地铁列车再生制动能量吸收装置参数设置

张猛

摘 要：地铁列车在制动时会向电网回馈能量，当这部分能量不能完全被其他车辆或用电设备吸收时，会造成电网电压升高，这对变电所设备和车辆的运行非常不利，因此需要设置再生制动能量吸收装置将剩余能量消耗掉，以维持电网电压稳定。

关键词：牵引制动；能量反馈；网压

中图分类号：U231 文献标识码：A

1.牵引列车现状

在每个牵引箱里均配有电压传感器用来实时检测网压值，以检测网压的实时情况。电压传感器检测到的数据实时传给DCU，由DCU进行软件处理判断。当网压在正常范围内时，牵引逆变器正常工作，当网压过高或过低时，DCU会报出网压过高或过低故障，并断开相应的接触器以保护牵引设备。在DCU中会设有网压过压1、网压过压2、网压欠压等3种针对网压值的故障判断。其中当网压值超过2100V时，DCU会报出“网压过压2”故障，为防止网压过压对设备造成损害，DCU会断开高速断路器、短接接触器、封锁逆变单元，并且需要通过MVB复位或重新激活列车进行恢复。这意味着发生这种故障时，列车才能合高断进行牵引，否则列车无法动车。此时，牵引制动过压保护的设置成为关键。

2.研究方法

通常再生制动引起过电压持续时间非常短，供电系统设备无法采集到过电压情况。过电压是由于供电系统震荡引起或在列车制动过程引起的。网压过高或列车本身检测系统采集错误的过电压无法判断。通过试车线模拟正线电客车启动、行驶、制动、停止，采集变电所内牵引网压。

研究采用DSO-3034a型号示波器采集牵引网压波形，实际电压=采集电压×220，横向间隔表示采样时间，纵向间隔表示采样大小。采集频率设置为100KSa/S（1s采集1×10????5个点=10微秒采集1个点）。

牵引供电系统采用桥式24脉波整流，将交流电压转换成直流电压，由于示波器的采样频率非常高，所以在采集的直流电压波形图中，每当电压趋于稳定后，放大的波形图中会观察到很厚的波形，电压变化幅度越小，波形越厚重。

2.1 电客车制动时，有电流回馈至电网会使网压升高。而电压波动是因为再生制动能量吸收装置启动后，仍然有再生电流回馈至电网，使电网电压重新升高，故调节过程中电网电压会在基准电压值附近上下波动，且波动幅度越来越小，并最终稳定在基准值。待再生能量完全消耗在吸收电阻上时电网电压恢复正常。

如图1所示，纵向时间为200ms/格，横向电压大小为200mV/格。电压瞬时上升时间约为400ms，大电平持续时间约为800ms（持续时间由制动时间决定，制动时间越长，大电平持续时间越长），电客车停车后，电压迅速下降并在200ms后恢复正常，在持续大电平期间可以明显观察到3个连续的震荡波形，波动幅值在8.55V～8.10V（1885V～1782V）之间，电压恢复后稳定在7.2V左右（1584V）。

2.2 试车线有电客车制动时间延长，牵引网压波动情况

图2所示，纵向时间为500ms/格，横向电压大小为200mV/格。电压瞬时上升时间约为370ms，大电平持续2000ms，前500ms内出现5个明显连续、波动较大的震荡波形，波动幅值在8.75V～8.30V（1925V～1820V）之间，电客车停车后，电压迅速下降180ms后恢复正常，最后稳定在7.16V左右（1575V）。

2.3 试车线有电客车运行期间，35kV环网网压情况

图3为试车线电客车制动时，变电所内35kV网压波动曲线图。波形连续稳定，有效值稳定在59V（一次侧相电压35.7kV），列车制动不对中压网络产生影响。

2.4 车牵引系统严重故障事件中，电客车采集的牵引网压情况

图4所示为牵引列车“网压过压2”故障的数据波形图。其中，最大网压尖峰值超过2665V，且三次波动均超过2200V，且最大持续时间约为240微秒。

3.结果分析

通过对图1、2、3的比较分析可知，当试车线电客车制动时，网压开始升高，电客车制动时制动力越大，网压上升速度越快。结合再生制动系统启动的响应时间对网压的影响，网压的上升速度越快，则所能达到的峰值电平越大。当再生制动系统检测到阀值1850V的电平启动后，网压会下降并产生连续的波动，峰值越大，波动越剧烈，但波动幅度会越来越小，直到网压稳定在基准值。电客车停止后，网压恢复到正常网压大小。

通过对图3的分析，电客车运行期间，牵引网压的波动，不会对35kV中压环网网压产生影响。

结论

车辆在设置网压过压保护方案为充分考虑接触网扰动电压影响。采用优化后的牵引系统网压过压保护方案宜采用三级软件保护，具体阀值和滤波时间建议：

DC2050V，持续时间450ms，软件保护

DC2200V，持续时间100ms，软件保护

DC2500V，持续时间10ms，软件保护

参考文献

[1]曾之煜，陈桁，敖娜娜.逆变回馈型再生制动能量吸收装置系统的控制[J].电气化铁道，2011（4）：31-33.

[2]曾建军，林知明，郭万岭.地铁再生制动能量吸收装置电气化铁道 2008（6）：44-47.