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摘要：牵引传动控制系统属于高速动车组不可或缺的动力提供装置，同时其具备一定的结构、工作原理与控制策略。本文对高速动车组的电力牵引传送系统进行了分析，将动车组用到的控制方式进行了阐述，并介绍了变流器的控制方法，这对我国高速动车组今后的发展有着一定的意义。
关键词：高速动车组；电力牵引；传动控制系统
如今我国动车组和以前相比有着巨大的变化，不仅仅是在速度上得到了提升，在安全方面、能源消耗方面都得到了十分巨大的进步。其中速度控制方面与牵引传动控制系统有着密不可分的联系，而且这一控制系统在以前的基础上进行了多方面的集成，这有力提升了动车组的性能。
1、动车电力牵引传动控制系统的工作原理
动车组牵引传动控制系统包含有多个部分，其中有脉冲整流器、牵引电机、牵引变压器以及受电弓等[1]。受电弓可以通过接触网获取电源，这样就能够获取转换牵引力的动力来源。以CRH2型动车组为例，该动车组的牵引电路系统由M1、M2车作为一个动力单元，动力单元通过受电弓接收电力[2]。在牵引电路动力装置上该动车设有牵引电机、牵引变流器以及牵引变压器，这样进行组合不仅能够使牵引电机完成牵引功能，还可在此基础上进行电力供应，而且制动的同时也可进行电力的再生控制。1个单元的动力牵引系统组成如图1所示。
图1动力单元牵引系统
牵引系统由两个动力单元组成，受电弓受电之后由车顶特高压导线经VCB，然后其获得AC25KV单相工频交流电传给牵引变压器。动车组这样可以获得AC25000V的电源，这样可以使动车牵引供应充足。当动车要进行维护时降下受电弓，闭合EGS，其中EGS的操作要按照铁道部的规定进行。
牵引变压器采用了新型的半导体器件，这样更加经济、可靠、使用。在牵引系统的组成中，主变压器占比非常大，其可占据达到整个动车的百分之三十的损耗[3]。电子变压器与高温超导变压器将替代传统的变压器，使其损耗降低，提升工作效率。高速动车组在牵引电机的选用上多使用三相交流异步牵引电机，这比直流电机更加可靠，而且维护方便、寿命更长。
2、电力牵引控制技术
动车组可通过控制系统将控制牵引变流器、牵引变压器、制动装置以及辅助装置的控制电器、信号装置以及控制电源连接成为一个电器控制系统，然后进行列车网络信息、指令、状态信息等的接收、传递，这样就实现了对动车的控制。
牵引电机能够将电能进行转换，这样高速动车组才能够启动，这可实现动车加减速、启动、停止的功能。通过控制电机可以进行转速转矩输出上的控制，这样就在一定的程度上控制了动车。动车组的牵引功率与动车的速度、质量等相关。可以通过动车组的牵引电机效率、齿轮转动效率等进行牵引电机总功率的计算。动车牵引功率可通过牵引电机总功率乘以齿轮传动效率和牵引电机效率，通过转化可计算得出动车的牵引功率。最终发现动车牵引功率与动车质量、动车阻力以及动车逆风速度具备一定的关联。
在动车组的牵引控制技术方面包含电机控制、设计、自动控制技术等多个内容，这与传统的工业电机有着非常大的区别。动车牵引力会随着动车速度的提升而降低，而且动车的黏着特性也随速度变化。在动车功率、速度制定的曲线上，动车的高速区功率恒定，而且牵引力特性曲线会随着速度的提升呈双曲线的趋势下降。另外，电机与传统系统的连接也非常重要。牵引系统和机械传动系统连接所使用的接口为电机转子与齿轮箱的接口，这样可以在一定的程度上使电机转速、齿轮传动以及扭矩相匹配。随着传动比值的降低，动车速度若处于低速段，则较难提升速度，此时的牵引力较低。对动车组牵引性能影响最大的是动车运行时的阻力以及牵引力，而且当速度提升之后牵引电机的轴承会承受较大的压力，此时其转速会更高，可以改变传动比来提升电机轮轴的输出转速，这样也就降低了牵引电机的轴承转速。
3、牵引传动的控制方法
高速动车组可进行一些控制，其中有直接转矩控制、电流控制以及磁场控制。其中电流控制结合了转差频率进行，这一过程需在稳态情况下创建控制函数，然后进行运行条件下转差频率的推算，通过加上电机转速可得到定子的频率。电压的基波幅值可通过电压频率的关系曲线获取。而补偿电机端电压的幅值可通过转速、转矩计算。这一控制过程可以调节控制电动机的电压、频率。但是在动态响应方面具有一定的缺陷，其不可实现动态过程的解耦。保持每个磁极的磁通量为额定值可提升电机性能，励磁的增加或者不足会引起铁芯的损坏或者浪费。所以通过感应电动势和定子频率恒定比值进行磁通的恒定控制，即V/f=c。但是当频率在较低的情况下需要降低电压才可保持压频比，这样就明显减小了转矩。要想控制电机也可进行神经网络的添加，这样能够实现非线性系统的线性化解耦控制。为了实现实时控制电机的转矩可进行关系确定，可将坐标系上电动机矢量关系变换到定子磁场或者转子磁场的定向旋转坐标轴系。电机转矩的控制需要将电机三相定子电流进行坐标转换，然后等效为励磁电流和转矩电流。然后通过控制电机的励磁电流与转矩电流分量就能够间接控制电机。这一控制最为重要的就是转子磁链观测器的构造，通过这一构造可确定转子磁链位置角，从而方便进行电机励磁电流与转矩电流的转化。较早的直接转矩控制是由直接转矩控制磁链轨迹按照六边形运动，六边形的六条边与工作电压矢量对应，这样就可以通过切换工作状态控制磁链轨迹。在六边形磁链转矩控制之后出现了近似圆形的磁链控制，这种磁链的控制方式是通过逆变器和异步电机构成的直接转矩控制变频调速装置，这样可使转矩相应频率高达2kHz，相较六边形转矩控制有着明显的提升，而且其冲击转矩瞬时值可达到额定转矩的20倍左右。未来直接转矩控制将会进行发展，其有几个方面的发展趋势，其中有现代控制理论技术、全数字化控制技术，这一技术运行数字处理芯片DSP，这样可提升系统的控制性能。今后速度闭环的控制系统将会发展，这样无速度传感器将会得到发展应用，这能满足今后交流调速系统的需要。我国CRH型动车已经采用了交流传动系统与适量控制策略，通过电子牵引技术将会使动车更加高速、平稳的运行，这能够有效的方便人们的出行。
4、结束语
通过分析动车组电力牵引传动系统及其控制方式，不仅对控制动车组具有积极的作用，同时还对提升动车组运行的平稳性、可靠性起到一定的作用。目前我国高速动车组已经采用了矢量控制等现代控制策略，通过进行动车牵引控制技术、传动控制方法的研究对优化动车组的控制策略起到一定的参考作用。
参考文献：
[1]潘晓明，肖石，罗邝.高速动车组牵引供电系统对外射频建模仿真分析[J].电力机车与城轨车辆，2017（02）：5-8.
[2]于涛.高速动车组车辆牵引供电系统继电器保护的分析[J].电子测试，2017（21）：91-92.
[3]赵鲁，葛琼璇，李耀华.一种大功率电力电子牵引变压器拓扑及其控制策略[J].大功率变流技术，2017（4）：13-17.