地下铁道直线电动机驱动系统的应用

1990年3月20日，在日本，我们第一次将一个新的驱动系统用于大阪市第7号地下铁道线，该线命名为“Nagahori Tsurumi-ryokuchi线”。这个新的驱动系统使用了由调频调压(VVVF)逆变器控制的直线感应电动机(LIM)，不依靠原粘着力，也就是说车轮和轨道之间的摩擦力。为了完成这个新系统，我们花费了10多年的时间。在为减少地下铁道系统的成本而进行研究的同时，作为第一步大阪市开发了采用VVVF逆变器控制的三相鼠笼式转子感应电动机驱动的车辆并付诸实践，那就是理想的地下铁道系统。而且，在使用IAM样机驱动的车辆进行了各种实验和反复运行试验以后，这个新系统终于得已完成。在1990年，这个新的系统运送了大约800万乘客，而且作为1990年博览会(国际的花园和绿色博览会)上的主要交通工具扮演了一个很棒的角色，几乎没有毛病，现在这个新系统符合所有的要求，非常令人满意。本文介绍了LIM的技术要求和该领域数据，以及该IAM驱动车辆的技术发展过程和概况。     

金属系新材料在铁道中的应用

1 概要 铁道由电力（电车线、集电等）、车辆（转向架、车体、内装饰等）、轨道（钢轨）等多种领域组成，各领域使用各种零件。为了确保铁道车辆安全运行，必须保证零件有长期耐用的可靠性。另外，为实现零件轻量化，就必须使零件薄壁化、结构简化、采用轻型材料及零件的小型化。在此状况下，采用新材料的零件是有效方法之一，于是材料技术的重要性也日益突出。与此同时，材料技术也已在大学、企业、民营公司大力开发，开创或开发了许多新材料和加工技术。本文以电力及车辆领域为例，介绍了适用于铁道零件的金属系新材料，并展望了最近的新材料加工技术、新材料的发展前景，对加工技术的开发例进行了介绍。     

电力电子和牵引电机技术

由于电力电子技术的发展,铁道车辆用牵引电机中开始广泛使用交流牵引电机。在使用的初期阶段为感应牵引电机方式和同步牵引方式并用。其后,随着GTO和IGBT式的自我消弧方式部件的实用化,逐渐固定于电压式逆变器。因此加感应电机驱动后,永磁同步电机开始出现。在控制方式上,由以前的转差频率控制逐渐向32位的矢量控制普及,同时应用无速度传感器控制。这样,就实现了驱动系统和车辆系统的较好的组合方式。     

基于DSP控制的逆变器并联

通过采样输出电压和电感上电流来控制逆变器，并采用CAN总线作为并联通讯线，通过对逆变器参考电压的调节使得各并联逆变器达到均流的效果。章给出了仿真波形并加以实验验证。     

利用压电元件减轻轨道车辆振动

日本铁道综合技术研究所利用压电元件及“支路”，进行了减少车体振动、噪声方法的开发。近年来，轨道车辆车体向轻量化发展。这有利于车辆提速与节能，但会使车体弯曲振动及车内噪声增强，影响乘坐舒适度。     

等效开关倍频技术在串联型电能质量控制装置中的应用

逆变器是串联型电能质量控制装置的重要组成部分，由于开关器件开关频率的限制，逆变器输出含有很大的开关倍谐波成分，这些谐波会影响逆变器的补偿成分输出并且对输出端滤波器的设计带来极大的困难，进而影响到装置的电能质量补偿效果和系统的稳定性。该文通过对两种调制模式下逆变器输出谐波成分讨论分析，论证了等效开关倍频技术可以有效降低逆变器输出谐波含量，同时不影响逆变器补偿输出增益。     

提高电动车性能的交流驱动系统

“日立”公司采用铁道车辆和工业用交流电动机逆变器控制技术，开发了以小型、轻量、高效的感应电机为主的电动车交流驱动系统。现介绍如下：1电动车用交流驱动系统电动车驱动系统以采用直流并激电机组成的居多。“日立”在开发过程中对各种系统的优劣进行了比较（见表1）在综合评价的基础上，采用了能实现小型、轻量、高速和结构牢靠的交流感应电机组成的系统。表2示出逆变器中采用不同电力电子器件的比较。对驱动电流、导通电压、动作速度等数据综合评价后，“日立”公司认为在电动车逆变器中以采用IGBT（绝缘栅双结型晶体管）最好。图1…     

