空转滑行抑制算法在地铁永磁系统中的应用

城市地铁列车在潮湿或其他不利的轨面条件下,极易发生空转或者滑行现象,此时可利用的粘着力较低,会使轮轨发热、擦伤,严重时会发生列车脱轨事故。针对这一问题,本文在分析了地铁列车车轮粘着的基础上,提出基于加/减速度的空转滑行抑制算法,然后在Simulink环境下建立永磁同步电机控制系统,对该算法进行仿真实验,并在某地铁试验线路上进行试验验证。结果表明,该方法能够有效检测地铁列车是否发生空转或者滑行,并在发生空转或者滑行时,降低转矩,恢复列车的粘着状态,达到保护轮轨、避免脱轨事故的目的。

基于混合碳化硅器件的城市轨道交通车辆牵引节能研究

以碳化硅为代表的新一代半导体器件在城市轨道交通车辆中的应用对车辆牵引电传动系统技术的发展意义重大。将混合碳化硅器件应用于城市轨道交通车辆牵引系统中,能极大地发挥碳化硅器件高温、高频和低损耗的特点,提高车辆牵引系统效率,实现牵引系统的节能降耗目标。与硅功率器件的电机损耗相对比,混合碳化硅功率器件的电机损耗可降低4%;通过更换功率器件、配套新型牵引控制单元,以及采用新的PWM(脉冲宽度调制)控制算法,降低了功率器件的开关损耗和导通损耗。在此基础上,优化了碳化硅功率器件的控制算法,以抑制电流谐波、降低电机损耗。软件仿真和装车测试结果验证了该混合碳化硅器件在车辆牵引系统中的节能效果。

工位制节拍化生产方式在某轨道交通车辆配件供应商生产中的应用

本文首先吸取完善的轨道交通生产经验的基础上,将先进的创新性的思想融入到轨道车辆生产制造过程中,对传统的轨道交通车辆生产方式和较为先进的工位制节拍生产方式进行比较,较为详尽的分析了工位制节拍化生产方式的优越性和使用意义,并以某轨道交通车辆供应商为例,阐述利用工位制节拍化生产方式生产的主要步骤。

轨道交通用充放电电阻参数计算及选型方法

阐述了轨道交通用充放电电阻的工作原理,分析了充放电电阻的功能、工作模式、选型规则及简化电路。应用仿真软件对充放电电阻的充电和放电过程进行模拟,为充放电电阻的合理化设计提供计算及选型依据。将充电时间设置为1 s,放电时间设置为5 min/15 min,经验证是合理的。

弱磁控制算法在标准地铁永磁牵引系统中的研究及应用

为了在永磁牵引逆变器直流侧电压达到最大值后获得更宽的调速范围,需要在基速以上运行时对永磁同步电机进行弱磁控制。在研究了永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出一种基于Newton-Raphson迭代公式的永磁同步电机弱磁算法,该方法不仅可以使永磁同步电机在基速以上稳定运行,而且可以使输出转矩与指令基本保持一致。通过MATLAB/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心试验证明了该弱磁控制算法的可靠性与有效性。目前,该算法已在系列化标准地铁永磁牵引系统中得以应用。

一种适用于充电机的IGBT高频驱动电路

随着国内地铁行业的快速发展,辅助系统充电机所用绝缘栅双极晶体管(IGBT)的开关频率已经可以达到上百千赫兹,一般的驱动器已经无法满足高频条件下对驱动信号的要求,IGBT高频驱动成为当前的研究焦点。基于MOS管开关速度快的特性以及比较器高精度、良好的稳定性、灵敏性、开关等特性,设计了一款IGBT高频驱动器。比较器把接收到的驱动信号转换为两路不同的驱动信号传输至PMOS管与NMOS管,从而实现IGBT高频驱动功能。搭建实验平台,经测试IGBT高频驱动开关频率可以实现100 kHz。和传统驱动电路对比,IGBT开关频率提高了50 kHz,实现了IGBT开关频率高频化。研究成果对大功率IGBT及SiC MOSFET驱动技术的应用具有一定的参考价值。

