Contexte du projet

Un grand groupe ferroviaire est responsable de l'exploitation et de la maintenance des véhicules des lignes de métro dans plusieurs villes. Le système de traction des véhicules du métro adopte la technologie de contrôle de la vitesse par conversion de fréquence en courant alternatif, ce qui nécessite une surveillance précise du courant du moteur de traction pour le retour d'information du système de contrôle, les statistiques sur la consommation d'énergie et le diagnostic des pannes.

La solution conventionnelle utilise des transformateurs de courant (TC), mais elle souffre d'une taille importante, d'un coût élevé et d'une mauvaise réponse à basse fréquence. Le client souhaitait tester la solution shunt sur de nouveaux véhicules de ligne afin d'obtenir une plus grande précision de mesure et de réduire le coût du système.

Exigences en matière de spécifications techniques :

• Puissance du moteur de traction : 180 kW × 4 ensembles/véhicule
• Tension du bus DC : DC 750V/1500V
• Courant maximal d'un seul moteur : 400 A
• Précision de la mesure du courant : ±1%
• Température de fonctionnement : -25℃ ~ +70℃.
• Classe de protection : IP65 (équipement sous le véhicule)

Défis techniques rencontrés

1. isolation de la haute tension

La tension du bus CC du système de traction peut atteindre 750 V, voire 1 500 V. Bien que le shunt ne pose pas de problème d'isolation de la haute tension pour les mesures du côté bas, il doit être considéré comme une adaptation de l'isolation pour l'ensemble du système.

2. environnement vibratoire

Les wagons souterrains sont soumis à des vibrations et à des chocs constants, et les équipements du train de roulement sont exposés à des environnements vibratoires encore plus sévères. Les shunts et leurs connexions doivent pouvoir résister aux vibrations à long terme.

3. les interférences électromagnétiques

La commutation à grande vitesse des IGBT de l'onduleur de traction génère de fortes interférences électromagnétiques qui peuvent affecter la transmission précise des signaux shunt.

4. les exigences en matière de protection

L'équipement embarqué est exposé à la pluie, à la poussière, à l'huile et à d'autres environnements difficiles et doit être conforme à la norme IP65.

Solutions techniques

1. dimensionnement du shunt

Chaque moteur de traction est équipé d'un shunt FL-2, paramètres clés :

• Valeur de la résistance : 150µΩ ±0,5%
• Courant nominal : 500A
• Chute de tension nominale : 75mV @500A
• Coefficient de température :<25ppm>
• Perte de puissance : 24W @400A

2. conception du renforcement mécanique

• Séparateur avec structure de montage renforcée, fixation par 4 boulons M8
• Base de montage avec amortisseur de vibrations pour réduire la transmission des vibrations
• Les connexions électriques sont réalisées à l'aide de bornes à sertir afin d'éviter le desserrage des connexions filetées.
• A passé avec succès l'essai de chocs vibratoires EN 61373 pour les véhicules ferroviaires

3. conception CEM

• Prélèvement de tension à l'aide d'un câble blindé à paires torsadées, blindage et connexion équipotentielle du corps
• Module de conditionnement du signal monté dans un boîtier métallique blindé
• Filtrage du mode commun et protection TVS ajoutés aux entrées du module

4. conception protectrice

• Traitement anticorrosion de la surface des shunts par nickelage
• Module de conditionnement des signaux dans un boîtier IP65
• Les câbles de connexion sont du type résistant aux intempéries pour une utilisation ferroviaire.

Résultats du projet

• Précision de la mesure :Précision de la mesure du courant de ±0,8%, meilleure que les exigences de conception de ±1%
• Fiabilité :A passé avec succès l'essai de chocs vibratoires EN 61373 et une série complète d'essais d'environnement ferroviaire.
• Échelle d'application :Il a été testé sur de nouvelles voitures sur deux lignes de métro, avec un total de 80 trains équipés de 320 moteurs.
• Avantage en termes de coûts :Réduction du coût du système d'environ 30% par rapport aux solutions de tomographie conventionnelles
• Performances de fonctionnement :Fonctionnement à l'essai depuis plus de deux ans, aucune défaillance n'a été signalée, le client prévoit de l'étendre à d'autres itinéraires.