张力架线电动张力机能量回收系统及其控制策略

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2026.10.015

摘要/Abstract

摘要：

在分析张力机高占比、长周期张力工况的基础上，提出了一种基于电阻耗能的能量回收系统。该系统通过整合张力系统、动力电池与耗能系统形成能量闭环，实时监测整机参数，并依据自适应控制算法调节耗能电流，实现系统能量的动态平衡。试验研究表明，该系统可调控回收电流，持续耗散富余能量，有效规避电池过流、过充及电气元件过压等风险，确保系统安全稳定运行。该能量回收系统适配高占比、长周期能量回收工程场景，为工程装备的绿色转型提供了关键技术支撑。

关键词: 电动张力机, 能量回收, 电阻耗能, 能量平衡, 富余能量

Abstract:

A resistive energy dump-based energy recovery system was proposed based on an analysis of high-proportion and long-cycle stringing conditions of tensioners. An energy closed loop was established by integrating the tension system， power battery and energy dump unit. Operating parameters were monitored in real time， and the dump current was adjusted through an adaptive control algorithm to realize dynamic energy balance. Tests indicated that the recovery current could be controlled and surplus energy dumped continuously， so that battery overcurrent， overcharge， and electrical component overvoltage were effectively avoided， and safe and stable operation was guaranteed. The system is suitable for high-proportion and long-cycle energy recovery scenarios and provides key technical support for the green transformation of engineering equipment.

Key words: electric tensioner, energy recovery, resistive energy dump, energy balance, surplus energy

中图分类号:

TH171

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图/表 14

图1 CLTC-P与张力放线工况对比

Fig.1 Comparison of CLTC-P and tension stringing operating cycles

图2 电动张力机能量回收系统构成

Fig.2 Architecture of the electric tensioner energy recovery system

图3 电动张力机关键件安装示意

Fig.3 Installation layout of the critical components for the electric tensioner

图4 电动张力机系统能量流向

Fig.4 Energy flow of the electric tensioner system

图5 磷酸铁锂电芯充电特性曲线

Fig.5 LFP cell charge characteristic curve

图6 耗能电阻单元冷却示意

Fig.6 Cooling schematic of energy-consuming resistor Unit

图7 库存模式耗能控制流程

Fig.7 Storage mode energy consumption control flow

图8 张力模式耗能控制流程

Fig.8 Tension mode energy consumption control flow

图9 耗能执行控制流程

Fig.9 Energy consumption execution control flow

图10 耗能电流PID控制框图

Fig.10 Energy dissipation current PID control diagram

表1 试验主要设备与仪器

Tab.1 Major equipment and instruments used in the test

名称	型号	数量	用途
电动张力机	SA-ZD-2×50	1套	作为验证机
液压张力机	SA-ZY-2×80	1套	作为加载机
拉力计	AXT-B-15T	1台	校准张力
计时器	LNMB0-121	1套	校准速度
钳形表	UT216C	1套	复核电流
测温仪	UT301C	1套	复核温度

图11 试验场地布置

Fig.11 Test site layout

图12 功能与性能试验数据

Fig.12 Functional and performance test data

表2 持续耗能试验数据

Tab.2 Results of the continuous energy consumption test

试验时间/min	加载功率/kW	母线电压/V	回收电流/A	温度T₁/℃	温度T₂/℃	耗能状态
0	0	533	-0.4	33	33	待机
5	35.6	531	-0.6	39	87	耗能
10	35.3	532	-1.0	42	95	耗能
15	35.7	531	-0.5	43	96	耗能
20	35.8	530	-1.5	45	94	耗能
25	0	531	-1.0	39	49	待机
28	0	533	-0.6	33	33	待机

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