电力电子器件在轨道交通车辆牵引中的应用

新时期我国科学技术发展水平的不断提升,对轨道交通车辆制造及性能优化产生了积极影响。为了增强轨道交通车辆牵引效果,丰富其技术内涵,保持车辆良好的应用状况,需要重注电力电子器件的应用,积极开展具体的研究工作,避免轨道交通车辆应用质量、牵引效率等受到不利影响,从而更好地体现出电力电子器件的应用价值,满足轨道交通建设事业的可持续发展要求。基于此,文章系统阐述了轨道交通车辆牵引中电力电子器件的应用。

机车牵引变流器输入侧接地故障诊断策略研究

机车运用过程中,为区分不同点接地故障,一般通过判断接地电压传感器的接地电压波形变化特征进行区分。为精确判断出有运用风险的输入侧接地故障点,对牵引变流器输入回路进行了研究,针对目前机车牵引变流器发生输入侧接地故障时未对不同接地点接地电压波形进行区分的故障判断逻辑,通过分析输入回路不同点发生接地时,接地电压的变化特征,提出针对输入回路不同点发生接地故障后的优化检测判断逻辑。通过半实物仿真和地面试验验证,表明采用通过区分接地电压变化特征,优化输入侧接地判断逻辑,对输入回路接地点的接地故障判断更加精准,极大地降低因发生输入侧接地故障导致的停车机破事故,提升机车运用的可靠性。

电力机车牵引变流器接地检测电路优化

针对现有电力机车接地检测回路,当出现牵引变压器二次侧同名端接地的故障工况时,在主断路器闭合及牵引变流器启动前,电力机车的牵引变流器直流母线会出现异常充电现象,形成严重的安全隐患。为解决该故障工况下的直流母线异常充电问题,在牵引控制单元发脉冲前,通过对该故障工况下的接地检测回路进行电路原理分析,查找直流母线异常充电的原因。针对直流母线异常充电的原因,对现有牵引变流器的接地检测回路进行电路优化。搭建半实物仿真平台,将优化后的接地检测回路通过半实物仿真平台进行验证,监控直流母线在该故障工况下是否出现异常充电现象。经过半实物仿真验证,优化后的电力机车接地检测回路在该故障工况下不会出现直流母线异常充电的现象,且使用该接地检测优化电路,牵引控制单元的接地检测算法无需更改。接地检测回路的优化改造,能够有效地解决电力机车直流母线异常充电问题,有效地提高牵引变流器的安全性和稳定性,并且该优化电路结构简单、易于实现,具备较高的推广应用价值。

系列化中国标准地铁列车信息安全组件设计

系列化中国标准地铁列车的列车控制与管理系统采用以太网作为通信网络,这一举措在提升车辆车载系统的集成度和智能化的同时,也带来潜在的信息安全风险。为应对这一挑战,文章提出通过部署专用的车载信息安全组件降低安全风险。具体而言,首先,与通用信息安全组件及工业控制系统信息安全组件进行对比分析,有针对性地提出列车车载信息安全组件的功能需求。其次,给出1种机箱板卡式的硬件,并配套开发基于“快速数据路径”技术的软件方案。最后,详细介绍该车载信息安全组件在系列化标准地铁列车样车上的应用实例,由此证明该车载信息安全组件在系列化中国标准地铁列车中部署的可行性。

机车牵引控制单元控制芯片热分析及仿真

本文对机车牵引控制单元核心控制电路板卡上高速处理器芯片进行散热设计和仿真研究,并对不满足散热需求的热设计进行改进。通过对比热仿真结果和实际应用环境下的芯片温升,充分验证了热仿真对散热设计具有指导意义。

轨道交通车辆电力牵引传动系统设计

介绍了电力牵引传动系统的概念,从牵引参数、曲线设计、匹配性等角度分析了轨道交通车辆电力牵引传动系统的设计,对提升城市轨道交通车辆的牵引和电制动性能有一点的参考价值。

中车大连电牵 五个转变促商业模式转型

中车大连电力牵引研发中心有限公司(简称中车大连电牵)是中国中车旗下以轨道交通装备牵引与控制技术研发起家的高科技企业,近年来基于阿米巴经营理念,通过组织模式、经营重心、营销理念、发展路径和业务布局五个方面转变,促进商业模式由研发向营销转型,助力企业高质量发展。

