專利名稱：100%低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及為牽引電動(dòng)機(jī)供電的傳動(dòng)裝置，適合于城市軌道交通牽引 傳動(dòng)，特別是牽引電動(dòng)機(jī)縱向布置、雙端輸出、驅(qū)動(dòng)同側(cè)前后車輪的100%低地
板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)逆變器。
技術(shù)背景
為改善輕軌車輛的傳統(tǒng)高地板(輕軌車的地板面距軌面在800mm~ 1000mm 之間為高地板)所造成的上下車不便與運(yùn)行與時(shí)間延遲的問(wèn)題，近年來(lái)皆多采 取低地板(輕軌車的地板面距軌面在250mm ~ 350mm之間為低地板)的設(shè)計(jì)。低 地板輕軌車輛提供給乘客更舒適的乘坐特性，它不需要高的站臺(tái)，方便殘疾人、 老人、小孩上下車，減小城市景觀沖擊。低地板車可以減小換乘時(shí)間，提高旅 行速度，具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用價(jià)值。
傳統(tǒng)軌道車輛的動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上左右兩個(gè)車輪固定壓裝在同一根傳動(dòng)車軸 上，牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)該傳動(dòng)車軸從而帶動(dòng)左右兩個(gè)車輪旋轉(zhuǎn)。但是車輛地板面距 軌面的高度難以降低，如圖la所示。為了達(dá)成100%低地板車的設(shè)計(jì)，必須將動(dòng) 力轉(zhuǎn)向架的地板通道空間保留，因此要求取消傳統(tǒng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上的傳動(dòng)車軸， 如圖lb所示。取消動(dòng)力傳動(dòng)車軸后，整車的低地板面占到地板面的100%，車輪 上突出的部分可以安放座椅，如圖2所示。
100%低地板車取消了傳動(dòng)車軸，左右車輪解耦，使其能夠分別獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，100%低地板車的獨(dú)立4侖對(duì)，就要采用特殊的牽引傳動(dòng)方式。 一種100%低地板車 傳動(dòng)方式采用內(nèi)側(cè)懸掛式動(dòng)力轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架有4只相互獨(dú)立的車輪，對(duì)稱地布 置于轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)。牽引電動(dòng)機(jī)縱向布置、雙端輸出，通過(guò)一對(duì)螺旋圓錐齒輪 構(gòu)成的減速器和含有橡膠彈性原件的聯(lián)軸器，驅(qū)動(dòng)著一前一后的兩只車輪。一 個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上配置兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)。這樣的布置既可使左右車輪中間的位置設(shè)置 成低地板，還由于驅(qū)動(dòng)裝置的可接近性好，所有檢修工作不必在地溝中進(jìn)行， 使得拆卸和維修均很方便，該傳動(dòng)方式如圖3所示。
傳統(tǒng)車輛的動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上布置兩臺(tái)牽引電機(jī)，同一轉(zhuǎn)向架上的兩個(gè)牽引電 機(jī)由一個(gè)牽引逆變器驅(qū)動(dòng)。列車在平直軌道上行進(jìn)時(shí)，兩個(gè)牽引電機(jī)受到同一 頻率，同一電壓的牽引逆變器供電，產(chǎn)生同樣的轉(zhuǎn)速，在平直軌道上行進(jìn)。但 是當(dāng)列車過(guò)曲線時(shí)，由于內(nèi)外側(cè)軌道半徑不同，所以會(huì)造成內(nèi)外側(cè)車輪線速度 不一致，進(jìn)而要求內(nèi)外側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不同。內(nèi)外側(cè)轉(zhuǎn)速差如公式(1 )所示，該公 式的推導(dǎo)可以參考發(fā)明內(nèi)容中的相關(guān)公式。
<formula>formula see original document page 4</formula>
