随着城市规模的迅猛发展，城市人口不断增多，交通拥堵越来越严重。城市轨道交通具有安全舒适、快捷正点、客流量大、节能环保等特点，是解决城市交通拥堵，实现大众绿色出行的重要途径，更是国家节能减排、打造绿色家园的发展纲要。随着中国城市轨道交通运营数量及里程不断增加，地铁列车作为城市轨道交通运营单位能源消耗大户，绿色节能逐步成为用户的迫切需求。

1 深圳地铁10号线车辆概况

深圳地铁10号线车辆采用异步牵引、永磁同步牵引混跑运营的顶层设计，着力于深圳地铁线路可靠、节能、通用的设计与发展理念。车辆采用A型车，最高速度80 km/h。其中异步牵引系统列车采用6M2T编组形式（M为动车，T为拖车）、永磁同步牵引系统列车采用5M3T编组形式，永磁同步牵引系统列车充分利用其高效率、高功率密度的特点，通过减少1套牵引系统，减轻车辆自重，实现了与异步牵引系统列车完全一样的动力性能。

深圳地铁10号线首次批量应用永磁同步牵引系统列车（图1），共计35列。为保证运营、维保、检修的统一性，设计阶段提出永磁同步牵引系统列车采用与异步牵引系统列车功能及性能一致性设计，确保2种列车的兼容性和互换性，为2种列车混跑运营奠定坚实基础，使10号线实现了永磁同步牵引系统与异步牵引系统列车在同一条线路批量混跑的运营模式。

2 永磁同步牵引系统

城市轨道交通车辆牵引系统电机同时工作，理论上，每台电机的线速度与整车的速度保持一致，永磁同步牵引电机与对应轮对的线速度一致。但在车辆实际运营过程中，不同车轮对应的永磁同步牵引电机的定子供电频率可能不一致，这就要求不同的永磁同步牵引电机不能采用同一个逆变器模块供电，不能选择与异步牵引系统相同的车控或架控的群控模式，须采用单个逆变器模块驱动单台永磁同步牵引电机的轴控模式。永磁同步牵引系统车辆经受电弓受流后，单个逆变器模块驱动单台电机（轴控），可以充分保证每台牵引电机受独立的控制硬件、软件驱动。

图1 深圳地铁10号线永磁同步牵引系统列车

深圳地铁10号线车辆永磁同步牵引系统与异步牵引系统配备相同的受电弓、高压箱、滤波电抗器和接地装置等系统部件。主要差异为永磁同步牵引系统使用永磁同步电机，为避免永磁电机电动势（即反电势）对牵引系统的影响，在牵引逆变器与永磁牵引电机之间设置隔离接触器，用于牵引电机与牵引系统的隔离保护，保证车辆的正常运营。深圳地铁 10号线车辆永磁同步牵引系统主电路拓扑结构如图2所示。

（1）永磁同步牵引系统直流侧采用架控模式，即每节动车对应2套独立的充放电回路、滤波电抗器、直流电压电流检测回路以及斩波回路；而异步牵引系统直流侧采用车控模式，即每节动车（2个转向架，4台异步电机）对应1套充放电回路、滤波电抗器、直流电压电流检测回路以及斩波回路。

（2）永磁同步牵引系统交流侧采用轴控模式，每台永磁同步电机对应1套独立的三相逆变单元与隔离接触器；而异步牵引系统交流侧采用车控模式。

深圳地铁10号线永磁同步牵引系统设计简洁，提高了系统的可靠性和可维护性；同时采用高性能的交流传动控制方式，反应迅速，实现可靠的空转/滑行保护，并在车辆制动过程中优先使用电制动。

2.1 永磁同步牵引电机

图2 永磁同步牵引系统主电路拓扑结构示意图

深圳地铁10号线永磁同步牵引系统采用JD183D永磁同步牵引电机，如图3所示，全封闭结构，采用架承式刚性悬挂方式，通过联轴节与齿轮驱动装置连接，传递列车牵引或电制动力，驱动列车前进或使车辆制动。永磁牵引逆变单元采用VVVF 逆变器，与永磁同步牵引电机构成交流传动系统；逆变器采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率元件，采用强迫自通风冷却方式。电机转子采用永磁体励磁结构，定子为无机壳结构，绝缘等级为200级。永磁同步牵引电机主要技术参数如表 1所示。

图3 永磁同步牵引电机

2.2 牵引逆变器

永磁同步牵引系统主电路由2个逆变器模块组成，每个逆变器模块均集成了2套三相逆变器的三相桥臂及1套制动相桥臂，2套三相逆变器独立地驱动2台牵引电机。2个逆变器模块集成在1个牵引逆变器中，逆变器模块采用抽屉式结构，采用热管散热器自然冷却方式。

表1 永磁同步牵引电机主要技术参数项目 技术参数额定功率 /?kW 230电机额定电流/?A 170极对数/对 4?额定频率 /?Hz 127额定转速 /?r?·?min-1 1?900最高转速 /?r?·?min-1 4?000

文章来源：《节能与环保》 网址: http://www.jnbjb.cn/qikandaodu/2021/0626/2176.html