文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
城市轨道车辆牵引与电制动实验系统研究
姓名:宋瑞刚
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:杨俭
20090101
城市轨道车辆牵引与电制动实验系统研究

摘要

随着世界范围科学技术的迅猛发展,城市轨道交通高新技术的研究
和应用呈现出日新月异的面貌。由于轨道车辆具有运量大、速度快、安
全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点,世界各国普遍认识到,
解决城市交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公
共交通系统。我国在“十一五”规划中也提出了轨道交通“超前规划,
适时建设”的发展战略。然而,城轨车辆的的核心技术如交流传动技术、
制动技术、微机控制及诊断技术还没有完全为我国掌握,因此,开展旨
在实现城轨车辆国产化的交流牵引相关技术的研究已经刻不容缓。
本文研究的城市轨道车辆牵引与电制动实验系统,由一套交流牵引
与负载系统、整流逆变系统、虚拟仪器测控设备和工业控制计算机组成。
本文的具体工作内容如下:
(1) 研究了城市轨道车辆的交流牵引技术,分析了牵引电机特性和电
制动特性,并阐述了异步交流电机的矢量控制方法和直接转矩控制方法,
为实验平台的建设奠定理论基础。
(2) 依据上海地铁公司提供的2号线技术资料,对牵引系统、负载系
统和惯量系统(三级飞轮)等硬件进行了选型和设计,初步建立了模拟城市
轨道车辆牵引和电制动的实验系统平台。
(3) 基于虚拟仪器技术,研究对牵引电流、直流母线电压等数据的采
集,和对电机转速、转矩的控制,使用LabVIEW软件进行了控制面板和
后台程序的设计。该软件可以实现线路的预先设置,依据用户需要产生
列车运行时所需的转速和阻力给定值,对选定特性参数进行实时检测并
以图表形式显示。
I
(4) 在城市轨道车辆轻载、满载、超载三种工况下,对牵引与电制动
系统进行实验。使用Origin绘图软件对LabVIEW测控平台保存的数据进行
绘图,对各种工况下的牵引过程和电制动过程进行纵向对比分析,并与
上海地铁2号线实际测试结果进行横向对比分析,从而验证实验平台的可
行性。
经过多种工况的实验运行,牵引与电制动实验系统达到了本课题需
要完成的目标,实验系统运行稳定,数据采集精确、分析处理与存储方
便,最终得到了很有价值的实验结果。在该实验平台上还可以进行牵引
控制策略的研究、电机的特性实验研究,并更进一步,进行城市轨道车
辆制动能量回收方法的研究。

关键词:牵引电机,电制动,变频器,虚拟仪器,LabVIEW

II
STUDY ON THE EXPERIMENTAL SYSTEM OF THE
TRACTION AND ELECTRIC BRAKING OF THE
MASS TRANSIT VEHICLES

ABSTRACT

With the worldwide development of science and technology, research and
application of various high-techs on urban rail transit changes rapidly. Because of
many advantages of track vehicles such as large capacity, high speed, security,
punctuality, protection of the environment, energy and land-use conservation, it
is widely recognized that the fundamental way out of urban traffic problems is to
give priority to the development of rail transportation as the backbone of urban
public transport system. China also made the development strategy of rail traffic
which is stated as "Ahead of the planning, timely construction" in the "Eleventh
Five-Year Plan". However, the core