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高永军
1962年10月生,辛寨镇大高家庄村人,大学学历,中共党员,现任山东科技大学化学与环境工程学院党委书记、副教授。

成 果

 
  1984年7月至1986年8月在山东矿业学院会计系任团总支副书记,1986年9月至1988年7月在石油大学学习,1988年7月至2001年7月在山东矿院先后任化工系团总支书记,学生处副处长,团委副书记、书记,党总支书记,2001年7月至今在山东科技大学化学与环境工程学院任党委书记。
 
  主要论著:主编《公共关系学》、《共青团工作概论》、《走向新世纪》,发表论文40余篇。

专 访

日本多摩跨座式单轨车电传动系统

——高永军在《都市快轨交通》理事会2004年会上的报告
 
  在《都市快轨交通》理事会2004年会上,中国北车集团永济电机厂高级工程师高永军作了“日本多摩跨座式单轨车电传动系统”的报告。
 
  该报告主要有以下内容:
 
  一、前言
 
  跨座式单轨交通是城市轨道交通的一种新型式,与地铁系统比较单轨交通方式线路结构简单、造价便宜、建设速度快,处于街中心的高架结构体量不大,对城市景观影响小,列车走行系统采用胶轮,噪声振动小。日本多摩都市单轨交通所使用的车辆电传动系统,系日本日立公司生产的交流传动系统,由制造商根据与用户商定的技术规格书的要求设计制造。该车优良的性能和质量指标体现了当今国际上单轨交通车辆的先进水平。整列车初期由两个单元车组成,一个单元车由MC1、M2组成,两个司机室分别位于前后两端的半动车上,单元列车之间通过棒状车钩进行机械、电源电路、主风管、控制及信息线路的连接,本文着重对电传动系统作一分析介绍。
 
  二、电传动系统组成
 
  VVVF逆变器牵引控制装置
 
  交流异步牵引电动机
 
  辅助电源装置
 
  列车无线电装置、列车信息处理装置、列车自动控制检测装置(ATC∕TD〕、自动列车运行装置(ATO〕
 
  三、主牵引系统
 
  1.系统组成
 
  集电装置(受流器)
 
  主熔断器
 
  断流器(包括线路断路器LB1、LB2、LB3、高速断路器HB〕
 
  限流、充电、过压电阻器
 
  滤波电抗器、中间电容器
 
  主电路、控制装置
 
  牵引电动机
 
  2.VVVF逆变器控制
 
  (1)电路结构及控制原理
 
  为了提高逆变器系统的性能,减小输出电压的谐波含量,获取正弦性好的电流波形,同时降低功率开关器件的关断电压,主电路结构采用了12个IGBT功率开关器件,6个钳位二极管的三电平逆变器电路结构。
 
  (2)PWM波调制
 
  对VVVF调速控制系统来说,理想的PWM波形策略是:在定子频率的低频段采取异步调制,以避免采用同步调制法带来的频段间的频繁切换,在中频段采取同步调制法以改善输出波形的特性;而在高频段采取优化调制法,以最大限度地消除低次谐波的影响。但在该三电平逆变器的PWM波控制中,为了降低牵引电机在运行中产生的噪音,在0-44Hz区域内均采用异步调制方式。异步调制SPWM波的调制方式,即调制频率f1变化时载波频率fC(开关频率fS〕固定不变。程序中通过实时计算对调制波的采样角θ,完成脉冲作用时间的计算,该运算可通过数字信号处理器DSP快速完成起动低速频段采用双极性调制和部分双极性调制;中速频段采用单极性调制;高速频段采用过调制和单脉冲波调制。
 
  3.逆变器主要技术参数
 
  输入电压:DC1500V
 
  输出电压:3ФAC0~1100V
 
  输出频率:0~100Hz
 
  额定输出容量:300KVA
 
  额定输出电流:180A
 
  功率半导体器件:IGBT2KV/600A
 
  开关频率:1.5KHz
 
  控制方式:矢量控制
 
  牵引电动机联接:1C2M
 
  四、辅助电源系统
 
  1.系统组成
 
  日本多摩都市单轨交通电动车组由两个动力单元组成,每个动力单元装有一套辅助电源系统,单元内的辅助电路形式、结构完全相同。整个辅助电路由直流电网直接供电,经辅助逆变器变为三相200V交流电供给空调、通风机、空压机及其它交流用电设备。三相200V的交流电经变压器、整流器,再次得到直流100V、直流24V电源,供蓄电池及其它直流负载。此外,另一路经单相变压器得到单相100V的交流电。主要由下列部分组成:
 
  输入滤波电抗器
 
  斩波稳压器
 
  逆变器
 
  输出滤波电抗器
 
  隔离变压器
 
  DC100V电源(变压器、整流器)
 
  DC24V电源(变压器、整流器)
 
  单相AC100V电源(变压器)
 
