵引电动机电刷选用

DF4c型内燃机车使用的是ZQDR－410c型牵引电动机。随着列车提速和重载牵引，牵引电动机的落修率有所上升。我段DF4c型机车共45台，1999年牵引电动机的落修率有所上升。我段DF4c型机车共45台，1999年牵引电动机落修率已达1.5件／10万km，较1998年提高30％，严重影响机车的正常运用，影响了运输秩序。因此，我们对其进行了分析研究。     

我国C级绝缘牵引电动机的现状及前景

解剖我国现有各类进口牵引电动机Ｃ级绝缘结构及所用的绝缘材料，提出Ｃ级绝缘结构的评价方法，指出我国已经过多年对牵引电动机绝缘材料的开发利用，并对绝缘结构作了改进，目前已初步具备生产Ｃ级绝缘牵引电动机的条件和能力。     

电力牵引系统异步电动机直接转矩控制仿真

基于电力牵引系统中异步电动机直接转矩控制的基本数学模型，建立了该种异步电动机直接转矩控制系统的MATLAB／SIMULINK仿真模型，并进行了仿真。仿真结果表明：采用直接转矩控制的异步电动机具有响应速度快、暂态时间短，负载给定及转速给定突然变化时波动小、磁链幅值保持恒定、系统性能受转子参数影响小等优点，充分证明了直接转矩控制的优越性和有效性。