摘要：牽引機車是地鐵隧道項目中最常見的運輸工具。隨著電力電子的快速發展，變頻技術在牽引機車中得到廣泛應用。本文主要介紹了合康變頻根據蓄電池組電力機車的技術要求，為隧道牽引機車提供變頻改造方案，幫助客戶解決了電源轉換、低速高扭矩等技術問題。

關鍵詞：合康變頻 牽引機車 軌道交通

1前言

近年來，隨著城市建設腳步加快，軌道交通也在迅猛發展，隧道牽引機車在各類建筑工程施工中得到廣泛應用，隧道牽引機車也由原來的蒸氣機車、柴油機車演變為電力機車。電力機車具有功率大、過載能力強、牽引力大、速度快、整備作業時間短、維修量少、運營費用低、便于實現多機牽引、能采用再生制動以及節約能量等優點。

由于隧道里電氣化的局限，大部分機車采用蓄電池組的供電方式，而電機是三相異步電機，這就需要把直流轉換成交流為電機供電。合康變頻憑借專業的變頻技術，為客戶量身定制了蓄電池牽引機車上的專用變頻器，可實現開環矢量控制，提高了自動化水平，減少了人員維護周期。

2改造項目現場情況

南京和蘇州地鐵項目中有大量的隧道牽引電力機車，用來運輸材料等物資。為提高生產效率和降低運行成本，客戶最終采用合康變頻HID系列變頻器進行技術改造。

隧道牽引機車機械組成部分：車體、司機室、空氣制動系統、牽引裝置。

隧道牽引機車電氣組成部分：蓄電池組、主牽引變頻控制器（DC/AC）、牽引電機、空壓機變頻、空壓機系統。

改造中需注意的事項：

1) 由于是蓄電池組供電，改造時需要對蓄電池組電量進行監控，正常電壓范圍為460~560V，低于460V需要提示更換電池或充電處理。

2) 因使用環境在地下隧道，現場比較陰暗潮濕，對變頻器的防護等級要求高。

3) 現場軌道為臨時鋪設，不夠平整，阻力變化大，變頻器具有較高的過載能力。

圖1：現場環境                       圖2：改造現場

圖3：司機室操作臺

3整體改造技術方案

圖4：隧道牽引電力機車改造方案圖

本方案由蓄電池組提供直流電源，通過專用變頻器將直流電轉換為交流電，來驅動兩臺交流鼠籠式牽引電動機，通過牽引電機控制機車前進后退；空壓機也采用變頻控制，為整車系統進行合理供氣。應用現場采用了我司自主研發的HID系列專用變頻器：PCB板及外殼部件采用特殊涂層處理，對潮濕環境有更好的適應性；通過優化軟硬件提高變頻器的過載性能。

3.1變頻器控制端子功能

（1）DI端子：前進、后退、多段速控制1~8檔速、空壓機開啟指令、空壓機啟動反饋、防睡眠按鈕信號，機車運行后每30s（時間可設）需按下一次放睡眠按鈕，如無信號輸入機車停機并報警，并預留3~5路作外部故障信號。

（2）繼電器輸出：運行、故障、空壓機開啟，預留2路備用。

3.2控制流程及保護功能

（1）前進后退功能：

機車上電后，先打開空壓機變頻器為抱閘系統供氣。當達到供氣壓力時，給出前進或后退指令，變頻器接到運行命令啟動，打開抱閘開關，通過調速盤給定檔位，變頻器根據設定的多段速頻率運行，機車前進或后退。在運行過程中每隔一段時間按下防睡眠按鈕，保證電力機車正常工作。在停車時，首先把調速盤緩慢減至0檔，變頻器運行頻率降至0Hz，當車速降到最低時，給出機車停止命令，變頻器輸出電磁抱閘信號，控制機車停止，當機車停穩后，關閉空壓機。

（2）低壓預警功能：

當蓄電池組電壓低于460V時，變頻器通過485信號反饋給人機界面，提示電量低。

（3）快速急停功能：

多功能DI端子可接急停按鈕，可以在遇到險情時緊急停車，保護人身及機車安全。

（4）復位功能：

多功能DI端子可接復位按鈕，在變頻器出現異常報警后可通過此鍵復位，保證機車能夠正常啟動，不影響工作效率。

3.3人機界面功能

（1）監視功能：在人機界面上能監視直流母線電壓（并可提示電池電量低報警）、變頻器運行狀態（輸出電流、輸出頻率、故障等）以及機車運行速度，同時還能監視空壓機變頻器的運行狀態（輸出電流、輸出頻率、故障等）。

（2）控制功能：可在人機界面上啟停空壓機站變頻，能操作機車的前進、后退以及速度。

（3）故障記錄：故障查詢畫面能顯示實時故障并可查詢歷史故障。

4合康變頻改造后的優點

4.1節省空間

合康變頻采用疊層母排技術，變頻器性能更可靠，體積更小更緊湊，讓司機室節省出更多的空間，提高工作舒適度。

4.2變頻器配備擴展卡

擴展卡上預留DI端子，可滿足不同機車的8檔及16檔的調速要求，3路繼電器輸出滿足運行指示和故障指示等信號。

4.3防睡眠功能

每隔一段時間需要操作人員觸發防睡眠按鈕，防止人員瞌睡機車一直運行，保證了現場操作的安全可靠，避免生產事故。

4.4低頻轉矩大

變頻器采用矢量SVC控制模式，進行電機自學習后，優化電機參數與之更匹配。一檔1.5Hz輸出平穩，加減速平穩，減少了機械沖擊，操作更舒適。

4.5人機界面

各項數據一目了然，讓現場操作人員更直觀地了解當前設備運行情況，方便更換電池及檢修。

5注意事項

5.1操作不當

防睡眠按鈕不觸發的情況下會造成變頻器不運行。

5.2坡道轉彎

在機車運行遇到轉彎或坡道時，電機負載加重，需要操作人員選擇合適檔位避免變頻器過載。

5.3軌道不平

在機車滿載裝貨的情況下，軌道不平會造成負載變化，需要操作人員減速行駛。

6結束語

合康變頻采用SVC控制方式幫助客戶現場解決了在坡道運行時需要低頻高轉矩等難點。合康變頻作為國內專業變頻器制造商，為客戶量身定制了滿意的產品，優異的產品性能得到了客戶的認可，完善的售后服務讓客戶免去后顧之憂。