关键字：轨道车辆；电气制动控制；过程；计算机；模拟
1电机模型建立
在城市轨道交通车辆中，牵引电动机是实现电制动和牵引的主要动力机械，无论城市轨道车辆处于哪种工况，都是通过电气传动控制系统来改变发动机转速以达到调速目的。因此，在城市轨道交通车辆中牵引电动机是其重要的组成部分，其性能以及安全可靠性将直接影响车辆运行。牵引电动机有多种类型，包括直流脉冲，单相整流子，交流异步电动机等，在当前地铁城市轨道交通中直流和交流异步牵引电动机是应用最为广泛的牵引电动机。
从交流异步电动机的应用上来看，首先对于异步牵引电动机并联运行，当前变压变频控制存在两种控制方式，分别是集中控制和分别控制，采用分别控制的方式时会增加故障概率，但能够克服集中控制存在的黏着力降低滑动的问题，能够降低防空转滑动问题，其次能够防止空转和滑行，建立交流异步电动机的模型，我们假设电机是一种理想化的链接，且可以假设定转子绕组三相对称，而且有效导体沿着气隙空间呈正弦分布，气隙比较均匀，磁路为线性线。
由于气隙相对均匀，因此该电感属于与转子位置无关的相关参数。由于绕组相对对称，各绕组在位置上能够相差120度，因此会使转子，定子各相自感和相互空间质感具有简单一致性，如果忽略漏磁导致的相间互感，那么这种相间互感等于自感对应主磁场部分电感值的50%。
2 交流电机的矢量变换控制
交流传动控制实际上是对交流电动机进行调速控制，目前交流传动机和电动车采用的是转差频率控制以及矢量或直接转接控制的方式，转差频率控制式异步电动机在转差较小时完成运行，确保气隙磁通不变。转距和转差率成正比，进而可以利用转差率将其作为转距控制指令值，可以获取与支流电动机恒次同下调速的特点。转差频率能够控制磁通，同时也能够对转矩进行有效控制，由于两者与频率相关，因而无法实现准确和磁通的单独控制。除此之外，这些控制方式所对应的变量，比如电压有效值，转差率，定子频率都存在平均值，是一种平均意义上的控制，因此无法获得快速系统效应。交流电机调速系统的相关矢量变换控制，于上世纪70年代开始发展的一种控制思想和结构，可以通过矢量坐标变换，进而使交流电机获取如直流电机相同的动态调速特点，使该控制方法成为交流电机获取调速性能的重要方法。任何电机电传动系统在实际运行过程中都需要服从基本机电运动公式如下所示，
从该公式可以看出，在整个系统动态性能控制中，实际上也是对系统状态转据的有效控制，在负载转矩T1变化已知的情况下，实际上是对电机电磁转距的顺序控制。为能够将矢量变为两个独立的直流标量以分别调节，并将调节后的直流量还原为交流量，最后控制交流电机的运行情况，需要采用矢量变换及其逆变换，该系统为矢量变换控制系统。
3 城市轨道交通电气制动系统仿真程序设计
首先从其电气制动系统运行过程中的仿真情况来看，在本研究中电气制动系统工作运行状态的仿真系统，主要是以异步电动机和列车制动仿真程序基础上开发的，产生数据交换作为基础的，能够利用列车制动仿真程序，对被仿真的城市轨道车辆进行有效设置，其具体的设计内容包括：列车的编组方式，空载，轴重和拖车空载主动运行的路况，列车阻力模型，载客情况，在不同制动手柄下的电气制动特点，以及电空联合机动的特点，实时输入司机制动手柄位，选择电气自动工位以及电控联合机动工位并在两种工况间进行转换。利用以上程序实现数据交换，能够将列车振动中任意时刻过位置的速度变化情况，以及电气制动力需求传递给相应的异步电动机模型程序，利用该程序进而对牵引电动机运行情况进行仿真计算。我们可以发现将三个功能子程序进行组合，能够对任意编组情况，不同的电气制动特点，以及电控联合机动特点的列车在任一路线运行过程中，在不同制动手柄下电气制动和电控联合制动工况下进行仿真计算，通过这种电气制动系统能够确定列车进行制动过程中，能够对其制动时的速度变化，以及电磁转距，异步电动机电压电流变化情况进行分析。在城市轨道交通中进行车辆选型时，利用这种程序能够对车辆制动特性和能量消耗进行综合分析，进而为选择合适的车型提供重要参考依据。电机模型和列车制动仿真程序实现数据交换时，及时对交换是通过自动化接口来实现的，可将其生成Matlab变量，将其置于VB运行环境中，由VB程序直接进行使用，或者也可以将VB变量写入Matlab的运行环境中，进而能够解决GetFullMatrizx()以及PutFullmATRIX()。然后写入VB程序中。在本研究运用中能够将包含两个函数的语句写入到VB程序中，进而实现列车制动仿真程序与电机模型的数据交换。
小结
总而言之，在本研究主要阐述了不同直流交流传动电气制动特点，并能够以交流传统为主，利用Matlab软件作为开发工具，以交流异步牵引电动机处于发动机工况时的模型，列车制动仿真程序作为基础，建立交流车辆电气制动特性模型，并能够对城市轨道车辆电气制动系统进行辅助设计，对其工作性能进行仿真计算，进而能够实现对城市轨道车辆制动，以电气制动为主的设计原则。
参考文献
【1】王欢. 地铁轨道车辆控制系统电气柜自动测试系统的设计与实现[J]. 科技风, 2017, No.331(25):13.
【2】周曼冬. 地铁车辆控制系统电气柜自动测试系统设计[J]. 中国新技术新产品(12).
论文作者:张骁 李宝川
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第12期
论文发表时间:2019/11/14
标签：电气论文; 车辆论文; 电动机论文; 电机论文; 程序论文; 列车论文; 矢量论文; 《科学与技术》2019年第12期论文;