地铁能馈再生制动能量利用原理.pdf

《地铁能馈再生制动能量利用原理.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、机车再生制动能量吸收利用方案2014年8月汇报内容一、机车再生制动能量吸收利用的意义二、国内外技术现状三、再生制动能量吸收利用方案比较四、中压逆变型装置应用效果五、发展方向展望一、机车再生制动能量吸收利用的意义1.传统机车制动能量的处理过程机械能→电能机械能→热能机械能→热能一、机车再生制动能量吸收利用的意义2.传统机车制动能量的处理缺陷一、机车再生制动能量吸收利用的意义3.机车再生制动能量吸收利用的意义将再生制动的能量回收再利用；可采用储能、回馈等方式。减少隧道内热量的排放；减小环控动力负荷，节约环控投资。减小机车轴重，增加了载客能力；节约车底空间，减小电气

2、布线难度。二、国内外技术现状再生电能利用装置主要原理是：当处于再生制动工况的列车产生的制动能量不能完全被其它车辆和本车的用电设备吸收时，牵引网电压将很快上升，网压上升到一定程度后，牵引变电所中设置的再生制动能量吸收装置投入工作，吸收掉多余的再生电流，使车辆再生电流持续稳定，以最大限度地发挥再生制动性能。目前再生能量吸收装置主要包括电阻耗能型、逆变回馈型（分为中压逆变和低压逆变）、电容储能型、飞轮储能型和几种类型。6二、国内外技术现状1、电阻耗能型电阻室设置在地面的方案存在以下问题：（1）发热问题由于电阻装置将吸收的能量均以发热的形式消耗掉，装置顶部温度高，出现

3、过烤化灯管等问题。(北京地铁15号线中段地下站的电阻室设置在地面，为封闭式房间，后改为栏杆形式。)（2）噪音污染通过对北京已通线运行情况调查，电阻工作时会发出刺耳的噪音，对周围居民生活影响较大电阻吸收装置接线示意图。二、国内外技术现状1、电阻耗能型2、逆变回馈型主要由晶闸管或IGBT逆变器和控制器组成。当牵引网上有列车进行再生制动时，回馈逆变型装置将直流侧的机车制动能量转化为交流侧电能送回中压AC33kV（或35kV）或低压AC400V系统中。按照电压等级分为中压逆变型和低压逆变型两种。（1）中压逆变型：将制动能量转换为交流电后向地铁中压供电环网发送，通过中压

4、环网系统的再分配向其它设备供电。（2）低压逆变型：将制动能量转换为交流电后向本站变电所400V系统供电，由本车站变电所低压动照设备吸收利用。二、国内外技术现状2.1逆变回馈型——低压逆变+电阻（逆变至0.4kV）该装置直流侧接DC1500V或DC750V母线，交流侧接AC400V母线，主要由电阻和逆变单元构成。逆变+电阻装置接线示意图受制于逆变电压等级（0.4kV）与IGBT元器件生产工艺，目前低压逆变装置750V系统最大容量650kW，1500V系统最大容量为1200kW。因此，目前采用低压逆变的方案均为逆变+电阻方案。二、国内外技术现状2.2逆变回馈型——

5、中压逆变型（逆变至10kV或35kV网络）逆变回馈型再生电能利用装置的直流侧与牵引变电所中的整流器直流母线相联，其交流进线接到交流电网上，将再生电能逆变成工频交流电回馈至交流电网。K1KM1#1L+PP1K2450VN1Q1-KM21500V交流电网#2+450VP2Q2N2-N变压器交流低压开关柜双向变流器柜直流接触器柜2MW双向逆变型电能吸收装置组成图双向逆变型电能吸收装置系统接线图中压逆变装置通常不设置电阻。各供货商提供的产品基本原理相同，但容量配置略有区别。二、国内外技术现状3、储能型（超级电容储能、飞轮储能）储能型再生制动能量吸收装置主要采用IGBT

6、逆变器将列车的再生制动能量吸收到大容量电容器组或飞轮单元中。当供电区间内有列车起动、加速需要取流时，该装置将所储存的电能释放出去并进行再利用。储能单元电容储能装置原理图储能装置接线示意图电容型储能装置也是通过IGBT单元完成能量的交换。理论上，超级电容的寿命约100万~150万充放电周期。根据北京地铁现状，当线路投入运营后很快就达到远期高峰小时2分钟的发车间隔，因此对电容的寿命是个较大的挑战。经初步估算，电容型装置在北京地铁的寿命约10年。二、国内外技术现状3、储能型（超级电容储能、飞轮储能）电容储能型应用情况：德国西门子公司生产IGBT暂波控制技术的电容储能

7、装置（SITRAS-SES），在科隆地铁、宾夕法尼亚州地铁以及北京地铁5号线有应用。韩国、日本均有成熟产品在轨道交通中应用。国内的湖南恒信电气股份已经研制出超级电容储能装置。株洲南机也研制出一套小容量的超级电容储能装置，挂在其公司环线试验线上使用。也有其它公司正在研制中，例如广州地铁公司、中铁电化院与时代电气正在研制中。飞轮储能型应用情况：飞轮储能型制动能量利用装置是英国一家UPT公司研制的设备，该公司目前已被冀东水泥收购，成为冀东水泥的全资子公司，总部设在唐山。在美国的纽约FarRockaway线、香港城巴、英国伦敦地铁、法国里昂地铁等使用。国内的镇江大全赛

8、雪龙已经研制出飞轮储能装置，还没有挂网