郑州市轨道交通有限公司运营分公司 河南 郑州 450000
【摘 要】地铁车辆的辅助系统是多学科相互交融的复杂系统工程，辅助系统也是地铁车辆检修工作的重点与难点之一。本文即结合郑州地铁实例，对地铁供电系统进行分析，研究辅助系统中的关键技术，对电力系统以及辅助系统相关技术在地铁系统中的应用问题进行分析与探讨。
【关键词】地铁；辅助系统；有源滤波技术；防撞系统
1 供电系统关键技术
在地铁电力辅助系统中，应用有源滤波器装置的基本工作原理为：有源滤波器装置安装于电力系统中，可以通过对电路进行检测的方式及时检出电网中电流/电压的畸变部分，然后对控制方式的合理选择控制功率逆变器产生与电网中谐波成分大小完全一致但方向完全相反的谐波电流，并将其注入电网系统内，从而有效抵消电网中的谐波。
有源滤波器可以在电网系统任意点中进行接入。在接入点的选择上应当采取的方案有两种类型：第一是针对既有供电系统进行改造，在对地铁电网系统进行谐波测量后可得知电网不同关键点所对应的谐波畸变，进而对有源滤波器安装位置进行合理选择；第二是针对新建项目而言，可根据电力负荷谐波特性进行有源补偿装置容量大小的计算工作，合理选择补偿配置方案，预留安装位置，然后进行电气设置工作。
在对补偿方案的选择方面，可以参考负载水平以及配电系统的实际情况以及所需要达到的补偿效果，对补偿方式进行灵活选择，以兼顾实现滤波效果以及投资水平的最优化目标。根据有源滤波器在安装位置方面的特点，可以选择的补偿方案包括带有特定负荷的局部性补偿方案、集中补偿方案、以及带一组负荷的部分补偿方案这三种类型。同时，根据补偿的母体目的，可以选择的补偿方式有基于功率因素的动态补偿方案、基于谐波电流的补偿方案、以及基于谐波与功率因数的同步补偿方案三种。由有源滤波器的安装位置来看，有源滤波装置必须实现与供电系统的可靠性电气连接。因此，在地铁系统供电部分设计时应当为有源滤波装置（包括所对应接线开关以及测量回路设备）预留相应的安装位置，在接入过程中尽可能实现可靠有效的连接。典型补偿方式及装置设置工作原理如下图1所示。
将该装置应用于地铁电力系统中可以发挥确切的补偿效果，母线线路上总的谐波电流畸变率可以得到明显下降（多可维持在1.5％范围内），同时可有效减少中性线电流谐波，电流畸变率以及谐波次数也有显著下降。表明：将有源滤波器装置引入地铁电力辅助系统中，能使谐波损耗问题得到有效控制，消除因谐波问题所致电气安全隐患，使电网系统以及其他相关设备的运行安全性得到保障。
2 并网控制关键技术
现阶段郑州地铁车辆辅助逆变器并联系统控制技术在实际应用中多以无互联线并联控制技术为主，是多种并联控制方式中最高效的选择方案之一。以并网控制中的2台辅助逆变器并联方案为例，该方案下所对应等效电路如下图所示（见图1）。在该模式下地铁车辆辅助逆变器的并联系统控制主要具有以下两个方面的特性：第一，并网控制下2台辅助逆变器并联输出所对应有功功率的变化值主要受到其与系统输出电压相位差水平的影响。若相位高于前者，则产生有功功率。反之，若相位未超过前者，则吸收有功功率；第二，并网控制下2台辅助逆变器并联输出所对应的有功功率变化值以及无功功率变化值主要受到所输出电压幅值水平的影响。若幅值水平较高，则发出无功功率。反之，若幅值水平较低，则吸收无功功率。
根据上述功率特性，在地铁系统运行过程中，主要应用以下两项技术实现对地铁辅助逆变器的无线并联控制：①下垂均流控制技术。引入该技术对辅助逆变器外特性倾斜率进行有效调节，以达到并联辅助逆变器均流的目的。辅助逆变器可以通过对电压幅值以及频率下垂控制的方式实现并联输出条件下有功功率与无功功率的均匀分配，并实现并联辅助逆变器输出负载电流的均分，起到有效抑制“环流”现象的目的；②三相数字锁相环技术。该技术在并联控制系统的稳定运行中有非常重要的作用。除第一台启动辅助逆变器外，后启动所有辅助逆变器均需要对母线电压进行锁相处理，以确保辅助逆变器输出电压与交流母线电压在相位以及有效值上达到均衡状态，通过对过零点时间进行检测的方式计算相位，从而确保并网控制下的辅助逆变器下垂特性调节能够使系统快速进入平衡状态下。
3 结束语
本研究中针对地铁辅助系统中电力系统以及并网控制系统两个部分中关键技术的应用问题进行分析与探讨。结合设郑州地铁系统实际情况，对辅助系统中的关键技术应用问题与优势进行分析，其中通过在电力系统中应用有源滤波技术的方式能够有效补偿谐波问题，消除因谐波所致电气安全隐患，保障系统相关设备运行的安全性水平。而在并网控制系统中，介绍了辅助逆变器并网控制下的关键技术，包括下垂均流控制技术以及三相数字锁相环技术两个方面，值得在轨道交通实践中加以推广应用。
论文作者:许大为
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/25
标签：谐波论文; 逆变器论文; 系统论文; 地铁论文; 功率论文; 方案论文; 滤波器论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;