基于TCMS的地铁列车辅助供电系统双母线并网供电控制技术方案

[目的]在目前列车辅助供电系统主流的交叉供电方式及扩展供电方式下,某台SIV(辅助逆变器)发生故障时,将对列车上用电设备的正常运行造成一定程度的影响。并网供电方式作为新兴的控制技术,具有其优越性,应对并网供电控制技术进行深入研究。[方法]以上海轨道交通8号线为例,针对该线第三批次购入列车辅助供电系统响应速度慢、可靠性不高等问题,在第四批次新购入列车的设计上提出了基于TCMS(列车控制与管理系统)控制的双母线并网供电方案。即:在中间车布置4个TLK(并联接触器),将4段单独的中压母线贯通在一起。介绍了该方案下列车辅助供电系统的中压母线结构,分析了SIV内部启动阶段和并网启动阶段的动作时序,阐述了并网供电控制逻辑、SIV启动逻辑和故障保护逻辑。[结果及结论]所提方案的并网时间大为缩短(最短可达2.5 s)。双母线多TLK的中压母线拓扑避免了母线短路导致的系统功能整体失效,提高了列车辅助供电系统的可靠性。基于TCMS控制的并网供电技术有望成为今后城市轨道交通列车辅助供电技术的发展方向。

全自动运行地铁车辆跳跃模式对标失败故障分析与处理

本文针对太原地铁2号线全自动运行场景下的自动对标失败故障,从实际故障入手分析了故障发生的原因,在信号系统、制动系统不干预的前提下制定了牵引电机转矩电流补偿方案,并在实际应用中验证了方案的可行性和正确性,为地铁列车的自动对标失败故障提供了一种解决思路。

三电平PWM整流器控制策略与技术实现

建立带有LCL(Inductance Capacitance Inductance 电感电容电感)滤波器的PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)整流器的数学模型,构造电压电流双闭环的控制方式,并采用SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation空间矢量脉冲宽度调制)产生脉冲信号驱动NPC(Neutral Point Clamped中性点箝位型)型三电平整流器的功率开关。仿真与试验结果均表明,该控制策略在有效控制网侧电流谐波的同时,实现接触网与交流电网能量的双向流动。

论全面质量管理在建筑工程项目管理中的应用

在当今时代,随着人们生活水平的不断提高,对于建筑材料的质量要求也逐渐提高,购买的标准也从考虑价格变成了考虑质量;再加上随着建筑工艺的不断提高,对建筑材料的质量也有更高的要求。对建筑材料做好要求也有利于保障整个建筑工程的质量,这也是一个企业可以长久生存下来的最根本的原因。

轨道交通辅助电源谐振软开关变换器优化设计

针对国内轨道交通120 kW辅助电源系统输入DC 1 000~2 000 V,输出DC 700 V的实际应用需求,相比于传统的半桥零电流隔离型DC/DC拓扑结构,此设计采用基于1 700 V IGBT的双机Boost和LLC两级串入并出(ISOP)的主电路拓扑结构。单机Boost升压电路调节输入电压至恒定直流母线电压。LLC电路工作于固定谐振频率点作为直流隔离变压器(DCX),获得全功率范围最优的软开关性能和最小电力半导体器件应力,进一步给出详细的闭环控制系统的设计参数。最后实验验证了此设计方案的正确性。

复矢量电流调节器在牵引永磁同步电机中的应用

在牵引电传动系统中,由于高电压、大电流的特点,同时受到开关损耗和散热等条件限制,逆变器的最高开关频率通常较低,只有几百赫兹。在这种情况下,永磁同步电机控制系统中的电流控制性能较差。为此,在复矢量法分析的基础上建立了包含延时影响的离散数学模型(脉冲传递函数),并采用最少拍系统设计方法确定电流调节器,针对数学模型在低速启动时不准确的问题,提出了补偿方案。通过仿真和现场试验结果证明,采用所提电流调节器在低速大电流启动和高速运行时,反馈电流都能很好跟随给定电流,电磁转矩也能完全跟随给定转矩;并且在加、减挡位时,电流和电压具有较好的稳态性能和动态性能。

准Z源逆变器驱动永磁同步电机的有限集模型预测控制

针对准Z源逆变器(qZSI)驱动永磁同步电机(PMSM)系统的特点,在两相静止坐标系下,提出一种有限集模型预测控制策略。由准Z源网络电容电压闭环与PMSM电磁功率前馈生成电感电流参考值,通过预测电感电流值并引入子代价函数来确定是否选择直通(ST)状态,以实现qZSI的升压控制。在非直通(NST)状态下,分别对8种开关状态下的PMSM定子电流进行预测,并与转速闭环控制生成的参考电流进行比较,选择最优的开关状态,以实现对PMSM的控制。仿真结果表明,所提控制策略可实现对qZSI的升压及PMSM转速的控制,系统具有良好的稳态及动态性能。

