一、概述

二、發(fā)展

　　城市軌道交通車輛的牽引電動機長期以來都普遍采用直流旋轉(zhuǎn)電動機。其傳動方式有變阻控制和斬波調(diào)壓控制。變阻控制在老式城市軌道車輛上普通使用，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但由于車頻繁啟動和制動，使20%的電能消耗在電阻上，這種方式大多已被淘汰。
　　隨著電力電子器件的迅速發(fā)展，從不控型整流管到半控型晶閘管（SCR）、80年代中后期以來的門極可關(guān)斷全控型晶閘管（GTO）、巨型晶體管GTR到絕緣門極雙極型晶體管IGBT等的研制成功，從而便研制、開發(fā)出了功率等級不同的將驅(qū)動、保護、自我檢測及功率輸出集于一體的變頻調(diào)速產(chǎn)品。交流變頻調(diào)速裝置一出現(xiàn)就以其優(yōu)秀的調(diào)速性能及明顯的節(jié)電效果迅猛發(fā)展，并逐步取代的過去的滑差調(diào)速、整流子電機調(diào)速、串級調(diào)速、中頻發(fā)電機組及直流調(diào)速裝置。因而，世界上各國都非常重視其發(fā)展。
　　在80年代后期，發(fā)展起來的使用VVVF變頻控制最新技術(shù)的城市軌道車輛已進入實用階段。VVVF傳動系統(tǒng)是將直流750V或1500V通過GTO逆變器和微機獲得一個頻率和電壓可控制的三相交流電源，使交流異步牽引電動機的轉(zhuǎn)速可以平滑調(diào)節(jié)。由于采用了微機控制，可使系統(tǒng)更可靠，還可實現(xiàn)系統(tǒng)自動檢測和故障珍斷，為車輛安全的運行、維修及保養(yǎng)提供了極大方便。
　　由于GTO關(guān)斷增益低、關(guān)斷損耗大、且存在二次擊穿危險等缺點，因此使GTO的應(yīng)用前景正引起爭議。近年來兼有GTR和MOS-FET兩者優(yōu)點的IGBT發(fā)展很快，目前已進入第四代產(chǎn)品，耐壓也已提高到3300～4500V,電流可達到1000A以上。IGBT器件與可關(guān)斷晶閘管GTO相比有較多優(yōu)點，IGBT為電壓驅(qū)動、開關(guān)頻率高及抗干擾與貫穿短路保護能力強，因而損耗小，性能好及工作可靠，此外大功率IGBT模塊本身絕緣，外殼不帶電，冷卻方便，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。雖然目前IGBT耐壓不如GTO高，但可采用新型的三點式電壓型逆變器，其電壓不僅可用耐壓等級低一半的器件，而用還有效地減少諧波電流，抑制了電磁噪聲，IGBT的開關(guān)時間只有GTO的1/6，開關(guān)頻率可提高到以往約3倍的1500HZ，使三點式IGBT逆變器噪聲降低15DB，IGBT的門極控制功率不到GTO的1/1000，電流、電壓的安全工作區(qū)寬，所需的吸收用電容器小，因而比GTO變頻器體積和重量降低40%左右。
　　目前由高壓大電流的GTO和IGBT模塊構(gòu)成的變壓變頻裝置和微機技術(shù)在車輛上的應(yīng)用已取得了很大進展。
　　由于交流變頻傳動比直流傳動有著粘著利用高，幾乎無需維護，運行可靠及節(jié)約能源等一系列優(yōu)點，因而除干線鐵路外，對城市軌道交通用地鐵與輕軌列車發(fā)展交流變頻調(diào)速傳動是當前必然的趨勢。

三、變頻器電量測量

　　變頻器輸出為PWM波，含有較多的高次諧波。變頻功率傳感器通過對輸入的電壓、電流信號進行交流采樣，再將采樣值通過電纜、光纖等傳輸系統(tǒng)與數(shù)字量輸入變頻功率分析儀，數(shù)字量輸入變頻功率分析儀對電壓、電流的采樣值進行運算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數(shù)。

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