CN108859858A - 一种中速磁浮牵引架构系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种中速磁浮牵引架构系统，应用于列车牵引系统控制领域，采用单节车厢双控制单元的架控方案，一个控制单元至少包括一台牵引逆变器和一个包括6台直线电机的直线电机单元；所述牵引逆变器输出端与直线电机单元输入端相连；直线电机单元中的6台直线电机采用三串两并的方式布线，以满足磁浮车的牵引要求；并且本发明的系统在不改变供电站供电制式及单个牵引逆变器容量的前提下，通过对牵引系统采用双控制单元的架控方案来保证直线电机的端电压，满足直线电机的功率设计和磁浮车牵引能力的设计。

Description

一种中速磁浮牵引架构系统
技术领域
本发明属于列车牵引系统控制领域，特别涉及一种磁悬浮列车牵引控制系统架构技术。
背景技术
中低速磁浮列车相对于地铁、低地板等传统的城市轨道交通有着各方面的优势，舒适性高、超小半径曲线通过能力、极强的爬坡能力以及较为低廉的造价，都促使中低速磁浮成为目前最受青睐的轨道交通发展方向，有着良好的发展前景。由于目前所普及的地铁、轻轨等城市轨道交通速度普遍较低，而城郊运输对于速度有着更高的要求，中低速磁浮的运行速度可达200km/h，正好填补了地铁与高铁之间的空白。目前国内外中低速磁浮列车是基于DC1500V供电制式，由于牵引逆变器容量有限，其单节车配置一套牵引系统，对于更高速度等级磁浮列车，虽然电机数量增加、但总牵引力仍然不足，无法满足200km/h速度下的牵引能力要求。
现存方案及问题：目前大多数中低速磁浮列车每节车设置一套牵引系统，包括一个高压分线箱、一个高压电器柜、一个电抗器和一个牵引逆变器。对于六台悬浮架，每台悬浮架设置左右两侧各配置一个直线电机，即一个牵引逆变器通过六串两并控制方式控制12个直线电机。(1)为达到中速磁浮在200km/h速度等级下所需牵引力，牵引直线电机设计容量为250kVA,故12台直线电机总共所需容量为3000kVA。受到性能条件各方面的限制，一台牵引逆变器的容量最大为1500kVA，显然在这种单牵引模式下的牵引电机容量不能满足求，牵引直线电机端电压降低，相应的提供的牵引力也随之下降，总牵引力则无法满足200km/h速度等级下的牵引能力要求。(2)在牵引直线电机满足容量要求前提下，由于牵引系统总容量增加，受高压分线箱、高压电器柜和电抗器受内部元件技术参数限制，电流的增大将导致设备温升变大，寿命降低，甚至烧毁设备造成严重后果。故在性能方面将无法满足要求，且设备将受到安装尺寸限制，难以适应磁浮车体特殊结构。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种中速磁浮牵引架构系统，在不改变DC1500V制式及单个牵引逆变器容量的前提下，通过对牵引系统采用双控制单元的架控方案来保证直线电机的端电压，满足直线电机的功率设计和磁浮车牵引能力设计，从而使中低速磁浮列车具备200km/h甚至更高速度的运行能力。
本发明采用的技术方案为：一种中速磁浮牵引架构系统，所述单节车厢的牵引系统包括两个控制单元，分别记为第一控制单元与第二控制单元；每个控制单元至少包括一台牵引逆变器和一个直线电机单元；
单节车厢配置6台悬浮架，每台悬浮架左右两侧各布置一台直线电机，以车厢中部划分为两部分，每部分包括三台悬浮架，各部分所包括的三台悬浮架两侧布置的6台直线电机作为一个直线电机单元；所述直线电机单元中位于三台悬浮架同侧的3台直线电机串联，然后将两侧串联后的直线电机并联；
所述牵引逆变器输出端与直线电机单元输入端相连。
本发明中的两个控制单元的核心为一台牵引逆变器和一个直线电机单元；对于单节车辆在保证设备性能满足要求的前提下，两个控制单元共用一个高压分线箱、一个高压电器柜、一个电抗器；所述高压分线箱接入来自变电所的直流电压，所述直流电压经高压电器柜分为两路，一路经电抗器后输入牵引逆变器，另一路直接输入牵引逆变器。
本发明的有益效果：本发明的一种中速磁浮牵引架构系统，具备以下优点：
(1)单节车配置6台悬浮架，保证磁浮车辆具有较好的曲线通过性能的同时具有达到设计速度运行的能力；
(2)6台悬浮架上配置12台直线电机，单台直线电机容量约为250kVA，最大牵引力约3.5kN，单节磁浮车达到200km/h速度时的单台直线电机的牵引力约1kN；单节磁浮车达到最大设计时速的阻力约9kN，本发明的牵引架构系统在单节磁浮车达到200km/h速度时能提供12kN的牵引力；因此本发明的直线电机的特性设计和数量足以满足磁浮车辆200km/h速度下所需牵引力；
(3)本发明通过对单节车6台悬浮架两侧总共12台电机进行合理划分，以车体纵向中心线为分界线划分电机单元，形成双控制单元，不仅保证电机运行过程的容量需求，并且防止一个控制单元失效后车辆左右受力不均发生扭转等情况，本发明的双控制单元能发挥最佳的牵引特性；
