高永軍

1962年10月生，辛寨鎮(zhèn)大高家莊村人，大學學歷，中共黨員，現任山東科技大學化學與環(huán)境工程學院黨委書記、副教授。

成果

　　1984年7月至1986年8月在山東礦業(yè)學院會計系任團總支副書記，1986年9月至1988年7月在石油大學學習，1988年7月至2001年7月在山東礦院先后任化工系團總支書記，學生處副處長，團委副書記、書記，黨總支書記，2001年7月至今在山東科技大學化學與環(huán)境工程學院任黨委書記。

　　主要論著：主編《公共關系學》、《共青團工作概論》、《走向新世紀》，發(fā)表論文40余篇。

專訪

日本多摩跨座式單軌車電傳動系統(tǒng)

——高永軍在《都市快軌交通》理事會2004年會上的報告

　　在《都市快軌交通》理事會2004年會上，中國北車集團永濟電機廠高級工程師高永軍作了“日本多摩跨座式單軌車電傳動系統(tǒng)”的報告。

　　該報告主要有以下內容：

　　一、前言

　　跨座式單軌交通是城市軌道交通的一種新型式，與地鐵系統(tǒng)比較單軌交通方式線路結構簡單、造價便宜、建設速度快，處于街中心的高架結構體量不大，對城市景觀影響小，列車走行系統(tǒng)采用膠輪，噪聲振動小。日本多摩都市單軌交通所使用的車輛電傳動系統(tǒng)，系日本日立公司生產的交流傳動系統(tǒng)，由制造商根據與用戶商定的技術規(guī)格書的要求設計制造。該車優(yōu)良的性能和質量指標體現了當今國際上單軌交通車輛的先進水平。整列車初期由兩個單元車組成，一個單元車由MC1、M2組成，兩個司機室分別位于前后兩端的半動車上，單元列車之間通過棒狀車鉤進行機械、電源電路、主風管、控制及信息線路的連接，本文著重對電傳動系統(tǒng)作一分析介紹。

　　二、電傳動系統(tǒng)組成

　　VVVF逆變器牽引控制裝置

　　交流異步牽引電動機

　　輔助電源裝置

　　列車無線電裝置、列車信息處理裝置、列車自動控制檢測裝置（ATC∕TD〕、自動列車運行裝置（ATO〕

　　三、主牽引系統(tǒng)

　　1.系統(tǒng)組成

　　集電裝置（受流器）

　　主熔斷器

　　斷流器（包括線路斷路器LB1、LB2、LB3、高速斷路器HB〕

　　限流、充電、過壓電阻器

　　濾波電抗器、中間電容器

　　主電路、控制裝置

　　牽引電動機

　　2.VVVF逆變器控制

　　(1)電路結構及控制原理

　　為了提高逆變器系統(tǒng)的性能，減小輸出電壓的諧波含量，獲取正弦性好的電流波形，同時降低功率開關器件的關斷電壓，主電路結構采用了12個IGBT功率開關器件，6個鉗位二極管的三電平逆變器電路結構。

　　(2)PWM波調制

　　對VVVF調速控制系統(tǒng)來說，理想的PWM波形策略是：在定子頻率的低頻段采取異步調制，以避免采用同步調制法帶來的頻段間的頻繁切換，在中頻段采取同步調制法以改善輸出波形的特性；而在高頻段采取優(yōu)化調制法，以最大限度地消除低次諧波的影響。但在該三電平逆變器的PWM波控制中，為了降低牽引電機在運行中產生的噪音，在0－44Hz區(qū)域內均采用異步調制方式。異步調制SPWM波的調制方式，即調制頻率f1變化時載波頻率fC（開關頻率fS〕固定不變。程序中通過實時計算對調制波的采樣角θ，完成脈沖作用時間的計算，該運算可通過數字信號處理器DSP快速完成起動低速頻段采用雙極性調制和部分雙極性調制；中速頻段采用單極性調制；高速頻段采用過調制和單脈沖波調制。

　　3.逆變器主要技術參數

　　輸入電壓：DC1500V

　　輸出電壓：3ФAC0～1100V

　　輸出頻率：0～100Hz

　　額定輸出容量：300KVA

　　額定輸出電流：180A

　　功率半導體器件：IGBT2KV／600A

　　開關頻率：1.5KHz

　　控制方式：矢量控制

　　牽引電動機聯(lián)接：1C2M

　　四、輔助電源系統(tǒng)

　　1.系統(tǒng)組成

　　日本多摩都市單軌交通電動車組由兩個動力單元組成，每個動力單元裝有一套輔助電源系統(tǒng)，單元內的輔助電路形式、結構完全相同。整個輔助電路由直流電網直接供電，經輔助逆變器變?yōu)槿?00V交流電供給空調、通風機、空壓機及其它交流用電設備。三相200V的交流電經變壓器、整流器，再次得到直流100V、直流24V電源，供蓄電池及其它直流負載。此外，另一路經單相變壓器得到單相100V的交流電。主要由下列部分組成：

　　輸入濾波電抗器

　　斬波穩(wěn)壓器

　　逆變器

　　輸出濾波電抗器

　　隔離變壓器

　　DC100V電源（變壓器、整流器）

　　DC24V電源（變壓器、整流器）

　　單相AC100V電源（變壓器）

　　2.電路結構及其控制方法

　　通常在地鐵、城市軌道交通車輛DC1500V電網供電的輔助逆變器中，電路結構主要有以下幾種方式：斬波逆變、二電平逆變、三電平逆變、十二脈沖逆變等。這幾種方式在電路組成、工作性能、制造成本、現場應用等方面各有優(yōu)劣。本輔助電源中逆變器采用兩個IGBT逆變器串聯(lián)而成接觸網電壓DC1500V經過濾波斬波穩(wěn)壓加到輸入濾波電容兩端，由輸入濾波電容將輸入電壓均分成1∕2（網壓），再送入兩個逆變器。兩個逆變器的輸出錯開30°角，輸出的高頻脈沖交流電壓，經由三相變壓器IVTR耦合得到接近正弦的十二階梯波，經過三相濾波器的濾波可得到低諧波含量的準正弦電壓波形。由于采用兩個逆變器串聯(lián)工作12脈波逆變器的準正弦輸出電壓采用PWM閉環(huán)控制。

　　3.輔助電源主要技術參數

　　輸入電壓：DC1500V

　　額定容量：85KVA

　　三相輸出電壓（包括中性點）：三相交流200VRMS±5％

　　頻率：60Hz±1Hz

　　輸出波形：準正弦波

　　功率半導體器件：IGBT1700V∕300A

　　二次電源：單相交流100VDC100VDC24V

　　五、結束語

　　經過分析其車輛電傳動系統(tǒng)中，VVVF逆變器及輔助電源具有以下特點：

　　1.VVVF逆變器采用三電平逆變器電路結構較二電平逆變器具有波形好，脈沖頻率低、噪音小，主功率開關器件耐壓降低一半等優(yōu)點。同時逆變器控制電機方式采用架控方式，大大提高了車輛運行的可靠性。

　　2.輔助電源中的SIV采用直流分壓串聯(lián)式逆變器，經變壓器耦合濾波得到準正弦波電壓的電路結構，既降低了功率開關器件的關斷電壓，又減少了PWM調制的復雜性。低壓直流電源經變壓整流獲取，從裝置的結構上大大降低了控制難度，提高了整個輔助系統(tǒng)的可靠性。