快速检测动车组网压中断的方法，保障高铁运行安全

离线受电弓和接触网造成的电网电压中断，将对电动车组变流器系统的长期安全可靠运行产生不利影响和安全隐患。为此，北京交通大学电气工程学院和北京轨道交通电气工程技术研究中心的研究员张刚、郭长军、郝凤杰、刘志刚在2019年《电气技术》杂志副刊2上撰文，提出了一种电网电压中断的快速检测方法，为动车组牵引系统在非理想电流条件下的安全可靠运行提供技术支持。

牵引变流器系统是动车组的核心部件之一。其性能决定了列车启动性能、制动性能、最大运行速度和可靠性等关键技术指标，一直是国内外研究的热点。作为牵引变流器系统的前端，网侧变流器主要实现双向能量传输，保持中间DC电压的稳定。

目前，单相脉宽调制整流器(又称四象限变流器)广泛应用于电动车组的网侧变流器。与普通单相脉宽调制整流器相比，它除了设备容量大、系统结构复杂外，还具有使用悬链线供电的显著特点。当列车高速运行时，受电弓将产生垂直加速度，这将导致接触网振动，并导致受电弓和接触网分离(受电弓和接触网离线)。此外，当列车运行到隔离相绝缘子、电连接线夹或接触线连接器夹时，受电弓与接触网之间接触力的突然变化很容易造成硬点冲击，也可能导致受电弓与接触网离线。

目前，对弓网离线及其相关影响的研究主要集中在电弧特性和建模、弓网离线电弧放电、弓网离线过电压和弓网电弧电磁干扰等方面。随着我国高速铁路建设和运营里程的增加，弓网离线事故的数量和事故发生的概率将明显增加。

近年来，我国完全自主开发的CJ5动车组在呼包线运行过程中，因受电弓和接触网脱网引起的几次短期电网电压中断，造成网侧变流器过流故障。由于在列车运行过程中，电网电压中断后，变压器的二次电压会反射到一次侧，一次电压的幅值与中断前相比不会发生明显变化，给电网电压中断的快速检测带来很大困难，甚至无法及时采取有效的过流抑制措施。因此，从牵引变流器系统控制的角度出发，迫切需要研究弓网离线时短期电网电压中断的快速检测方法，并提出过流抑制措施。

为此，北京交通大学电气工程学院和北京轨道交通电气工程技术研究中心的研究人员，在现有动车组牵引变流器系统的基础上，介绍了系统的组成和网侧变流器的电流控制方法，分析了电网电压中断对系统的不利影响，提出了电网电压中断的两种快速检测方法:“基于有功电流判断的检测方法”和“基于锁相环相角变化判断的检测方法”。两种方法都能在5毫秒内做出响应，并在电网电压恢复时给出电流冲击抑制措施。

图1汽车牵引变流器系统结构

图2实验平台示意图

图3实验平台

所提出的脉冲电流抑制措施可通过阻断脉宽调制脉冲、防止电流环路饱和和初始化内部变量来有效控制网络电压恢复期间的脉冲电流。研究人员搭建了网络电压中断仿真实验平台，设计了网络电压中断仿真方案，验证了所提出的网络电压中断快速检测方法的可行性和电流冲击抑制措施的有效性。上述方法已成功应用于我国开发的动车组牵引变流器。

上述研究结果发表在2019年《电气技术杂志》的第2期增刊上。论文题目为“动车组网络电压中断的快速检测与响应策略”。作者是张刚、郭长军、郝凤杰和刘志刚。

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