其中Aw為內(nèi)外側(cè)轉(zhuǎn)速差，d為軌距，V為列車速度，u為齒輪減速比，0 為 動(dòng)車輪直徑，R為曲線半徑。當(dāng)車輛選定后，軌距d，齒輪減速比u,動(dòng)車輪直徑 Dm分別為常數(shù)，則列車過(guò)曲線時(shí)，內(nèi)外側(cè)轉(zhuǎn)速差A(yù)"與列車速度V和曲線半徑R有 關(guān)系。曲線半徑越小，內(nèi)外側(cè)轉(zhuǎn)速差越大；過(guò)曲線時(shí)列車速度越高，內(nèi)外側(cè)轉(zhuǎn) 速差越大。但是內(nèi)外側(cè)牽引電機(jī)是由同一逆變器供電，內(nèi)外側(cè)牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速 相同，為了滿足過(guò)曲線的要求，就要把車輪的踏面設(shè)計(jì)成圓臺(tái)型曲線，外側(cè)轉(zhuǎn) 彎半徑大的車輪和軌道接觸圓半徑大于內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑小的輪軌接觸圓半徑。這樣當(dāng)內(nèi)外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速一樣的情況下可以利用車輪踏面形狀來(lái)解決轉(zhuǎn)彎問(wèn)題，如 圖4所示。
但是，這種驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)的方式存在列車過(guò)曲線時(shí)速度不能太高，轉(zhuǎn)彎半 徑不能太小等缺點(diǎn)。而且當(dāng)列車速度過(guò)高或轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小，僅靠車輪踏面不同 半徑的滾動(dòng)圓不能完全彌補(bǔ)，故在輪軌間將產(chǎn)生較大的滑動(dòng)，從而加劇了輪軌 之間的磨耗和噪聲。受軌道不平順和輪對(duì)加工時(shí)安裝誤差的影響，車輪對(duì)在運(yùn) 行過(guò)程中一旦偏移，便難以自動(dòng)回到軌道中心。若輪軌關(guān)系匹配不好，輪緣磨耗較嚴(yán)重；低速時(shí)可能產(chǎn)生明顯的搖頭振動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)電機(jī)縱向布置，雙端輸出，驅(qū)動(dòng)同側(cè)前后車輪的100%低地板車傳動(dòng)方 式，要求在直道上兩側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速同步控制，在彎道上兩側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)彎控制， 過(guò)彎時(shí)車速不能太高、轉(zhuǎn)彎半徑不能等缺點(diǎn)，同時(shí)考慮到軌道不平順和輪對(duì)加 工時(shí)安裝誤差的影響、空轉(zhuǎn)/滑行再粘著控制的需要、輪徑補(bǔ)償?shù)纫蟀l(fā)明了 10 0%低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置。
100%低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置，用兩個(gè)逆變器對(duì)兩側(cè)不同的牽引電機(jī) 供電，牽引電機(jī)通過(guò)齒輪箱連接獨(dú)立輪的端軸。
這樣在平直軌道上兩個(gè)逆變器提供相同頻率的電源，可以滿足兩側(cè)牽引電機(jī)同步速度控制；在彎道上，逆變器根據(jù)車輛速度和轉(zhuǎn)彎半徑確定內(nèi)外側(cè)牽引電機(jī)的供電頻率。這樣即使在轉(zhuǎn)彎半徑比較小的時(shí)候，也能完成過(guò)彎控制，輪 軌間磨耗減小。而且，實(shí)際應(yīng)用中的兩側(cè)車輪都有差別，這樣可以根據(jù)實(shí)際中 兩側(cè)車輪直徑，控制兩側(cè)逆變器的供電頻率，實(shí)時(shí)補(bǔ)償兩側(cè)車輪因加工或磨損 時(shí)造成的速度差。100％低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置，包括由受電弓、浪涌吸收器與熔斷器 連接構(gòu)成的網(wǎng)側(cè)電路；由充電接觸器、線路接觸器、充電電阻與電容》文電電阻 連接構(gòu)成的充、放電電路；由直流濾波電感與直流母線電容連接構(gòu)成的直流濾 波電路和驅(qū)動(dòng)兩個(gè)交流電動(dòng)才幾的兩臺(tái)逆變器。
