地铁车辆牵引传动系统检测与保护电路的设计与实现

摘要

近年来，随着我国经济的迅速发展，我国城市现代化轨道交通建设进入一个高速发展的时期。地铁车辆作为承载乘客的直接载体，其安全与否直接关系到乘客的生命安全。再者，近年来地铁车辆技术在不断改进和提高，地铁车辆设备越来越复杂，故障率也相应上升，而牵引传动系统作为地铁车辆关键设备最重要的子系统之一，如何对其进行有效的检测和保护，降低故障率及降低故障发生时对车辆正常运营的影响，是值得研究的一个重要问题。
　　地铁车辆牵引传动系统检测与保护电路是牵引传动系统控制系统的重要组成部分。本文针对牵引传动系统控制过程的需要并保证牵引传动系统的安全可靠，给出牵引传动系统的检测与保护电路设计方法。这个设计选取了合适的传感器，实时检测牵引传动系统中电流、电压、温度、电机转速、开关状态等方面的信号，且对控制系统的关键技术及检测到测量值超过一定范围时产生的保护动作进行了说明，通过软、硬件结合的方法，在非正常情况下对主电路关键环节提供各种保护动作，以确保列车的正常运行，提高列车的安全性和可靠性。
　　在本文中，首先对牵引传动系统的相关理论进行了说明，包括牵引变流器变流技术、牵引变流器过压控制、力矩和磁通量控制、直流环节电容充放电等的基本工作原理，并基于相关理论，对检测与保护电路的功能需求和性能需求进行了研究，对比国内牵引传动系统检测与保护电路的一些工作方式，给出实现保护功能的更优方案;其次，本论文中通过对牵引传动系统的研究，对检测与保护电路的硬件和软件进行了总体设计，对系统关键技术进行了说明;然后，在检测与保护电路总体设计的基础上，充分考虑牵引设备的可维护性、可操作性，分析传感器的布置、信号采集、传输及应用，对地铁车辆牵引传动系统检测电路与保护电路进行详细设计，并应用到牵引传动系统上;最后，基于牵引传动系统实验室，对检测与保护电路的功能进行了验证。
　　本文立足于地铁车辆的发展，从保护车辆正常、稳定、安全运行的角度出发，对牵引传动系统检测与保护电路进行了研究，完成了地铁车辆牵引传动系统检测与保护电路的设计与实现，对学习、研究地铁车辆牵引传动系统控制系统提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 课题的国内外研究现状

1．3 论文的目的与主要研究内容

1．4 论文的章节安排

第2章 系统的相关理论及设计思想

2．1 地铁车辆牵引传动系统基本组成

2．2 牵引传动系统相关理论

2．2．1 牵引变流器变流技术

2．2．2 牵引变流器过压控制

2．2．3 力矩和磁通量控制

2．2．4 直流环节电容充放电

2．3 检测与保护电路设计思想

2．3．1 功能需求分析

2．3．2 性能需求分析

2．3．3 检测与保护电路改进技术

2．4 本章小结

第3章 牵引传动系统检测与保护电路的总体设计

3．1 检测与保护电路总体设计

3．1．1 硬件总体设计

3．1．2 软件总体设计

3．2 系统关键技术

3．3 本章小结

第4章 检测与保护电路详细设计与实现

4．1 温度检测与过热保护电路

4．1．1 温度传感器的选型

4．1．2 牵引电机温度检测与过热保护

4．1．3 IGBT温度检测与过热保护

4．1．4 其他温度检测与保护电路设计

4．2 电流检测与保护电路

4．2．1 电流传感器的选型

4．2．2 直流线路电流检测与保护

4．2．3 接地故障检测与保护

4．2．4 变流器相电流检测与保护

4．3 电压检测与保护电路

4．3．1 电压传感器的选型

4．3．2 直流环节电压检测与保护

4．4 电机转速检测与保护

4．4．1 速度传感器的选型

4．4．2 电机速度检测与保护

4．5 本章小结

第5章 检测与保护电路验证

5．1 直流环节电压测量

5．2 牵引变流器直流环节过压保护(OVP)和控制(OVC)

5．3 相电流测量

5．4 相过流保护

5．5 线路电流传感器

5．6 电流跳闸等级

5．7 温度传感器接口测试

5．8 速度传感器测试

5．9 接地故障检测功能测试

5．9．1 直流环节接地故障

5．9．2 牵引电机接地故障

5．10 IGBT散热板冷却风机功能测试

5．11电制动时中间直流环节电压控制功能测试

5．12 本章小结

结论与展望

1 总结

2 展望

致谢

参考文献