任务3城轨车辆交流牵引传动系统
城市轨道交通列车牵引传动系统
城市轨道交通列车牵引传动系统城市轨道交通列车的牵引力是由城市轨道交通列车的牵引系统产生的，因此要掌握城市轨道交通列车牵引力的知识，就必须先掌握列车牵引传动系统的根底知识。
目前城市轨道交通列车的牵引传动系统根本都是电力牵引传动系统，其根本的工作过程是：电能经过列车牵引供电系统传输和相应的转换，提供给列车的牵引电动机，电能转换成机械能，从而驱动列车运行。
城市轨道交通列车牵引供电的电源是城市电网，城市电网提供的电能经过牵引变电所的降压、整流变成DC 1 500 V (或DC 750 V),再通过馈电线传递给接触网，然后通过受流装置，由钢轨和回流线流回牵引变电所形成回流。
城市轨道交通列车牵引传动系统的根本特点是牵引功率大、传动效率高、能源利用率高、绿色环保、产生的污染很少、容易实现自动化控制。
城市轨道交通列车的牵引电动机为列车提供动力, 牵引电动机按工作原理可分为直流电动机、交流异步电动机、交流同步牵引电动机三种。
由于交流电动机与直流电动机相比不需要换向器,结构简单,可靠性高,维护量少,重量小,并能获得较大的单位重量功率, 具有良好的牵引性能, 同时三相交流牵引电动机的调频、调压特性如果设计合理, 可以实现大范围的平滑调速, 还具有防空转的性能,使黏着利用率提高；三相交流牵引电动机对瞬时过电压和过电流很不敏感, 在启动时能在更长的时间内产生较大的起动力矩。
因此,交流异步电动机有取代直流电动机的趋势。
一、牵引传动系统的工况城市轨道交通列车的牵引传动系统有两个工况：牵引工况和制开工况。
1、在牵引工况下,列车牵引传动系统为列车提供牵引动力,将供电接触网上的电能转换为列车在轨道上运行的机械能。
2、制开工况可以分为再生制开工况和电阻制开工况。
再生制动就是将列车的机械能转换成电能反响到接触网再供给其他列车或车站设备使用, 这种方式能最大限度地降低电能的损耗。
列车制动过程中牵引传动系统反响的电能超过了接触网上的限值(到达DC1 800 V)时，列车电制动产生的电能将会消耗在制动电阻上，通过制动电阻发热而消耗到大气中去，这种通过制动电阻消耗电能的电制开工况称为电阻制开工况。
城轨车辆牵引传动系统的组成和原理—交流主电路的案例分析
牵引电机供电。在再生制动时以的相时间反常的数路及径放使电电电网阻吸值收。电机反馈的
能量。各环节电路及作用为： 由TIEZ接是S是触晶隔器闸离C管／C，K接F与地CZ电开是阻关过，C电C在压Z需构保要护成主电。电路
（1）充电限流环节 （2）VVVF逆变器
在接阻放受地。电电C由时当后斩B弓将TR直仍波升1为它流不、即器差起转环能DT的动、换1节消7电～主、到高发除流T要接D速生，6传8地功、过则断构感位能电晶D路成器置6压闸是器的构，。，管用闭斩用成经T于合以波Z。斩导电检后器其波通阻测，。器，直 为作流直防用电流止是路电制过在流路动大人牵通，的与引过用充流F工它C出电况Z来的放电将电调电流直流节。冲流差因制击电，为动使能以晶电滤检变闸流波测换管的接只地
④ 脉冲模式发生器
脉冲模式发生器根据电机控制的三个输入变量：相控因数、定子频率和 校正角，实时计算牵引逆变器中的GTO触发脉冲。
图2-48 脉冲模式区域分布图
⑤ 能量反馈
在电机的能量反馈中，能量反馈到电网中，如果在电 制动的情况下，能量不能被电网完全吸收，多余的能量必 须转换为热能消耗在制动电阻上，否则电网电压将抬高到 不能承受的水平。
制动斩波器的存在确保大部分的能量能反馈回电网， 同时又保护了电网上的其他设备。
（4）牵引控制单元DCU及逆变器保护监控单元UNAS
① 牵引控制单元结构 ② 牵引控制单元基本功能 ③ DCU基本工作原理 ④ UNAS基本功能 ⑤ DCU的PCB板功能描述
a．牵引系统的控制与调整；
牵 单引 元A发bcdD．．．U控3生C0NV对脉3制AUV板是列冲SV从单设；F车模中与列元A计状式央牵3车态的D成控0引C4的产线制是U一电监生和和机板中上测与逆的外的央下与优控变处[部保化l两1制器理护；]控层与脉板保制保的冲的护护系模控；统式制 机箱／e．，调再共整生装／制有监动与测25电板块阻3电0制5动子，的A板控3。0制6是各与速调度节 电 使 元(子 用 件A／负 信是fghT．．．板 多 采制号PO责压电防逆D为 层 用动)处制制接V滑变A标 板 表参理动W动数／器收的与准 技 面和考防据线F司实气牵空路中存的术封值机现制转滤引断储印，装转；动指保波控逆板换刷电的护电令（制；变自器及电子容及S[A动器载l器）M路板23R转]D荷0的的V的板上）板8换调充是C保；指，的或及整放（测护A列令；电牵量3车，控0参值引7保制 插 的 过考AH装号 各与 制 调换理ijkl3a．．．值．（2rD、 个整板板动D列列提停9tC为，DmU和拖 模C板；；车车供车控其I8的接ULA车 拟接速牵串距AA；它制）3A一33收度引行离A的 信插33控11系。01起103的控接；本制一号件板4，是0统获 制 口9和组系车A是P个测（的取 系 与。统WA成3的温转量41前与 统P3提M2T81车3度处 的是U轴值供面针5个指连板辆理 故测列输速，板）令电接及 障、的量车入度根上与参，自 诊机状及U牵信信据考动 断通外N态速U号A引计 与值号参信／S度调／算 存处号I、考信转整储
城市轨道交通车辆构造习题答案
