1、引言

　　近年来，随着我国城市人口的膨胀、国民的和环保节能理念的推进，轨道升温已成为不争的事实。轨道车辆按照其供给电压有DC750V、DC1500V、AC25000V等等。在电力技术和微电子技术的强力支持下，交流传动系统以其固有的优越性，在轨道牵引领域、尤其是在地铁等原来由直流电网供电的电动车组中的得到迅猛发展。
本文以阿尔斯通公司的车辆为例，介绍用于地铁、轻轨等的DC1500V供电的中压牵引变频器。
 
　　2、系统构成

　　阿尔斯通ONIXTM驱动系统是一种标准化的驱动产品，主要包括ONIXTMIGBT变频器、AGATE控制电子装置和ONIXTM牵引电动机。如运行于上海明珠线的是阿尔斯通MetropolisTM列车。列车采用4动2拖编组方式，每辆动车装备一套牵引变频器。包括ONIXTM1500逆变器模块、ONIXTM交流电机和AGATE控制电子装置。系统结构如图1所示。

　　高压供电开关（HVSS）:

　　三档位置:位置P—牵引变频器由接触网供电;

　　位置E—牵引变频器完全接地;

　　位置W—辅助变流器由车间电源供电。

　　高速断路器（HSCB）:故障情况下，将牵引变频器与供电电源快速隔离。断开速度约15ms。断开可以由控制回路控制或当电流超过设定值时自动跳闸。当AGATEControl检测到HSCB断开时，它将断开LC和CCC，并且触发撬棒回路使滤波器放电。

　　●进线电抗器（LFL）:与充电电容器组成一个低通滤波器，减少电流谐波，减小供电电压波动对变频器的。

　　●电容充电接触器（CCC）:对滤波电容软充电，防止大电流冲击;当滤波电压达到950V时，LC闭合，CCC断开。

　　●电容充电电阻（CCZ）:对滤波电容软充电，防止大电流冲击;当HVSS置于接地位置时，用于对电容器放电。

　　●进线接触器（LC）:对滤波电容软充电，防止大电流冲击;当滤波电压达到950V时，LC闭合;当牵引变频器故障时断开。
 
　　●硬撬棒回路晶闸管（TH1）:对电容器快速放电;瞬间过压时对IGBT和滤波电容提供保护;当滤波电压超过2500V时，导通保护。
 
　　●高频滤波电容（HFK）:减少高频电磁干扰;为高频交流电流提供一个低阻抗回路。

图1ONIXTM系统结构图

　　2.1ONIXTM牵引变频器的优点

　　较高的开关频率。使交流波形平滑，降低谐波电流，减少体积及重量;更好的电机波形;降低电机损耗;更易于与信号系统兼容。
 
　　●简化了功率电路。减少了器件数量，降低了成本;增加了可
靠性;易于维护。

　　●简化了驱动电路，易于控制。
 
　　●无需吸收回路。
 
　　●易于安装在散热器上。IGBT器件包含内部绝缘介质;散热器直接接地，对冷却空气无过滤要求;每一个IGBT器件直接安装于散热器上;器件易于替换，无需特殊工具和。

　　●节约能量。ONIX牵引所产生的近乎完美的正弦波电流输出减少了电机热量，通过改进的叠片封装提供了优良的磁性能，降低了涡流损耗。

　　2.2驱动控制装置—AGATEControl

　　AGATEControl是一种先进的电子控制装置，专门用于控制四象限变流器及电压源变频器。大规模集成电路和双32位微处理器的使用使ALSTOM牵引变频器在可靠性及性能方面获得改进。处理器提供信号处理、快速和功率监视功能。其中，Inteli960CA微处理器用于总体监控，TexasIMS320C31信号处理器用于快速计算和精确的功率控制。如图2所示。

图2AGATE结构框图 
 

　　主要控制功能:异步电机的实施牵引及制动控制，采用了专利的矢量控制算法;先进的防空转、防滑行控制;用于电力电子控制的信号监测。

　　通讯功能:通过与Windows相兼容软件实现友好的用户界面;通过用于增强监视能力的各种与所有的AGATE产品通讯;在同功率车辆之间或不同功率车辆之间进行通讯。

　　维护功能:用于诊断和参数设置的人机界面;高等级的自测能力;使用微机与之通讯，下载事件及错误记录及以前的维护数据。

　　2.3牵引系统控制策略

　　由电压源变频器供电电机运行在脉宽调制模式（PWM），PWM使它可能施加一个平衡的三相电压给电机，其幅值和频率可调。如图3所示。

 图3逆变控制框图 
 

　　使用专利技术的矢量控制策略，输出力矩常接近力矩指令，且改进了低速运行性能。速度在10公里/小时以上力矩精度为±5%。在10公里/小时以下力矩精度为±10%。这些精度是假设所有相互之间轮径差在1%（即8mm）以内。