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随着我国城市规模的不断扩大和城市人口的不断增多,交通问题日益严重,地铁因其准点、快速、舒适、节能、环保等特点已成为城市轨道交通发展的重点,我国许多大中城市均已修建了地铁及轻轨,并有更大规模的修建计划。现有的城轨交通车辆大多采用新型的交流传动系统,本课题针对上海地铁1号线车辆改造后的交流传动系统,深入分析了交流传动系统的主电路设计和牵引控制单元的设计,并完成了研究成果的实验验证。首先,对上海地铁1号线车辆的直流传动系统参数及结构形式进行初步分析,奠定后续研究工作开展的基础,确定交流传动对直流传动的可替代性。其次,详细分析了上海地铁1号线车辆直流传动系统的牵引制动特性,系统采用恒流起动和恒流制动,牵引与制动控制由SIBAS16系统来完成;在确保牵引制动特性曲线外特性一致的前提下,确定改造后交流传动系统的动力配置方式、主电路、辅助电路及系统控制原理,采用两点式电压型直交逆变驱动交流三相异步电机,实现牵引-制动的无接点转换。然后,对交流传动系统主电路进行设计,并对变流器中的滤波单元、电阻制动斩波及过电压抑制单元、逆变器单元、异步牵引电动机及检测单元等进行详细的计算和说明,同时设计辅助逆变器、DC-DC电源和辅助隔离开关箱,完善了交流传动系统主电路。再次,对上海地铁1号线车辆交流传动控制系统即传动控制单元(DCU)进行设计,完成受电弓高速断路器控制、充放电控制、IGBT逆变器及交流异步牵引电机的实时控制、粘着控制,使系统具备完整的故障保护功能、模块级的故障自诊断功能、一定程度的故障自排除功能以及部分车辆级控制功能等。最后,在平台和滚动台架上对交流传动系统中主要装置进行牵引特性和制动特性试验,分不同网压和不同级位进行,从试验特性曲线中可看出交流传动系统中主要装置性能良好,完全能满足了系统要求。通过本课题研究成果的应用,上海地铁1号线车辆改造为交流传动系统后,具有驱动功率大、恒功区宽、粘着系数高、可靠性高、谐波干扰小、维护工作量小等直流传动无法比拟的优越性。