(4)两套牵引控制单元以车体中部为界对称布置，对每个直线电机单元内采用三串两并布线方式；最大程度的利用现有条件和设备，使得设备布置更为紧凑，兼顾了磁浮列车车体特殊性，满足配重及安装尺寸要求，电气布线也更为简单合理；以较为经济简便的方法解决了目前中低速磁浮牵引能力不足，设备布置空间有限的问题。基于此架控方案对设备的合理布置，最大程度的保证了车辆在运行过程中的受力平衡，提高了列车运行平稳性和安全性；
(5)本发明通过对牵引系统采用双控制单元的架控方案来保证直线电机的端电压，满足直线电机的功率设计和磁浮车牵引能力设计，不需要改变DC1500V制式及单个牵引逆变器容量，从而使中低速磁浮列车具备200km/h甚至更高速度的运行能力。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种中速磁浮牵引架构系统布置示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
如图1所示，本发明的一种中速磁浮牵引架构系统，单节车厢配置6台悬浮架，每台悬浮架左右两侧各布置一台直线电机，这12台直线电机以车厢中部划分为两部分，各个部分的三台悬浮架对应的6台直线电机作为一个直线电机单元，归入一个控制单元，在每个控制单元中的6台直线电机采用三串两并方式布线；这样本发明的单节车厢就包括两个控制单元
本发明中单节车厢配置6台悬浮架，保证磁浮车辆具有较好的曲线通过性能的同时具有达到设计速度运行的能力。具体的：6台悬浮架上配置12台直线电机，采用三串两并的布线方式；单台电机容量约为250kVA，最大牵引力约3.5kN，达到200km/h速度时的牵引力约1kN；单节磁浮车达到最大设计时速的阻力约9kN，因此本发明中单节车厢配置的12台直线电机，在保证200km/h的速度使，能提供12kN的牵引力，本发明中直线电机的特性设计和数量足以满足磁浮车辆200km/h速度下所需牵引力。
本发明的技术方案不改变DC1500V制式及单个牵引逆变器容量，保证每台电机367V的端电压，满足直线电机的功率设计和磁浮车牵引能力设计，从而使中低速磁浮列车具备200km/h甚至更高速度的运行能力；并且可以有效防止一个控制单元失效后车辆左右受力不均发生扭转等情况。
三串两并具体为：将位于三台悬浮架同侧的3台直线电机串联，之后再将三台悬浮架两侧串联后的直线电机并联。
每个控制单元的核心为一台牵引逆变器和一个直线电机单元，牵引逆变器将受流器从轨道获取的DC1500V直流电源，变频为电压和频率可调三相交流电，驱动直线电机，为磁悬浮列车提供牵引、制动功率。本发明的牵引系统还包括：高压分线箱、高压电器柜和电抗器；所述高压分线箱接入来自变电所的直流电压，所述直流电压经高压电器柜分为两路，一路经电抗器后输入牵引逆变器，另一路直接输入牵引逆变器；具体的实现方式包括以下两种：
1、每个控制单元均包括：一个高压分线箱、一个高压电器柜和一个电抗器；两个控制单元的高压分线箱、高压电气柜、电抗器和牵引逆变器以车体中部为中心线对称布置，从中间往两边分别为高压分线箱、高压电气柜、电抗器、牵引逆变器，简化了电气线路布置；
2、若设备性能优化能满足要求，两个控制单元可共享一个高压分线箱、一个高压电气柜或一个电抗器，在满足牵引性能的前提下节约设备布置空间同时减轻车辆的负担。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种中速磁浮牵引架构系统，其特征在于，所述单节车厢的牵引系统包括两个控制单元，分别记为第一控制单元与第二控制单元；每个控制单元至少包括一台牵引逆变器和一个直线电机单元；所述牵引逆变器输出端与直线电机单元输入端相连；
单节车厢配置6台悬浮架，每台悬浮架左右两侧各布置一台直线电机，以车厢中部划分为两部分，每部分包括三台悬浮架，各部分所包括的三台悬浮架两侧布置的6台直线电机作为一个直线电机单元；所述直线电机单元中位于三台悬浮架同侧的3台直线电机串联，然后将两侧串联后的直线电机并联。
2.根据权利要求1所述的一种中速磁浮牵引架构系统，其特征在于，每个控制单元还包括：一个高压分线箱、一个高压电器柜、一个电抗器，所述高压分线箱接入来自变电所的直流电压，所述直流电压经高压电器柜分为两路，一路经电抗器后输入牵引逆变器，另一路直接输入牵引逆变器。
3.根据权利要求2所述的一种中速磁浮牵引架构系统，其特征在于，两个控制单元的高压分线箱、高压电气柜、电抗器和牵引逆变器以车厢中部为中心线对称布置，从中间往两边依次布置高压分线箱、高压电气柜、电抗器、牵引逆变器。
4.根据权利要求1所述的一种中速磁浮牵引架构系统，其特征在于，两个控制单元共用一个高压分线箱、一个高压电器柜、一个电抗器；所述高压分线箱接入来自变电所的直流电压，所述直流电压经高压电器柜分为两路，一路经电抗器后输入牵引逆变器，另一路直接输入牵引逆变器。
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