當(dāng)逆變器發(fā)生故障時(shí)，直流濾波電感限制直流電流的上升率，以便在檢測(cè)到 逆變器故障時(shí)，有時(shí)間讓直流高速開關(guān)在電流限值內(nèi)分?jǐn)啵员苊饽孀兤鞫搪?對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊。由直流濾波電感與直流母線電容連接構(gòu)成的直流濾波電路， 限制直流側(cè)電壓波動(dòng)和避免高次諧波對(duì)電網(wǎng)及軌道信號(hào)的影響。
兩臺(tái)逆變器的充、放電電路和直流濾波電路合并為一。這樣可以減小體積和 成本而且當(dāng)一臺(tái)逆變器故障時(shí)，可以通過(guò)一個(gè)接觸器斷開一個(gè)轉(zhuǎn)向架上的所有 電路，提高可靠性。
兩臺(tái)逆變器由至少6個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件連接構(gòu)成電壓源逆變器，包括制動(dòng)電 路。逆變器將直流電變換成變壓變頻的交流來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)交流電動(dòng)機(jī)。
該裝置有兩套逆變器分別給轉(zhuǎn)向架上左右兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電以滿足在直道和 彎道上的控制要求在平直軌道上具有自動(dòng)對(duì)中能力，在彎道上有曲線導(dǎo)向能 力。而且當(dāng)左右輪徑不相同時(shí)，兩個(gè)逆變器可以方便進(jìn)行輪徑補(bǔ)償。由于該種 100％低地板車特殊的驅(qū)動(dòng)方式——驅(qū)動(dòng)同側(cè)的車輪，它沒(méi)有傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架喪失1/2 動(dòng)力的情況，如果出現(xiàn)故障則同一轉(zhuǎn)向架上兩個(gè)電機(jī)同時(shí)失去動(dòng)力。發(fā)明了逆 變器前端的濾波電路和接觸電路公用一套的電路。這樣，可以減小體積和成本 而且當(dāng)一臺(tái)逆變器故障時(shí)，可以通過(guò)一個(gè)接觸器斷開一個(gè)轉(zhuǎn)向架上的所有電路， 提高可靠性。
100%低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的控制方法，包括步驟如下；
步驟l:根據(jù)運(yùn)行線路情況，確定列車是在直道上行駛還是曲線上行駛。
步驟2:采集拖車轉(zhuǎn)速iit、動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上兩側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速n^、 nm2和拖車車
輪直徑Dt、動(dòng)車兩側(cè)車輪直徑Dna、 Dra2。計(jì)算列車行駛速度v。
步驟3:如果列車是在直道上行駛，根據(jù)列車速度V、和動(dòng)車兩側(cè)車輪直徑
Dml、 Dm2,算出4侖徑補(bǔ)償時(shí)兩側(cè)電才幾要求的轉(zhuǎn)速rur和nJ。
步驟4:如果列車是在彎道上行駛，根據(jù)線路情況和轉(zhuǎn)彎半徑R、列車過(guò)曲
線的速度v,算出列車過(guò)曲線時(shí)兩側(cè)電機(jī)要求的轉(zhuǎn)速n^和nm/。
步驟5:根據(jù)兩側(cè)電機(jī)要求的轉(zhuǎn)速nn/和ru/、電才幾的實(shí)際轉(zhuǎn)速ru、 rim2和逆 變器直流母線電壓、電機(jī)電流利用電機(jī)矢量控制算法，使電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速達(dá)到 要求轉(zhuǎn)速。這樣就可以滿足列車過(guò)直道和彎道控制要求并能進(jìn)行輪徑補(bǔ)償。
it明如下
當(dāng)列車行進(jìn)時(shí)，拖車車輪不存在空轉(zhuǎn)和滑行，它的磨損很小，所以列車行 駛速度V可以由拖車轉(zhuǎn)速和拖車輪徑算出。根據(jù)拖車速度傳感器測(cè)量的速度nt (rpm)，拖車車輪直徑為Dt (m),列車速度V (m/s)為
V=nt*Dt*n/60 (2) 假設(shè)動(dòng)車車輪以線速度V (m/s)行進(jìn)，齒輪箱減速比為u (u>l),動(dòng)車車 輪直徑為Dm (m),則牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速^ (rpm):
nm*=V*60*u/(Dm*7i) (3) 控制電機(jī)以這個(gè)轉(zhuǎn)速運(yùn)行就可以讓列車以速度V行進(jìn)。如果兩側(cè)車輪的輪 徑不一致，可以根據(jù)公式(3),進(jìn)行輪徑補(bǔ)償。若兩側(cè)車輪直徑分別為D^和 Dm2,根據(jù)公式(3)可以得到電機(jī)兩側(cè)參考轉(zhuǎn)速分別為
