发表时间：2018-07-09T15:21:54.473Z 来源：《基层建设》2018年第13期作者：马杰[导读] 摘要：牵引传动系统是地铁车辆的关键组成部分之一，运行性能关系着列车的安全和稳定。
摘要：牵引传动系统是地铁车辆的关键组成部分之一，运行性能关系着列车的安全和稳定。牵引控制单元是牵引传动系统的控制核心，具有控制、监测、通信等功能，对牵引传动系统性能起决定性作用。为了推动我国的地铁轨道交通建设和发展，本文就对地铁车辆牵引电传动系统控制关键技术进行简单的分析和论述，旨在通过本文章的研究，为我国的地铁牵引点传统系统控制自主研发和创新提供理论研究支撑。
关键词：地铁车辆；牵引电传动系统；技术；研究
1前言
我国的高校和科研所在城市面积扩张的同时，城市基础设施需要不断完善，多数城市也已建立自身的交通网。地铁车辆以运行稳定、方便快捷、高效节能的优点受到青睐。我国对于地铁车辆交流牵引传动系统控制关键技术的研究一直比较重视，但是因为起步比较晚和基础比较差一直得不到较好的发展，加之
目前国外公司对相关技术的过分垄断和封锁更使得地铁车辆牵引电传动系统控制关键技术在我国得不到较好的研究。
金开诚2地铁车辆牵引系统简介
地铁车辆牵引系统一般由若干个牵引单元组成，每个牵引单元包括受电器（如受电弓、受流器）、高速断路器、避雷器、线路滤波器、隔离开关、牵引逆变器、牵引电机等。地铁车辆多采用VVVF逆变器-异步牵引电动机构成交流传动系统，直流侧网压制式主要分为两种：DC1500V和DC750V。牵引系统的主要目的是将直流电压转换成变频变压的三相电压，用于控制牵引电机。
受电器是从直流侧网压取电的设备，高压子系统通过受电器从直流电网上取电，再分配到牵引系统和辅助电源系统。
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高速断路器具有一个内置的过流线圈。此直流高速断路器为电磁驱动型，并且遵从安全导向原则工作，例如：一旦切断控制电源，高速断路器将断开。
避雷器作为直流供电网过电压保护用装置，能有效防止来自车辆外部的过电压（如雷击等）和车辆内部的操作过电压对车辆电气设备绝缘的破坏。
线路滤波器降低了中间直流环节中的电压波动以及谐波，每个线路滤波器包含一个线路电抗器以及一
个输入滤波电容器。
隔离接地开关保证了在对牵引和辅助设备做维护工作时的电气安全。将高速断路器的原边接地。
牵引逆变器产生一个变频变压的三相电压以驱动牵引电机。当切换到制动模式时电能方向反转且牵引电机作为发电机工作。此时机械能转换成电能，并通过牵引变流器反馈回接触网用于其他列车供电。牵引逆变模块（MCM）的主要任务就是将输入直流网压转换成3相变频变压的电源并提供给牵引电机。牵引逆变模块包括了4个IGBT桥臂，其中3个用作逆变，1个用作过压斩波，采用PWM控制，这种方式能有效减小谐波分量。牵引逆变器根据中间直流环节采用的滤波元件的不同可分为电压型和电流型两种。电压型逆变器中间直流环节的储能元件是电容器，为后续电路提供恒定的直流电压；电流型逆变器中间直流环节的储能元件是电感，为后续电路提供恒定的直流电流。电压型比电流型具有较大优势且适用于异步牵引传动系统，在现代轨道交通中多采用电压型逆变器。 3低开关频率下牵引电机离散转子磁链观测模型 转子磁链观测一直是牵引电机中的关键环节，尤其是在牵引电机电压以及电流信号的传输上，完全需要观测转子磁链才能够较好的实现牵引电机转矩的良好控制。对于牵引电机而言，在现代微处理器的控制下，一般通过离散化方法来进行牵引电机连续系统的动态变化过程采样，一般来说在转子磁链观测的过程中通常会涉及到离散方法以及离散迭代计算周期等问题，此外，对于低迭代计算频率的转子