城市轨道交通车辆构造习题答案单元1车辆基本知识1、判断题（1）城轨车辆运⽤时普遍采⽤动车组的编组形式，所以城轨车辆有动车和拖车之分。
（√）（2）动车以D表⽰，拖车以T表⽰。
（√）（3）我国推荐的轻轨电动车辆有3种型式：4轴动车、6轴单铰接式和8轴双铰接式车。
（√）（4）通常每节城轨车辆都有属于⾃⼰的固定的编号，各城轨车辆制造商或运营商的编号⽅式⼀样。
（×）（5）贯通道是车辆与车辆之间的客室连接通道。
（√）2、选择题（含单选和多选）（1）转向架是车辆的⾛⾏装置，安装于车体与轨道之间，⼀般由（ABCD）等组成。
A、构架B、轮对轴箱装置C、弹簧悬挂装置D、制动装置（2）A型城轨车辆，它的车宽度为（C）⽶。
A、2.6B、2.8C、3.0（3）车辆主要尺⼨中新轮直径为（C）A、830mmB、805mmC、840mmD、780mm（4）下列说法正确的是（C）A、列车运⾏速度越⾼，其所受到的空⽓阻⼒越⼩B、坡越⼤，列车的坡道阻⼒越⼩C、低速时，列车的轴承和轮轨的摩擦阻⼒影响⽐较⼤D、所有作⽤在列车的外⼒⼤于零时，列车将减速运⾏三、简答题1.简要说出城市轨道交通车辆的主要结构、类型和特点。
答：城轨交通车辆主要结构由车体及客室内装、转向架、车门、车体连接装置、制动和风源系统、电⽓牵引装置、辅助电源系统、列车乘客信息系统、列车控制和故障诊断系统、空调与通风系统城轨交通车辆类型：按照车宽分类有A、B、C三种车，按照是否带动⼒装置分为动车和拖车城轨交通车辆特点：（1）列车动⼒分散布置，车载设备设计紧凑；（2）列车运⾏快速准时，安全舒适；（3）列车车体轻量化。
（4）列车车辆连接采⽤封闭式全贯通通道。
（5）列车车门数量多。
（6）列车采⽤调频调压交流传动。
（7）列车具有先进的微机控制技术及故障⾃诊断功能。
（8）车辆部件设计和材料选⽤都以安全为⾸要原则，设备正常功能失效时，其响应都将以安全为导向⽬标。
2.简要说出城市轨道交通车辆的编组。
城轨车辆牵引传动系统综合实践
城轨车辆牵引传动系统综合实践
城轨车辆牵引传动系统是城市轨道交通运行的核心组成部分，其主要作用是将电力能量转换为机械能，驱动城轨车辆行驶。
该系统主要由牵引变流器、牵引电机、齿轮减速器、轮对、车轮和轴承等组成。
牵引变流器是城轨车辆牵引传动系统的核心，其作用是将直流电能转换为交流电能，控制牵引电机的转速和转向。
牵引电机是由牵引变流器提供控制信号，使其能够实现不同的动力输出并根据需要调整牵引力大小。
齿轮减速器则是将牵引电机高速转动的输出轴减速，同时使输出能量转换为最大的扭矩输出。
轮对作为车辆轮胎，是牵引传动系统中非常重要的部件，承担着车辆行驶以及牵引力传递的重要任务。
为了保证城轨车辆在高速行驶过程中的稳定性和安全性，轮对应采用优质材料和合理的设计结构。
对于城轨车辆或高铁等大型轨道交通运输工具而言，牵引传动系统的可靠性和安全性是非常重要的考虑因素。
一旦出现故障，可能会导致车辆停止运行，造成严重的安全事故。
因此，牵引传动系统维护保养工作同样非常重要，需定期进行保养和检修，检查传动系统各部件的工作状况和运行状态，及时发现和解决问题。
轨道车辆交流牵引传动系统建设方案(二)
轨道车辆交流牵引传动系统建设方案一、实施背景随着中国城市轨道交通的快速发展，对于高效、安全、环保的轨道车辆需求日益增长。
交流牵引传动系统作为轨道车辆的核心技术，其性能优劣直接影响到车辆的运行效率与安全性。
近年来，国内轨道车辆交流牵引传动系统的技术水平已经取得了长足的进步，但在一些关键技术指标上仍与国际先进水平存在差距。
因此，从产业结构改革的角度出发，制定一套完整的轨道车辆交流牵引传动系统建设方案，对于提升国内产业技术水平、满足市场需求具有重要意义。
二、工作原理交流牵引传动系统主要通过电力电子技术、电机控制技术、传感器技术等手段，实现轨道车辆的动力输出与控制。
其核心部件包括牵引电机、逆变器、变压器等。
在运行过程中，牵引电机将电能转化为机械能，驱动车辆前进；逆变器则将直流电源转化为交流电源，为电机提供动力；变压器则起到电压变换的作用。
通过这些部件的协同工作，实现轨道车辆的稳定、高效运行。
三、实施计划步骤1.技术研发：开展关键技术攻关，包括高性能牵引电机、高精度传感器、高效逆变器等核心部件的研发。
2.产业化转化：将研究成果转化为实际产品，通过与相关企业合作，实现产品的批量生产。
3.系统集成：整合各核心部件，形成完整的交流牵引传动系统。
4.测试与验证：进行系统测试与验证，确保系统的性能与安全性。
5.市场推广：将产品推向市场，与各大轨道车辆制造商合作，实现产品的广泛应用。
四、适用范围本建设方案适用于城市轨道交通、铁路干线、磁悬浮列车等各种类型的轨道车辆。
特别是对于高速、重载、节能等需求较高的轨道车辆，本建设方案具有显著的优势。
五、创新要点1.采用先进的电力电子与电机控制技术，提高系统的效率与稳定性。
2.研发高精度传感器技术，实现对车辆运行状态的实时监测与控制。
3.优化系统集成方案，提高系统的可靠性、可维护性及使用寿命。
4.引入绿色制造理念，降低产品能耗与环境污染。
六、预期效果1.提高轨道车辆的运行效率与安全性。
轨道车辆交流牵引传动系统建设方案(一)
轨道车辆交流牵引传动系统建设方案一、实施背景随着中国城市轨道交通的快速发展，对于轨道车辆的安全性和性能要求不断提高。
