暂态电能质量对重载自动扶梯运行的影响

赵 军

（南京地铁建设有限责任公司，江苏南京 210017）

暂态电能质量对重载自动扶梯运行的影响

赵 军

（南京地铁建设有限责任公司，江苏南京 210017）

分析轨道交通中重载公共交通型自动扶梯的暂态电能，指出传统的电压恢复器的不足。提出提高电压恢复器性能的方式和技术。经过提高电压恢复器性能，可以消除各类暂态电能质量问题导致的自动扶梯运行障碍，保障城市交通自动扶梯的正常运行，保证轨道交通运行的安全。

城市轨道交通；暂态电能；质量治理；自动扶梯

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.49

1 传统电压恢复器（DVR）基本信息

1.1 轨道交通重载公共交通型自动扶梯的特点

国内轨道交通的大客流量，对车站中兼用于火灾疏散的自动扶梯的要求远高于普通的商用自动扶梯。一般情况下，要求自动扶梯运行速度为0.65 m/s,每3 h满载运行的时间为1 h，其余时间为60%的载荷运行（普通商用扶梯对载荷没有要求）。每运行2500 h，允许出现一次故障。

对于故障导向安全的自动扶梯来说，任何异常都会造成扶梯的立即停止，而扶梯的运行，也必须要人工操作。因此，对即承担车站内乘客疏散，又要承担火灾情况下起疏散功能的自动扶梯，其运行的安全性、可靠性要求更高。

地铁车站内用电负荷种类多，负荷变动范围大，电压的波动范围也比较大。虽然一般要求自动扶梯的电压允许波动范围±7%，但车站内实际电压波动常常大于这个范围。此外，自动扶梯的厂家只限于对设备本身进行设计，不考虑外界的电压波动。南京地铁1号线自动扶梯故障统计数据显示，电源供电故障占扶梯外界因素引起故障的35%。因此，供电前端的电压动态补偿质量是轨道交通车站中自动扶梯安全运行的重要保障。

1.2 传统电压恢复器的结构及工作原理

城市轨道交通使用的传统的电压恢复器即动态电压恢复器是一种串联型的电压弥补装置，通常由4个部分组成，最重要的组成部分为储能系统，其他3个组成部分为变压器、滤波器以及逆变装置。电压恢复器工作原理：①通过检测电网侧电压得到信号，将信号转化为指令控制逆变器，逆变器产生补偿电压，保证自动扶梯电压的稳定。②产生的补偿电压经过滤波装置和变压器进入负载电路，保证自动扶梯的正常运行。图1为电压恢复器结构图。

图1 动态电压恢复器结构

1.3 传统电压恢复器的不足

DVR（Dynamic Voltage Regulator）动态电压调节器，也称电压恢复器，运用中存在一些不足和缺陷。首先，电压恢复器必须能对自动扶梯电压的跌落做出准确，迅速的反应，能将电压开始跌落的时间，电压跌落的幅度以及电压跌落结束的时间迅速地计算出来。计算出数据后，电压恢复器应迅速产生补偿电压，保证电压的稳定。在自动扶梯的电压恢复到正常水平以后，电压恢复器退出运行。也就是说，电压器必须对电压的变化做出足够灵敏的反应，并对电压变化进行精确的计算。传统电压恢复器对电压的变化反应不够灵敏，而且在对电压的变化数据进行分析的时候，需要的时间较长，计算只注重对电压幅度的检测，缺少对电压变化时间的记录。这些不足会严重影响电压恢复器及时准确地对自动扶梯进行电压补偿。

2 提高电压恢复器性能的措施

2.1 电压恢复器性能的提高方式

为保证城市轨道交通的正常运行，电压恢复器必须满足一定的条件。电压恢复器在自动扶梯电压发生大幅度变化时，应及时做出反应。电压大幅度降低时，电压恢复器应将变化前的电压作为参考电压，根据电压的下降幅度计算出应该补偿的电压的大小。补偿电压的输出，是为了让自动扶梯的电压恢复到正常的状态，因此补偿电压不能太大也不能太小。常用补偿电压的方式有3种：①完全补偿电压。可以将电压完全恢复至电压变化之前的数值。但是这种方式实现起来非常困难，成本过高，因此在实际的电压恢复器中几乎不采用这种方式。②同相位补偿电压。将电压的大小回复到变化之前，但是对电压的相角无法进行补偿。这种方式实现起来比较简单，但有些对相角稳定性要求比较高的场合，不适合使用这种方式。③最小能量补偿法。这种方式减小了补偿器的功率，也提高了电压恢复器的敏感度，是提高电压恢复器的重要方式。

2.2 通过逆变器控制提高电压恢复器的性能

逆变器主要作用是将检测得到的电压信号，经过PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制电路形成 PWM驱动信号，控制逆变器和终端的进行。电压恢复器一旦检测到自动扶梯的电压有较大的波动，就会将异常的电压和标准的正弦电压进行对比，计算后得到补偿电压的数据。逆变器产生的补偿电压，要根据自动扶梯的实时电压进行调整。如何跟踪PWM 信号调整补偿电压，就尤为重要。对电压的控制方法有2种：①三角波比较方式。这种方式对信号的检测效果不够理想。②滞环比较法。将参照电压和检测电压进行对比，得出两者的差，由两者的差来调节补偿电压。这种方式敏捷度高，反应时间短，环节简单，是提高电压器恢复性能的主要方法。图2为滞环比较法原理图。

图2 滞环比较方式 PWM控制原理

3 结语

综上所述，对于城市轨道交通而言，自动扶梯的安全、可靠运行非常重要。要保持自动扶梯运行的稳定，就必须保证输入电压的稳定。通过分析自动扶梯的暂态电压管理，论述传统电压恢复器的工作原理和实际应用中的不足，提出提高电压恢复器性能的方式和技术。使用提高性能的电压恢复器，可以消除各类暂态电能质量问题导致的自动扶梯运行障碍，提高自动扶梯运行的稳定性，保证轨道交通运行的安全和流畅。

［1］张春凤.动态电压恢复器的理论研究及其仿真［D］.合肥工业大学，2007.

［2］王同勋,薛禹胜.动态电压恢复器研究综述［J］.电力系统自动化,2007,31（9）：101-107.

［3］郭上华,黄纯,王磊,曹国剑.电压波动和闪边的检测与控制方法［J］.继电器，2014,32（3）：45-48.

TM714.2

B

〔编辑 李 波〕