动车组静调试验中直流母线电压振荡分析与抑制

为解决厂内静调试验中高速动车组牵引变流器模拟牵引工况下,其中间直流环节发生电压大幅振荡的问题,该文针对源侧整流器提出引入补偿环节的虚拟电阻控制方法。在单相PWM整流器dq坐标系数学模型的基础上,建立源侧整流器与二次谐振电路并联的等效输出阻抗模型以及牵引逆变单元和辅助变流器的等效输入阻抗模型,并基于上述模型,结合Bode图和Nyquist曲线分析直流环节电压出现振荡的主要原因,即二次谐振电路与恒功率负载间的交互作用会引发中间直流环节电压振荡。所提振荡抑制方法利用虚拟电阻等效增加了负载侧输入阻抗,使得系统开环增益满足禁区稳定判据,可提升系统的稳定裕度。最后,通过仿真和实验验证了该文分析的正确性和所提控制方法的有效性。

基于智能模糊控制在机车黏着优化策略中的研究

在机车运行过程中,轮轨间的黏着条件受天气、车辆结构等影响复杂多变。黏着性能好坏直接决定机车牵引力能否正常发挥。传统的黏着优化一般采用组合矫正等方法,该类方法结构简单,存在自适应能力弱、黏着利用率偏低等问题。文中提出一种新型的黏着优化控制方法,它是将专家知识和试验数据采集的样本通过训练学习,建立一种具有自适应能力的T-S模糊神经网络控制器,来寻找最优黏着控制点提高黏着的利用率。该方法无需建立精确数学模型、能够自适应各种复杂多变的黏着条件,具有很强的鲁棒性。最后通过仿真试验验证,文中采用智能模糊控制技术在机车黏着优化策略中,能够明显提高机车牵引力的发挥,改善车辆的控制性能。

北京机场线车辆液压制动夹钳的国产化研发

介绍北京机场线液压制动夹钳的结构组成、基本工作原理和主要功能,对液压制动夹钳主要部件进行力学性能理论分析和计算,并针对北京机场线原车液压制动夹钳在实际运行中存在的问题进行了设计优化。改进后的国产液压制动夹钳顺利通过例行试验、型式试验和疲劳试验,并在北京机场线车辆成功进行装车试验,为北京机场线国产制动系统的研制打下了坚实基础,并为机场线车辆液压制动夹钳的运用维护提供了保障。

低载波比牵引系统的感应电机特征根离散化模型研究

在大功率和高速电机驱动领域,电机控制系统将运行于低载波比工况。传统的一阶欧拉、二阶双线性等降阶离散化模型在低载波比下由于离散化误差过大,对应的状态观测将出现幅值和相位的稳态误差,严重时甚至出现发散不收敛现象。针对上述问题,该文提出了感应电机特征根离散化模型。通过构建感应电机的复矢量模型状态空间方程,将满秩的状态转移矩阵进行对角化,得到状态转移矩阵的精确离散化结果,该模型在低载波比时仍具有较高的离散化精度。同时,提出了一种基于伯德图的离散化误差定量分析方法,通过定量对比不同离散化模型和连续域模型之间观测变量的幅值和相位误差,从理论上证明了提出方法的优越性。最后,通过仿真和实验验证了上述感应电机特征根离散化模型在低载波比下均具有良好的稳态精度与暂态跟随性能。

160 km/h动力集中动车组动力车通信数据联调试验台研究

160 km/h动力集中动车组动力车是中国铁路研发的一种编组灵活机动、运行成本低的新型交流传动电动动力车。由于其无法在单车出厂前完成实际编组调试,对于动力车生产主机厂来说,为动力车编组出厂试验提供一套有效模拟拖车及控制车通信数据的联调试验设备成为现实需求。本文介绍了一种用于实现速度160 km/h动力集中动车组在无拖车条件下进行动力车联调试验的调试系统。该系统将LON网关、WTB网关、以太网交换机集成在电脑中直接收发测试指令,电脑采用基于Qt开发的上位机测试软件可以模拟非动车组且满足动力车测试,旨在帮助用户提高维护人员的业务能力,提升维护人员对动车组的运用管理,日常检修和维护,故障分析处理及应急处置的能力,满足动力集中动车组出厂网络调试的需求,极大地提高了机车出厂的可靠性。

