暫態電能質量對重載自動扶梯運行的影響

趙 軍

（南京地鐵建設有限責任公司，江蘇南京 210017）

暫態電能質量對重載自動扶梯運行的影響

趙 軍

（南京地鐵建設有限責任公司，江蘇南京 210017）

分析軌道交通中重載公共交通型自動扶梯的暫態電能，指出傳統的電壓恢復器的不足。提出提高電壓恢復器性能的方式和技術。經過提高電壓恢復器性能，可以消除各類暫態電能質量問題導致的自動扶梯運行障礙，保障城市交通自動扶梯的正常運行，保證軌道交通運行的安全。

城市軌道交通；暫態電能；質量治理；自動扶梯

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.49

1 傳統電壓恢復器（DVR）基本信息

1.1 軌道交通重載公共交通型自動扶梯的特點

國內軌道交通的大客流量，對車站中兼用于火災疏散的自動扶梯的要求遠高于普通的商用自動扶梯。一般情況下，要求自動扶梯運行速度為0.65 m/s,每3 h滿載運行的時間為1 h，其余時間為60%的載荷運行（普通商用扶梯對載荷沒有要求）。每運行2500 h，允許出現一次故障。

對于故障導向安全的自動扶梯來說，任何異常都會造成扶梯的立即停止，而扶梯的運行，也必須要人工操作。因此，對即承擔車站內乘客疏散，又要承擔火災情況下起疏散功能的自動扶梯，其運行的安全性、可靠性要求更高。

地鐵車站內用電負荷種類多，負荷變動范圍大，電壓的波動范圍也比較大。雖然一般要求自動扶梯的電壓允許波動范圍±7%，但車站內實際電壓波動常常大于這個范圍。此外，自動扶梯的廠家只限于對設備本身進行設計，不考慮外界的電壓波動。南京地鐵1號線自動扶梯故障統計數據顯示，電源供電故障占扶梯外界因素引起故障的35%。因此，供電前端的電壓動態補償質量是軌道交通車站中自動扶梯安全運行的重要保障。

1.2 傳統電壓恢復器的結構及工作原理

城市軌道交通使用的傳統的電壓恢復器即動態電壓恢復器是一種串聯型的電壓彌補裝置，通常由4個部分組成，最重要的組成部分為儲能系統，其他3個組成部分為變壓器、濾波器以及逆變裝置。電壓恢復器工作原理：①通過檢測電網側電壓得到信號，將信號轉化為指令控制逆變器，逆變器產生補償電壓，保證自動扶梯電壓的穩定。②產生的補償電壓經過濾波裝置和變壓器進入負載電路，保證自動扶梯的正常運行。圖1為電壓恢復器結構圖。

圖1 動態電壓恢復器結構

1.3 傳統電壓恢復器的不足

DVR（Dynamic Voltage Regulator）動態電壓調節器，也稱電壓恢復器，運用中存在一些不足和缺陷。首先，電壓恢復器必須能對自動扶梯電壓的跌落做出準確，迅速的反應，能將電壓開始跌落的時間，電壓跌落的幅度以及電壓跌落結束的時間迅速地計算出來。計算出數據后，電壓恢復器應迅速產生補償電壓，保證電壓的穩定。在自動扶梯的電壓恢復到正常水平以后，電壓恢復器退出運行。也就是說，電壓器必須對電壓的變化做出足夠靈敏的反應，并對電壓變化進行精確的計算。傳統電壓恢復器對電壓的變化反應不夠靈敏，而且在對電壓的變化數據進行分析的時候，需要的時間較長，計算只注重對電壓幅度的檢測，缺少對電壓變化時間的記錄。這些不足會嚴重影響電壓恢復器及時準確地對自動扶梯進行電壓補償。

2 提高電壓恢復器性能的措施

2.1 電壓恢復器性能的提高方式

為保證城市軌道交通的正常運行，電壓恢復器必須滿足一定的條件。電壓恢復器在自動扶梯電壓發生大幅度變化時，應及時做出反應。電壓大幅度降低時，電壓恢復器應將變化前的電壓作為參考電壓，根據電壓的下降幅度計算出應該補償的電壓的大小。補償電壓的輸出，是為了讓自動扶梯的電壓恢復到正常的狀態，因此補償電壓不能太大也不能太小。常用補償電壓的方式有3種：①完全補償電壓。可以將電壓完全恢復至電壓變化之前的數值。但是這種方式實現起來非常困難，成本過高，因此在實際的電壓恢復器中幾乎不采用這種方式。②同相位補償電壓。將電壓的大小回復到變化之前，但是對電壓的相角無法進行補償。這種方式實現起來比較簡單，但有些對相角穩定性要求比較高的場合，不適合使用這種方式。③最小能量補償法。這種方式減小了補償器的功率，也提高了電壓恢復器的敏感度，是提高電壓恢復器的重要方式。

2.2 通過逆變器控制提高電壓恢復器的性能

逆變器主要作用是將檢測得到的電壓信號，經過PWM（Pulse Width Modulation）脈沖寬度調制電路形成 PWM驅動信號，控制逆變器和終端的進行。電壓恢復器一旦檢測到自動扶梯的電壓有較大的波動，就會將異常的電壓和標準的正弦電壓進行對比，計算后得到補償電壓的數據。逆變器產生的補償電壓，要根據自動扶梯的實時電壓進行調整。如何跟蹤PWM 信號調整補償電壓，就尤為重要。對電壓的控制方法有2種：①三角波比較方式。這種方式對信號的檢測效果不夠理想。②滯環比較法。將參照電壓和檢測電壓進行對比，得出兩者的差，由兩者的差來調節補償電壓。這種方式敏捷度高，反應時間短，環節簡單，是提高電壓器恢復性能的主要方法。圖2為滯環比較法原理圖。

圖2 滯環比較方式 PWM控制原理

3 結語

綜上所述，對于城市軌道交通而言，自動扶梯的安全、可靠運行非常重要。要保持自動扶梯運行的穩定，就必須保證輸入電壓的穩定。通過分析自動扶梯的暫態電壓管理，論述傳統電壓恢復器的工作原理和實際應用中的不足，提出提高電壓恢復器性能的方式和技術。使用提高性能的電壓恢復器，可以消除各類暫態電能質量問題導致的自動扶梯運行障礙，提高自動扶梯運行的穩定性，保證軌道交通運行的安全和流暢。

［1］張春鳳.動態電壓恢復器的理論研究及其仿真［D］.合肥工業大學，2007.

［2］王同勛,薛禹勝.動態電壓恢復器研究綜述［J］.電力系統自動化,2007,31（9）：101-107.

［3］郭上華,黃純,王磊,曹國劍.電壓波動和閃邊的檢測與控制方法［J］.繼電器，2014,32（3）：45-48.

TM714.2

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〔編輯 李 波〕