摘 要:在地面电阻吸收装置工作的有效区段内,根据列车的电制动特性和供电臂内列车状态的不同,合理地确定制动电阻的技术参数。采用多支路形式的电阻吸收装置,可方便控制电阻吸收装置并可靠吸收列车电制动功率。研究表明,地面电阻吸收装置的输出电流脉动与斩波器的导通比、各支路斩波器的开关滞后角有关。通过分析列车电制动时的最大再生功率与电阻吸收装置的电阻值、电制动时刻牵引供电系统的模型、列车电流、网压降之间的关系,导出了列车电制动时最大输出功率、地面电阻吸收装置的短时功率和持续(等效发热)功率等技术参数的计算方法。给出的计算方法可与现行的城市轨道交通牵引供电计算方法相结合,构成完整的牵引供电计算方法。关键词:城市轨道交通;列车电制动;地面电阻吸收装置;参数分析;计算方法
在取消城市轨道交通列车车载制动电阻器、代之以设置地面电阻吸收装置后,地面电阻吸收装置就成为牵引供电系统的一部分。本文在分析列车电制动功率、列车电制动再生时刻牵引供电系统模型的基础上,提出了列车电阻制动地面电阻吸收装置的电阻值、短时功率、持续发热功率以及开关元件电流值等参数的计算方法和实现装置电流最小脉动的最佳控制方案。
1 列车电制动时的最大输出功率和电阻吸收装置的阻值
城市轨道交通运输中区间内典型的一列列车的运行曲线图如图1所示。基于文献[1],根据车辆生产厂商提供的制动曲线、电机转换效率和逆变器效率,在全电制动时可以得到列车电制动的最大输出电功率为 式中:Im,Um分别为电机在全部投入电制动时输出的最大电流(A)和最大电压值(V);η为逆变器效率,通常取0.98;q为牵引电机数,台;cosφ为电机功率因数。 由列车电制动再生电流曲线可得:
I1(t)=a1t+b1 (t1时间内) I2(t)=-a2t+b2 (t2时间内)(5)
式中:a1,b1,a2,b2为方程的回归系数。
根据线性回归原理可以得到1列列车电制动周期T′内的电制动再生电流函数I(t)为
I(t)=I1(t)+I2(t)
=(a1t+b1)+(-a2t+b2)(6)
换算到1列列车电制动周期T′内的电制动再生电流均方根值为 换算到1列列车运行周期T内牵引网的电制动再生电流均方根值为 因此,当牵引供电臂内有1列列车时,不计牵引网损耗时的电阻吸收装置短时功率为
PT′=RbI2T′(9)
当牵引供电臂内有1列列车时,不计牵引网损耗时的电阻吸收装置持续(等效发热)功率为
PT=RbI2T(10)
2·2 消耗在牵引网上的列车电制动再生功率
实际运行中,变电所供电臂内可能有多列列车,在不同的位置上实施电制动,牵引网会消耗部分列车电制动再生功率。根据图1所示,为方便分析计算,设定以下条件:①相邻变电所间距为L,km;2列列车间距为l,km;相邻变电所间电制动再生工况的列车数为m,列;②各列车编组相同。由上述模型及方程组,化简可得供电臂牵引网压降计算公式为