其中，制动系统作为轨道车辆的核心组成部分，对于车辆的行车安全、准点率和能耗等方面具有重要影响。
当前，国内轨道车辆的制动系统主要由国外公司垄断，国内企业在技术和市场份额方面存在较大的提升空间。
因此，推动轨道车辆交流制动系统及核心元器件的国产化生产，具有以下背景：1.政策支持：国家对于轨道交通行业的发展给予了极大的政策支持，鼓励国内企业加强技术创新，打破国外技术垄断，实现关键零部件的国产化。
2.市场需要：随着轨道车辆运行速度和密度的提高，对于制动系统的性能要求也不断提高。
国内市场对于高性能的轨道车辆交流制动系统的需求迫切。
3.技术提升：国内企业在轨道车辆制动系统方面具有一定的技术积累和人才储备，具备了向交流制动系统进军的技术实力。
二、工作原理轨道车辆交流制动系统主要包括电气制动和空气制动两部分。
其中，电气制动是通过在车辆电机上施加反向电压，产生制动力矩，实现减速或停车；空气制动是通过控制空气压力，推动制动盘与车轮摩擦，产生制动力矩。
具体工作原理如下：1.电气制动：通过控制器对电机进行控制，使电机在车辆减速或停车时产生反向力矩。
控制器可以根据车辆速度、电流等参数，实时调整制动力矩的大小。
2.空气制动：通过控制空气压力，推动制动盘与车轮摩擦，产生制动力矩。
空气压力由空气压缩机和制动阀等部件控制。
在制动过程中，控制器可以根据车辆速度、空气压力等参数，实时调整制动力矩的大小。
三、实施计划步骤1.技术研发：开展针对轨道车辆交流制动系统的技术研发，包括电气制动和空气制动两部分。
研发过程中需要充分考虑系统的稳定性、可靠性、安全性和能耗等因素。
2.产品设计：根据技术研发结果，进行产品的设计开发。
主要包括电气制动装置、空气制动装置、控制系统等部分的设计。
同时需要考虑产品的可维护性和可升级性。
3.生产制造：根据产品设计方案，进行生产线的建设、调试和试生产。
城轨车辆交流传动系统简析
速 断 路 器 、滤波 电抗 器 Ｖ Ｖ￣ 变 器和 异 步 电动 机等 装置 构成 。城 轨车 辆 ＶＦ ＿ 交流 传动 系 统 的组成 因生产 厂 家 的不 同及 用户 要 求 的不 同而 不相 同，这 里 以六节 编组 的 四动两 拖 （ ｃＭＭ ＭＭ Ｔ ）城 轨车 辆为 例 ，简要 探讨 交流 传 Ｔ＋ ＋＋ ＋＋ ｃ
线路 接触 器Ｌ １ Ｂ 闭合 ，牵 引主 电路通 过充 电电阻Ｃ Ｒ对 滤波 电容 器Ｆ 充 电， ＨＥ ｃ 当 滤波 电容 器两 端 电 压达 到 电网 电压 的 ８％以上 ，充 电结束 ，线路 接 触 器 ０ Ｌ２ｊ ，短接充 电 电阻ＣＲ Ｂ ｝合 ｊ Ｇ ，列 车启动 。 ２交淀 传动 系统 牵 引和 电制动 特性 牵 引工况 时 异步 电机 作为 电动 机将 逆 变器提 供 的 电能转 化 为动 能 ，转 差频 率 （ ｓ ｆ ）大 于零 。车辆 由静 止 状态 开始 起 动 、加速 的控制 大致 可 经历 三 个模 式 ：恒转 矩控 制 、恒功 率控 制 、 自然 特性 区 。 模式一 （ 恒转 矩控 制 ） ：恒 转 矩控 制在 控制 转 差频 率 的同 时，慢 慢提 高 逆变 频 率 ｆ ，使其 值与 速 度相 符 合 。当速 度 逐渐 的增 加 ，异 步 电机 转子 ｉ 的实 际旋 转频 率 ｆ 随之增 加 。若 要 保持 转差 频 率ｆ 恒定 ， 则要 增加 逆变 频 Ⅲ ｓ
我 国早 期 的城轨 列车 多 为 国产直 流传 动 电动 车组 ，采 用 凸轮 调阻 或斩 波 调 阻的 牵 引控制 方 式 ，牵 引 电机 为直 流 电机 。而 近几 年 建设 的 城轨 项 目
均 采用 了进 口交流 传 动 电动 车组 ，牵 引 控制 方 式为Ｖ Ｖ 逆 变器 控制 ，牵 引 ＶＦ 电机 为异 步 电机 。与直 流传 动 系 统相 比，交 流传 动 系统 具 有恒 功速 度 范 围
城市轨道交通车辆-第章-电力牵引传动系统课件 (一)
城市轨道交通车辆-第章-电力牵引传动系统课件 (一)城市轨道交通车辆是现代城市交通中非常重要的一部分，而他们的电力牵引传动系统就是其运行的核心和动力。
本文将详细介绍城市轨道交通车辆的电力牵引传动系统。
一、电力牵引传动系统的组成电力牵引传动系统由三个组成部分构成：牵引变流器、牵引电机和制动电阻。
1.牵引变流器：牵引变流器是电力牵引的核心和决定因素，它可以将直流电转化为交流电。
牵引变流器能够控制电机的转速和力矩，以达到牵引车辆的目的。
2.牵引电机：城市轨道交通车辆的牵引电机是三相异步电动机或同步电动机。
牵引电机可以将电能转化为机械能，从而提供动力以驱动轨道车辆。
3.制动电阻：制动电阻是在车辆紧急制动时提供制动力的电阻元件。
当电机接通制动电阻电路时，电机旋转速度要逐渐降低，从而达到制动效果。
二、电力牵引传动系统的分类根据使用条件和使用要求的不同，电力牵引传动系统可以分为直流电力牵引传动系统和交流电力牵引传动系统两种类型。
1.直流电力牵引传动系统：直流电力牵引传动系统具有简单、可靠、成熟的技术，对牵引电机的故障诊断和控制较为方便。
同时，直流电力牵引传动系统还具有调速范围大，可靠性高的特点。
2.交流电力牵引传动系统：交流电力牵引传动系统采用AC电机，可以在不同速度下提供更高的牵引力和效率。
此外，交流电力牵引传动系统可以通过能量回馈来降低整车的能耗。
三、电力牵引传动系统的优缺点1.优点电力牵引传动系统具有牵引力大、加速度快、稳定性高和运行平稳等特点。
