牵引系统控制原理及控制电路

城轨车辆控制（项目一：城市轨道交通车辆牵引控制系统）
功能 运行 车间 接地
被接入的电路 受电弓
牵引逆变器系统 辅助电源 车间电源 辅助电源
接地
未被接入的电路
车间电源
受电弓 牵引wk.baidu.com变器系统
受电弓 牵引逆变器系统
辅助电源 车间电源
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出于短路保护和电磁兼容考虑，受电弓到高压箱之间的DC1500V 电缆安装在不锈钢管内。 熔 断 器 面 板 （ 在 高 压 箱 内 ） 由 两 个 200A 的 熔 断 器 组 成 。 两 个 200A的熔断器分别为TC车的两个辅助逆变器提供保护。二极管面 板(在高压箱内)由二极管、电阻、电容组成。 电阻和电容来组成保护电路，保护二极管，而二极管用来防止 在车间电源供电时，电源不能引入到主电路。 分别在MP1和MP2车的车底安装一台高压箱，每台高压箱中安放 了两台高速断路器，其中一台给MP1或MP2车牵引逆变器供电，另 一台给M1或M2车牵引逆变器供电。
2.2、控制电路
（1）牵引控制电路：
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NRM模式下牵引指令发出的条件：司机室激活--有方向指令--警惕 按钮被按下--牵引手柄推到牵引位--所有停放制动缓解--无库用电源供电 --所有门关闭--紧急制动缓解。
紧急牵引：要实现紧急牵引功能以下信号都必须连接到牵引箱的 TCU上：紧急驾驶、方向1、方向2、牵引命令、制动命令、紧急制动安 全回路。牵引力为默认的最大牵引力的70%为设定值，该值可以在设计 阶段更改。
8
10 PH 箱- 高压分配和牵引逆变器
M
M3
M
M4
8
理
1. 受电弓
图
3. 隔离和接地开关
5. C车牵引逆变器高速断路器
7. 辅助逆变器
9. 制动电阻
2. 浪涌吸收器 4. B车牵引逆变器高速断路器 6. 牵引逆变器 8. 牵引电机 10. 接地装置
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（2）在受电弓旁边安装一台避雷器，主要用于防止雷击过电 压和操作过电压，以保护主电路系统。
（3）由受电弓引入再到高压隔离开关（在高压箱内），隔离 开关的作用：一个是用于车间电源转换，另一个则是高速断路器 前的隔离接地。
（4）隔离开关有3个位置，分别是：受电弓位、接地位和车 间电源位。使用该隔离开关可以满足以下安全功能：
①功率输入电路
功率输入电路的主要功能是将牵引逆变器与接触网的直流输入电 源接通/切断。电源输入电路包括线路接触器K1、预充电接触器K2、预充
电电阻器R1、线路电抗器L、线路电压传感器U1和线路电流传感器I1。
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②电压源直流电路
电压源直流中间回路的主要功能是为感应电动机提供无功 功率，并稳定直流中间回路电压。电压源直流中间回路包括电 容器C、放电电阻R2和直流回路电压传感器U2。
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C车
供电环 DC 1500 V
1
3
B车
车间电源
A车
图 四
7
+
车载三相 AC
380 V50 Hz
-
1.1
2
1.2
1
2
3
5
3
蓄电池充电 + -
牵 引
4
2
9 6
6
9
11
主 电
+
M
M1
-
M
M2
+
M
3
M1
-
M
M2
路 原
M
M3
M
M4
10
PA 箱-辅助逆变器牵引逆变器
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三、城市轨道交通车辆牵引系统工作 原理及控制电路
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1、城轨车辆牵引系统工作原理
图1 主电路系统
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（1）分别在MP1车和MP2车Ⅱ端安装一架受电弓，用于从电网 将电引入列车。
城轨车辆控制（项目一：城市轨道交通车辆牵引控制系统） 图2 牵引工况
城轨车辆控制（项目一：城市轨道交通车辆牵引控制系统） 图3 再生制动工况
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2、城轨车辆牵引控制电路 2.1、牵引主电路 主电路系统是列车牵引动力和电制动力得以实现的有
效载体，同时列车各系统的电源也均来自主电路系统。主 电路系统通过安装在B车车顶的受电弓将接触网的DC1500V 引入B车底架下部的PH箱中，在PH箱中受高速断路器控制后， 经牵引逆变器逆变送入牵引电机，并最终通过接地电刷经 由车体、转向架形成电流回路。
直流回路电压，电机相电流，逆变器电压和电流进行检测， 并对IGBT产生触发脉冲。由ICU通过光纤直接驱动门极，实现 最短的开关时间和延迟时间逆变器控制单元将开通/关断线路 接触器和预充电接触器。出于保护目的，控制单元将检测并 评估逆变器功率模块内的温度。
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③ 过压保护斩波电路 过压保护斩波器电路的任务是：吸收接触网产生的浪
涌电压；从接触网断开后快速释放直流回路电容的电能。 过压保护电路包括过压保护模块TB和过压保护电阻R3。
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④ 逆变器电路 逆变器电路的作用是将直流中间回路电压转换为变压
变频（VVVF）的3相交流输出，给感应式牵引电动机供电 （牵引工况），并且在制动时将列车的动能转换为可吸收 的直流功率（制动工况）。包括六个IGBT模块，其反并联 的续流二极管包含在IGBT模块中。
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⑤ 逆变器控制单元（ICU） ICU负责控制和保护牵引逆变器。逆变器控制单元将对
牵引主回路可以分为一下几个功能组：功率输入电路、 电压源直流回路、过压保护斩波电路、逆变器电路、逆变 器控制单元（ICU）。
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牵引主电路的元器件有：高速断路器(HSCB)、线路接触 器(K100)、充电接触器(K102)、充电电阻(R120~R122)、电抗 器(L100)、电容器(C10、C110)、放电电阻(R10)、过压斩波 模块、过压保护电阻(RB)、逆变器、牵引电机、牵引控制单 元(TCU)、逆变控制单元(ICU)、电压传感器(A95)、电流传感 器(U10、U12、U14、U16)