地铁再生制动能量回馈系统自适应启动电压分析

李佩

摘要：再生制动能量回馈系统是地铁刹车动能在利用的重要途径。实现其自适应启动电压的合理控制，对于地铁动能的高校利用和运行质量提升具有深刻影响。本文在阐述地铁再生制动能量回馈系统应用原理的基础上，对再生制动能量回馈系统自适应启动电压的实现过程进行分析。期望有利于自适应启动电压控制的合理，进而在提升再生制动能量回馈系统利用效率的同时，实现地铁运行质量的有效保证。

关键词：地铁；再生制动能量回馈；自动电分相位移；接触网

现代城市发展中，地铁建设是实现城市交通运输压力缓解的有效途径；确保地铁系统运行的高效、稳定，对于人们生活质量提升具有重大影响。实践过程中，地铁的刹车制动具有大量的动能消耗，实现这些刹车动能的再利用有助于地铁运行效率的提升；基于此，再生制动能量回馈系统在地铁工程中的以广泛应用。就应用过程来看，再生制动能量回馈系统的在运作需要大量直流电压作为牵引，为避免电力过分损耗，实现地铁再生制动能量回馈系统自适应启动电压的控制势在必行。

一、地铁再生制动能量回馈系统的应用原理

再生制动能量回馈系统是地铁制动能力转化应用的基本支撑。设备运作过程中，变流器是制动能量回馈装置的核心，其能在整流机制的支撑下，将直流侧的能量逆变回馈到交流侧，实现再生制动能量回馈系统电压控制的规范合理，避免电能损耗现象发生[1]

变流装置应用中，地铁制动控制的能量会被集中回馈到供电系统的中压网测。需要注意的是，为实现再生制动能量回馈的高效进行，回馈装置的核心部分需满足功率要求，同时需对系统交流中压网侧的谐波含量剂型规范，确保设备整体输出效率、谐波含量和耐压登记的稳定。

二、再生制动能量回馈系统自适应启动电压控制模型设计

1、地铁再生制动能量回馈系统模型

某地铁工程建设中，为实现地地铁制动能量的高效利用，工程设计人员进行了五套再生制动能量回馈装置的应用；刹车制动过程中，该系统会将刹车的能量进行吸收，并及时的反馈到交流电网系统中进行再次利用。该环节中，启动电压值的设置是其控制的重点；具体而言，若启动电压值设计不合理，就会导致稳压效果降低，引起回馈能量减少、回馈装置启动频繁等现象的发生，影响回馈能量的高效应用。

地铁再生制动能量回馈系统模型建立中，设定装置启动电压为固定值，则记录35kv交流环网的电压变化情况，可知该系统的交流环网电压变化大于800v，容易对地铁运营的稳定性造成影响。对此，设计人员对回馈系统自适应启动电压的控制方式进行优化，即再生制动能量回馈系统应用中，一旦系统采集整流机组侧35kV电压，则对其接触网空载网压的理论值进行计算，计算公式比例为35kV：1672V；此时在空载网压理论值的基础上，进行增量添加，并将最终得到的数值最为再生制动能量回馈装置的启动电压值。

2、设计自启动电压设置方式

再生制动能量回馈系统应用中，为实现中亚环网电压的实时测量，工程人员须在35kv电压采集的基础上，进行整流变初级额定电压、整流变次级额定电压、整流器空载整流折算系数等参数的控制；并在增量控制参数设计的同时，进行设备启动电压值的规范。即在车辆运行过程中，“实时采集电压+增量电压”是再生制动能量回馈系统自适应启动电压控制的基本模式。需要注意的是，为确保自适应启动电压控制的合理化，再生制动能量回馈系统的折算系数一般取默认值1.41，并且受各站点现场实测数据的影响，该折算系数可进行适当的微调，确保自启动电压设置的合理规范。

三、再生制动能量回馈系统自适应启动电压设置验证

地铁运行过程中，运行总成本的40%约为电力消耗成本[2]。因此，进行再生制动能量回馈系统自适应启动电压的规范设计很有必要。同时，一旦设计电压得以确定，工程建设人员需对其空载状态和增量值设置状态下的启动电压进行验证。

1、空载状态下自启动电压设置验证

自启动电压设置空载验证中，工程人员将地铁开关柜电压设置为1500v，然后对车辆运行的全天候数据进行采集和分析；同时将采集数据与再生制动能量吸收装置计算出来的接触网空载电压值进行对比，结果显示：再生制动能量回馈系统应用中，接触网空载电压值与35v：1672v比例得出的电压值基本接近，两者偏差不超过5v。由此可见，在再生制动能量回馈系统支撑下，其空载电压值的计算结构相对准确，并且可以作为地铁系统启动电压值的基准进行实际应用。

2、增量值设置状态下自启动电压试验验证

地铁运行过程中，为确保其自启动电压值控制的规范，工程人员往往会在空载电压值的基础上，进行电压增量值的增加。试验设计中，工程人员将某地铁的接触电压保持在1800v以内，并且波动电压基本稳定。此时，对其空载电压值分别进行15v和30v的增量值添加；则5套再生制动能量回馈系统的回馈能量如表1所示。由回馈能量统计数据可知，当启动电压增量值提升时，再生制动能量回馈系统的回馈能量会有所减少。

为实现不同增量状态下再生制动能量回馈系统自适应启动电压设置的规范，确保能量回馈控制的合理，试验设计人员在考量邻车能量吸收的基础上，对增量值为5v状态下的回馈能量进行分析。结果显示，当启动电压的增量值由15v转为5v后，地铁再生制动能量回馈系统的启动电压有所降低，此时，能量回馈吸收虽能进行运行，然其运行状态发生以下变化：其一，地铁运营过程中，接触网能量的回馈过渡频繁，其使得牵引系统的损耗有所增加，加大了能量回馈系统的工作负荷。其二，当再生制动能量回馈系统自适应启动电压保持在1500v～1710v时，地铁制动能量的转化较为高效，而当启动电压升高或者降低是，其制动能量的回馈总量会有所减少，不利于地铁的高效运行。其三，当自启动电压值过低时，地铁再生制动能量回馈系统的启动较为频繁，不利于车辆牵引性能的发挥，而当自启动电压值过高时，装置能量回馈减少，不利于系统的稳压控制。因此，需在地铁实际运行情况的基础上，进行其自启动电压的合理设置。

结论

自启动电压控制对于地铁再生制动能量回馈系统的高效应用具有较大影响。实践过程中，自启动电压的控制需要对地铁运行环境进行系统考虑，并在空载电压的基础上，进行电压增量的合理规范，才能确保自适应启动电压控制的合理，进而在提升再生制动能量回馈系统利用效率的同时，实现地铁运行质量的有效保证。

参考文献

[1]宗庆云. 浅析地铁牵引供电系统再生制动储能控制[J]. 山东工业技术，2018（2）：138-138.

[2]佚名. 地铁再生制动能量回馈装置控制系统设计及应用[J]. 机电信息，2018，564（30）：52-53.

（作者單位：广州轨道交通建设监理有限公司）