nmi' = V*60*u/Dral*丌 (4 )nm2 = V*60*11/1* tt ( 5 )
假設(shè)列車過(guò)曲線的角速度為oo (rad/s),曲線內(nèi)外側(cè)半徑分別為R2 (m)
和Rl(m),如圖4所示。則動(dòng)車兩側(cè)車輪線速度分別為co*Rl(m/s )和o^R2(m/s)，
兩側(cè)電4幾的轉(zhuǎn)速差為
nml— nm2=An= ( Rl—R2 ) * co *60*u/(Dm* tt ) (6) 把列車看成質(zhì)點(diǎn)，列車以速度V (m/s)過(guò)曲線，則列車過(guò)曲線的角速度為
co (rad/s) = V/R， R為曲線半徑，代入(6)式，可得
△ n= (Rl-R2 ) *V*60*u/(Dm*Ti)/R (7) 可見列車過(guò)曲線時(shí)，電機(jī)兩側(cè)速度差和過(guò)曲線速度和曲線半徑有關(guān)。且(R1-R2) 是軌距，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)軌d4. 435m,所以
△ n=d*V*60*u/(Dm*Tr*R) (8) 所以過(guò)曲線時(shí)，曲線半徑越小，轉(zhuǎn)速差越大；當(dāng)過(guò)曲線時(shí)速度越高，轉(zhuǎn)速
差越大。
當(dāng)列車在彎道上行進(jìn)時(shí)，如圖4所示，這時(shí)可以根據(jù)列車的速度V和曲線 半徑R確定內(nèi)外側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速。列車的速度可以由公式(2)得出，曲線半徑可以 由路況得出。內(nèi)側(cè)電機(jī)參考轉(zhuǎn)速為n^根據(jù)公式(3)可得
nm2*= V*60*u/(Dm*7t) (9)
外側(cè)電機(jī)參考轉(zhuǎn)速ru卩為 nmi*= nm2*+An=V*60*u/(Dm*7t) + d*V*60*u/(Dm*7t*R) = nra2* (1+d/R ) (10)
在直道上列車兩側(cè)的電機(jī)參考轉(zhuǎn)速按公式(4、 5)控制，在彎道上兩側(cè)電 機(jī)的參考轉(zhuǎn)速按公式(9、 IO)控制。這樣列車不論是在直道還是彎道上都能正 常行進(jìn)，減小了車輪和軌道的摩擦、噪聲等問(wèn)題，而且對(duì)于過(guò)小的轉(zhuǎn)彎半徑也
能以較高的速度行進(jìn)，這樣可以減小維護(hù)，提高效率，減小運(yùn)行成本。
針對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)縱向布置、雙端輸出、驅(qū)動(dòng)同側(cè)前后車輪的傳動(dòng)方式，其
特征是取消傳統(tǒng)的傳動(dòng)軸，采用獨(dú)立輪驅(qū)動(dòng)方式。該裝置把車輛直道對(duì)中和彎
道控制由轉(zhuǎn)向架的機(jī)械耦合控制轉(zhuǎn)到電氣耦合控制。這樣100%低地板車的優(yōu)勢(shì)
可以發(fā)揮，從電氣上解決直道對(duì)中、曲線導(dǎo)向的問(wèn)題。
該實(shí)用新型可以解決列車過(guò)小轉(zhuǎn)彎半徑彎道，并能有一定的速度，提高運(yùn)
行效率、減小輪軌間磨耗。車輪力口工或安裝誤差帶來(lái)的輪徑偏差可以通過(guò)控制
兩側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行輪徑補(bǔ)償，減少維護(hù)。


圖la說(shuō)明傳統(tǒng)車輛與低地板車地板面示意圖。 圖lb說(shuō)明傳統(tǒng)車輛與低地板車地板面示意圖。 圖2說(shuō)明100%低地板車低地板面構(gòu)成圖。
圖3說(shuō)明牽引電動(dòng)機(jī)縱向布置、雙端輸出、驅(qū)動(dòng)同側(cè)前后車輪的100%低地板 車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)方式。
圖4說(shuō)明列車過(guò)曲線示意圖，軌道內(nèi)外側(cè)半徑和曲線半徑示意圖。
圖5說(shuō)明本實(shí)用新型100%低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置構(gòu)成圖。
圖6說(shuō)明逆變器裝置構(gòu)成圖。
圖7說(shuō)明控制系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖8說(shuō)明電^/L矢量控制原理圖。
圖3中轉(zhuǎn)向架301，牽引電機(jī)302,齒輪減速器303。
