架车机同步传动调速系统及其变流器研究

摘要

架车机作为重要的基础设备，其作用是在铁路列车检修中，将单节、整列的车体及转向架举起。动车组和地铁列车出于方便考虑，维修时一般不解体，特别是新型的动车组长达400米，对架车机的举升同步能力要求严格。本文围绕架车机驱动系统的同步控制问题展开了如下研究：
　　首先分析了国内外架车机同步传动技术的发展现状，给出了基于电轴(电气同步旋转系统)原理的架车机同步传动系统控制新方案。在分析其功能需求及电轴同步传动方案的特点后，选定了基于升压斩波和有源逆变技术的电轴同步传动调速系统方案。并且对选定方案的系统参数进行了分析、校核，也对其工作过程进行了动态仿真。
　　其次，对单节架车机选定方案的变流电路进行了研究，设计了变流器硬件电路，完成了控制电路板PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)的制作与调试。考虑研发难度及系统可靠性，变流器有源逆变模块选择了工业用标准四象限整流器。针对变流器硬件电路，编写了底层控制软件，完成了变流器软硬件联合调试。
　　然后，对变流器过程控制及PC机人机界面软件功能需求进行了研究，依据变频器通信协议，编写了PC机界面服务程序，并完成了PC机界面程序与变流器调速软件的联合调试。为实现操作者对架车机变流器的短距离无线遥控，变流器与PC机之间采用了蓝牙无线通信方式。
　　最后，在实验室模拟条件下，对架车机同步传动调速系统的相关功能进行了测试。结果表明：所研究同步传动系统电路简单、运行可靠，能将转子侧多余电功率回馈给电网，并可对电机产生的无功进行一定程度的校正，能满足架车机同步传动系统的要求。相关同步传动技术在铁路以外的多个行业也有广泛应用前景。