同时，电力牵引传动系统能够提供更为舒适的乘坐环境，降低噪声和振动。
另外，电力牵引传动系统还能够节能环保，大大减少空气污染和噪声污染。
2.缺点电力牵引传动系统的成本较高，维护和保养也比较复杂。
同时，由于其本身的构造和性能，电力牵引传动系统的动力响应有些慢，无法满足部分应急情况下的需要。
总之，电力牵引传动系统是城市轨道交通车辆运行的核心，也是现代城市交通发展的重要标志之一。
列车网络控制系统
2014届毕业设计任务书列车网络控制系统分析及故障排除专业系轨道交通系班级城轨车辆 111班学生姓名赵蒙指导老师陶艳完成日期2014届毕业设计任务书一、课题名称：城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的分析及故障排除二、指导老师：陶燕三、设计内容与要求：1、课题概述:随着电力电子技术的发展，电力牵引交流传动系统逐步替代了早期的直流牵引传动系统，在轨道交通领域得到了广泛应用，成为铁路实现高速和重载运输的唯一选择和主要发展方向。
而交流传动控制系统是交传机车和电动车组的核心部件，是列车运行的神经中枢系统。
分析该系统的工作原理，掌握常见故障的处理方法有着非常重要的现实意义。
本课题主要分析电力牵引交流传动控制系统的组成结构及各组成部件的主要功能原理，以及常见的交流传动控制技术；分析系统常见的故障现象及应急处理方法。
2、设计内容与要求：（1）设计内容本课题下设3个子课题：①CRH动车组交流传动控制系统的分析及故障排除②HXD交传机车传动控制系统的分析及故障排除③城轨车辆交流传动控制系统的分析及故障排除每个子课题设计的主要内容可包括：a.电力牵引交流传动控制系统的发展历史及现状分析b.电力牵引交流传动控制系统的组成结构分析c.电力牵引交流传动控制系统主要组成部件功能和原理分析d.各种交流传动控制技术的对比和分析e.电力牵引交流传动控制系统的常见故障排除f.结论（2）要求a.通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息；b.能够灵活运用《电力电子技术》、《交流调速技术》、《CRH动车组》《HXD型电力机车》等基础和专业课程的知识来分析电力机车交流传动控制系统。
c.要求学生有一定的电力电子，轨道交通专业基础。
四、设计参考书1、《现代变流技术与电气传动》2、《电力牵引交流传动与控制》3、《CRH2动车组》、《CRH3动车组》4、《HXD1型电力机车》5、《HXD2型电力机车》6、《HXD3型电力机车》五、设计说明书内容1、封面2、目录3、内容摘要(200-400字左右，中英文)4、引言5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点）6、结束语7、附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。
无接触网城轨车辆牵引交流传动系统的故障诊断
无接触网城轨车辆牵引交流传动系统的故障诊断无接触网城轨车辆牵引交流传动系统的故障诊断一、引言无接触网城轨车辆的牵引交流传动系统由电动机、传动装置、电力电子变流器等组成，是城轨车辆的重要部件之一。
其正常运行和稳定性对城轨交通运营的安全和效率具有重要影响。
然而，由于使用环境、电路连接等方面原因，无接触网城轨车辆牵引交流传动系统存在故障的风险，因此故障诊断成为了保障运营安全的重要环节。
二、无接触网城轨车辆牵引交流传动系统常见故障1. 传动装置故障：传动装置是城轨车辆传递电动机动力的关键部件，常见的故障包括传动链条断裂、齿轮磨损、轴承损坏等。
2. 电动机故障：电动机负责将电能转化为机械能，常见的故障有绕组断线、转子偏磁、定子绝缘击穿等。
3. 变流器故障：变流器是将交流电转换为直流电，控制电动机的旋转速度和方向，常见的故障包括IGBT管损坏、电容器老化、控制电路故障等。
三、无接触网城轨车辆牵引交流传动系统故障诊断方法1. 检测系统参数：通过监测传动装置、电动机、变流器的电流、电压、温度等参数，对系统的运行状态进行监测，并与正常工作范围进行比较，从而判断是否存在异常。
2. 检测故障信号：通过专用的故障检测设备对传动装置、电动机、变流器等关键部件进行故障信号的监测，例如检测电流的谐波分析、磁场的频谱分析等。
3. 远程故障诊断：利用无线通信技术和远程监控系统，实现对城轨车辆牵引交流传动系统的远程诊断。
运维人员可以通过远程监控中心对系统进行实时监测和故障诊断，提高故障的发现和处理效率。
四、无接触网城轨车辆牵引交流传动系统故障诊断的挑战1. 数据采集与处理：由于城轨车辆运行时速度较快，实时采集和处理大量的系统参数数据是一个挑战。
同时，如何从复杂的数据中提取有用的信息，进行快速准确的故障诊断也是一个难题。
2. 故障模式多样化：由于不同型号、不同使用环境的城轨车辆牵引交流传动系统存在差异，故障模式也各不相同。
如何建立完善的故障数据库，进行针对性的故障诊断，是一个亟待解决的问题。
城市轨道交通车辆--电力牵引传动系统 ppt课件
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牵引工况 电能
机械能
牵
受
引
电
网
弓
逆 变 器
牵引 电动机
电能
城轨车辆：
制动工况
机械能
