合康变频在隧道牵引机车上的应用

2015年09月02日

　　摘要：

　　牵引机车是地铁隧道项目中最常见的运输工具。随着电力电子的快速发展，变频技术在牵引机车中得到广泛应用。本文主要介绍了合康变频根据蓄电池组电力机车的技术要求，为隧道牵引机车提供变频改造方案，帮助客户解决了电源转换、低速高扭矩等技术问题。

　　关键词：合康变频牵引机车轨道交通

　　1、前言

　　近年来，随着城市建设脚步加快，轨道交通也在迅猛发展，隧道牵引机车在各类建筑工程施工中得到广泛应用，隧道牵引机车也由原来的蒸气机车、柴油机车演变为电力机车。电力机车具有功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量等优点。

　　由于隧道里电气化的局限，大部分机车采用蓄电池组的供电方式，而电机是三相异步电机，这就需要把直流转换成交流为电机供电。合康变频凭借专业的变频技术，为客户量身定制了蓄电池牵引机车上的专用变频器，可实现开环矢量控制，提高了自动化水平，减少了人员维护周期。

　　2、改造项目现场情况

　　南京和苏州地铁项目中有大量的隧道牵引电力机车，用来运输材料等物资。为提高生产效率和降低运行成本，客户最终采用合康变频HID系列变频器进行技术改造。

　　隧道牵引机车机械组成部分：车体、司机室、空气制动系统、牵引装置。

　　隧道牵引机车电气组成部分：蓄电池组、主牵引变频控制器(DC/AC)、牵引电机、空压机变频、空压机系统。

　　改造中需注意的事项：

　　1) 由于是蓄电池组供电，改造时需要对蓄电池组电量进行监控，正常电压范围为460~560V，低于460V需要提示更换电池或充电处理。

　　2) 因使用环境在地下隧道，现场比较阴暗潮湿，对变频器的防护等级要求高。

　　3) 现场轨道为临时铺设，不够平整，阻力变化大，变频器具有较高的过载能力。

图1：现场环境　　　　图2：改造现场

图3：司机室操作台

　　3、整体改造技术方案

图4：隧道牵引电力机车改造方案图

　　本方案由蓄电池组提供直流电源，通过专用变频器将直流电转换为交流电，来驱动两台交流鼠笼式牵引电动机，通过牵引电机控制机车前进后退;空压机也采用变频控制，为整车系统进行合理供气。应用现场采用了我司自主研发的HID系列专用变频器：PCB板及外壳部件采用特殊涂层处理，对潮湿环境有更好的适应性;通过优化软硬件提高变频器的过载性能。

　　3.1变频器控制端子功能

　　(1)DI端子：前进、后退、多段速控制1~8档速、空压机开启指令、空压机启动反馈、防睡眠按钮信号，机车运行后每30s(时间可设)需按下一次放睡眠按钮，如无信号输入机车停机并报警，并预留3~5路作外部故障信号。

　　(2)继电器输出：运行、故障、空压机开启，预留2路备用。

　　3.2控制流程及保护功能

　　(1)前进后退功能：

　　机车上电后，先打开空压机变频器为抱闸系统供气。当达到供气压力时，给出前进或后退指令，变频器接到运行命令启动，打开抱闸开关，通过调速盘给定档位，变频器根据设定的多段速频率运行，机车前进或后退。在运行过程中每隔一段时间按下防睡眠按钮，保证电力机车正常工作。在停车时，首先把调速盘缓慢减至0档，变频器运行频率降至0Hz，当车速降到最低时，给出机车停止命令，变频器输出电磁抱闸信号，控制机车停止，当机车停稳后，关闭空压机。

　　(2)低压预警功能：

　　当蓄电池组电压低于460V时，变频器通过485信号反馈给人机界面，提示电量低。

　　(3)快速急停功能：

　　多功能DI端子可接急停按钮，可以在遇到险情时紧急停车，保护人身及机车安全。

　　(4)复位功能：

　　多功能DI端子可接复位按钮，在变频器出现异常报警后可通过此键复位，保证机车能够正常启动，不影响工作效率。

　　3.3人机界面功能

　　(1)监视功能：在人机界面上能监视直流母线电压(并可提示电池电量低报警)、变频器运行状态(输出电流、输出频率、故障等)以及机车运行速度，同时还能监视空压机变频器的运行状态(输出电流、输出频率、故障等)。

　　(2)控制功能：可在人机界面上启停空压机站变频，能操作机车的前进、后退以及速度。

　　(3)故障记录：故障查询画面能显示实时故障并可查询历史故障。

　　4、合康变频改造后的优点

　　4.1节省空间