李佩

摘要：再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)是地鐵剎車動(dòng)能在利用的重要途徑。實(shí)現(xiàn)其自適應(yīng)啟動(dòng)電壓的合理控制，對(duì)于地鐵動(dòng)能的高校利用和運(yùn)行質(zhì)量提升具有深刻影響。本文在闡述地鐵再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)應(yīng)用原理的基礎(chǔ)上，對(duì)再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)自適應(yīng)啟動(dòng)電壓的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行分析。期望有利于自適應(yīng)啟動(dòng)電壓控制的合理，進(jìn)而在提升再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)利用效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)行質(zhì)量的有效保證。

關(guān)鍵詞：地鐵；再生制動(dòng)能量回饋；自動(dòng)電分相位移；接觸網(wǎng)

現(xiàn)代城市發(fā)展中，地鐵建設(shè)是實(shí)現(xiàn)城市交通運(yùn)輸壓力緩解的有效途徑；確保地鐵系統(tǒng)運(yùn)行的高效、穩(wěn)定，對(duì)于人們生活質(zhì)量提升具有重大影響。實(shí)踐過程中，地鐵的剎車制動(dòng)具有大量的動(dòng)能消耗，實(shí)現(xiàn)這些剎車動(dòng)能的再利用有助于地鐵運(yùn)行效率的提升；基于此，再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)在地鐵工程中的以廣泛應(yīng)用。就應(yīng)用過程來(lái)看，再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)的在運(yùn)作需要大量直流電壓作為牽引，為避免電力過分損耗，實(shí)現(xiàn)地鐵再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)自適應(yīng)啟動(dòng)電壓的控制勢(shì)在必行。

一、地鐵再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)的應(yīng)用原理

再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)是地鐵制動(dòng)能力轉(zhuǎn)化應(yīng)用的基本支撐。設(shè)備運(yùn)作過程中，變流器是制動(dòng)能量回饋裝置的核心，其能在整流機(jī)制的支撐下，將直流側(cè)的能量逆變回饋到交流側(cè)，實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)電壓控制的規(guī)范合理，避免電能損耗現(xiàn)象發(fā)生[1]

變流裝置應(yīng)用中，地鐵制動(dòng)控制的能量會(huì)被集中回饋到供電系統(tǒng)的中壓網(wǎng)測(cè)。需要注意的是，為實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)能量回饋的高效進(jìn)行，回饋裝置的核心部分需滿足功率要求，同時(shí)需對(duì)系統(tǒng)交流中壓網(wǎng)側(cè)的諧波含量劑型規(guī)范，確保設(shè)備整體輸出效率、諧波含量和耐壓登記的穩(wěn)定。

二、再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)自適應(yīng)啟動(dòng)電壓控制模型設(shè)計(jì)

1、地鐵再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)模型

某地鐵工程建設(shè)中，為實(shí)現(xiàn)地地鐵制動(dòng)能量的高效利用，工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行了五套再生制動(dòng)能量回饋裝置的應(yīng)用；剎車制動(dòng)過程中，該系統(tǒng)會(huì)將剎車的能量進(jìn)行吸收，并及時(shí)的反饋到交流電網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行再次利用。該環(huán)節(jié)中，啟動(dòng)電壓值的設(shè)置是其控制的重點(diǎn)；具體而言，若啟動(dòng)電壓值設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)壓效果降低，引起回饋能量減少、回饋裝置啟動(dòng)頻繁等現(xiàn)象的發(fā)生，影響回饋能量的高效應(yīng)用。

地鐵再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)模型建立中，設(shè)定裝置啟動(dòng)電壓為固定值，則記錄35kv交流環(huán)網(wǎng)的電壓變化情況，可知該系統(tǒng)的交流環(huán)網(wǎng)電壓變化大于800v，容易對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性造成影響。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員對(duì)回饋系統(tǒng)自適應(yīng)啟動(dòng)電壓的控制方式進(jìn)行優(yōu)化，即再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)應(yīng)用中，一旦系統(tǒng)采集整流機(jī)組側(cè)35kV電壓，則對(duì)其接觸網(wǎng)空載網(wǎng)壓的理論值進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式比例為35kV：1672V；此時(shí)在空載網(wǎng)壓理論值的基礎(chǔ)上，進(jìn)行增量添加，并將最終得到的數(shù)值最為再生制動(dòng)能量回饋裝置的啟動(dòng)電壓值。

2、設(shè)計(jì)自啟動(dòng)電壓設(shè)置方式

再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)應(yīng)用中，為實(shí)現(xiàn)中亞環(huán)網(wǎng)電壓的實(shí)時(shí)測(cè)量，工程人員須在35kv電壓采集的基礎(chǔ)上，進(jìn)行整流變初級(jí)額定電壓、整流變次級(jí)額定電壓、整流器空載整流折算系數(shù)等參數(shù)的控制；并在增量控制參數(shù)設(shè)計(jì)的同時(shí)，進(jìn)行設(shè)備啟動(dòng)電壓值的規(guī)范。即在車輛運(yùn)行過程中，“實(shí)時(shí)采集電壓+增量電壓”是再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)自適應(yīng)啟動(dòng)電壓控制的基本模式。需要注意的是，為確保自適應(yīng)啟動(dòng)電壓控制的合理化，再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)的折算系數(shù)一般取默認(rèn)值1.41，并且受各站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的影響，該折算系數(shù)可進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)，確保自啟動(dòng)電壓設(shè)置的合理規(guī)范。