电气牵引时，DC750V或DC1500V直流电压，然后经三
相逆变器变为交流三相电压，给牵引电机供电，实现电能到
机械能的转换。
电气制动时，牵引电机机械能转换为电能，经三相逆变
器变为直流电压反馈到电网，实现机械能到电能的转换，也
• 从主(降压)变电站及其以后的部分统称为“牵引供电系 统”。
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牵引变电所
• 牵引变电所的任务就是将电力系统提供的三相工频交流电 通过变压或变流转变为本线电动车辆可用的电源。
• 根据电流制的不同，牵引变电所又分为直流牵引变电所和 交流牵引变电所。
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• 城市轨道交通采用直流供电制式是因为城市轨道交通运输 的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因 此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损 失小（同样电压等级下）。
称为再生制动；或通过制动电阻，将机械能转化为热能。
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电能
牵
受
引
电
网
弓
牵引工况
牵引 变压器
变流器
整
逆
流
变
器
器
机械能
牵引 电动机
电能
制动工况
机械能
干线铁路车辆： 电气牵引时，25kV交流电经变压器降压后，经四象限变
流器变为直流电压，然后经三相逆变器变为交流三相电压， 给牵引电机供电，实现电能到机械能的转换。
➢ 根据牵引电机可分为：
城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的分析及故障排除设计
城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的分析及故障排除设计城轨车辆电力牵引交流传动控制系统是城市轨道交通中重要的部件之一，负责车辆的电力牵引和传动。
它通过对电机的控制来实现车辆的启动、停止、变速等功能。
本文将对城轨车辆电力牵引交流传动控制系统进行分析，并提出故障排除的设计。
城轨车辆电力牵引交流传动控制系统主要由电机、逆变器、牵引变压器、牵引变流器、车辆控制器等组成。
电机是系统的关键部件，通过传动装置将电能转化为力，推动车辆运动。
逆变器将直流电转换为交流电，为电机提供电能。
牵引变压器将高压电网的电能变成适合牵引电机使用的低压电能。
牵引变流器可以改变电机的转速，实现车辆的变速。
车辆控制器负责对整个系统进行控制和监测。
在进行故障排除设计之前，首先需要对城轨车辆电力牵引交流传动控制系统进行分析。
通过系统的故障诊断，可以确定故障出现的位置和原因。
常见的故障包括电机故障、逆变器故障、牵引变压器故障、牵引变流器故障、车辆控制器故障等。
通过对各个部件的故障诊断，可以准确定位故障源，为故障排除提供指导。
在进行故障排除设计时，首先需要确定故障的具体原因。
例如，如果是电机故障，可以通过检查电机的绝缘状况、转子的转动情况、电机的热保护等方式进行排查。
如果是逆变器故障，可以通过检查逆变器的输入电流、输出电压、控制信号等方式进行排查。
如果是牵引变压器故障，可以通过检查变压器的绝缘状况、温度状态等方式进行排查。
如果是牵引变流器故障，可以通过检查变流器的电流、电压、温度等方式进行排查。
如果是车辆控制器故障，可以通过检查控制器的输入信号、输出信号、控制逻辑等方式进行排查。
在故障排除设计中，需要精确地确定故障的原因，并采取相应的措施进行修复。
例如，如果是电机故障，可以进行绝缘处理、更换电机、调整电机的参数等方式进行修复。
如果是逆变器故障，可以更换逆变器、调整逆变器的参数等方式进行修复。
如果是牵引变压器故障，可以更换变压器、调整变压器的参数等方式进行修复。
城市轨道交通列车牵引传动系统
城市轨道交通列车牵引传动系统城市轨道交通列车的牵引力是由城市轨道交通列车的牵引系统产生的，因此要掌握城市轨道交通列车牵引力的知识，就必须先掌握列车牵引传动系统的基础知识。
目前城市轨道交通列车的牵引传动系统基本都是电力牵引传动系统，其基本的工作过程是：电能经过列车牵引供电系统传输和相应的转换，提供给列车的牵引电动机，电能转换成机械能，从而驱动列车运行。
城市轨道交通列车牵引供电的电源是城市电网，城市电网提供的电能经过牵引变电所的降压、整流变成DC 1 500 V（或DC 750 V），再通过馈电线传递给接触网，然后通过受流装置，由钢轨和回流线流回牵引变电所形成回流。
城市轨道交通列车牵引传动系统的基本特点是牵引功率大、传动效率高、能源利用率高、绿色环保、产生的污染很少、容易实现自动化控制。
城市轨道交通列车的牵引电动机为列车提供动力，牵引电动机按工作原理可分为直流电动机、交流异步电动机、交流同步牵引电动机三种。
由于交流电动机与直流电动机相比不需要换向器，结构简单，可靠性高，维护量少，重量小，并能获得较大的单位重量功率，具有良好的牵引性能，同时三相交流牵引电动机的调频、调压特性如果设计合理，可以实现大范围的平滑调速，还具有防空转的性能，使黏着利用率提高；三相交流牵引电动机对瞬时过电压和过电流很不敏感，在启动时能在更长的时间内产生较大的起动力矩。
