地鐵動車牽引傳動系統(tǒng)是車體和車輛的核心,是車輛國產(chǎn)化的重點和難點。論文分析了地鐵動車獨特的輪軌粘著特性和牽引電機負載特性,完整而準確的建立了地鐵動車牽引傳動系統(tǒng)模型,深入研究了再粘著優(yōu)化控制和牽引電機并聯(lián)控制策略,并針對牽引電傳動系統(tǒng)設(shè)計中的核心問題：“車輛牽引/制動特性曲線設(shè)計”、“變流器與牽引電機合理匹配”、“牽引電機額定轉(zhuǎn)差率設(shè)計”等,提出了與之相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方法,獲得了以下成果。 地鐵動車一般采用的架控模式,論文建立了“雙軸模型”進行粘著控制研究,在分析傳統(tǒng)防滑/防空轉(zhuǎn)策略不足的基礎(chǔ)上,提出一種基于全維狀態(tài)觀測器的再粘著優(yōu)化控制方法。通過恰當?shù)臉O點配置,使得觀測器具有良好的穩(wěn)定性和收斂性,在此基礎(chǔ)上針對機械參數(shù)變化和負載擾動對控制系統(tǒng)性能進行研究,結(jié)果表明所提出的再粘著優(yōu)化控制滿足地鐵實際應(yīng)用需求。為深入地研究牽引特性和車體動力性能,借助MATLAB工具,建立了地鐵動車牽引傳動系統(tǒng)模型,并進行了各種工況仿真,結(jié)果表明再粘著優(yōu)化控制方法達到了理想的控制效果。 地鐵架控模式下并聯(lián)運行的牽引電機存在轉(zhuǎn)矩不平衡,牽引轉(zhuǎn)矩大的動軸常因超出粘著極限而發(fā)生空轉(zhuǎn)/打滑,論文分析了產(chǎn)生不平衡的原因,推導(dǎo)出轉(zhuǎn)矩不平衡度與動輪輪徑差、電機轉(zhuǎn)差率三者之間的數(shù)學關(guān)系,基于再粘著優(yōu)化控制,提出一種帶勵磁補償?shù)碾姍C并聯(lián)優(yōu)化控制方法：根據(jù)輪徑差值大小及網(wǎng)壓、車速等適當降低電機控制的勵磁給定,從而增大轉(zhuǎn)差頻率(轉(zhuǎn)差率),降低電機間的轉(zhuǎn)矩不平衡,最后進行了仿真研究和試驗。 為設(shè)計節(jié)能型地鐵列車,總結(jié)出一種地鐵車輛牽引/制動特性曲線的設(shè)計方法,在滿足列車可用粘著校核以及不降低列車動力性能的前提下,通過牽引控制充分利用車輛電氣制動再生回饋電能,減少閘瓦磨損和“二次能耗”。技術(shù)經(jīng)濟分析的結(jié)果表明,車輛制動特性曲線優(yōu)化可達到節(jié)能降噪的目的。 與干線鐵路機車不同,地鐵列車具有負載斷續(xù)及短時過載的特點,論文總結(jié)出一種適用于地鐵牽引變流器與牽引電機“系統(tǒng)匹配”的方法：在動車牽引傳動系統(tǒng)設(shè)計之初,以車輛特性曲線為依據(jù),變流器的容量參考電機制動峰值功率來設(shè)計,而牽引電機則按照“小電機匹配”方式來選擇額定點的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)(顛覆轉(zhuǎn)矩),更加強調(diào)變流器的安全裕度及電機容量的充分利用。綜合考慮地鐵動車牽引傳動系統(tǒng)設(shè)計、電機并聯(lián)優(yōu)化控制和易于維護等因素,提出了牽引電機額定轉(zhuǎn)差率的設(shè)計方法,并進行的牽引電機特性試驗。 研制了一套適用于地鐵B型車的牽引變流器,對主電路、控制系統(tǒng)、監(jiān)控界面和牽引計算軟件等進行了詳細的設(shè)計,對牽引特性、電機矢量控制和變流器溫升等進行了試驗,并對試驗結(jié)果進行了分析。
