系列化标准地铁列车异步和永磁牵引对比

标准地铁列车牵引系统从先进性和成熟度两个维度综合考虑，不同速度等级的牵引变流器主电路的设计均分为永磁牵引变流器和异步牵引变流器两种。永磁牵引变流器采用轴控方案，异步牵引变流器采用车控方案。针对A/B 型车体，牵引变流器仅吊耳长度不同，箱体本体尺寸统一。前期我们多篇文章介绍异步电机和永磁电机牵引系统，感兴趣的朋友可以去读一下之前的文章。

一、异步牵引系统  

异步牵引系统采用 VVVF 逆变器 - 异步牵引电机构成的交流电传动系统，为车控方式。异步牵引变流器主电路如图 4 所示，该电路有如下特点：  

（一）功能完善。具有充放电、滤波、逆变、斩波、检测等牵引相关的全套功能。  

（二）拓扑简洁。功能完备的同时，直流侧采用车控方式，逆变采用单模块，目前该电路最简洁。  

（三）可靠性高。直流侧采用车控方式，逆变采用单模块，器件精简，电路可靠性高。  

（四）集成度高。牵引逆变器由 1 个逆变单元组成，1 个逆变单元驱动 4 台牵引电机，设备数量相对永磁系统少，斩波单元与逆变单元采用集成化设计。  

二、永磁牵引系统  

永磁牵引系统采用VVVF 逆变器 - 同步牵引电机构成的交流电传动系统，输入侧由接触器和充电电阻共用，交流侧为轴控方式。永磁牵引变流器主电路如图 5 所示，该电路有如下特点：

1）拓扑冗余性高。交流侧采用轴控方式，每个电机由独立的逆变单元控制，系统冗余性更高。更多原因是因为同步电机，需要通过这种方式实现精准控制，设备增加故障率和维修量势必会增加。  

2）功能完善。具有充放电、滤波、逆变、斩波、检测等牵引相关的全套功能。  

3）可靠性高。直流侧采用车控方式，器件精简，电路可靠性高。直流侧与异步电机高压电路基本上相同。  

4）集成度高。牵引逆变器由 4 个逆变单元组成，每个逆变单元驱动 1 台牵引电机，斩波单元与逆变单元采用集成化设计。  

三、变流器性能对比  

永磁牵引变流器与异步牵引变流器性能参数对比如表 3 所示。  

由表 3 可知，永磁牵引变流器具有更大的电流输出能力，但在质量及尺寸方面不具优势，原因是永磁牵引变流器采用轴控方式，功率模块数量相对较多，此外，为了防止反电动势对变流器造成损坏，变流器的输出端增加了 4 组输出接触器，这也是造成永磁牵引变流器增大增重的重要原因。前期我们分享的文章，也提到了永磁与异步电机对比，不能够单纯对比电机尺寸和重量，要从系统的角度进行对比，永磁电机节能更多的效率和功率因数的提升，在减重方面并无明显优势。 

参考资料：  

1.标准地铁列车牵引系统平台设计，电力机车与城轨车辆，2022年3月20日