动车组制动能量回馈吸收装置的设计及实现

《动车组制动能量回馈吸收装置的设计及实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、动车组制动能量回馈吸收装置的设计及实现摘要动车组是单相交流27.5kV供电系统，由于电压较高，适应于动车组的制动能量地面吸收装置目前还属国内空白。本装置实现了交流动车组制动能量的地面吸收回馈，利用逆变模块和精密调功模块的紧密配合使高压交流母线维持在一定范围内，防止再生失效、保护沿线电气设备。本文详细介绍了动车组制动能量回馈吸收装置的设计与实现，给出了参数计算、系统仿真、硬件配置、应用案例。应用结果表明该装置动作可靠、反应迅速、符合高压动车组供电系统规范要求。　　【关键词】交流动车组预投负载精密调功逆变回馈　　本文采用调功电阻模块和逆变

2、并X模块相结合的方式设计了适用于单相交流25kV系统的再生能量回馈利用系统，应用结果表明该系统具有很高的精度和灵敏度，完全能够适用于动车组的再生能量吸收和回馈。　　1系统组成原理及参数计算　　1.1系统组成原理　　动车组是单相交流27.5kV供电，鉴于目前成熟电力电子器件最高耐压等级为6500V，因此首先要对27.5kV进行降压处理，为了使装置具有通用性，采用单相非标变压器变比为27.5kV/1200V，对于单相1200V可直接采用双向可控硅进行电阻调功吸收，而且1200V进行可控整流很容易实现直流1500V等级，而1500V逆变回馈

3、在国内外有不少成功案例，只是逆变回馈方式不同而已。分散供电系统不适用于高压侧回馈，因此本系统采用400V低压X络逆变回馈方式。　　综上所述，本系统由降压变压器、高低压侧开关、预投电阻、调功电阻、整流模块、并X逆变模块、输入输出滤波、隔离变压器等元器件组成。　　1.2系统参数计算　　以EMU200动车组为例，根据“再生制动性能曲线”和三菱公司提供的数据，6M的动车组在时速40km/h时最大电制动功率为：　　P=6×FV/3.6（1）　　=6×44.3×40/3.6　　=2953k信号的开关频率；fs为输出电流基波频率；iL为输出电流中开

4、关频率的谐波电流；L为滤波电感。　　逆变输出的滤波电容要对开关频率谐波电流有很好的分流效果，也要使系统具有一定的工作频带。滤波电容选取参考式：　　（5）　　式（5）中，p为谐波电流相对于额定输出电流的衰减系数；S为2π（fs±2fout）。　　上述公式为系统设计参数的基本原则，在实际应用时需要结合控制方法和仿真实验来修正最终参数。　　2系统控制策略　　本系统为电阻吸收和逆变回馈双系统结合方式，相互独立且为互补关系，动车组再生制动时首先由逆变并X部吸收再生能量，当逆变满负荷或负载侧电压达到最高值时电阻调功部作为后备投入。　　2.1系统整

5、体控制策略　　鉴于本系统是多模块结构，因此采用集散控制方式，以摘要动车组是单相交流27.5kV供电系统，由于电压较高，适应于动车组的制动能量地面吸收装置目前还属国内空白。本装置实现了交流动车组制动能量的地面吸收回馈，利用逆变模块和精密调功模块的紧密配合使高压交流母线维持在一定范围内，防止再生失效、保护沿线电气设备。本文详细介绍了动车组制动能量回馈吸收装置的设计与实现，给出了参数计算、系统仿真、硬件配置、应用案例。应用结果表明该装置动作可靠、反应迅速、符合高压动车组供电系统规范要求。　　【关键词】交流动车组预投负载精密调功逆变回馈　　本

6、文采用调功电阻模块和逆变并X模块相结合的方式设计了适用于单相交流25kV系统的再生能量回馈利用系统，应用结果表明该系统具有很高的精度和灵敏度，完全能够适用于动车组的再生能量吸收和回馈。　　1系统组成原理及参数计算　　1.1系统组成原理　　动车组是单相交流27.5kV供电，鉴于目前成熟电力电子器件最高耐压等级为6500V，因此首先要对27.5kV进行降压处理，为了使装置具有通用性，采用单相非标变压器变比为27.5kV/1200V，对于单相1200V可直接采用双向可控硅进行电阻调功吸收，而且1200V进行可控整流很容易实现直流1500V等

7、级，而1500V逆变回馈在国内外有不少成功案例，只是逆变回馈方式不同而已。分散供电系统不适用于高压侧回馈，因此本系统采用400V低压X络逆变回馈方式。　　综上所述，本系统由降压变压器、高低压侧开关、预投电阻、调功电阻、整流模块、并X逆变模块、输入输出滤波、隔离变压器等元器件组成。　　1.2系统参数计算　　以EMU200动车组为例，根据“再生制动性能曲线”和三菱公司提供的数据，6M的动车组在时速40km/h时最大电制动功率为：　　P=6×FV/3.6（1）　　=6×44.3×40/3.6　　=2953k信号的开关频率；fs为输出电流基波

8、频率；iL为输出电流中开关频率的谐波电流；L为滤波电感。　　逆变输出的滤波电容要对开关频率谐波电流有很好的分流效果，也要使系统具有一定的工作频带。滤波电容选取参考式：　　（5）　　式（5）中，p为谐波电流相对于额定输出电