CN104527659B - 用于列车牵引的传动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于列车牵引的传动系统，通过牵引变流器中的两路整流器和逆变器对牵引发电机发出的定压定频交流电处理后输出变压变频交流电，分别向两台牵引电动机供电，当牵引变流器接收到TCMS发送的低恒速指令，根据低恒速指令查找预先设定的力矩值，通过矢量控制，向牵引电动机输出相应的控制电压，驱动列车低速启动，并采样列车的速度信号，计算当前速度和设定速度之间的差值以及加速度值，调整设定的力矩值，采样牵引电动机的电流和速度传感器信号，修订控制电压，对列车进行低恒速控制，使列车工作在作业工况下，实现了通过牵引变流器采用交流电传动系统，兼容了高速运行与低恒速作业两种工况的交替运行，提高了转换效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及轨道交通牵引技术领域，尤其涉及一种用于列车牵引的传动系统。
背景技术
大型养路机械一般具有两种运行工况，牵引工况时，要求车辆能够以较高的速度运行，尽快到达作业区间；作业工况时，要求车辆以低恒速运行，低恒速精度要满足作业要求。
目前大型养路机械传动系统以液力传动和液压传动方式为主，为了满足牵引和作业两种工况下的不同需求，需要两套传动系统。牵引工况时采用液力传动，因液压传动不能实现大功率牵引；作业工况时采用液压传动，因液力传动不能实现低恒速运行。
由此可见，目前的大型养路机械传动系统需要两套传动方式，一套用于牵引，一套用于作业，需要设计转换机构以实现两种工况的转换，因此，系统的传动效率较低，并且不能满足高精度的低恒速作业要求，动静态性能差。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种用于列车牵引的传动系统。
本发明一方面提供一种用于列车牵引的传动系统，包括：
牵引发电机、牵引变流器和牵引电动机，其中，所述牵引变流器分别与所述牵引发电机和所述牵引电动机连接；
所述牵引发电机，用于发出定压定频交流电，
所述牵引变流器，用于通过两路整流器和逆变器对所述定压定频交流电处理后输出变压变频交流电，分别向两台牵引电动机供电；
所述牵引电动机，用于接收所述变压变频交流电，经车轴齿轮箱减速驱动轮对，使列车工作在牵引工况下；
所述牵引变流器，还用于接收列车微机网络控制系统TCMS发送的低恒速指令，根据所述低恒速指令查找预先设定的力矩值，通过矢量控制，向所述牵引电动机输出相应的控制电压，驱动所述列车低速启动，并采样所述列车的速度信号，计算当前速度和设定速度之间的差值以及加速度值，调整所述设定的力矩值，采样所述牵引电动机的电流和速度传感器信号，修订所述控制电压，对所述列车进行低恒速控制，使所述列车工作在作业工况下。
本发明实施例提供的用于列车牵引的传动系统，通过牵引变流器中的两路整流器和逆变器对牵引发电机发出的定压定频交流电处理后输出变压变频交流电，分别向两台牵引电动机供电，当牵引变流器接收到TCMS发送的低恒速指令，根据低恒速指令查找预先设定的力矩值，通过矢量控制，向牵引电动机输出相应的控制电压，驱动列车低速启动，并采样列车的速度信号，计算当前速度和设定速度之间的差值以及加速度值，调整设定的力矩值，采样牵引电动机的电流和速度传感器信号，修订控制电压，对列车进行低恒速控制，使列车工作在作业工况下，实现了通过牵引变流器采用交流电传动系统，兼容了高速运行与低恒速作业两种工况的交替运行，提高了转换效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一个用于列车牵引的传动系统的结构示意图；
图2为用于列车牵引的传动系统的电路原理图；
图3为低恒速控制的原理图；
图4为本发明实施例提供的另一个用于列车牵引的传动系统的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的一个用于列车牵引的传动系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：牵引发电机1、牵引变流器2和牵引电动机3，其中，牵引变流器2分别与牵引发电机1和牵引电动机3连接，
牵引发电机1，用于发出定压定频交流电，
牵引变流器2，用于通过两路整流器和逆变器对所述定压定频交流电处理后输出变压变频交流电，分别向两台牵引电动机供电；
牵引电动机3，用于接收所述变压变频交流电，经车轴齿轮箱减速驱动轮对，使列车工作在牵引工况下；
牵引变流器2，还用于接收列车微机网络控制系统TCMS发送的低恒速指令，根据低恒速指令查找预先设定的力矩值，通过矢量控制，向牵引电动机3输出相应的控制电压，驱动列车低速启动，并采样列车的速度信号，计算当前速度和设定速度之间的差值以及加速度值，调整设定的力矩值，采样牵引电动机3的电流和速度传感器信号，修订控制电压，对列车进行低恒速控制，使列车工作在作业工况下。
具体地，图2为用于列车牵引的传动系统的电路原理图，参见图1和图2，柴油机经分动箱驱动牵引发电机，牵引发电机发出三相550V/50Hz定压定频CVCF交流电，经两台牵引整流器整流后输出750V直流电，分别向两台牵引逆变器供电，输出变压变频VVVF交流电，供给两台牵引电动机，经车轴齿轮箱减速驱动轮对，使机车运行。牵引整流器采用三相桥式整流电路，牵引逆变器采用四象限变流电路。本实施例中的牵引电动机采用轴控方式，即两路整流器和逆变器完全独立。轴控方式可以单独调节牵引电机的转速和转矩，从而充分发挥牵引电机的牵引力，实现较高的粘着利用率，有效地抑制空转和滑行的发生。
