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地铁列车电传动系统分析

摘要：文章通过对我国现阶段主型地铁车辆电传动系统构成及其功能的分

析。清晰的介绍了该系统各器件的作用及相互之间的关系。为地铁车辆运用与检

修提供了有益的参考。

关键词：地铁车辆电传动；主电路；系统工作原理

一、轨道车辆电力牵引发展简介

电力牵引是一种以电能为动力牵引车辆前进的牵引方式。轨道车辆通过受流

器从架空接触网或第三轨（输电轨）接收电能，通过车载的变流装置给安装在转

向架上的牵引电机供电，牵引电机将电能转变成机械能，机械能通过齿轮传给轮

对，驱动轮对在轨道上运动带动车辆前进。

轨道交通电力牵引传动系统分为：

1、直流电力牵引传动系统

（1）直流—直流

（2）交流—直流

2、交流电力牵引传动系统

（1）直流—交流

（2）交流—直流—交流

早期的电力牵引的轨道车辆采用直流电动机（如北京地铁一号线。）

直流电动机存在体积大、结构复杂、工作可靠性差、制造成本高、维修麻烦

的缺点。

随着交流电机控制理论和大功率电力电子元器件制造技术的发展，采用交流

电机牵引的交流传动技术迅速崛起，使轨道车辆电力牵引技术上了一个新台阶。

交流—直流—交流供电系统运用于干线铁路。

我国城市内的地铁、轻轨网络多采用直流牵引制式，城市轨道交通采用直

流供电制式是因为城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）

也不大，因此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损失小（同样

电压等级下），因为没有电抗压降。

另外由于城市内的轨道交通，供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不

宜太高，以确保安全。基于以上原因，世界各国城市轨道交通的供电电压都在直

流550～1500V之间。我国国家标准也规定为750V和1500V。

以北京和天津为代表的北方地区采用DC750V供电电压制式，允许电压波

动范围为DC500V～DC900V，第三轨受流；

以上海和广州为代表的南方地区采用DC1500V供电电压制式，允许电压波

动范围为DC1000V～DC1800V，架空接触网受电弓受流。

二、地铁列车交流传动系统的组成及原理

1、地铁列车交流传动系统的组成

地铁列车是动车组编组形式，一般一个列车由两个（或三个）动力单元编组

而成。这里以六节编组的四动两拖（Tc+M+M+M+M+Tc）地铁车辆为例，简要

探讨交流传动系统的组成及其工作原理。

交流传动系统是以调压调频VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）逆

变器为核心的电传动系统。主要由受电弓、浪涌吸收器、隔离和接地开关、高速

断路器HSCB、线路滤波电抗器、线路接触器和充电限流环节、VVVF逆变器（牵

引逆变器模块、制动斩波模块、线路滤波电容器）和牵引电机（4台）、制动电

阻和负极接地装置等组成，如图1所示。

图1.主电路系统组成

牵引变流器原理图如图2所示。

图2.牵引变流器原理图

2、地铁列车交流传动系统的原理

图1是地铁车辆1C4M单元主传动系统原理电路图，1C4M是指一台VVVF

逆变器给同一辆车四台相互并联的异步电动机供电的方式，也叫“车控”方式。

下面以动车B为中心，按电流流经主电路系统元器件先后顺序，介绍各器

件的功能与作用。

(1)受电弓：每个动力单元都装有一个受电弓1，受电弓从接触网采集1500V

电压，供给车辆牵引系统和辅助系统。在正常运行模式下受电弓受激活端的司机

室控制。额定电网电压为DC1500V(变化范围1000～1800V);计算电网电压在牵

引时为DC1500V，再生制动时为DC1650～1800V。

(2)浪涌吸收器(避雷器):每个受电弓均连接一个浪涌吸收器2。浪涌吸收器的

功能是防止车辆外部的大气过电压(如雷击过电压)和车辆内部的操作过电压对

车辆电气设备的破坏。它与整个车辆电气系统并联，即从受电弓进入车辆的网压，

一路经过车辆的电气系统到地，一路经过浪涌吸收器到地。

(3)隔离和接地开关

在高压电源(DC1500V)至