圖4中外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑大的輪軌接觸圓大401,內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑小的輪軌接觸圓小術(shù)。
圖5中直流接觸網(wǎng)l,受電弓2，浪涌吸收器3，熔斷器4，充電接觸器5， 線鴻"接觸器6，充電電阻7，直流濾波電感8，直流母線電容9，電容;^文電電阻10, 逆變器ll,逆變器12,電動(dòng)機(jī)13,電動(dòng)機(jī)14，電網(wǎng)電壓測(cè)量15，直流母線電壓 測(cè)量16,直流電流測(cè)量17，電機(jī)電流A相測(cè)量18，電機(jī)電流C相測(cè)量19，電機(jī)電 流A相測(cè)量20,電機(jī)電流C相測(cè)量21，電機(jī)速度傳感器27,電機(jī)速度傳感器28。
圖6中制動(dòng)開關(guān)管22，續(xù)流二極管23,制動(dòng)電阻24,三相逆變器25,制動(dòng) 電流測(cè)量26。
具體實(shí)施方式
下面參照?qǐng)D5對(duì)本實(shí)用新型所述的100%低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置的實(shí)施 方式進(jìn)4于i兌明。
如圖5所示，本實(shí)用新型所述的100%低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置包括由 受電弓2、浪涌吸收器3與熔斷器4所構(gòu)成的網(wǎng)側(cè)電路；由充電接觸器5、線路接 觸器6、充電電阻7與電容;^欠電電阻10構(gòu)成的充、；改電電5^;由直流濾波電感8與 直流母線電容9構(gòu)成的直流濾波電路；驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)13、 14的逆變器11、 12。
由直流濾波電感8與直流母線電容9構(gòu)成的直流濾波電路，限制直流側(cè)電壓波 動(dòng)和避免高次諧波對(duì)電網(wǎng)及軌道信號(hào)的影響。
當(dāng)逆變器發(fā)生故障時(shí)，直流濾波電感8限制直流電流的上升率，以便在檢測(cè) 到逆變器故障時(shí)，有時(shí)間讓直流高速開關(guān)在電流限值內(nèi)分?jǐn)啵员苊饽孀兤鞫?3各對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊。
兩臺(tái)逆變器ll、 12的充、；故電電路和直流濾波電路合并為一，這樣可以減小 體積和成本而且當(dāng)一臺(tái)逆變器故障時(shí)，可以通過(guò)一個(gè)接觸器斷開一個(gè)轉(zhuǎn)向架上 的所有電路，提高可靠性。
逆變器ll、 12由多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件構(gòu)成電壓源逆變器包括制動(dòng)電路，將直 流電變換成變壓變頻的交流來(lái)驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)才幾l 3 、 14。
圖6以一種半導(dǎo)體開關(guān)器件IGBT說(shuō)明逆變器的構(gòu)成。
由制動(dòng)開關(guān)管22、續(xù)流二極管23與制動(dòng)電阻24構(gòu)成的制動(dòng)吸收電路實(shí)現(xiàn) 電傳動(dòng)系統(tǒng)主電路直流過(guò)壓抑制；在電網(wǎng)不能接受由牽引電動(dòng)機(jī)反饋的電能時(shí)， 通過(guò)制動(dòng)斬波電路對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)反饋的電能由制動(dòng)電阻進(jìn)行吸收；續(xù)流電路主 要保證在接觸器分?jǐn)嗉爸绷鞲咚匍_關(guān)分?jǐn)鄷r(shí)不至于造成電流突然中斷而引起直 流電壓回路過(guò)壓。該電路的另一個(gè)功能是作過(guò)壓保護(hù)用。如果在逆變器的直流 回路中有短時(shí)的過(guò)電壓，則斬波器工作，通過(guò)它對(duì)制動(dòng)電阻放電，待過(guò)電壓消 除后斬波器截至。
三相逆變器25采用兩電平三相橋式電路由六個(gè)IGBT(絕緣門極雙極性晶體 管)構(gòu)成，逆變器輸出頻率和幅值可調(diào)的三相交流電給交流牽引電動(dòng)機(jī)。這樣 兩臺(tái)逆變器分別給轉(zhuǎn)向架上左右兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電以滿足在直道和彎道上的要 求在平直軌道上具有自動(dòng)對(duì)中能力，在彎道上有曲線導(dǎo)向能力。而且當(dāng)左右 輪徑不相同時(shí)，兩個(gè)逆變器可以方便進(jìn)行輪徑補(bǔ)償。
