交流蓄电池电机车技术性能分析
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发出运行指令 （正 、反方向和给定频率选择 ），变
频器在确认了输 出力矩能够保证机车正常启 动 后 ，向制动器发出松 闸信号 ，这 时制动器才能打
图 １ 变 频调速系统 原理
开 。高智 能 型变 频器 通 过 采样 异 步 电 动机 的 工
作 电流大 小 ，把实 际 负载 电流 的瞬时值 与给 定 电流 的瞬时值 进 行 比较 ，根 据误 差 的 大小使 逆 变器 有
车运 行 具有 很好 的 动特性 及调 节 的平滑性 ，启 动 和制 动过 程 中的 冲击将 基本 上 消 除 ，从 而 提高 了粘
着系数。由于运行中冲击减小 ，使触点回路 、电机 的电刷及整流子的磨损减少 ，延长了使用寿命 ，降 低了故障率 ，提高 了利用率 ，使整机性能得到提高。
２．２．２ 存在 的不 足 当深控时（电机转速较低），效率低 ，开关 频率低 ，变流器输 出谐 波大 ，增加 了电机损耗 ，变流器
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工 程 科 技
２００７年第 ２期
交 流 蓄 电 池 电 机 车 技 术 性 能 分 析
第二 工程有 限公 司 肖万里
【摘 要 】 本文对直流 电机车优点及存在不足进行 了技 术分析 ，介 绍 了变频调速技术在蓄 电池电机车上 的 应 用 。
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交流蓄 电池 电机 车技 术性能分析
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２．２ 直 流斩波 调速 直流斩波调速是采用定宽调频方式 ，在蓄电池和牵引电动机之间串联一直流变流器 ，利用 电力
半导体器件 的开关作用 ，将直流电源电压转换成方波 ，通过对频率的控制来改变导通 比，也即改变
加在 电枢上 的平均 电压 ，从 而调节电动机 的转速。采用直流斩波调速的优点及存在 的不足 。
２．２．１ 优 点
直流斩波调速 ，可节约在启动电阻上消耗 的能量 ，而且 当采用再生制动时还可将 总能量的 １５
－ ２０％反馈到蓄 电池 ，使在制动过程 中进行充 电，延长蓄电池使用时间及寿命 。采用斩波脉冲 ，整
的应 用 领域 ，开 发 了不 同的控制 软件 ，选用 时应选 有 蓄 电池 电机 车专 用 控 制 程 序 的矢 量 型 变频 器 。
这种变频器提供 了对抱闸的控制功能，能 比较好地满足机车工况要求。变频器容量 ，额定输 出电流
（不是最大电流）不小于满足上坡 （重载）、１２５％过载等要求时电机所需最大 电流 。这是 由于变频器
【关键词 】 交 流 电机车 技术 分析
１ 前言 随着 施工 技术 的发展 ，地下 工程 中长 大 隧洞 的设计 施 工逐 渐增 多 。在 隧洞施 工 中 ，为加快 施 工
速度 ，对牵引动力设备要求越来越高 ，要求其整体性 能更加优 良，使用中更安全 ，具有高可靠性 ，便 于维 护 ，特 别是 要 能够适 应 大坡度 、大力矩 的牵 引要 求 和 大坡 度下坡 的制 动要 求 。在 长 大隧洞 有轨 运输施工中，牵引动力设备有两种 ，一种是带有净化装置 的内燃 柴油机 ，另一种是 蓄电池 电机 车。 内燃柴油机有使用方便、整备方便的优点，但它要求柴油机机 内先净化 ，废气排 出前再行净化 ，用的 是很 昂贵的铂铑合金作化剂 ，其净化 的效果有其 局限性 ，随使用时间的增加 而逐步丧失其 净化功 能。要降低洞 内的环境污染 ，就必需 加强通风 ，是必增 加施工成本。蓄电池 电机车虽然每班要充 电，使用较麻烦点 ，但它对洞内的环境污染小。随着电力 电子控制技术 的发展 ，交流变频调速技术 得到广泛应用 ，它现已成为当今世界先进的传动技术。交流蓄电池电机车采用变频调速技术 ，使其 具有牵引力大、可靠性高、制动性能好、节能效果 明显、控制智能化等特点 ，是长大隧洞有轨运输作 业的较理想牵引动力设备。技术性能是否满足施工要求是设备选择 的关键 ，笔者对其技术性能进 行 了分析 。
输出有脉动 ，可能存在 电流连续和断续两种情况 ，影响系统的静 、动态特性 。
２．３ 交 流异 步 电动机 的变频 调速 ２．３．１ 变频调 速 系统原 理
变 频 调速 系统 的原理 见 图 １。 如图所示 ，计 算机接 受操作司控器 发 出的
主令信号 （方 向和档位开关量信号 ），向变频器
起动力矩比他励 电动机大 ，当负载降低时 ，转速能 自动降低 ，有 自动安全作用 ，因而此类电动机 在 起重 运 输 等场 合得 到广 泛使 用 。 ２．１．２ 存在的不足
由于启 动 ，制动 频 繁 ，大 约有 ２０－３０％的能 量 被 电阻 消耗 ，起动 时 ，在 各 速 度 档 的转 换 过 程 中 电动 机 电流 有 中断 ，启 动 电流大 ，控制器 触 点易 烧坏 ，大 电流放 电是 蓄 电池 的致 命 弱点 ，在 调 速过 程 中采用分段 串、并联 电阻 ，放 电不均匀 ，运行 中存在过电流的冲击 ，造成蓄电池使用寿命短 。
２ 蓄 电池 电机 车调 速技 术 的发展 回顾 ２．１ 直 流 电机 的调速 方式
目前 我 国生 产 的蓄 电池式 电机 车 的动力 源 主要 是 串励 直 流 电动 机 。起 动 时 ，采 用 电枢 串电 阻 及 降低 电源 电压 的方法 起 动 ，运 行时 的调 速采用 串 、并 联 电阻 调 压 （即 改变 电枢 电 压 和 改 变励 磁 磁 通 ），来 获得 不 同 的机械 特性 。制 动 由其原 理可 知 ，是不 可 能实 现 回馈 制 动 的 ，而 只 能采用 能 耗制 动 和 反接 制 动 ，整 机效 率 低 。 ２．１．１ 优点
关开关器件动作来控制其输出电流 ，以实现无速度传感器磁通矢量控制 。运行过程 中一旦发生异
常，如变频器故 障、超载 、过流、蓄电池欠压等 ，变频器一方面 自动进入保护状态 ，同时向计算机发出
故 障信 号 。
２．３．２ 变 频器 的Байду номын сангаас择
目前很 多 变频 器制 造商都 生产 通用 型矢 量 型变 频器 ，有 的厂 家在通 用 硬件 的基础 上 ，针对 不 同
