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浅谈以色列特拉维夫红线轻轨车辆电气牵引系统
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浅谈以色列特拉维夫红线轻轨车辆电气 牵引系统
摘要简要介绍以色列特拉维夫红线轻轨车辆电气牵引系统构成、特点及主要控制功能。
关键词：地铁车辆；电气牵引系统；构成；特点；控制功能1、概述
以色列特拉维夫红线轻轨车辆，采用5模块编组，2动1拖，其列车编组型式为： = Mc1+F1+Tp+F2+Mc2=（其中Mc：带司机室的动车Tp：带受电弓的拖车F ：悬浮模 块）。
牵引辅助变流器安装在轻轨列车Mc1和Mc2车顶，共两台，牵引电机安装在Mc1和Mc2车下转向架上，每个转向架安装两台。
2、车辆主要技术参数
牵引性能（在定员AW3情况下，车轮在全范围的车轮直径（500〜580mm）下设计，在干燥、清洁平直轨道上，额定电压DC1500V时）：
平均加速度：0-40km/h：1.05m/s20-80km/h：0.81m/s2
平均减速度：80-2km/h：1.1m/s2最高运行速度：80km/h平均旅行速度：≥27km/h
3、系统特点
每节动车设置1台牵引变流器。每台变流器输入端有高速断路器（HSCB）保护。牵引变流器主要包括牵引逆变模块（MC）和制动斩波模块（BC）。列车牵引系统主电路采用两电平电压型直—交逆变电路。经受电弓受流输入的DC1500V由高压隔离转换开关（MPS）分配给2个动车的牵引和辅助变流器换成频率、电压均可调的三相交流电，向异步牵引电动机供电。
列车电制动采用再生制动，制动能量反馈回电网，当电网不能吸收时采用制动电阻（BR）制动。制动时优先使用电制动，电制动不足部分由液压制动补充。
每列车配备2台辅助变流器给列车400VAC负载供电。供电模式采用扩展供电，1台辅助变流器故障时，通过闭合扩展供电接触器（ASK），用另一台1台辅助变流器给整车重要负载供电。
每列车配备2台蓄电池充电机（集成在辅助变流器箱内）给蓄电池充电以及给全车低压负载供电。
4、主要设备4.1牵引变流器
本产品采用了牵引变流器、辅助变流器一体化设计，具有集成度高、安装方便等优点。
4.1.1线路接触器
主要用于隔离变流器和高压输入电路。4.1.2线路电抗器
主要用于过滤线网谐波电流，线路电抗器与直流回路电容器组成LC滤波单元。
4.1.3牵引逆变模块
通过IGBT开关将直流回路两端的直流电压逆变成变频、变压的三相交流电。
4.1.4直流回路电容
主要用于稳定直流回路电压并起到能量储存器的作用，它和线路电抗器共同组成LC滤波器。
4.1.5直流回路放电电阻
在变流器停机后，负责保证直流回路电压能在5分钟内下降到50VDC以下（被动放电）。
4.1.6制动斩波模块
制动斩波模块（BC）将直流回路中的能量消耗在制动电阻上。制动斩波模块和制动电阻主要负责以下3个功能：直流回路过压保护；电阻制动：当电制动再生能量不能被线网吸收时，将多余的能量消耗在制动电阻上；变流器关机后使直流回路主动放电。
4.1.7牵引控制单元
变流器牵引侧使用ABB标准的AC_800PEC控制平台，实现下列主要功能：电机转矩控制；防空转防滑控制；正常模式下的冲击极限控制；与液压制动、司机控制器和TCMS的接口；高速断路器控制；逆变器的保护与诊断；机械制动和电制动进行混合制动功能；牵引能耗计算；控制单元时钟和列车网络系统时钟同步。
4.1.8牵引冷却系统
牵引冷却系统由牵引主冷却风机和牵引内部冷却风机组成。4.2辅助变流器
辅助变流器给列车400VAC负载供电。供电模式采用扩展供电，1台辅助变流器故障时，通过闭合扩展供电接触器（ASK），用另一台1台辅助变流器给整车重要负载供电。
4.2.1线路接触器和预充电电路
功能与牵引逆变器电路相似，在此不进行重复赘述。4.2.2线路电抗器
功能与牵引逆变器电路相似，在此不进行重复赘述。4.2.3直流回路电容
主要用于稳定直流回路电压并起到能量储存器的作用，它和线路电抗器组成LC滤波器。
4.2.4辅助中间模块
通过IGBT开关将直流回路两端的直流电压逆变成定频、定压的三相交流电。4.2.5过压抑制单元
用于抑制瞬时的直流回路过电压，并在变流器停止工作时使直流回路主动放电。
4.2.6辅助变压器
该变压器主要用于将辅助高压输入和辅助输出进行电气隔离。4.2.7辅助整流模块
该模块主要用于将中频变压器输出的单相交流电整流成直流电。4.2.8辅助逆变模块
辅助逆变模块通过IGBT开关将辅助整流模块输出的直流电压逆变成定频、定压的三相交流电。
4.2.9充电机模块
为列车直流负载和蓄电池提供稳定的24V直流电源。4.2.10应急启动单元
用于蓄电池欠压时对辅助控制电源进行应急供电。当检测到1500VDC输入和控制母线电压过低时，应急启动单元自动启动，提供24VDC控制电源给充电机启动，给蓄电池充电。
4.2.11辅助控制单元
变流器辅助侧使用ABB标准的AC_800PEC控制平台，辅助控制单元实现下列主要功能：
辅助三相输出控制；过压抑制单元控制；蓄电池充电机控制；辅助功率模块和充电机的保护与诊断；
辅助能耗计算；控制单元时钟和列车网络系统时钟同步。4.3高压隔离转换开关
高压隔离转换开关（MPS）分配给2个动车的牵引和辅助变流器，高压隔离开关共有3个位置，受电弓位、车间电源位、接地位。
4.4制动电阻
制动电阻采用自然风冷，当电网电压无法吸收过多能量时，牵引电机产生的电流通过制动电阻装置，将电流产生的能量转换成热能耗散在大气中。
4.5牵引电机
电机由定子、转子、非传动端端盖、传动端端盖、轴承、总装零件、测速装置等几大部件组成。
类型鼠笼式三相导出电动机额定功率：145kW
额定电压（牵引）：1100VRMS额定电压（制动）：1210VRMS
额定转速：1807rpm
额定转矩：766Nm绝缘等级：200级
5、控制原理简述
正常运行时，由TCMS系统进行制动力的分配和管理。TCMS根据采集的制动级位、列车载荷等信息进行电制动力计算，并将分配好的电制动力需求值发送给各车DCU。DCU根据电制动力需求值施加电制动力，并将电制动力实际值反馈给BCU。BCU根据制动级位、列车载荷信息等独立进行整车制动力计算，并与实际电制动力进行比较，自行判断是否补充空气制动。在级位变化的时候，若电制动力满足需求，BCU延迟一定的时间（延迟时间可根据实际情况进行调整），再判断是否补充空气制动。如果