轨道交通车辆永磁同步牵引传动系统由接触轨受电模块、直流充电滤波模块、牵引变流器、永磁同步牵引电机等组成，集电靴从接触轨取电后经滤波器和牵引变流器驱动永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM），为车辆的运行提供动力。

鉴于目前供电系统的设计，车辆运行线路中，接触轨供电存在失电区域，即供电电压突然中断，一段时间后又恢复供电的区间，通常称之为断电区。牵引系统在实际运行过程中，供电电压直接影响母线电压，而母线电压突变容易引起电流冲击以及低频振荡，甚至可能触发系统重故障，造成停机。为确保牵引系统顺利穿越断电区，国内外学者展开很多研究，提出相关的解决措施，并且取得一定效果。

• 有学者以上海浦东国际机场旅客捷运系统为例，对受电车辆在穿越断电区时产生过电流的原因进行分析，并结合线路实际工况提出了车辆穿越断电区的解决方法，但是未能从理论上解决断电区电压突变对车辆牵引系统的冲击问题，所提方法不具有普适性。
• 有学者以高速牵引列车为研究对象，建立了考虑滤波电感在内的牵引供电系统模型，分析了滤波电感对于降低电流冲击的作用，然而并没能提出解决断电区穿越引起巨大冲击和LC振荡的有效方法。
• 有学者以电动车辆永磁同步牵引系统为例，对母线电压波动造成的影响进行分析，并从控制算法上提出了优化措施，虽然能够降低母线电压波动对系统的冲击，但是车辆进入断电区时仍然需要关闭牵引系统，待通过断电区后再重启系统，对操作人员的依赖程度较高。
• 有学者对电力机车中直流母线电压与电力电子变压器进行建模，通过仿真分析了大信号扰动对直流母线电压的影响，提出了电压前馈补偿策略调节母线电压，并为母线电压控制器的设计提供了准则，不足之处在于只进行了仿真分析，没有通过试验进行具体验证。

为更好地解决轨道交通车辆永磁同步牵引系统断电区穿越问题，海军工程大学的科研人员分析了断电区的产生原因及具体工况，给出了车辆进入与退出断电区的判断条件，并设计了基于稳压穿越的断电区控制策略，通过调节牵引系统工作在整流发电或正常牵引模式，维持支撑电容电压和母线电压稳定在额定值，从而避免经过断电区时关闭牵引系统断开主接触器，并且在牵引系统重新接入供电时降低母线电压突变引起的冲击和振荡。

图1 地铁永磁同步牵引系统结构框图

图2 永磁同步牵引系统断电区穿越框图

图3 地铁永磁同步牵引系统试验平台

他们以北京地铁某线路为例进行了仿真分析和试验验证，结果表明，所设计的基于稳压穿越断电区的控制策略能够支持地铁车辆在不关闭牵引系统保持接触器合闸的条件下平稳穿越断电区，提高了牵引系统的控制性能，降低了故障发生率。同时，在检测到供电电压丢失时，也能准确报出欠电压故障，增加了地铁永磁同步牵引系统的特色优势。

本文编自2021年第16期《电工技术学报》，论文标题为“轨道交通车辆永磁同步牵引系统断电区穿越控制策略”，作者为张伟伟、肖飞 等。