控制系統(tǒng)如圖7所示包括光纖接口電路、通訊電路、檢測(cè)與保護(hù)電路和控 制芯片電路。光纖接口電路把FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)發(fā)出的P麗(脈沖寬 度調(diào)制)信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)隔離后驅(qū)動(dòng)IGBT。通訊電路通過(guò)以太網(wǎng)和CANopen 的網(wǎng)絡(luò)形式接受和傳送相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)。通訊電路中還有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)裝置可以接
收和發(fā)送行駛路況信息。檢測(cè)與保護(hù)電路接受外部傳感器傳來(lái)的模擬信號(hào)、轉(zhuǎn) 速信號(hào)和數(shù)字輸入信號(hào)，并發(fā)送相應(yīng)的數(shù)字輸出信號(hào)。輸入的模擬信號(hào)包括圖5
中的電網(wǎng)電壓信號(hào)15、直流母線電壓信號(hào)16、直流電流信號(hào)17、交流電流信號(hào) (18、 19、 20、 21)和圖6中的制動(dòng)電流信號(hào)26等。輸入的轉(zhuǎn)速信號(hào)包括圖5 中測(cè)速裝置27、測(cè)速裝置28和拖車車輪測(cè)速裝置傳來(lái)的速度信號(hào)。控制芯片電 路包括DSP、 FPGA和存儲(chǔ)器。DSP采用TI公司的32位高性能數(shù)字信號(hào)處理器 TMS320F2812，時(shí)鐘頻率150M;主要作為獨(dú)立輪控制算法和電^L矢量算法的計(jì)算。 FPGA主要用于邏輯保護(hù)和脈沖封鎖，采用Ateral公司的EP2C8QM8I6;存儲(chǔ)器 采用非易失性FLASH存儲(chǔ)器，掉電后數(shù)據(jù)不丟失，與DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，型號(hào) 為K9F5608U0A,它可以存儲(chǔ)相應(yīng)的路況信息和記錄裝置的運(yùn)行信息。
本實(shí)用新型的傳動(dòng)裝置有兩個(gè)逆變器驅(qū)動(dòng)兩側(cè)的電機(jī)，可以按一個(gè)逆變器 控制一個(gè)電機(jī)，分為兩個(gè)獨(dú)立的矢量控制算法。下面以一個(gè)間接矢量控制算法 為例，具體的控制原理圖如圖8所示。該間接矢量控制的給定命令為電機(jī)參考
轉(zhuǎn)速信號(hào)Hmx* ( x=l、 2 )和參考磁通T^/信號(hào)，測(cè)量的反饋信號(hào)包括電機(jī)A相、 C相電流、直流母線電壓Vi)c和實(shí)際電機(jī)轉(zhuǎn)速nmx。電機(jī)的參考磁通信號(hào)和電機(jī) 的參考q軸電流信號(hào)^根據(jù)公式(11 )可以計(jì)算出轉(zhuǎn)差信號(hào)nsl。
<formula>formula see original document page 12</formula>( 11 )
Y M 、
其中Lm為電機(jī)勵(lì)磁電感；t為電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻；Lr為電機(jī)轉(zhuǎn)子電抗轉(zhuǎn)差信號(hào)nsl 加上轉(zhuǎn)速信號(hào)n腦為同步轉(zhuǎn)速信號(hào)nsyn,對(duì)同步轉(zhuǎn)速信號(hào)積分就可以得到單位矢 量信號(hào)sir^和c。W。該單位矢量信號(hào)用于Park變換和Park—1變換。轉(zhuǎn)速參考信
號(hào)nj和實(shí)際轉(zhuǎn)速比較后經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩參考電流~*。電機(jī)電流
經(jīng)過(guò)Clarke變換和Park變換后得出電機(jī)電流的轉(zhuǎn)矩分量^和磁通分量Z / 。 磁通分量經(jīng)過(guò)磁通計(jì)算公式(12 )得到。
<formula>formula see original document page 13</formula>
轉(zhuǎn)矩參考電流4,和電機(jī)電流的轉(zhuǎn)矩分量比較后經(jīng)過(guò)電流PI調(diào)節(jié)器輸出
