CN110962619A - 一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统 - Google Patents

一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统，所述系统包括有n+1台牵引变流器和n台三相永磁直线电机，所述n+1台牵引变流器中包括有n台独立牵引变流器和一台复用牵引变流器，所述独立牵引变流器的数目和三相永磁直线电机的数目相同，且每个所述三相永磁直线电机的一侧均连接有一台独立牵引变流器，另一侧均连接所述复用牵引变流器。因此本发明的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统，开绕组结构拓宽了初级永磁直线电机的运行速度范围，且通过相电压桥臂复用技术有效减少了牵引变流器数量。

Description

一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机 牵引系统
技术领域
本发明涉及电机驱动与控制技术领域，尤其涉及一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统。
背景技术
城市轨道交通系统要求牵引系统具备宽调速能力。然而，由于永磁体的存在，永磁直线牵引电机的气隙磁场通常难以调节，为了扩展永磁直线牵引电机的运行速度范围，通常需要进行弱磁控制。一般为了列车运行安全，直线电机的气隙不宜设置过小，通常为旋转电机气隙的4-6倍。而大气隙特征显著会减小永磁直线牵引电机的电感，使得相同的弱磁深度所需的弱磁电机显著增加，且过大的弱磁电流易使永磁体发生不可逆退磁，还会显著降低牵引系统的带载能力。
开绕组电机系统可以在不改变电机本体结构的情况下，通过开放绕组中性点和对电机进行双侧供电来实现调速范围的显著增加，无疑为城市轨道交通初级永磁电机牵引系统宽调速运行提供了一种可行的技术方案。通常，城市轨道交通初级永磁直线电机牵引系统采用轴控模式，即一台牵引变流器只控制一台牵引电机，如果进一步采用开绕组技术，则牵引变流器的使用数量将会翻一倍，数量翻倍的牵引变流器增加了经济成本、设备安装空间和设备自重，严重制约了开绕组初级永磁直线电机牵引系统的推广使用。
发明内容
发明目的：针对现有开绕组电机系统中，牵引变流器使用数量过多的问题，本发明提出一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统，所述系统包括有n+1台牵引变流器和n台三相永磁直线电机，所述n+1台牵引变流器中包括有n台独立牵引变流器和一台复用牵引变流器，所述独立牵引变流器的数目和三相永磁直线电机的数目相同，且每个所述三相永磁直线电机的一侧均连接有一台独立牵引变流器，另一侧均连接所述复用牵引变流器。
进一步地讲，所述牵引变流器为三桥臂牵引变流器。
进一步地讲，每个所述三相永磁直线电机的动子设计参数完全相同，且在空间上同相位。
进一步地讲，所述复用牵引变流器的额定电流为独立牵引变流器额定电流的n倍。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
(1)本发明的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统，开绕组拓扑结构在不增加永磁体失磁风险和牵引电机结构复杂性的情况下，显著拓宽了初级永磁直线电机的运行速度范围；
(2)本发明的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统，通过相电压型桥臂复用技术，使得每节动车所需牵引变流器数量从2n台减少到n+1台，从而显著减少了设备安装空间，减轻了设备自重，进而间接降低了牵引系统运行能耗，也降低了系统维护成本和初次投资成本，提高了初级永磁直线电机牵引系统的经济性。
附图说明
图1是本发明系统中初级永磁直线电机的结构示意图；
图2是本发明系统中动车内部牵引系统结构的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
实施例1
