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轨道交通电力牵引技术

发文时间：2025-07-04 撰稿人：

M407005B 轨道交通电力牵引技术

（2学分，32学时；专业教育平台/专业拓展选修模块；适用专业：电气工程及其自动化类、轨道交通电气化类；先修课：电机学、电力电子技术、自动控制原理等）

本课程以通过电力电子变流器对电机转矩（牵引力）和转速（速度）进行控制调节的电力牵引传动与控制系统的基础理论、分析研究及设计方法为主线，讲授电力牵引基础，牵引电器原理，直流电力牵引系统，交流电力牵引系统，牵引变流器及牵引电机的控制，列车控制网络等知识。通过新技术专题研讨拓展包括轮轨粘着控制、磁悬浮等新技术与知识。

通过该课程学习，可了解电力牵引传动与控制系统的组成及原理、发展历程与发展趋势，掌握系统分析与设计的理论和方法；通过该课程学习，进一步强化相关先修学科专业基础知识与技能，从系统的角度掌握本专业核心课程与知识的关联关系并能加以延伸应用，能够运用所学知识分析电力牵引传动系统复杂工程实际问题。

课程教学内容和要求

1、理论教学内容和要求

序号	知识单元	知识点	教学要求	推荐学时	教学方式	支撑课程目标
1	电力牵引基础	电力牵引相关基本概念及世界电力牵引传动技术的发展	1. 掌握动力集中、动力分散、加加速度、轴重、运行阻力等基本概念； 2. 掌握轮轨黏着概念； 3. 掌握列车起动阻力、基本阻力、附加阻力的计算方法； 4.了解国内外电力牵引传动技术的发展历程。	2	讲授	1，5
2	牵引/制动特性曲线	牵引/制动特性曲线的设计方法	1. 理解牵引/制动特性曲线表示的物理意义； 2. 掌握牵引/制动特性与电机特性之间的相互关系； 3. 掌握牵引/制动特性曲线的设计要点。	2	讲授	2
3	直流电力牵引传动技术	直流电力牵引传动系统结构及直流牵引电机调速方法	1. 掌握交-直和直-直电传动系统结构； 2. 掌握有级调压、相控调压调速及其控制的基本原理； 3. 掌握提高系统功率因数的途径； 4. 理解闭环牵引控制系统的组成、原理。	2	讲授	2，3，4
4	交流电力牵引传动系统	交流传动系统的组成与原理	1. 掌握交流牵引传动系统的组成与原理; 2. 掌握受电弓、主变压器、四象限变流器、牵引逆变器、速度传感器等的基本功能与作用； 3. 了解交流牵引电机的分类及在轨道交通车辆上的应用。	4	讲授	3，4
5	三相异步牵引电机	三相异步牵引电机的原理、稳态建模及机械特性	1.了解轨道交通机车车辆对异步牵引电机的技术要求； 2. 掌握异步电机的稳态数学模型； 3. 掌握三相异步牵引电机的机械特性与牵引需求的匹配关系。	2	讲授	3，4
6	永磁同步牵引电机	永磁同步牵引电机的原理、物理模型及等效电路	1. 了解永磁同步牵引电机的应用背景、与异步牵引电机特性上的差异； 2.掌握永磁同步牵引电机的控制难点与基本控制方法。	2	讲授	3，4
6	牵引逆变器	牵引逆变器基本工作原理及多模式PWM调制技术	1.了解牵引逆变器电力电子器件从晶闸管、GTO、IGBT到SiC的技术发展； 2.掌握牵引逆变器的基本工作原理； 3.掌握牵引逆变器的多模式PWM调制技术。	2	讲授	2，4
7	四象限变流器	四象限变流器基本工作原理	1.理解电压型四象限变流器的工作原理； 2.掌握四象限变流器功率因素1.0的控制逻辑； 3.掌握四象限变流器的瞬态电流控制。	2	讲授	2，4
8	三相异步牵引电机控制	转差频率控制、矢量控制及直接转矩控制	1.掌握基于异步电机稳态模型的转差频率控制基本原理； 2.掌握坐标变换的基本思路和方法； 3.掌握异步牵引电机间接矢量控制原理； 4.了解直接转矩控制的特点与存在的问题。	4	讲授	2, 3, 4
9	黏着控制	轮轨黏着模型、黏着控制方法	1.理解轮轨黏着关系对牵引能力的限制； 2.掌握基本的黏着系数模型； 3掌握典型黏着控制方法。	2	讲授	2，3，4
10	再生制动	再生制动原理及再生制动能量吸收利用技术	1. 理解再生制动及再生制动失效的基本原理； 2. 了解纯电制动技术； 3. 掌握再生制动能量的吸收和利用技术。	2	讲授	2，3，5
11	新技术专题	新型电力牵引传动技术	1. 了解真空超导高速磁悬浮列车驱动技术； 3. 了解电力机车混合动力等新技术。	2	讲授	5，6
12	系统控制演示	牵引电机相同控制方法控制参数影响；不同控制方法效果对比	1.理解控制参数调整对控制效果的影响； 2.理解不同控制方法优缺点。	2	实物展示、实验演示
13	专题研讨	自主预习与团队协作	1. 三人一组围绕一种新型电力牵引传动技术（供电方式、变流方式、驱动方式、控制方式）等特点内容为专题，形成ppt报告并陈述； 2. 每人围绕小组所选专题进行文献综述。	2（小组报告交流）	讨论，答辩	5，6