近年來,隨著經濟迅速發展,我國城市現代化軌道交通進入一個高速發展時期,全國許多大中城市爭相發展城市軌道交通以緩解日益嚴重的交通擁堵問題。在城市軌道交通車輛電力牽引系統中,交流傳動技術應用越來越廣泛,早已取代傳統的直流傳動技術成為當今的發展趨勢。
檢測與保護電路是交流傳動控制系統重要組成部分,為了滿足控制過程的需要并保證系統的安全可靠,檢測和保護電路的設計顯得尤為重要。本文主要是針對交流傳動控制系統的需要,給出交流傳動主電路的檢測與保護電路設計方法。這個設計主要選取了適當的傳感器對相關信號進行檢測,通過軟、硬件結合的方法,在危險情況下采取保護措施,從而保證傳動控制系統的安全工作。
地鐵車輛交流傳動系統
地鐵車輛傳動系統可以分為直流傳動和交流傳動兩種。隨著半導體技術和控制技術的不斷發展,地鐵車輛的電傳動系統已經由早期的凸輪調阻、斬波調壓的直流牽引傳動方式發展為交流傳動方式。我國近年投入使用的地鐵車輛基本上幾乎都采用三相交流傳動的牽引方式,先前的一些直流方式也已經改造成交流傳動方式,如上海軌道交通1號線。
一般,地鐵車輛主電路為變壓變頻(VVVF)逆變器控制的交流傳動系統,如圖1所示。
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檢測與保護電路設計
作為一個完備的控制系統,檢測和保護電路是必不可少的。因為傳動系統控制的需要,必須對系統中的一些參數進行檢測,通過這些量值來控制各設備的工作狀態,并且在非正常情況下對主電路關鍵環節提供各種保護動作,以確保列車的正常運行,提高列車的安全性。為了保證交流傳動系統正常工作以及判別系統是否處于正常工作狀態,系統關鍵參數值的監控是最重要的任務。
在列車運行過程中,系統中可能存在各種過電壓、過電流、過熱等故障及危險,如逆變單元、牽引電機輸入過壓、過流,IGBT過熱、電機定子過熱等。如果對這些危險情況聽之任之,將造成嚴重的后果,因此必須采用相應的監測和保護措施。一般對傳動系統的檢測包括:直流側線路電壓、線路電流,逆變器功率器件(多為IGBT)結溫,牽引電機電流、電壓、溫度等多個方面。在檢測中,使用適當靈敏度與精度的傳感器等來進行實時、連續監控,由檢測信號來進行相關的保護或者控制。