  2.电路结构及其控制方法
 
  通常在地铁、城市轨道交通车辆DC1500V电网供电的辅助逆变器中,电路结构主要有以下几种方式:斩波逆变、二电平逆变、三电平逆变、十二脉冲逆变等。这几种方式在电路组成、工作性能、制造成本、现场应用等方面各有优劣。本辅助电源中逆变器采用两个IGBT逆变器串联而成接触网电压DC1500V经过滤波斩波稳压加到输入滤波电容两端,由输入滤波电容将输入电压均分成1∕2(网压),再送入两个逆变器。两个逆变器的输出错开30°角,输出的高频脉冲交流电压,经由三相变压器IVTR耦合得到接近正弦的十二阶梯波,经过三相滤波器的滤波可得到低谐波含量的准正弦电压波形。由于采用两个逆变器串联工作12脉波逆变器的准正弦输出电压采用PWM闭环控制。
 
  3.辅助电源主要技术参数
 
  输入电压:DC1500V
 
  额定容量:85KVA
 
  三相输出电压(包括中性点):三相交流200VRMS±5%
 
  频率:60Hz±1Hz
 
  输出波形:准正弦波
 
  功率半导体器件:IGBT1700V∕300A
 
  二次电源:单相交流100VDC100VDC24V
 
  五、结束语
 
  经过分析其车辆电传动系统中,VVVF逆变器及辅助电源具有以下特点:
 
  1.VVVF逆变器采用三电平逆变器电路结构较二电平逆变器具有波形好,脉冲频率低、噪音小,主功率开关器件耐压降低一半等优点。同时逆变器控制电机方式采用架控方式,大大提高了车辆运行的可靠性。
 
  2.辅助电源中的SIV采用直流分压串联式逆变器,经变压器耦合滤波得到准正弦波电压的电路结构,既降低了功率开关器件的关断电压,又减少了PWM调制的复杂性。低压直流电源经变压整流获取,从装置的结构上大大降低了控制难度,提高了整个辅助系统的可靠性。
 
  3.我国重庆市也将采用单轨车辆的交通方式,日本多摩都1000系单轨电动车组的电传动系统对我国重庆市来说,一定会有很重要的借鉴意义。此外,车辆能拐小弯、爬大坡,对于重庆特有的山城线路及其它与重庆具有相同特点的城市很适用。

 

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2023-07
出刊日期:2023-07
出刊周期:每月
总481期
出刊日期:(2014 07 08)
出刊周期:每周
 
 
 
 

高永军

1962年10月生,辛寨镇大高家庄村人,大学学历,中共党员,现任山东科技大学化学与环境工程学院党委书记、副教授。
成 果

 
  1984年7月至1986年8月在山东矿业学院会计系任团总支副书记,1986年9月至1988年7月在石油大学学习,1988年7月至2001年7月在山东矿院先后任化工系团总支书记,学生处副处长,团委副书记、书记,党总支书记,2001年7月至今在山东科技大学化学与环境工程学院任党委书记。
 
  主要论著:主编《公共关系学》、《共青团工作概论》、《走向新世纪》,发表论文40余篇。

专 访

日本多摩跨座式单轨车电传动系统

——高永军在《都市快轨交通》理事会2004年会上的报告
 
  在《都市快轨交通》理事会2004年会上,中国北车集团永济电机厂高级工程师高永军作了“日本多摩跨座式单轨车电传动系统”的报告。
 
  该报告主要有以下内容:
 
  一、前言
 
  跨座式单轨交通是城市轨道交通的一种新型式,与地铁系统比较单轨交通方式线路结构简单、造价便宜、建设速度快,处于街中心的高架结构体量不大,对城市景观影响小,列车走行系统采用胶轮,噪声振动小。日本多摩都市单轨交通所使用的车辆电传动系统,系日本日立公司生产的交流传动系统,由制造商根据与用户商定的技术规格书的要求设计制造。该车优良的性能和质量指标体现了当今国际上单轨交通车辆的先进水平。整列车初期由两个单元车组成,一个单元车由MC1、M2组成,两个司机室分别位于前后两端的半动车上,单元列车之间通过棒状车钩进行机械、电源电路、主风管、控制及信息线路的连接,本文着重对电传动系统作一分析介绍。
 
  二、电传动系统组成
 
  VVVF逆变器牵引控制装置
 
  交流异步牵引电动机
 
  辅助电源装置
 
  列车无线电装置、列车信息处理装置、列车自动控制检测装置(ATC∕TD〕、自动列车运行装置(ATO〕
 
  三、主牵引系统
 
  1.系统组成
 
  集电装置(受流器)
 