因此，交流异步电动机有取代直流电动机的趋势。
一、牵引传动系统的工况城市轨道交通列车的牵引传动系统有两个工况：牵引工况和制动工况。
1、在牵引工况下，列车牵引传动系统为列车提供牵引动力，将供电接触网上的电能转换为列车在轨道上运行的机械能。
2、制动工况可以分为再生制动工况和电阻制动工况。
再生制动就是将列车的机械能转换成电能反馈到接触网再供给其他列车或车站设备使用，这种方式能最大限度地降低电能的损耗。
列车制动过程中牵引传动系统反馈的电能超过了接触网上的限值（达到DC 1 800 V）时，列车电制动产生的电能将会消耗在制动电阻上，通过制动电阻发热而消耗到大气中去，这种通过制动电阻消耗电能的电制动工况称为电阻制动工况。
项目三交流城轨车辆牵引变流与传动系统
项目三 交流城轨车辆牵引变流与传动系统任务三 城轨车辆交流牵引传动系统 【学习目标】（1）能够熟练分析城轨车辆直-交型调速主电路的工作原理及基本控制方式。
（2）能够描述城轨车辆交流牵引供电系统的结构，正确分析其电气原理。
（3）能熟练分析典型城轨车辆的交流牵引传动系统主电路的电气原理。
（4）了解城轨车辆交流牵引传动系统的各组成部分及各部分的作用。
（5）能熟练对城轨车辆主要电器进行检测与维护。
（6）能正确使用相关仪器、设备对城轨车辆交流牵引传动系统进行维护、简单调试及常见故障分析与检修。
【任务导入】近年来随着电力电子器件的迅速发展，变频调速技术已经很成熟了，调压调频逆变器已经成功地解决了交流电动机的调速问题。
目前，城市轨道交通车辆普遍采用的是交流异步牵引电机作为牵引动力的交流牵引传动。
3.10 城轨车辆交流牵引传动系统概述城轨车辆单元车辆结构示意图如图3-38所示，为2M1T结构。
主牵引传动系统如图3-39所示。
图3-38 两动一拖（2M1T）单元车主电路结构框图图3-39 1C4M单元车交流主传动系统原理电路图SA—浪涌吸收器；IES—隔离开关；HSCB—高速断路器；LFL—滤波电抗器；CCZ—充电电阻；CCK—充电接触器；LIK—线路接触器；VMD—电压传感器；DBZ—制动电阻；CMD—电流传感器；SS—速度传感器；M1～M4—交流电动机；CBR—差动电流保护器；FCZ—过压保护电阻；LFC—滤波电容器列车从受电弓P受流后，经过主熔断器FU 同时给两节车上的逆变器供电牵引时，电能传递路径为：电网直流1 500 V通过受电弓P、主熔断器FU、隔离开关IES、高速断路器HSCB、线路接触器LIK及逆变器给牵引电机供电。
在再生制动时以相反的路径使电网吸收电机反馈的能量。
R是固定并联在滤波电容器LFC上的放电电阻。
主电路断电后LFC两端的电压在 5 min C内降到 50 V 以下，由此可以确定放电的时间常数及放电电阻值。
城市轨道交通牵引传动系统
牵引传动系统
2 直流牵引传动系统
①直流电动机
图6-1 直流电动机的工作原理模型
牵引传动系统
2 直流牵引传动系统
②直流发电机。直流发电机的结构分为可旋转部分和静止部 分。可旋转部分称为转子，静止部分称为定子，定子和转子之间 存在气隙。定子的作用：在电磁方面产生磁场和构成磁路，在机 械方面作为整个电机的支撑。定子由磁极、机座、换向极、电刷 装置、端盖、轴承等组成。转子又称电枢，是电机的转动部分， 是用来产生感应电动势和电磁转矩，从而实现机电能量转换的关 键部分。它包括电枢铁芯、换向器、电机转轴、电枢绕组、轴承 、风扇等。
牵引传动系统
3 交流牵引传动系统
交流异步牵引电机的转速控制方法是在保持电源频率恒定的 情况下改变定子电压的大小，从而实现控制目的的。目前，我国 的城轨交通车辆多采用闭环控制系统，基本采用：转差-电流控 制，如上海地铁2号线车辆；矢量控制，如西安地铁2号线DKZ27 型车辆、广州地铁1号线车辆、北京地铁1号线SMF04型车辆等； 直接转矩控制，如深圳地铁1号线车辆。
（1）交流牵引电机的类型。交流牵引电机有同步和异步之 分，目前城轨交通车辆普遍采用的是交流异步牵引电机， 异步 牵引电机在空间利用和重量上都优于同步牵引电机，因此被广泛 应用。异步牵引电机采用VVVF控制，即直流电通过逆变器变为 三相交流电，用电压和频率的变化来控制异步牵引电机的转速变 化，获得最佳的调速性能，并实现再生制动。
牵引传动系统
1 牵引传动系统概述
1.牵引传动系统的工况
牵引传动系统有两个工况：牵引工况和制动工 况。
（1）牵引工况。在牵引工况下，列车牵引传 动系统为列车提供牵引动力，将供电接触网上的 电能转换为列车在轨道上运行的动能。
城市轨道交通地铁牵引传动系统
地铁牵引传动系统进入21世纪以来，随着我国现代化建设和社会经济的飞速发展，现代城市人口大量增加、地域不断扩大，城市交通堵塞问题日益突出，交通事故、噪音和空气污染等影响着人们的工作和生活。
轨道交通在优化城市空间结构、缓解城市交通拥挤、保护环境等方面均显示出积极促进作用，已日益成为中国走新型城镇化道路的重要战略举措。
伴随着中国城市化进程的加快，城市交通需求剧增，城市轨道交通也进入高速发展时期。
地铁作为城市快速轨道交通的一种工具，因其具有运量大、快捷、安全、舒适、乘坐方便、对环境污染少、占地面积小等诸多优点而受到越来越多城市的青睐。
车辆是地铁运输的主要载体，由于科技的高速发展，高性能的交流传动系统(牵引系统)己广泛应用于地铁车辆。
