高速列车永磁同步牵引系统课件.pptx

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1、高速列车永磁同步牵引系统概述牵引系统被认为高速动车组等轨道交通车辆的“心脏”，是高速列车动力的关键来源。其性能在某种程度上决定了轨道交通车辆的动力品质、能耗和控制特性，是轨道交通车辆节能升级的关键部件。世界轨道交通车辆牵引系统技术，经历了直流系统、交流系统、永磁系统三大阶段。从全球来看，永磁同步牵引系统因其高效率、高功率密度等显著优势，正逐步取代传统的异步牵引系统成为下一代列车牵引系统主流研制方向。世界形势在德、日、法等高铁大国，永磁同步传动系统已经应用到了高速动车组、地铁车辆、低地板车辆、单轨车以及机车调车等领域

2、，大多完成了样机的开发和实际线路的考核，在某些场合正逐步进行小批量应用。虽然法、德、日等国家都在进行永磁牵引系统的研制，但一直对华实现技术封锁，中国永磁在轨道交通上的研发虽然起步较晚，但目前已经逐渐追赶上国外先进水平。目前，西门子、庞巴迪等国际设备制造商均将永磁牵引系统作为其研发方向。我国发展2014年11月由中国南车株洲所研制的3.0版“高铁动力”——高速列车永磁同步牵引系统成功通过国家铁道检测试验中心的地面试验考核，即将装备到高速列车。2015年1月12日由中国南车株洲所研制的我国首套“永磁高铁”同步牵引系统近

3、日完成首次轨道运行，并顺利通过中国铁路总公司的试运行评审。这是我国“永磁高铁”的首秀，标志着我国成为世界上少数几个掌握高铁永磁牵引系统技术的国家之一。技术简介高速列车永磁同步牵引系统包含牵引变流器、网络控制系统、永磁同步牵引电动机等。其中，该所自主研发的jd188型大功率永磁同步牵引电动机的额定功率达到690千瓦，是目前国内轨道交通领域最大功率的永磁同步牵引电动机。与传统的异步电动机相比，永磁同步牵引电动机具有转速稳、效率高、体积小、重量轻、噪声低、可靠性高等特点，节能可达10%以上。比如，一辆原来需要6动2拖的列

4、车，在采用永磁同步牵引系统后，可以采用4动4拖，从而节省2辆动车的牵引系统成本。技术简介永磁同步电机牵引系统是列车的动力系统，由变流器和电机两大部分组成，其中变流器相当于列车的心脏，电机好比是列车的肌肉，电机主要负责传达动力，完成电能到机械能转变，带动列车平稳行驶。永磁同步电动机的组成部分：定子、永久磁钢转子、位置传感器、电子换向开关等。对于转子直流励磁的同步电动机，若采用永磁体取代其转子直流绕组则相应的同步电动机就成为永磁同步电动机。按照永磁体结构分类：表面永磁同步电动机（SPMSM）、内置式永磁同步电动机（IP

5、MSM）技术优势一、牵引车减少至少省电10%虽然目前单个的高铁用永磁电机成本比现在普遍服役的交流异步电机成本增加约10%，不过由于永磁电机具有高功率密度的特点，通过节省动拖比（即指一列固定编组的列车中，动力车与无动力车的比例），比如一辆原来需要6动2拖的列车，在装备了永磁电机后，只需要采用4动4拖就可以，其节省的2辆动车的牵引系统成本会使得安装永磁电机的整列车牵引系统成本反而降低20%，另一方面可以利用永磁电机高效率特点，提高列车牵引效率，节省大量电能，降低列车的全寿命周期成本。技术优势由于永磁发电机的功率可以比异

6、步电机更大，所以在整个车跑起来的时候，电机要求的数量更少了，如果保持同样的动拖比，将提升整车的牵引能力。一般来说，牵引系统能耗约占轨道交通系统总能耗的40%至50%。根据南车方面提供的数据称，在沈阳地铁测量中，永磁同步牵引系统相比于异步牵引系统可实现节能9.61%。经测算，目前地铁运营统计的数据是一列车平均每公里耗能为13度，按一列车每天平均跑250公里，一条线按20列车进行计算，则一条线一天耗能为65000度，如果电费按照0.85元/度电进行计算，如果2015年全国规划建设的96条轨道交通线路全部采用永磁同步牵引

7、系统，那么每年新线运营能耗将节约1.92亿元。技术优势二、电机全封闭噪音低维护少永磁电机与异步电机的最大区别在于它的励磁磁场是由永磁体产生的。异步电机需要从定子侧吸收无功电流来建立磁场，用于励磁的无功电流导致了损耗的增加，降低了电机效率和功率因数，所以永磁电机比异步电机要节能。技术优势由于为了通风冷却，地铁用异步发电机是将线圈暴露在外的，需要定期将每台电机的滤网进行一次清洁，如果不清洁，滤网堵塞会影响电机的散热。而永磁发电机则使用全封闭式设计，更加安全可靠，此次株洲所研发的永磁发电机其绝缘技术结合了大功率机车和高铁

8、牵引电机绝缘结构的优点，具有更高的绝缘可靠性，而全新的封闭式通风设计，则有效确保电机内部冷却系统清洁干净，相对异步牵引电机维护更少，噪音低。由于永磁牵引电机结构和电磁方面的特点，其在地铁现场应用过程中在低速时系统噪音明显比异步电机低。整个系统噪音大概降低了3分贝左右。没有滤网清洁这样繁琐的工作，系统的寿命周期成本也大大地降低了。永磁地铁在通过评审后，中国首列