變頻傳動技術(shù)在城市交通車輛中的應(yīng)用

1、變頻傳動技術(shù)在城市交通車輛中的應(yīng)用【論文摘要】本文介紹了變頻傳動技術(shù)在城市交通車輛中的應(yīng)用，所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟(jì)效益，同時闡述了變頻傳動技術(shù)的發(fā)展趨勢。-一。概述：隨著現(xiàn)代電力電子器件、智能功率集成模塊問世，控制理論及微電子技術(shù)的發(fā)展使異步電動機(jī)的調(diào)壓變頻調(diào)速得以順利實(shí)現(xiàn)，從而使交流變頻傳動廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門，并正在逐步取代直流傳動系統(tǒng)，同時隨著大功率自關(guān)斷器件的日趨完善和以微處理器件為核心的數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展更促進(jìn)了交流變頻傳動系統(tǒng)在城市交通車輛中的應(yīng)用。二。變頻傳動技術(shù)在國外的應(yīng)用情況城市軌道機(jī)車在國外發(fā)展已有100多年的歷史，隨著現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，其電力傳動系統(tǒng)有了很大的變化，其驅(qū)

2、動與調(diào)速系統(tǒng)由最初的變阻調(diào)速發(fā)展到斬波器調(diào)速，進(jìn)而發(fā)展到應(yīng)用交流三相異步牽引電動機(jī)采用調(diào)壓變頻調(diào)速（VVVF）的傳動技術(shù)。由于這種變頻傳動技術(shù)的優(yōu)良性，因此目前世界上德、日等發(fā)達(dá)國家近來研制的地鐵和輕軌車輛幾乎全部采用交流電傳動變頻調(diào)速技術(shù)。而且隨著能源、環(huán)保與人類的關(guān)系越來越密切，采用這種調(diào)速技術(shù)的機(jī)車將會被更廣闊的市場及社會所接受。例，根據(jù)有關(guān)資料記載的德國采用BR120型交流變頻傳動電力機(jī)車試驗(yàn)的結(jié)果表明這種性能的機(jī)車比直流傳動車輛具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：。在相同粘重時，牽引力提高30%;。功率因素高（COS可達(dá)到1），電網(wǎng)利用率提高30%;。由于它采用電力電子器件取代了有觸點(diǎn)器件，維修費(fèi)可

3、降低50%;。無故障運(yùn)行超過40萬KM;。節(jié)能顯著，采用GTO變頻器的交流電傳動裝置比相同容量使用斬波調(diào)速的直流傳動裝置效率可提高67%.據(jù)有關(guān)資料介紹，一輛5600KW的機(jī)車每小時可節(jié)電392度，若按年運(yùn)行3000小時，則每年節(jié)電可達(dá)117.6萬度。其顯著的節(jié)能效果，將會帶來顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。目前國際上，在交流電傳動車輛處于領(lǐng)先水平的日本和德國基本都是采用PWM（交-直-交）型GTO-VVV逆變器（簡稱GTO變頻器）和異步牽引電動機(jī)配套組成變頻傳動系統(tǒng)。日本在1990年后生產(chǎn)的GTO變頻器容量就達(dá)到了4500V、3000A.日本于1991年11月統(tǒng)計公布的所有日本交流變頻調(diào)速車的主要參數(shù)。

4、其本上都是采用由日立、東芝、三菱電機(jī)、富士電機(jī)和東洋電公司制造的GTO變頻器。東洋公司從1986年到1990年底止，就已為23種車型提供的GTO變頻器。據(jù)有關(guān)資料介紹，1 9 9 4年日本生產(chǎn)的1 0 0 KW以下的中小功率變頻器已達(dá)1 00萬臺。除日本外，歐美等發(fā)達(dá)國家目前已形成了較完整的變頻器技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。目前，世界上德、日等發(fā)達(dá)國家近年來新研制的地鐵和輕軌列車，幾乎全部采用交流變頻傳動技術(shù)；而三點(diǎn)式逆變器用于交流傳動系統(tǒng)，在德國和日本則已有應(yīng)用，在1993年德國就已經(jīng)有成千臺用此方案構(gòu)成的IGBT三點(diǎn)式逆變器用于輕軌電車上。三。變頻傳動技術(shù)在我國城市交通車輛上應(yīng)用的特點(diǎn)及效益1）。交流變

5、頻調(diào)速傳動的車輛的優(yōu)點(diǎn)：交流變頻傳動系統(tǒng)一般由三相交流異步電動機(jī)、變頻器及其控制裝置組成。它與直流傳動系統(tǒng)相比其顯著的優(yōu)點(diǎn)如下：異步電動機(jī)比直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，沒有換向器，運(yùn)行可靠，重量輕，效率較高而且價格低廉。其機(jī)械特性較硬，具有優(yōu)異的牽引性能。而用其控制電路比直流傳動系統(tǒng)簡單，維護(hù)十分容易。2）目前，我國使用新型的變頻節(jié)能無軌電車的節(jié)能情況：如廣州本田公司將200臺變頻電車取代152臺電阻式控制的舊電車和48臺斬波控制車。在實(shí)際的營運(yùn)路線上，他們分別對各種電車進(jìn)行了耗電量測定，他們測量的結(jié)果表明，新型車耗電量為電阻式控制車的72.6%.其測量結(jié)果見下表：根據(jù)他們對200臺新型變頻車與200

6、臺舊車一年的耗電量比較計算，新型車的耗電約減少24%,由此可見新型變頻傳動控制的車輛節(jié)電效果十分明顯。根據(jù)有關(guān)資料介紹，采用GTO變頻器傳動的裝置比相同容量的斬波調(diào)速直流傳動裝動裝置效率提高67%.如上所述，變頻傳動技術(shù)在城市交通輛的應(yīng)用已取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。因此，我國電子工業(yè)部在電子工業(yè)“九五”規(guī)劃中就已經(jīng)將以變頻器傳動裝置為代表的節(jié)能技術(shù)列為發(fā)展重點(diǎn)之一。我國于1996年研制成功了AC4000型交流傳動電力機(jī)。目前750VDC系統(tǒng)下的地鐵車輛每臺牽引電動機(jī)功率約90160KW,因此采用6001000A/1200V 的IBGT構(gòu)成三點(diǎn)式逆變器傳動系統(tǒng)，已能達(dá)到所需的容量。我國的廣州地鐵車原來準(zhǔn)備用直流斬波調(diào)速車，為了考慮到與國際先進(jìn)水平發(fā)展趨勢一致、節(jié)約能源及經(jīng)濟(jì)合理性，因而最終也確定了選擇三相交流異步電動