参考图1和图2，本实施例提供了一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统，该系统包括有n+1台牵引变流器和n台三相永磁直线电机，且n+1台牵引变流器中包括有n台独立牵引变流器和一台复用牵引变流器，其中独立牵引变流器的数目和三相永磁直线电机的数目相同。在本实施例中，牵引变流器选择为三桥臂牵引变流器。同时每个三相永磁直线电机的动子设计参数完全相同，且在空间上同相位。
具体地讲，该系统在保留开绕组电机系统结构特点的基础之上，采用相电压型桥臂复用技术对所有永磁直线电机的动子实施半集中控制，也就是说，每个三相永磁直线电机的一侧均连接有一台独立牵引变流器，而另一侧则统一连接在同一台复用牵引变流器。其中一台复用牵引变流器的额定电流为独立牵引变流器额定电流的n倍。
在本实施例中，n的大小选择为4，也就是说，该系统包括有四台独立牵引变流器、四台三相永磁直线电机和一台复用牵引变流器。具体地讲，三相永磁直线电机1的A1相连接独立牵引变流器1的桥臂1和复用牵引变流器的桥臂7，即独立牵引变流器1的桥臂1和复用牵引变流器的桥臂7控制动子1的A1相。三相永磁直线电机1的B1相连接独立牵引变流器1的桥臂2和复用牵引变流器的桥臂8，即独立牵引变流器1的桥臂2和复用牵引变流器的桥臂8控制动子1的B1相。三相永磁直线电机1的C1相连接独立牵引变流器1的桥臂3和复用牵引变流器的桥臂9，即独立牵引变流器1的桥臂3和复用牵引变流器的桥臂9控制动子1的C1相。
独立牵引变流器2的A2相连接独立牵引变流器2的桥臂4和复用牵引变流器的桥臂7，即独立牵引变流器2的桥臂4和复用牵引变流器的桥臂7控制动子2的A2相。三相永磁直线电机2的B2相连接独立牵引变流器2的桥臂5和复用牵引变流器的桥臂8，即独立牵引变流器2的桥臂5和复用牵引变流器的桥臂8控制动子2的B2相。三相永磁直线电机2的C2相连接独立牵引变流器2的桥臂6和复用牵引变流器的桥臂9，即独立牵引变流器2的桥臂6和复用牵引变流器的桥臂9控制动子2的C2相。
独立牵引变流器3的A3相连接独立牵引变流器3的桥臂10和复用牵引变流器的桥臂7，即独立牵引变流器3的桥臂10和复用牵引变流器的桥臂7控制动子3的A3相。三相永磁直线电机3的B3相连接独立牵引变流器3的桥臂11和复用牵引变流器的桥臂8，即独立牵引变流器3的桥臂11和复用牵引变流器的桥臂8控制动子3的B3相。三相永磁直线电机3的C3相连接独立牵引变流器3的桥臂12和复用牵引变流器的桥臂9，即独立牵引变流器3的桥臂12和复用牵引变流器的桥臂9控制动子3的C3相。
独立牵引变流器4的A4相连接独立牵引变流器4的桥臂13和复用牵引变流器的桥臂7，即独立牵引变流器4的桥臂13和复用牵引变流器的桥臂7控制动子4的A4相。三相永磁直线电机4的B4相连接独立牵引变流器4的桥臂14和复用牵引变流器的桥臂8，即独立牵引变流器4的桥臂14和复用牵引变流器的桥臂8控制动子4的B4相。三相永磁直线电机4的C4相连接独立牵引变流器4的桥臂15和复用牵引变流器的桥臂9，即独立牵引变流器4的桥臂15和复用牵引变流器的桥臂9控制动子4的C4相。
其中四台永磁直线电机的动子设计参数完全相同且空间上同相位，即动子位置角相同。同时为了避免发生过流现象，复用牵引变流器的额定电流为独立牵引变流器的四倍。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构和方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统，其特征在于，所述系统包括有n+1台牵引变流器和n台三相永磁直线电机，所述n+1台牵引变流器中包括有n台独立牵引变流器和一台复用牵引变流器，所述独立牵引变流器的数目和三相永磁直线电机的数目相同，且每个所述三相永磁直线电机的一侧均连接有一台独立牵引变流器，另一侧均连接所述复用牵引变流器。
2.根据权利要求1所述的一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统，其特征在于，所述牵引变流器为三桥臂牵引变流器。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统，其特征在于，每个所述三相永磁直线电机的动子设计参数完全相同，且在空间上同相位。
4.根据权利要求3所述的一种用于城市轨道交通的半集中式开绕组初级永磁直线电机牵引系统，其特征在于，所述复用牵引变流器的额定电流为独立牵引变流器额定电流的n倍。
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