  主熔断器
 
  断流器(包括线路断路器LB1、LB2、LB3、高速断路器HB〕
 
  限流、充电、过压电阻器
 
  滤波电抗器、中间电容器
 
  主电路、控制装置
 
  牵引电动机
 
  2.VVVF逆变器控制
 
  (1)电路结构及控制原理
 
  为了提高逆变器系统的性能,减小输出电压的谐波含量,获取正弦性好的电流波形,同时降低功率开关器件的关断电压,主电路结构采用了12个IGBT功率开关器件,6个钳位二极管的三电平逆变器电路结构。
 
  (2)PWM波调制
 
  对VVVF调速控制系统来说,理想的PWM波形策略是:在定子频率的低频段采取异步调制,以避免采用同步调制法带来的频段间的频繁切换,在中频段采取同步调制法以改善输出波形的特性;而在高频段采取优化调制法,以最大限度地消除低次谐波的影响。但在该三电平逆变器的PWM波控制中,为了降低牵引电机在运行中产生的噪音,在0-44Hz区域内均采用异步调制方式。异步调制SPWM波的调制方式,即调制频率f1变化时载波频率fC(开关频率fS〕固定不变。程序中通过实时计算对调制波的采样角θ,完成脉冲作用时间的计算,该运算可通过数字信号处理器DSP快速完成起动低速频段采用双极性调制和部分双极性调制;中速频段采用单极性调制;高速频段采用过调制和单脉冲波调制。
 
  3.逆变器主要技术参数
 
  输入电压:DC1500V
 
  输出电压:3ФAC0~1100V
 
  输出频率:0~100Hz
 
  额定输出容量:300KVA
 
  额定输出电流:180A
 
  功率半导体器件:IGBT2KV/600A
 
  开关频率:1.5KHz
 
  控制方式:矢量控制
 
  牵引电动机联接:1C2M
 
  四、辅助电源系统
 
  1.系统组成
 
  日本多摩都市单轨交通电动车组由两个动力单元组成,每个动力单元装有一套辅助电源系统,单元内的辅助电路形式、结构完全相同。整个辅助电路由直流电网直接供电,经辅助逆变器变为三相200V交流电供给空调、通风机、空压机及其它交流用电设备。三相200V的交流电经变压器、整流器,再次得到直流100V、直流24V电源,供蓄电池及其它直流负载。此外,另一路经单相变压器得到单相100V的交流电。主要由下列部分组成:
 
  输入滤波电抗器
 
  斩波稳压器
 
  逆变器
 
  输出滤波电抗器
 
  隔离变压器
 
  DC100V电源(变压器、整流器)
 
  DC24V电源(变压器、整流器)
 
  单相AC100V电源(变压器)
 
  2.电路结构及其控制方法
 
  通常在地铁、城市轨道交通车辆DC1500V电网供电的辅助逆变器中,电路结构主要有以下几种方式:斩波逆变、二电平逆变、三电平逆变、十二脉冲逆变等。这几种方式在电路组成、工作性能、制造成本、现场应用等方面各有优劣。本辅助电源中逆变器采用两个IGBT逆变器串联而成接触网电压DC1500V经过滤波斩波稳压加到输入滤波电容两端,由输入滤波电容将输入电压均分成1∕2(网压),再送入两个逆变器。两个逆变器的输出错开30°角,输出的高频脉冲交流电压,经由三相变压器IVTR耦合得到接近正弦的十二阶梯波,经过三相滤波器的滤波可得到低谐波含量的准正弦电压波形。由于采用两个逆变器串联工作12脉波逆变器的准正弦输出电压采用PWM闭环控制。
 
  3.辅助电源主要技术参数
 
  输入电压:DC1500V
 
  额定容量:85KVA
 
  三相输出电压(包括中性点):三相交流200VRMS±5%
 
  频率:60Hz±1Hz
 
  输出波形:准正弦波
 
  功率半导体器件:IGBT1700V∕300A
 
  二次电源:单相交流100VDC100VDC24V
 
  五、结束语
 
  经过分析其车辆电传动系统中,VVVF逆变器及辅助电源具有以下特点:
 
  1.VVVF逆变器采用三电平逆变器电路结构较二电平逆变器具有波形好,脉冲频率低、噪音小,主功率开关器件耐压降低一半等优点。同时逆变器控制电机方式采用架控方式,大大提高了车辆运行的可靠性。
 
  2.辅助电源中的SIV采用直流分压串联式逆变器,经变压器耦合滤波得到准正弦波电压的电路结构,既降低了功率开关器件的关断电压,又减少了PWM调制的复杂性。低压直流电源经变压整流获取,从装置的结构上大大降低了控制难度,提高了整个辅助系统的可靠性。
 
  3.我国重庆市也将采用单轨车辆的交通方式,日本多摩都1000系单轨电动车组的电传动系统对我国重庆市来说,一定会有很重要的借鉴意义。此外,车辆能拐小弯、爬大坡,对于重庆特有的山城线路及其它与重庆具有相同特点的城市很适用。

 

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