多功能电动车的开发

1前言日本“四国”电力公司为保护环境和发展经济，制定了保护环境行动计划，在“行动计划”中强调技术开发要不忘保护环境。为此，该公司委托其综合研究所开发了多功能电动车（见图1）。图1YONDEN电动车2车辆特点（1）车辆的自在行驶运动功能该车具有一般汽车达不到的就地旋转和横向行驶的功能，涉及的主要技术如下：①驱动装置：采用了四个电动轮（即将DC无刷直流电机装于轮内），并开发了四轮独立驱动的驱动装置。②操舵装置：车辆的方向相对车体可左右各自保持在印“以上，四个轮子能独立操动。③控制装置：此装置可对车辆的推力和…     

电气化铁道用多电平电能质量调节器及其控制研究

电气化铁道是直接接入高压电力系统的一个特殊用户,其负荷具有非线性、非对称性和波动性等特点。以沪杭电气化铁路某牵引变电所为研究对象,针对电气化铁道谐波、无功和负序电流的综合治理要求和特点,提出了一种新型的多电平电能质量调节器（MPQC）。这种新型的电能质量调节器主要由共用直流侧电容的两组单相多电平逆变器组成,每组逆变器由两个直流侧电压为3∶1的H桥逆变器级联而成,通过电网变压器与牵引电网联接。通过分析多电平调节器的电能质量调节特点,提出了适用于单相多电平逆变器的多电平直接脉宽调制方法（MDPWM）,应用了基于逆变器两侧能量平衡的多电平逆变器控制方法。仿真结果证明了这种新型的多电平电能质量调节器的可靠性较高,能同时补偿牵引电网的上、下行供电臂,满足对电气化铁道的电能质量综合治理要求,能获得良好的补偿效果。     

电气化铁道用多电平电能质量调节器及其控制研究

电气化铁道是直接接入高压电力系统的一个特殊用户,其负荷具有非线性、非对称性和波动性等特点.以沪杭电气化铁路某牵引变电所为研究对象,针对电气化铁道谐波、无功和负序电流的综合治理要求和特点,提出了一种新型的多电平电能质量调节器(MPQC).这种新型的电能质量调节器主要由共用直流侧电容的两组单相多电平逆变器组成,每组逆变器由两个直流侧电压为3∶1的H桥逆变器级联而成,通过电网变压器与牵引电网联接.通过分析多电平调节器的电能质量调节特点,提出了适用于单相多电平逆变器的多电平直接脉宽调制方法(MDPWM),应用了基于逆变器两侧能量平衡的多电平逆变器控制方法.仿真结果证明了这种新型的多电平电能质量调节器的可靠性较高,能同时补偿牵引电网的上、下行供电臂,满足对电气化铁道的电能质量综合治理要求,能获得良好的补偿效果.     

基于电力线通信的并联UPS逆变器的均流控制

在UPS逆变电源的无互联线并联运行中，下垂特性控制是一种较为有效的控制方案，但这种方案不可避免地会带来系统输出电压的稳态误差。文中提出了一种新的逆变器无互联线并联运行方案，即各并联逆变器通过低压交流输出母线，以电力线载波通信的方式交换彼此的信息，从而实现负载的有功和无功的均分。通过两台3kVA的单相逆变器实验验证，实验结果表明了这种无互联线并联运行方案的有效性。     

国内外动态

在车顶上搭载用于车辆的VVVF逆变器装置,新系列VVVF逆变器,可独立使用的拥有永久磁铁的同步发电机,电机转子,发电机[编者按]     

改进数字PWM对逆变器响应延迟的改善

详细分析了对称规则采样数字脉宽调制(PWM)和单极性倍频PWM所引起的逆变器响应时间延迟,并定量得出了时间延迟的变化范围。针对该问题,对数字PWM控制方式进行改进,提出了多次采样延时数据更新的控制方法,以提高系统的采样和数据更新频率,改善逆变器响应时间延迟。最后,分别在每个开关周期采样及数据更新次数为1,2,4的情况下进行了多次实验,实验验证了理论分析的正确性和实用性,以及多次采样延时数据更新方法对于逆变器响应时间延迟的改善效果是显著的。     