据统计，欧美、日本等城市轨道交通技术强国，自20世纪90年代以来设计的地铁车辆全部采用IGBT或IPM的VVVF交流传动装置，极大地提升了地铁车辆在牵引、制动方面的动力性能。
地铁车辆对牵引传动系统的安全性、可靠性、稳定性要求很高，由于各种历史原因，国内对地铁车辆交流传动系统的研究起步较晚，我国最早期的交流传动地铁列车都是整车进口的，但是，大量采用国外的变流器产品，不仅对我国轨道交通行业的发展极为不利，还会导致将来地铁车辆(一般地铁电气设备的使用寿命为30年)运营维护及维修成本提高。
随着科技的发展和研究的不断深入，我们国家在装备制造方面已具备了一定的生产能力和技术基础，已经可以实现车体、空调、转向架、车钩、车门、乘客信息系统、ATO等列车重要部件的国产化，但是像牵引传动系统这样的关键部件，虽然取得一定进展，可是与国际先进水平相比，仍存在差距，国内已建或在建的地铁项目中，鲜有应用国产牵引变流设备的先例。
地铁车辆的运行条件与干线铁路/高速动车有很大差异。
地铁车辆以动、拖车固定编组方式运行，站间距短，停靠站数多，区间运行时分少，要求列车动力性能优越，有较强的短时过载、断续工作能力;而大铁路的动力配置则关注城际间长距离的恒速/恒功率稳定运行，因此地铁不能像大铁路那样来进行牵引动力性能配置，这对地铁建设投资、列车服役寿命以及降低运营成本等方面均有重要影响。
干线轨道车辆交流牵引传动系统开发与建设方案(二)
干线轨道车辆交流牵引传动系统开发与建设方案一、实施背景随着中国城市轨道交通的快速发展，对于高效、安全、环保的轨道车辆需求日益增长。
交流牵引传动系统作为轨道车辆的核心技术，对于提高车辆的运行效率和降低运营成本具有重要意义。
近年来，中国在交流牵引传动系统的研发方面取得了长足的进步，但与国际先进水平相比，仍存在一定的差距。
因此，本方案旨在推动干线轨道车辆交流牵引传动系统的开发与建设，提升中国在该领域的技术实力。
二、工作原理交流牵引传动系统主要通过电力电子技术，将电网的电能转化为机械能，驱动车辆前进。
其核心部件包括牵引电机、变压器、滤波器、控制系统等。
其中，牵引电机负责将电能转化为机械能，变压器负责电压转换和电流匹配，滤波器则用于减少对电网的谐波干扰。
控制系统则是整个系统的中枢，负责指令的发出和系统的监控。
三、实施计划步骤1.需求分析：对市场需求进行深入调研，明确产品的性能、成本、可靠性等要求。
2.技术研究：开展与交流牵引传动系统相关的电力电子、电机控制、系统集成等技术研究。
3.方案设计：根据需求分析和技术研究，设计系统的整体架构和各部件的具体方案。
4.样品制作与测试：制作样品并进行各项性能测试，确保系统满足设计要求。
5.工业化生产：建立生产线，实现产品的批量生产。
6.市场营销：开展市场推广活动，提高产品的市场占有率。
7.售后服务：提供优质的售后服务，确保客户满意度。
四、适用范围本方案适用于城市轨道交通、铁路客车、轻轨等干线轨道车辆的交流牵引传动系统开发与建设。
五、创新要点1.采用了先进的电力电子技术和电机控制策略，提高了系统的效率和可靠性。
2.采用了模块化设计理念，便于系统的维护和升级。
3.引入了智能化控制系统，实现了对车辆的实时监控和故障预警。
4.结合市场需求，优化了产品的成本和性能，提高了市场竞争力。
六、预期效果1.提高车辆的运行效率和降低运营成本。
2.减少对电网的谐波干扰，提高供电质量。
3.提高车辆的安全性和可靠性，减少事故发生率。
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技术参数（单位）
输出功率PM（kW） 额定电压UN（V） 额定电流IN（A） 额定转矩MN（Nm） 最大转速nMAX（rpm）
连续定额
小时定额
190
210
1050
101008
1114
3510
3510
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
（3） 基本工作原理
主放电电路。器件的损害
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
2.“两动一拖（2M1T）”单元主电路原理
图2-44 两动一拖(2M1T)单元车主电路结构框图
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
图2-45 PA箱逆变器主电路
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
3．广州地铁一号线车辆主牵引系统案例分析
（1）牵引／制动系统组成
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
② 速度检测
每个牵引电机带一个速度传感器，输出两个通道，每个通 道相差为90°的方波(电机每转为256个脉冲)，通过判断相差确 定转向。每个牵引控制单元连接3个速度传感器。
在DCU中同样检测拖车的速度。在拖车的一个轴上装有一 个编码速度传感器，该传感器是单通道(每周111个脉冲)。
图2-48 脉冲模式区域分布图
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
⑤ 能量反馈
在电机的能量反馈中，能量反馈到电网中，如果在电 制动的情况下，能量不能被电网完全吸收，多余的能量必 须转换为热能消耗在制动电阻上，否则电网电压将抬高到 不能承受的水平。
