[01016977]内燃机车电传动系统关键技术研究与应用

机车电传动系统是机车设备中基础和核心部件，是轨道交通行业升级换代的关键装备，其性能很大程度上决定了轨道机车的品质。应用到内燃机车上的电传动技术又要和内燃机车独特的技术特征和运行要求相结合，使得内燃机车电传动系统非常复杂，国外技术封锁使该技术在国内处于空白。为此，该项目在国家科技部、铁道部专项等项目支持下，以4400HP内燃机车电传动系统为应用对象，在电传动系统基础理论、关键共性技术和工程应用等难题方面开展了深入研究，突破了牵引变流、传动控制、工程装备等关键技术，研制了中国完全自主、批量生产的首个交流传动内燃机车核心电传动及控制系统装备，包括牵引变流器、辅助变流器、空压机变流器、相控控制器等，通过了应用考核，表现出了卓越的性能和优越的可靠性。其主要科技创新如下：牵引主传动协同优化技术。攻克IGBT模块散热和减少变流器体积及重量难题，率先研发基于3300V/1500A IGBT逆变模块的内燃机车六电机轴控牵引主传动系统，发明一种重载变流器，提出牵引主传动系统协同运动控制方法，实现系统的自动测试，解决内燃机车多复杂对象难以协调控制等难题。辅助传动系统高效节能技术。提出内燃机车冷却风机转速分散控制的精确温控方法，研发宽适应性功率最佳匹配的模块化辅助传动变流器，发明辅助系统可充电源优化管理等配套装置及技术，攻克时变负载工况下的主辅传动系统恒功率控制难题，实现高效节能。电传动系统集成控制技术。攻克柴油机低压快速启动的难题，率先研发在内燃机车上以他励方式将主发电机作为同步电机由逆变器拖动，起动柴油机技术，研制出鲁棒最优励磁相控控制器，提出基于观测器的最优粘着利用控制和电机故障重构方法，实现内燃机车高效可靠运行。项目取得了多项内燃机车电传动系统关键技术成果，申请专利15项，其中授权发明专利4项、实用新型专利6项。成果发表论文被SCI收录8篇，EI收录52篇，在科学出版社等出版社出版专著2部。累计销售97台电传动及控制系统装备，直接经济效益4.85亿元，实现税收3880万元。技术成果专家鉴定为：整体技术达到国际先进水平。依托该项目关键技术成果，实现了中国首个具备批量生产的交流传动内燃机车的自主研发。项目的成功应用，一方面打破中国自2003年大规模引进以来，依靠进口交流传动内燃机车牵引的历史和制约，另一方面由于市场空间大，将贏得长期巨大的经济效益和社会效益。同时，完善了中国轨道交通在交流传动领域的产品体系，带动了交流传动客、货运内燃机车的研究和发展，业绩也支撑了海外市场的拓展，自主交流传动内燃机车核心技术得以迅速发展和快速提升，具备与国际先进技术的强大竞争力。