電壓q軸分量Vsq;參考磁通甲J和公式(12)計(jì)算的磁通^w比較后經(jīng)過(guò)電流 PI調(diào)節(jié)器輸出電壓d軸分量Vsd。 Vsq和Vsd經(jīng)過(guò)Park變換后，輸出電壓的a分量Vs a和P分量Vse,再經(jīng)過(guò)空間矢量調(diào)制后輸出脈沖到逆變器中。
權(quán)利要求1. 一種100％低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置，其特征是用兩個(gè)逆變器對(duì)兩側(cè)不同的牽引電機(jī)供電，牽引電機(jī)通過(guò)齒輪箱連接車輪端軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的100%低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置，其特征是為每個(gè) 牽引電機(jī)配備了一臺(tái)相應(yīng)的逆變器；這樣一臺(tái)轉(zhuǎn)向架上布置兩臺(tái)逆變器分別 給驅(qū)動(dòng)同側(cè)車輪的牽引電機(jī)供電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的100%低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置，其特征為由受 電弓、浪涌吸收器與熔斷器連接構(gòu)成的網(wǎng)側(cè)電路；由充電接觸器、線路接觸 器、充電電阻與電容放電電阻連接構(gòu)成的充、放電電路；由直流濾波電感與 直流母線電容連接構(gòu)成的直流濾波電路和驅(qū)動(dòng)2個(gè)交流電動(dòng)機(jī)的兩臺(tái)逆變器 順序連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的10(W低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置，其特征為由直流濾 波電感與直流母線電容連接構(gòu)成的直流濾波電路，限制直流側(cè)電壓波動(dòng)和避 免高次諧波對(duì)電網(wǎng)及軌道信號(hào)的影響。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的10(W低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置，其特征為兩臺(tái)逆變 器共用一套充、；改電電^^和直流濾波電5^。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的100%低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置，其特征為兩臺(tái)逆 變器由至少6個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件連接構(gòu)成電壓源逆變器包括制動(dòng)電路，將直 流電變換成變壓變頻的交流來(lái)驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)。
專利摘要100％低地板車獨(dú)立輪牽引傳動(dòng)裝置與控制方法，針對(duì)電機(jī)縱向布置，雙端輸出，驅(qū)動(dòng)同側(cè)前后車輪的100％低地板車傳動(dòng)方式，該裝置把車輛直道對(duì)中和彎道控制由轉(zhuǎn)向架的機(jī)械耦合控制轉(zhuǎn)到電氣耦合控制。這樣100％低地板車的優(yōu)勢(shì)可以發(fā)揮，從電氣上解決直道對(duì)中、曲線導(dǎo)向的問(wèn)題。由于該種100％低地板車特殊的驅(qū)動(dòng)方式——驅(qū)動(dòng)同側(cè)的車輪，它沒(méi)有傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架喪失1/2動(dòng)力的情況，如果出現(xiàn)故障則同一轉(zhuǎn)向架上兩個(gè)電機(jī)同時(shí)失去動(dòng)力。發(fā)明了逆變器前端的濾波電路和接觸器公用一套的電路。這樣，當(dāng)一臺(tái)逆變器故障時(shí)，可以通過(guò)一個(gè)接觸器斷開一個(gè)轉(zhuǎn)向架上的所有電路，提高可靠性。
文檔編號(hào)B61C9/38GK201208967SQ20082008010
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者刁利軍, 劉志剛, 盧西偉, 鋼 張, 李哲峰, 林文立, 櫻 梅, 沈茂盛, 牟富強(qiáng), 威 狄, 磊 王, 羅榮婭, 賈利民, 趙明花 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)