城市轨道交通能馈式再生制动装置研究

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1、城市轨道交通能馈式再生制动装置研究摘要：本文主要针对城市轨道交通系统研究一种新的再生制动能源利用装置――能馈式再生制动装置，即整流装置本身既是整流器又是逆变器，首先介绍该装置的特点、工作原理、设备构成，接着通过研究设备应用情况，分析设备在应用过程中常见问题，最后做出展望，说明能馈式再生制动是城市轨道交通再生能源利用技术中可应用的一种更为经济、有效的解决方案。关键词：城轨交通；能量回馈；PWM整流器；中图分类号：C913文献标识码：AUrbanRailTransitCanFeedTypeRegenerativeBrakingDeviceAbstract:Thispaperma

2、inlystudiesonurbanrailtransitsystem,anewregenerativebrakingenergydevice,canfeedtyperegenerativebrakingdevice,namelytherectifierdeviceitselfisarectifierandinverter,introducesthecharacteristicsofthedevice,workingprinciple,equipment,andthen,throughapplicationofresearch,analysisofcommonproblem

3、sintheprocessofapplicationequipment,thelastone,8thatcanfeedtyperegenerativebrakingisurbanrailtransitrenewableenergytechnologiescanbeusedinamoreeconomicalandeffectivesolution.Keywords：UrbanMassTransit；EnergyFeedback；PWMRectifier；目前城市轨道交通直流牵引供电系统采用二极管整流器,电能只能从交流电网向直流牵引网单向流动。当车辆制动时,多余的再生制动能量使

4、直流电网电压升高。传统的解决方法是设置电阻制动装置,但这将造成电能的极大浪费并带来温升等其它问题。由于轨道交通车辆起制动频繁,制动能量相当可观,若能加以合理利用必能产生良好的经济效益。针对以上情况,本文研究的能馈式再生制动装置，采取再生制动能量吸收装置与整流系统相结合的方式，即整流装置本身既是整流器又是逆变器，根据当前供电系统电压大小、能量流动的情况来切换整流、逆变状态，是一种更为经济、有效的解决方案。1.设备介绍1.1设备特点8能馈式再生制动装置是基于国家“十一五”最新科技成果，在城市轨道交通行业中的应用研究。该装置不仅能够在列车牵引时为列车提供能量，而且还能在列车制动时

5、将多余的再生制动能量反馈回交流电网。不仅能够抑制直流网压的大范围波动，减小直流电压纹波，提高供电质量；更重要的是还能避免列车再生制动能量在能耗电阻上的白白消耗，节约电能。此外，借助于大功率PWM整流器交流电流谐波含量小、功率因数任意可调、直流输出特性可控的特点，还能实现对交流中压电网的无功补偿，以及对直流接触网能量优化分配及管理。大功率双向变流器作为能馈式再生制动装置的“核心”，其主电路采用无电感型多重化拓扑，结构紧凑、便于模块化；功率器件采用大容量智能功率模块，系统功率密度大、保护功能完善；控制系统具有设备运行状态实时监控及历史记录查询功能，以及在线及离线故障诊断功能，具

6、有丰富的网络接口和软硬件资源，可以方便的与变电站综合自动化系统进行对接。整个能馈式再生制动装置在软硬件设计上，充分考虑了系统的可扩展性，能够非常方便的通过柜体并联方式实现系统扩容，并增加系统冗余性。1.2设备的工作原理能馈式再生制动装置以PWM整流器作为基本组成单元。而PWM整流器则是在脉宽调制技术的基础上发展而来的一种功率变换装置，其组成上可以看成是一台PWM逆变器加上交流电感L。它采用脉宽调制技术，PWM逆变器能够在其交流测输出幅值和相位可控的三相交流电。而交流电感L在逆变器与电网之间起缓冲作用。在电网电压ea8和交流电感L一定的情况下，通过控制Ua的大小和相位，就可以

7、控制电流ia的大小和相位，进而控制变流器传输的功率。1.3设备的构成能馈式再生制动装置的系统构成主要包括变压器、交流低压开关柜、双向变流器柜、直流接触器柜四大部分。目前采用的第三代IGBT智能功率模块参数为2400A/1700V，随着最新第四代3600A/1700V的IGBT推广应用，单个双向变流器柜容量将在此基础上提升50%，即由2MW变为3MW。预期不久将来发展为4MW系统对应的变压器容量增大一倍。2.设备应用情况本项目于2012年3月至今，以长沙地铁车辆段为模拟环境进行了多次实验，挂网能馈式牵引供电机组容量为