牵引电动机由变流器供电，将发电机输出的定频定压交流电转变成变频变压交流电。变流器的输出特性就是牵引电动机(机车)的牵引特性，牵引电动机特性决定了机车牵引特性。列车的牵引工况为高速走行，最高速度为80km/h。图3为低恒速控制的原理图，当牵引变流器接收列车微机网络控制系统TCMS发送的低恒速指令，根据TCMS指令查找预先设定的力矩值，通过矢量控制，输出相应的控制电压，驱动列车低速启动；TCU同时采样列车的速度信号，计算当前列车速度和设定速度之间的差值以及加速度值，调整设定的力矩值，采样牵引电动机的电流和速度传感器信号，修订牵引电动机的控制电压，完成列车的低恒速控制，低恒速走行的作业工况为，速度范围为0.5～3km/h，恒速精度为±0.1km/h。低恒速控制技术是交流电传动系统的核心技术，也是本项目的主要技术难点。难点在于速度低、精度高、既要适应作业线路坡度的变化，还要克服铣削装置切削力的干扰，因此对交流电传动系统硬件和软件提出了很高的要求。
进一步地，轴控方式故障运行能力强，一路逆变器或整流器故障后，可使用另一路逆变器或整流器，维持机车继续运行。具体地，故障工况分为发电机故障、变流器故障和电动机故障三种。故障时，只牵引，不作业，机车能够维持运行。1)发电机故障：当牵引发电机故障时，由作业发电机供电，为降压运行模式；当作业发电机故障时，将550V牵引发电机降压到380V，一方面为牵引电动机供电，另一方面为空气压缩机、牵引电动机通风机、冷却装置等辅助设备供电，为降压运行模式。2)变流器故障：变流器故障分为整流器故障和逆变器故障两种情况。当一路变流器(整流器或逆变器)故障时，断开变流器该支路的隔离开关，使用另一路变流器维持运行，为降功率运行模式。3)电动机故障：两台牵引电动机任意一台故障时，断开变流器该支路的隔离开关，使用另一台牵引电动机维持运行，为降功率运行模式。
本实施例提供的用于列车牵引的传动系统，通过牵引变流器中的两路整流器和逆变器对牵引发电机发出的定压定频交流电处理后输出变压变频交流电，分别向两台牵引电动机供电，当牵引变流器接收到TCMS发送的低恒速指令，根据低恒速指令查找预先设定的力矩值，通过矢量控制，向牵引电动机输出相应的控制电压，驱动列车低速启动，并采样列车的速度信号，计算当前速度和设定速度之间的差值以及加速度值，调整设定的力矩值，采样牵引电动机的电流和速度传感器信号，修订控制电压，对列车进行低恒速控制，使列车工作在作业工况下，实现了通过牵引变流器采用交流电传动系统，兼容了高速运行与低恒速作业两种工况的交替运行，提高了转换效率。
图4为本发明实施例提供的另一个用于列车牵引的传动系统的结构示意图，基于图1所示实施例，还包括：制动电阻4，制动电阻4与牵引变流器2连接，
牵引电动机3，还用于在制动情况时运行在发电机工况下向所述牵引变流器供电；
牵引变流器2，还用于对牵引电动机3发送的交流电整流后输出直流电，通过斩波器控制消耗在制动电阻4上，形成与列车运行方向相反地制动力。
进一步地，还包括：
柴油机5，柴油机5与牵引发电机1连接；
所述柴油机5，用于经分动箱驱动牵引发电机1。
进一步地，还包括：作业发电机6，作业发电机6与牵引变流器2连接；
作业发电机6，用于当牵引发电机1故障时，为牵引变流器2供电，使列车工作在降压运行模式。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种用于列车牵引的传动系统，其特征在于，包括：
牵引发电机、牵引变流器和牵引电动机，其中，所述牵引变流器分别与所述牵引发电机和所述牵引电动机连接；
所述牵引发电机，用于发出定压定频交流电；
所述牵引变流器，用于通过两路牵引整流器和牵引逆变器对所述定压定频交流电处理后输出变压变频交流电，分别向两台牵引电动机供电；
所述牵引电动机，用于接收所述变压变频交流电，经车轴齿轮箱减速驱动轮对，使列车工作在牵引工况下；
所述牵引变流器，还用于接收列车微机网络控制系统TCMS发送的低恒速指令，根据所述低恒速指令查找预先设定的力矩值，通过矢量控制，向所述牵引电动机输出相应的控制电压，驱动所述列车低速启动，并采样所述列车的速度信号，计算当前速度和设定速度之间的差值以及加速度值，调整所述设定的力矩值，采样所述牵引电动机的电流和速度传感器信号，修订所述控制电压，对所述列车进行低恒速控制，使所述列车工作在作业工况下；
所述牵引电动机采用轴控方式；
还包括：作业发电机，所述作业发电机与所述牵引变流器连接；
所述作业发电机，用于当所述牵引发电机故障时，为所述牵引变流器供电，使所述列车工作在降压运行模式。
2.根据权利要求1所述的用于列车牵引的传动系统，其特征在于，还包括：
制动电阻，所述制动电阻与所述牵引变流器连接，
所述牵引电动机，还用于在制动情况时运行在发电机工况下向所述牵引变流器供电；
所述牵引变流器，还用于对所述牵引电动机发送的交流电整流后输出直流电，通过斩波器控制消耗在所述制动电阻上，形成与所述列车运行方向相反地制动力。
3.根据权利要求1所述的用于列车牵引的传动系统，其特征在于，还包括：
柴油机，所述柴油机与所述牵引发电机连接；
所述柴油机，用于经分动箱驱动所述牵引发电机。
4.根据权利要求1-3任一所述的用于列车牵引的传动系统，其特征在于，
所述牵引整流器采用三相桥式整流电路；
所述牵引逆变器采用四象限变流电路。
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