摘 要：直線電機(jī)軌道交通具備建設(shè)成本低、受環(huán)境影響小、爬坡能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，近年來該交通形式在我國(guó)各城市的應(yīng)用日漸廣泛，相關(guān)研究也隨之大量涌現(xiàn)。牽引變流器、牽引直線電機(jī)均屬于直線電機(jī)軌道交通牽引系統(tǒng)的核心構(gòu)成，二者與牽引控制難度較大、大功率直線感應(yīng)電機(jī)電磁計(jì)算困難等難題聯(lián)系緊密。基于此，本文將簡(jiǎn)單分析直線電機(jī)軌道交通牽引系統(tǒng)，并圍繞直線電機(jī)軌道交通牽引系統(tǒng)運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入探討，希望研究?jī)?nèi)容能夠給相關(guān)從業(yè)人員以啟發(fā)。

　　關(guān)鍵詞：直線電機(jī) 軌道交通牽引系統(tǒng) 牽引直線電機(jī) 牽引變流器

　　直線電機(jī)軌道交通牽引系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的受關(guān)注程度近年來不斷提升，這種國(guó)產(chǎn)化需解決牽引控制難度較大等難題，本文研究主要圍繞國(guó)產(chǎn)化的相關(guān)探索展開。

　　1 直線電機(jī)軌道交通牽引系統(tǒng)分析

　　1.1 牽引直線電機(jī)分析

　　直線電機(jī)軌道交通牽引系統(tǒng)采用三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為牽引直線電機(jī)，采用單邊短初級(jí)結(jié)構(gòu)形式，由初級(jí)及次級(jí)構(gòu)成，在車輛轉(zhuǎn)向架上安裝三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的初級(jí)，需將2臺(tái)直線電機(jī)初級(jí)懸掛于每臺(tái)轉(zhuǎn)向架上，同時(shí)在軌道上安裝次級(jí)[1]。采用嵌入槽中三相繞組與帶齒槽鐵心(高性能硅鋼片疊成)構(gòu)成的三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)初級(jí)，轉(zhuǎn)向架上的懸掛基于三點(diǎn)懸掛方式實(shí)現(xiàn)，3個(gè)懸掛端可將電機(jī)所產(chǎn)生的法向力及推力傳遞給車體[2]。作為強(qiáng)耦合、非線性的時(shí)變系統(tǒng)，三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的次級(jí)電阻和勵(lì)磁電感等重要參數(shù)直接受到車輛氣隙大小、速度的影響，電機(jī)的牽引特性也會(huì)同時(shí)受到影響。三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)面臨著次級(jí)反應(yīng)板集膚效應(yīng)、電磁氣隙大、邊端極“半填充槽”、橫縱向端部效應(yīng)等問題，這就使得圍繞三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)開展的特性計(jì)算和理論分析往往較為困難、復(fù)雜[3]，因此需要開展針對(duì)性的等效電路修正，由此三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的集膚效應(yīng)、初級(jí)端部半填充槽、縱向和橫向邊端效應(yīng)影響即可通過修正系數(shù)反映，如式(1)為每相磁化電抗縱向動(dòng)態(tài)端部效應(yīng)修正系數(shù)，式中的τ、G、pe、C1與C2、s分別為極距、品質(zhì)因數(shù)、等效極對(duì)數(shù)、過渡變量、滑差率[4]。

　　基于國(guó)產(chǎn)化探索可以發(fā)現(xiàn)，在大功率三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)研制完成后，需開展充分的試驗(yàn)測(cè)試，以此得出直流母線電壓750V時(shí)的推力-速度特性，及線電壓、電流-速度特性，同時(shí)還需要對(duì)6.5Hz啟動(dòng)頻率時(shí)三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推力-速度特性進(jìn)行試驗(yàn)(堵轉(zhuǎn)試驗(yàn))[5]，對(duì)比國(guó)產(chǎn)化三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，550V的額定電壓、400A的持續(xù)電流、6.5Hz的啟動(dòng)頻率、650A的最大電流、200kW的額定功率與堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，由此可證明國(guó)產(chǎn)化三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)與電磁計(jì)算的有效性[6]。

　　1.2 牽引變流器分析

　　直線電機(jī)軌道交通的本車的2臺(tái)直線電機(jī)(三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī))供電由每臺(tái)牽引變流器負(fù)責(zé)，采用輸入電壓為750V的牽引變流器，三相可變頻變壓交流電可由此輸出。結(jié)合國(guó)產(chǎn)化探索可以發(fā)現(xiàn)，二電平電壓型直-交逆變電路屬于國(guó)產(chǎn)化牽引變流器常用主電路，包括電流傳感器、牽引控制單元和電壓、三相逆變功率電路、過壓斬波電路、直流電容環(huán)節(jié)、直流進(jìn)線環(huán)節(jié)、輔助設(shè)備(風(fēng)機(jī)、電源等)。分析國(guó)產(chǎn)化牽引變流器技術(shù)參數(shù)，其擁有1.3MVA的容量、2×400A的額定輸出電流、0～75Hz的輸出頻率范圍、1000Hz的最高開關(guān)頻率、額定DC750V的輸入電壓(波動(dòng)范圍為500～900V)。基于國(guó)產(chǎn)化牽引變流器主電路原理開展試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在其擁有1320A的輸出電流有效值時(shí)(峰值為1866A)，該牽引變流器可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

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