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動車組交流傳動技術分析及應用
楊厚金
(北京動車段,北京 大興 102611)
摘要:隨著科學技術的快速發(fā)展,鐵路系統也對列車技術進行了升級,由最初的低速列車發(fā)展為今天的高速列車,不僅提高了列車速度,還節(jié)省了更多時間。當前人們開始注重對列車功能的要求,將矛頭開始指向電機牽引功能,列車技術不斷升級,其中電磁技術和交流傳動技術是主要研究課題。接下來在本文中就針對交流傳動技術進行分析,講述交流傳動技術在動車組中的應用。
關鍵詞:動車組;電機牽引;交流傳動;技術應用
早在上世紀,科研人員就開始想辦法通過新的驅動系統代替?zhèn)鹘y的動力牽引和直流電牽引,最終研究出了交流電動機牽引,這是目前最為理想的列車驅動系統。而交流電動機可以分為兩類,一類是同步電動機,一類是異步電動機。最早的同步電動機必須要定子和轉子在同步轉速下才能運行,雖然機器運轉穩(wěn)定性較高,但是適用范圍較窄,是由法國人發(fā)明的。而異步電動機與同步電動機有著相似之處,異步電動機結構較為簡單,轉動條件也有所降低,所以代替了同步電動機,在工業(yè)生產和日常生活中得到了廣泛應用。
當前全球很多國家都在研發(fā)高速列車,但是其牽引控制系統都是采用的交流傳動技術,這都是不可改變的。那么動車組交流傳動系統的結構包括哪些:
1.交流牽引電機。當前許多國家在高速列車驅動系統中都采用的是交流牽引電機,更為準確的應該是三相交流電機,這是異步電動機的一種,而且結構上較為簡單,能夠快速穩(wěn)定運行,牽引力較強,在出現問題時可以確保列車快速制動,這是同步電動機無法做到的。目前各國都在對交流電動機進行創(chuàng)新研發(fā),希望在未來交流牽引電機能夠發(fā)揮更大作用。
2.變流裝置。交流電動機由于自身性能較好,在工業(yè)生產和日常生活中已經得到廣泛應用,而高鐵和動車組上采用三相交流電機作為牽引系統,但是想要實現三相交流電機的牽引能力,必須要具備較好的變流裝置,主要是為了最大程度的發(fā)揮三相交流電機的牽引效能。這種變流裝置結構較為復雜,而且自身運行所需功率較大,當前鐵路上使用的變流裝置都是特制的,主要是將單向交流電轉化為三相交流電,給三相交流電機提供能源。變流裝置具有許多優(yōu)點,三相交流電產生時不會對電流諧波造成干擾,這樣就可以避免供電不穩(wěn)定的問題出現;同時變流裝置的承載能力較強,能夠快速適應外界環(huán)境,應對多種突發(fā)狀況,確保列車正常運行;對變流裝置進行操控時,必須要遵守一定要求,要達到操作標準后轉矩才會啟動;通常變流裝置的變頻幅度較大,最低點可以達到0.4HZ,而最高點可以達到200HZ,列車運行時可以根據運行情況進行變頻的調節(jié),這樣就不會出現較大的起伏,對列車機械結構具有一定的保護作用;動車供電系統在供電時盡量要保持平穩(wěn),不能出現較大波動,輸出功率參數最好保持在1左右;而且變流裝置在用材上比較節(jié)省,可以減少浪費;變流裝置在安裝好后,只需要進行參數設置就可以實現運行,出現故障時維修也較為方便。
通常交流列車也分為兩種,其中應用最多的應該是單項工頻機車的控制系統,主要是采用交流-直流-交流的電流轉換模式,而這種方式又分為兩種控制方法,一種是網側變流器控制,另一種是電機側逆變器控制。
1.網側變流器控制。通常在動車組傳動系統中必不可少的部件就是網側變流器,這個變流器可以說是傳動系統的核心,能夠將電能通過變流器進行調節(jié),實現對電流大小的掌控,主要是將交流電變?yōu)橹绷麟?。同時動車組中所使用的變流器能夠減少電諧波的出現,這樣列車運行時就更為穩(wěn)定。由于列車運行時供電系統必須要提供穩(wěn)定的電能,所以網側變流器就體現出了其優(yōu)勢,被廣泛應用到列車傳動系統中,但是列車的型號也會有所不同,所以在選擇網側變流器時,也要根據列車的實際需求進行合理選擇。
2.電機逆變器控制。電機逆變器也是列車傳動裝置中的一部分,主要是將直流電變?yōu)?交流電,與變流器所發(fā)揮的作用是相反的,動車在運行時必須要有牽引裝置,這是就必須要將異步電動機與逆變器結合使用,通過其特性為三相交流電機提供動力,這樣才可以實現三相交流電機的傳動。
隨著時代的發(fā)展,交流電動機廣泛應用到社會各個領域,影響著工業(yè)生產和日常生活,那么交流電動機應該分為兩大類,一類是同步電動機,另一類是異步電動機。同步電動機的轉速改變主要是依靠電壓頻率的改變,在這個過程中主要是直流電壓在發(fā)揮作用,能夠通過晶閘管器件,對電動機進行強制換流。而且由于換流方式多種多樣,這樣就導致電壓逆變器種類的增多,電壓逆變器中的電力半導體器件始終是保持正向偏置,能夠通過對電路中的晶閘管進行逆變,使晶閘管中的負載電流降低到零,這樣就可以達到強迫換流的目的。
而通常所說的異步電動機,主要針對的是交流調速系統,這個系統是交流傳動控制系統中的一個重要組成部分,在動車組牽引裝置中,可以通過控制方式產生三相交流電,然后提供給異步電動機,這樣就可以實現電流之間的轉化,也可以有效調節(jié)異步電動機的轉速,這也是目前我國動車組技術中較為先進的技術,我國正在加大對異步電動機運行原理的研究,相信在未來,異步電動機將會發(fā)揮更大的作用。
綜上所述,當前我國動車組列車速度得到有效提高,而且穩(wěn)定性也較強,這都是由于交流傳動技術的應用,實現了對電流的變矩,使牽引裝置的牽引功率加大,這樣就可以實現動車組列車的穩(wěn)定運行。
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文章編號:1671-864X(2015)05-0048-01
文獻標識碼:A
中圖分類號:U266
作者簡介:楊厚金,男(1988-02-13)。民族:漢。籍貫:遼寧省蓋州市。當前職務:業(yè)務指導。當前職稱:助理工程師。學歷:本科。研究方向:動車組技術類。