磁链观测离散模型而言，若离散精度降低，就会使得观测结果出现问题，影响电机控制的性能，基于此，下面笔者就对低开关频率下的离散转子磁链观测存在的矛盾问题以及离散化设计和高速区稳定相位补偿改进设计进行分析和论述。
3.1低开关频率下离散转子磁链观测存在的问题
传统的转子磁链离散化模型能够保证牵引电机在全速的运行状态下，依旧保持着较为稳定的收敛，而且具备较为稳定的离散精度，在这种情况下就对微处理器的要求比较高，需要微处理器能够始终以比较高的频率来进行迭代计算。不过对于牵引变流器的低开关频率特性以及微处理器的计算符合和系统控制时序等方面的要求下，一般来说，磁链模型的迭代计算的频率通常都比较低，约为开关频率的两倍左右，基于此，计算需求与实际需求见的矛盾问题就逐渐产生。
3.2转子磁链观测模型离散化设计
一般来说，离散控制系统的典型设计方式主要为以下两种：军品收藏
（1）连续域离散化设计
四甲基联苯胺连续域离散化设计利用的是各种连续域的设计方法来设计出让人们满意的连续域控制器，然后通过对控制器进行离散化，来实现转子磁链观测模型离散，这种离散的过程相对比较简单。
（2）直接数字域设计
其主要是在离散域先建立被控的离散模型对象，然后直接在离散域之中进行控制器设计。现如今连续域离散化设计比较常见，因其设计理论比较丰富且在多年的应用过程中也相对比较成熟，直接离散域设计使用上因其复杂性和不完善等原因尚未得到较好的应用。因此我们在对转子磁链观测模型离散化设计的时候，往往采用的连续域离散化设计方法来进行设计。
3.3高速区稳定及相位补偿的改进设计
在连续域离散化设计的局限性问题日益显露的情况下，为了提高兼顾微处理器的计算量小的特点，提出了高速区稳定及香味补偿的改进型离散转子磁链观测器。改进后的离散转子磁链观测模型离散的误差相对于之前明显的降低，而且当计算周期T等于0.2ms的时候，最大的离散误差<0.1%，在迭代计算周期的取值为1ms的时候，高速区的最大误差大约为4%，与连续域离散化模型相比较误差降低明显。可以说高速区稳定及相位补偿很大程度上改进了离散转子磁链观测器中存在的中高速观测转子磁疗发散不收敛以及相位过于滞后等问题，尽可能的将离散的误差降到了最小化，并且满足了微处理器的计算量小的这一特点。
4地铁牵引电传动系统稳定性控制技术的研究
宝马z9为了使得地铁牵引点传统系统的稳定性达到标准要求，我们就需要对离散模型的稳定性进行分析，一般来说们根据离散线性系统稳定性判断，离散时间线性系统会逐渐的进入到稳定的充分必要条件。对于离散磁链观测模型的稳定性程度而言，一般我们先利用函数来进行离散状态方程，然后对模型值的最大特征根来进行分析，并对转子磁链观测模型离散稳定性进行分析。一般来说当牵引电机全速范围趋近于2.0pu的时候，微处理器迭代计算的周期能够达到0.5ms，可以说离散迭代计算周期不管如何选择，转子磁链观测离散模型都难以保障其能够在全速范围内得到较好的稳定，而且随着迭代计算周期不断增大，转速会原来越高且稳定性会越来越差。基于此，我们要想保证地铁牵引电传动系统能够稳定性能够保持在较好的阶段，我们就需要对迭代周期进行控制，确保转速保持在一定的范围内，避免稳定性减弱。 5结束语
对于地铁车辆的牵引电传动系统而言，其是一个十分庞大且复杂的系统。其对稳定性和可靠性的要求十分的高，需要我们在今后的实践和研究的结合过程中，不断的进行系统整体性设计水平的提升以及性能的提升来实现，对于变流与传动控制技术的研究，将在未来的几年内取得较多的重视。
参考文献：
[1] 王伟.地铁车辆牵引传动系统检测与保护电路的设计与实现[D].西南交通大学，2016李福菊
[2] 梁海飞.地铁动车牵引传动系统分析、建模及优化[J].住宅与房地产，2015（10）
[3] 张哲.地铁牵引电传动系统与其控制技术研究[D].北京交通大学，2015
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