双向准Z源逆变器驱动永磁同步电机的快速有限集模型预测控制

双向准Z源逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统在兼具Z源逆变器和PMSM优点的同时,还可实现能量的双向流动。针对双向准Z源逆变器驱动PMSM系统的特点,提出一种快速矢量选择有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)策略。由双向准Z源网络直流链电压闭环与PMSM电磁功率前馈生成电感电流参考值,由电机转速闭环生成电机电流参考值。通过预测直通(ST)及非直通(NST)状态下的电感电流值并引入电感电流子代价函数以确定是否选择ST状态,进而实现对直流链电压的控制。在NST状态下,结合空间电压矢量脉宽调制策略,仅使目标电压矢量所在扇区的4个矢量参与PMSM定子电流预测和代价函数计算,以选择最优的开关状态,在实现对PMSM转速控制的同时减小在线计算量。仿真结果表明,所提控制策略可实现对双向准Z源逆变器的升压及PMSM牵引或制动工况下的转速控制,系统具有良好的稳态及动态性能。

一种地铁辅助电源系统中传导骚扰的抑制方法

针对某地铁车辆的速度传感器因受到辅助电源系统电源输入端产生的传导骚扰而产生的故障,详细分析了干扰源与传导路径。根据批量产品最小改动的原则,最终选择使用安规电容进行传导骚扰抑制,并详细介绍了安规电容的选型方法。通过现场测试,证明所选电容可以有效抑制电源线的传导骚扰,速度传感器恢复正常工作。

ETB在列车网络控制系统中的应用研究

针对列车网络控制系统中以太列车骨干网络的传输及网络协议特性,文章给出了ETB构成及编组拓扑,从底层初始化、列车拓扑发现协议初始化、协议管理和软件初始化4个方面介绍,模拟了ETB网络的具体流程,实现了ETB网络节点的自动编组。

轨道交通高频充电机应用研究

设计了一种轨道交通用的高频充电机,该充电机采用基于移相控制的全桥零电压开关(zvS)变换器的拓扑结构。对该充电机主要参数进行计算和系统建模,仿真结果满足系统要求。主控芯片采用TMS320F28335,算法采用带有电流前馈的比例积分(PI)控制方式,并设计了针对蓄电池负载的充电逻辑,样机试验结果满足系统要求。

拍频抑制算法在200 km/h动车组中的应用

在动车牵引系统中,由于采用单相四象限整流器,会在中间直流电压中产生频率为100 Hz的二次脉动谐波分量,由此引发逆变器拍频现象,从而影响牵引系统的稳定性。为此,在分析了拍频现象产生机制及对电流影响的基础上,提出基于角速度补偿的拍频抑制算法和调制度修正方法,然后将其应用于牵引异步电机的控制系统中。通过Simulink仿真及试验进行验证,结果表明,基于角速度补偿的拍频抑制算法和调制度修正方法应用在牵引异步电机控制系统中具有较好的性能,定子频率为100 Hz附近的低频谐波含量明显降低,低频振荡得到有效抑制,拍频电流较小。

离散电流控制在地铁永磁牵引系统中的应用

在地铁永磁牵引系统中,输出电压较高、电流较大,开关损耗和散热等条件受到限制,牵引逆变器的最高开关频率通常只有几百赫兹,而地铁永磁同步电机(PMSM)的调速范围较宽,输出频率可达300 Hz,载波比的变化范围较大。在这种情况下,常规电流比例积分(PI)控制器性能较差,难以满足系统要求。为此,根据复矢量分析方法,建立了包含延时影响的离散数学模型,在此基础上,设计离散电流控制器。通过仿真及在西安地铁2号线装车进行试验,试验结果表明基于复矢量的离散电流控制器在地铁PMSM运行过程中具有较好的动态及稳态性能,转矩(励磁)反馈电流均能较好地跟随转矩(励磁)给定电流,并且在牵引、制动过程中,电压和电流稳定变化,无明显振荡。

最少拍电流控制在海口动车牵引系统中的应用

在动车牵引系统中,逆变器输入电压较高(1800 V),为了降低功率模块开关损耗和减少散热,牵引逆变器的开关频率通常较低,只有几百赫兹,而动车牵引异步电机的调速范围较宽,输出频率可达200 Hz,转速较高时的载波比较低。在这种情况下,由于每个电周期内的电流调节次数减少,常规电流PI控制器性能变差,无法达到系统要求。为此,将异步电机电压、电流等方程进行复矢量处理,建立了包含延时影响的离散数学模型,在此基础上,设计无差拍电流控制器。通过Simulink仿真及在海口动车线装车进行试验,试验结果表明基于复矢量的最少拍电流控制器在动车牵引异步电机运行过程中具有较好的动态及稳态性能,转矩/励磁反馈电流均能较好地跟随转矩/励磁给定电流。并且在牵引/制动过程中,电压和电流变化平稳,无明显振荡。