UPS逆变器并联控制技术综述

阐述了传统的集中控制、主从控制、分散逻辑控制以及最新的无互联线逆变器并联控制基本原理,比较总结了各种逆变器并联控制技术的优缺点,结合模块化UPS逆变器并联控制技术的发展趋势,分析了基于下垂特性的无互联线逆变器并联控制技术,指出无互联线的并联控制技术将成为未来模块化UPS的发展主流。     

智能型投切无功补偿装置在电气化铁道上的应用

智能型投切无功补偿装置(简称LAMSC)在电气化铁道的无功补偿上已得到成功应用。介绍了其控制原理、智能系统功能、高压供电系统在投切工程中可能遇到的问题及其解决的措施。该装置不仅可应用于电气化铁道,也可用于其它工业的无功补偿。     

智能型投切无功补偿装置在电气化铁道上的应用

智能型投切无功补偿装置(简称LAMSC)在电气化铁道的无功补偿上已得到成功应用。介绍了其控制原理、智能系统功能、高压供电系统在投切工程中可能遇到的问题及其解决的措施。该装置不仅可应用于电气化铁道,也可用于其它工业的无功补偿。     

三相逆变器并联系统的无互连线预测控制

对于三相逆变器并联系统,下垂控制是一种有效的控制算法,它可以确保各并联逆变器对系统负载功率的均分,并具有无互连线分布式控制的优点。而对于三相电压型逆变器,新兴的有限控制集模型预测控制算法(finite control set model predictive control,FCS-MPC)具有系统动态响应快、处理系统约束灵活等优势。将逆变器并联系统的下垂控制与三相电压型逆变器的模型预测控制结合起来,由下垂控制器提供模型预测控制器的参考电压信号,以并联逆变器输出电压对参考电压的跟踪误差构建模型预测控制器的优化性能函数,实现了三相电压型逆变器并联系统的无互连线模型预测控制。仿真及实验结果表明:所构建的无互连线模型预测控制器在三相电压型逆变器并联系统由空载投入负载、负载突变及某一并联逆变器切除等工况下均能有效运行,且与传统的逆变器并联系统三环控制器相比,显著地改善了三相逆变器并联系统的均流性能。     

蒙西电网并网光伏电站若干问题的探讨

随着大规模光伏电站在蒙西电网并网,势必将对电网产生一系列影响：光照强度和阴影分布影响电站出力,对系统调峰提出更高的要求;逆变器及无功补偿装置选择不当影响系统正常运行。本文研究了光伏电站出力变化范围及统计趋势,并提出逆变器及无功补偿装置的控制模式,即逆变器需具备恒电压控制、恒功率因数控制和恒无功功率控制,无功补偿装置需使用恒电压控制模式,同时分析了光伏电站对蒙西电网无功电压、电能质量等方面的影响,并提出相应的改进措施。     

基于LC滤波直流变换地铁车辆整流装置的研制

对一款应用于国产化地铁车辆辅助电源系统的整流装置进行设计.该装置采用了主预充回路、三相不控整流桥、基于LC滤波的移相全桥方波逆变器和全桥整流电路,主控CPU芯片为TMS320F28335.主控芯片通过对模拟量、数字量采集进行系统的核心算法控制及整流装置运行逻辑控制,在软件控制基础上优化LC参数提高输入输出电压精度及稳定性.应用Matlab进行了系统仿真之后,组装了一台样机.试验结果表明设计方案正确、输出特性效果良好.该方案的设计为后续产品推广市场打下了良好基础.     

基于CANopen协议的三相逆变器并联控制系统设计

本文在讨论三相逆变器的集中并联控制方法基础上,提出基于CAN总线的分散逻辑并联控制和下垂控制相结合的三相逆变器并联控制系统的设计方案。该系统能够满足三相逆变器并联控制对处理速度、通信速率和灵活性的要求。