车载储能系统中并联DC-DC变换器的研制

在此设计一种用于有轨电车储能系统的DC-DC变换器并联系统。DC-DC变换器可以实现电能双向传输,在有接触网区,超级电容组通过DC-DC变换器储存电能,在无接触网区,两组超级电容组分别通过DC-DC变换器升压输出并联为车辆提供电能。通过系统的小信号模型分析,设计并联系统的闭环控制器。最后,通过仿真以及实验验证了所提设计方法的可行性。

超级电容车载应急牵引系统DC/DC变换器研制

设计了一种用于超级电容有轨电车应急牵引系统的DC/DC变换器,旨在实现上海松江有轨电车示范线电网故障时的应急牵引性能。双向DC/DC变换器在正常电网供电时超级电容组储存电能,在电网故障时超级电容组为车辆提供电能。通过系统的小信号模型分析,设计双向DC/DC变换器电压电流双闭环控制器;给出了变换器储能电感工程化计算方法。最后,通过实验验证了设计方法的可行性。

城轨车辆牵引系统耦合振荡研究

城轨车辆的直流供电环节是牵引传动系统良好调速性能的关键,受车载变流装置及谐波抑制等诸多因素的限制,使得牵引系统在外界激励作用下容易发生直流侧耦合振荡。文章通过探究失稳原理,提出主动、被动阻尼抑制方法,并通过仿真验证了振荡抑制算法的有效性和正确性,从而实现牵引系统直流侧耦合振荡抑制的作用。

工业以太网在城轨车辆中的应用研究

基于以太网技术的列车通信网络为研究对象,从列车通信网络架构设计及功能集成设计2方面进行了应用性研究。首先,对基于以太网的列车通信网络构建形式进行了探讨,并从不同维度对各种网络拓扑形式进行了可靠性分析;在此基础上,进一步讨论了多业务融合网络技术在城市轨道交通车辆中的实现形式;最后,通过具体的应用实例验证了文中所设计的适应多业务融合的列车以太网网络拓扑的可行性。实测表明,该网络系统模型稳定可靠,具有较强的网络兼容性以及良好的通信性能,能够有效提升网络控制系统应用效率。

铁路车辆牵引主回路接地故障诊断与处理半实物仿真系统设计

针对铁路车辆牵引主回路接地故障诊断与处理功能测试需求,设计了一套半实物仿真系统。通过分析动力集中动车组牵引主回路正常情况及发生接地故障时的电压电流关系,建立牵引主回路模型和故障注入模型,并利用该动车组牵引控制单元对设计的仿真系统进行了实时测试与验证。测试结果证明了该半实物仿真系统及模型的有效性,既可以用于正常工况下牵引回路控制性能仿真,也可以用作故障诊断与处理功能的仿真测试,具有较高的应用价值。

以太网络拓扑在轨道交通车辆中的应用分析

目前以太网在轨道交通车辆中的应用已经普及,从在某个子设备内部使用到整车网络均采用以太网,从以太网单纯的维护使用到整车以太网控车,从不同设备以太网各自独立到整车各设备以太网的融合。从应用的角度阐述以太网在轨道交通车辆网络中的拓扑类型及发展趋势。

三电平双向变换器在车载储能系统中的应用

混合动力机车车载储能系统具有双向稳压、功率密度高、充放电速度快等特点,是新能源调车机车的理想方案。此处以适配混合动力机车为前提,设计了一种三电平双向DC/DC变换器系统。DC/DC变换器通过检测母线电压实现对动力电池充放电的自动控制,采用双闭环控制及中点平衡控制策略,对整个系统实现并联均流控制。通过仿真及实际验证,证明所设计的DC/DC变换器储能系统控制策略可以有效抑制其在充放电过程中的中点偏移,实现能量双向流动,验证了控制方法的可行性和合理性。

一种钢轨铣磨车牵引电传动系统

介绍了一种应用于钢轨铣磨车的牵引电传动系统,该牵引电传动系统驱动钢轨铣磨车低速稳定运行;通过水冷循环实现主变流器冷却,再利用风机把水冷循环的散热器和制动电阻的热量带走。实际应用证明,该电传动系统能够很好地适应钢轨铣磨车长时间低速、大功率运行的特点,满足钢轨铣磨车低恒速控制精度要求。