浅谈SS7型机车再生制动

李 瑜

（宝鸡铁路技师学院，陕西 宝鸡 721300）

SS7型机车是一种为山区和小曲线线路设计的机车，目前在西安铁路局、兰州铁路局等路局运行情况非常好。它的轴列式为B0-B0-B0，固定轴距短方便机车通过曲线。该型机车采了多种新技术，如晶闸管相控无级调压、复励电动机、无级磁场削弱等。其中电气制动采用了制动效果既好又节能的再生制动[1]。由于机车运行的特殊性，最近几年再生制动在机车上才开始大范围应用。机车牵引时牵引电机作为电动机工作，再生制动时牵引电机作为发电机工作，所发的电能经变流器处理后回馈到电网上，大大的节约了电能。

我国电气化铁路一直采用额定电压为25kV的单相工频交流供电，网压最高29kV，最低19kV。当机车实施再生制动时，由于发电机所发的电随机车速度变化而变化。这样就有可能使回馈到电网的电压对电网电压产生很大的影响，使电网电压发生大的波动，从而对运行在同一分相区的电力机车的正常运行造成影响，所以再生制动技术一直没有得到大范围应用。随着科学技术的飞速发展，特别是大功率、高可靠性电力电子器件技术和控制技术的飞速发展，人们对于变流器输出的交流电的控制技术越来越成熟，因此我国在SS7机车上真正开始采用再生制动这种先进的制动技术。

SS7型电力机车采用二段桥相控无级调压整流电路，二段桥由一个全控桥和一个半控桥串联而成。其中半控桥只起调压整流的作用，而全控桥在牵引时可以当半控桥使用，进行调压整流，在制动时可以产生再生制动，低速时可以转变为加馈电阻制动，以满足不同的需求[1]。

这里首先解决一个问题：为什么一定要用全控桥而不采用半控桥呢？原因是半控桥只能用于电阻制动和加馈电阻制动，它不能用于再生制动。下面就对这一点分两种模态进行分析和说明，参见图1。

1）晶闸管关闭模态

这时牵引电动机当发电机运行，所发出的电经过一侧的二极管形成回路，产生制动电流，这个电流在磁场的作用下再产生与运行方向相反的制动力使机车制动，从而实现电阻制动。

2）晶闸管开通模态

这时牵引电动机当发电机运行，所发出的电和调压整流桥所调的电压相叠加，形成回路，从而产生制动力。此时牵引电机发的电和调压整流的电属于串联，两个电压相互叠加。这时形成的电流大，一般在低速制动时，用来加大制动力。这就是加馈电阻制动。

从上面的分析大家可以看出，不管晶闸管是开通还是关断，都不可能实现再生制动，即没有电能反馈到电网上。晶闸管关断时是电阻制动，晶闸管开通时是加馈电阻制动。

图1

图2

下面再分析全控桥是如何实现再生制动的，如图2所示。

当机车制动时，牵引电动机当发电机运行，晶闸管承受正向电压时，晶闸管触发导通，使电流流到调压绕组的正极，由负极流出。变压器只能传输交流电，所以必须在变压器的副边绕组上产生电压极性随时间变化的交流电。所以当调压绕组a1为正极、x1为负极时，控制开通晶闸管T1、T4。此时电路中的电流流向为：T4—a1—x1—T1。当调压绕组a1为负极、x1为正极时，控制开通晶闸管T2、T3。此时电路中的电流流向为：T2—x1—a1—T3。这样做的目的就是为了给电网反馈电能，由于电能要回馈到电网上，所以要求牵引电动机转变的发电机发的电压，要比调压整流桥输出的电压高。那么两者的电压差，这部分电能就能反馈到电网上[2]。

为了使再生制动的电能既能反馈到电网上，又不引起电网波动过大。就要求反馈到电网的电压不变。如何来做到这一点呢？由于发电机输出电压高低随机车速度的变化而变化，因此把再生制动的调节过程分为三步。

1）调励磁电流

此时机车速度很高，如果这时直接反馈到电网必然引起电网波动过大。因此需要调节一下，此时将全控桥晶闸管相位全开放，那么全控桥输出的电压就是它的最大值并保持不变。但机车速度有变化，速度最高时，磁场削弱最深，随着速度的降低，慢慢将励磁电流调大，使发电机发的电压保持不变。这样就能保证反馈到电网的电压是一个定值。即不会影响电网波动。

2）调逆变电压

当机车速度降低到，励磁电流最大值后，速度仍要降低，那么就不能再调励电流了，这时，磁场已经达到满磁场，当机车速度再降低时，就应随速度的降低而调节全控桥的相位，使全控桥的调压整流电压逐步下降，此时发电机所发出的电压和调压整流的电压的差值保持不变。即反馈到电网的电能不变，电网电压不会产生波动。

3）加馈电阻制动

当全控桥的输出的电压调到0时，机车速度仍然在降低，此时的电能就没有必要再反馈到电网上了。所以当机车速度很低时，改再生制动为加馈电阻制动，使机车在低速区仍有较大的制动力。

从以上的分析可以看出，SS7机车采用的再生制动技术，随了平时大家了解的基本原理外，还需要很多的工作要做。这些工作都是把理论变为实际的过程中，遇到的问题，这些问题都是靠科学技术的发展，才逐步得到解决的，因此大家应该努力学习，学习先进的科学技术知识，不断更新和提高自己的知识水平，不能只停留在现在，特别是电力机车的技术，每一种机车都可以说不一样，从每种机车中我们都能学习到新知识、新技术，特别是新型机车，现在我国正在大力发展交-真-交机车，这种机车和现在的直流机车在基本原理方面已经不一样了，所以应该重新进行学习，尽快掌握这种机车的知识，适应现代化铁路的发展，培养出能适应现代铁路发展的新型技术人才。

［1］杨永林.韶山7E型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，2004,9.

［2］王兆安.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2001,6.