使用专利技术的矢量控制策略,输出力矩常接近力矩指令,且改进了低速运行性能。速度在10公里/小时以上力矩精度为±5%。在10公里/小时以下力矩精度为±10%。这些精度是假设所有相互之间轮径差在1%(即8mm)以内。
带有电机电流最佳控制的矢量控制给出了快速磁通和力矩响应(对非激励电机1秒),矢量控制使力能能够跟随逆变器短时关断时重新建立。无需等待电机磁通消失,这是因为逆变器是按电机反电势调节输出电压的。力矩控制用宽通带(0至36Hz)调节器完成磁通建立,而不管电机的旋转速度。力矩由电流环控制,减少当电源系统不规则时用常规控制技术可能发生的过流可能性。矢量控制原理如图4所示。
2.4 控制参数的测量
电机并联连接的策略基于:
在逆变器输出端公用的电流和电压测量取代电机各自的测量;对每个电机单独进行速度测量;在说明的容差范围内,总的力矩调节与轮径差无关;设计电机参数时,允许1%轮径差,通过对所引起的电机电流差等补偿来实现的。
矢量控制在测量方面对电机而言本质上是外部的,它不要求测量电机内部,如电机定子和转子的温度测量、电机内部的磁通测量。
关于加速度变化率/负载补偿:主令控制器产生的牵引力(或制动力)指令连接到AGATE单元并由其分析。为了控制车辆加速度,按照车辆重量作出校正。车辆载重量是由控制单元使用来自转向架上的传感器上的信号进行计算的。在电动或制动时,产生一个加/减速度变化率限止指令,内部保证车辆的平滑行驶。
2.5 ONIX交流牵引电机
ALSTOM研制的独特的轻质、紧凑的、型号为4LCA2138的交流牵引电机为全封闭结构,其特点是:
●高可靠性。200级绝缘系统及真空加压浸渍技术为定子绕组提供了高等级温升裕量,这意味着功率的提高及体积和重量的降低。
● 低维护性。转子和定子绕组与外部完全隔离,无需定期拆卸清洁。
●低噪音。特别设计的冷却风扇使噪音降低至IEC 60349-2标准。
3 主要性能
3.1 变频器的额定参数
额定工作电压: 1500V
最大工作电压: 1800V
最小工作电压: 1000V
持续有效输出功率: 800kW
峰值输出视在功率: 1850kVA
持续线电流有效值: 520A
IGBT开关频率: 600Hz(最大值)
逆变器输出频率: 106Hz(额定值)
逆变器IGBT器件额定值: 3300V,1200A
3.2 列车性能
上海明珠线地铁车辆采用四动两拖六节编组,每个动车装配一个ONIX1500牵引变频器,驱动四个并联的ONIX交流牵引电机,变频器强迫风冷,采用再生和电阻混合制动方式,当架空电网不能接受再生能量时,进行全功率电阻制动。列车主要数据如下:
最大运营速度: 80km/h
最大设计速度: 90km/h
最大瞬间加速度: 0.9m/s2
最大运营减速度: 1.0 m/s2
冲击限制: 0.7-1.0 m/s3
额定工作电压: 1500V
最大牵引力: 21.3kN/电机
牵引转矩: 1273Nm/电机
最大制动力: 23.5kN/电机
制动转矩: 1322kN/电机
采用矢量控制的IGBT的变频器和交流异步牵引电动机,配以完善的监控和自诊断系统,是我国地铁、轻轨等车辆开发、制造和使用交流传动系统的正确方向。发达国家在电动机车组中应用交流传动技术已进入实用化阶段。这是轨道牵引技术的革命,它结束了直流传动的统治,具有划时代的意义。
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