三、再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)自適應(yīng)啟動(dòng)電壓設(shè)置驗(yàn)證

地鐵運(yùn)行過程中，運(yùn)行總成本的40%約為電力消耗成本[2]。因此，進(jìn)行再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)自適應(yīng)啟動(dòng)電壓的規(guī)范設(shè)計(jì)很有必要。同時(shí)，一旦設(shè)計(jì)電壓得以確定，工程建設(shè)人員需對(duì)其空載狀態(tài)和增量值設(shè)置狀態(tài)下的啟動(dòng)電壓進(jìn)行驗(yàn)證。

1、空載狀態(tài)下自啟動(dòng)電壓設(shè)置驗(yàn)證

自啟動(dòng)電壓設(shè)置空載驗(yàn)證中，工程人員將地鐵開關(guān)柜電壓設(shè)置為1500v，然后對(duì)車輛運(yùn)行的全天候數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析；同時(shí)將采集數(shù)據(jù)與再生制動(dòng)能量吸收裝置計(jì)算出來(lái)的接觸網(wǎng)空載電壓值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)應(yīng)用中，接觸網(wǎng)空載電壓值與35v：1672v比例得出的電壓值基本接近，兩者偏差不超過5v。由此可見，在再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)支撐下，其空載電壓值的計(jì)算結(jié)構(gòu)相對(duì)準(zhǔn)確，并且可以作為地鐵系統(tǒng)啟動(dòng)電壓值的基準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

2、增量值設(shè)置狀態(tài)下自啟動(dòng)電壓試驗(yàn)驗(yàn)證

地鐵運(yùn)行過程中，為確保其自啟動(dòng)電壓值控制的規(guī)范，工程人員往往會(huì)在空載電壓值的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電壓增量值的增加。試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，工程人員將某地鐵的接觸電壓保持在1800v以內(nèi)，并且波動(dòng)電壓基本穩(wěn)定。此時(shí)，對(duì)其空載電壓值分別進(jìn)行15v和30v的增量值添加；則5套再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)的回饋能量如表1所示。由回饋能量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)啟動(dòng)電壓增量值提升時(shí)，再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)的回饋能量會(huì)有所減少。

為實(shí)現(xiàn)不同增量狀態(tài)下再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)自適應(yīng)啟動(dòng)電壓設(shè)置的規(guī)范，確保能量回饋控制的合理，試驗(yàn)設(shè)計(jì)人員在考量鄰車能量吸收的基礎(chǔ)上，對(duì)增量值為5v狀態(tài)下的回饋能量進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，當(dāng)啟動(dòng)電壓的增量值由15v轉(zhuǎn)為5v后，地鐵再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)的啟動(dòng)電壓有所降低，此時(shí)，能量回饋吸收雖能進(jìn)行運(yùn)行，然其運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生以下變化：其一，地鐵運(yùn)營(yíng)過程中，接觸網(wǎng)能量的回饋過渡頻繁，其使得牽引系統(tǒng)的損耗有所增加，加大了能量回饋系統(tǒng)的工作負(fù)荷。其二，當(dāng)再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)自適應(yīng)啟動(dòng)電壓保持在1500v～1710v時(shí)，地鐵制動(dòng)能量的轉(zhuǎn)化較為高效，而當(dāng)啟動(dòng)電壓升高或者降低是，其制動(dòng)能量的回饋總量會(huì)有所減少，不利于地鐵的高效運(yùn)行。其三，當(dāng)自啟動(dòng)電壓值過低時(shí)，地鐵再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)的啟動(dòng)較為頻繁，不利于車輛牽引性能的發(fā)揮，而當(dāng)自啟動(dòng)電壓值過高時(shí)，裝置能量回饋減少，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)壓控制。因此，需在地鐵實(shí)際運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，進(jìn)行其自啟動(dòng)電壓的合理設(shè)置。

結(jié)論

自啟動(dòng)電壓控制對(duì)于地鐵再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)的高效應(yīng)用具有較大影響。實(shí)踐過程中，自啟動(dòng)電壓的控制需要對(duì)地鐵運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)考慮，并在空載電壓的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電壓增量的合理規(guī)范，才能確保自適應(yīng)啟動(dòng)電壓控制的合理，進(jìn)而在提升再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)利用效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)行質(zhì)量的有效保證。

參考文獻(xiàn)

[1]宗慶云. 淺析地鐵牽引供電系統(tǒng)再生制動(dòng)儲(chǔ)能控制[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2018（2）：138-138.

[2]佚名. 地鐵再生制動(dòng)能量回饋裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]. 機(jī)電信息，2018，564（30）：52-53.

（作者單位：廣州軌道交通建設(shè)監(jiān)理有限公司）