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
任务3 城轨交流传动系统分析
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
1、交流主传动案例分析
图2-43 1C4M单元车交流主传动系统原理电路图 列车从受电弓 P 受流后，经过主熔断器 F 同时给两节车上的逆变器供电。
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
工作原理： Cry是固定并联在滤波电容器LFC上的 牵引时，电能传递路径为：放电电电网阻直。流主15电0路0V断通电过后受L电FC弓两P端、电主压熔在
在DCU中有两块电路板A305与A306（即中断处理与速度测 量板），专门用来处理速度信号，速度值通过计算脉冲数，与 参考时钟周期计算得到。
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
③ 电机控制：采用空间矢量控制
图2-47 磁场定向控制结构图
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
④ 脉冲模式发生器
脉冲模式发生器根据电机控制的三个输入变量：相控因数、定 子频率和校正角，实时计算牵引逆变器中的GTO触发脉冲。
（3）“软撬杠”保护环节 电等能容故触器障发大受。导小损通。，，另首而一先不个闭能功用合能门CC极是K触作，发过待方电电式压关
（4）“硬撬杠”保护环节 容断电，S压A因保达为此护浪到T之涌一Z触吸用定发收。值后器后必（，须避闭立雷即合器断线）开，路高保接速护断因
（5）其他保护环节
触雷路器击器L或HIKS因，C变B将电，限所否流的则开电会关造阻动成C作C直Z引流短起电接过路。电持压续对
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
① 输入值设定：
载荷校验 冲击限制 速度限制（牵引时） 线电流限制(牵引时) 欠压保护(制动时) 空转／滑行保护
DCU根据相应动车的载荷状况来调整实际
牵引／制动力。这是由于采用了动力分散
型给控定制值，大为小了的保变持化车速钩率之必间须的符相合对冲运击动最
小限，制并的且规使广定整州，车地但达铁在到一防相号滑同线／的车防动辆空态规转特定功性了能。3个 激活速的度时限候制则，不速受度此控限制制的。优先级高于电 机控制。 在牵引工正况常时速，度线：电流控80制k的m／优h先级 在高限制于制动电值时机为，倒慢控不网车行制超压速速，过一度度出每直：：于节受功动到耗车检130的7测kk2mm考0，／／A虑。当hh ，网该 空压转降／到滑15行00保V以护下通时过，比制较动拖力车矩、随动速车 之度间和的网速压度作差相异应，的以减适少当，减这少时力不矩足设的 定值来实现。 制动力由气制动补充。
图2-46 牵引系统组成示意图
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
（2） 牵引系统基本参数
表2-2 牵引逆变器VVVF技术参数
线电压 UN = 1000～1800VDC 输入线电流 IN =480A 最大线电流(牵引) INDMAX =692A 最大线电流(制动) INBMAX = 1171A 最大输出/输出电流 IAMAX =1080A / IA = 720A 最大保护电流 IMAX =2900A
断器F、隔离开关IES、高速断路5m器inH内SC降B、到5线0V路以接下触。器由L此IK可及以逆确变定器放给电
由T1、牵D引1电～机T6供、电D。6构在成再。生其制动时以的相时间反常的数路及径放使电电电网阻吸值收。电机反馈的
作用是在牵能引量工。况各将环直节流电电路能及变作换用为： 由TIEZ接是S是触晶隔器闸离C管／C，K接F与地CZ电开是阻关过，C电C在压Z需构保要护成主电。电路
为电压和频（率1）可充调电的限交流流环电节能供给 在接阻受地。电时当弓将直升它流即起转环T、换节7、到高发接D速生8地过断构位电路成置压器的。，闭斩经合波斩后器波，。器
牵引电机。（2）VVVF逆变器
放电C后斩BR仍波为不器差能的动消电主除流要，传功则感能晶器闸是，管用用T于以Z导电检通阻测，直 为流直防电流止路电制过流路动大人通，的与过用充流F它C出电Z来的放电电调电流流节。冲差因制击，为动使以晶电滤检闸流波测管的接只地
输出电压 UN = 0～1050V 输出频率 ƒA = 0～112HZ GTO最大开关频率 ƒP = 450Hz 制动斩波模块斩波频率 ƒB = 250Hz 模块冷却方式 强迫风冷 模块冷却片风速 VL =8m ／S
项目三 城轨车辆交流牵引传动系统
表2-3 牵引电机(1TB2010—0GA02)技术参数
DCU通过列车线接受来自控制系统的牵引／制动力绝对值 （以百分比的形式），与此同时还接受司机发出牵引或制动指令。 当给定值给出后，经过以下条件的处理对牵引电机实施控制。 ① 输入值设定：载荷校验、冲击限制、速度限制（牵引时）、 线电流限制(牵引时)、欠压保护(制动时)、空转／滑行保护。 ② 速度检测 ③ 电机控制 ④ 脉冲模式发生器 ⑤ 能量反馈