摘要：根據(jù)城市軌道車輛啟停頻繁制動的市場需要，新風(fēng)光研制了一種高效可靠的再生制動能量吸收裝置。本文介紹了該裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理?，F(xiàn)場運(yùn)行證明該裝置具有并網(wǎng)電流諧波小，回饋能量效率高，可靠性高等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：軌道交通 再生制動 逆變 節(jié)能

1前言

目前城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)采用二極管整流器，電能只能從交流電網(wǎng)向直流牽引網(wǎng)單向流動。當(dāng)車輛制動時，多余的再生制動能量使直流電網(wǎng)電壓升高。傳統(tǒng)的解決方法是設(shè)置電阻制動裝置，但這將造成電能的極大浪費(fèi)并帶來溫升等其它問題。由于軌道交通車輛起制動頻繁，制動能量相當(dāng)可觀，若能加以合理利用必能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)制動方式主要可以分為兩大類：一是機(jī)械制動(動能轉(zhuǎn)化成熱能)，機(jī)械摩擦制動的缺點(diǎn)是接觸面容易磨損；摩擦?xí)r產(chǎn)生高溫可熔化燒灼踏面；摩擦后產(chǎn)生的粉塵有嚴(yán)重污染的。二是電制動，把動能轉(zhuǎn)化為電能后，再將電能送回電網(wǎng)或變成熱能消耗掉，現(xiàn)在電制動主要是采用電阻吸收方式，其主要缺點(diǎn)是只能將電能轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉，造成能源浪費(fèi)，而且電阻散熱會導(dǎo)致溫度升高，因此需要增加相應(yīng)的通風(fēng)裝置，即同時增加相應(yīng)的電能消耗。

電制動的另一種吸收方式是電容儲能型，將制動能量吸收到大容量電容器組中，當(dāng)供電區(qū)間有列車需要取流時將所儲存的電能釋放出去，其主要缺點(diǎn)是要設(shè)置體積龐大的電容器組，且電容因頻繁處于充放電狀態(tài)而導(dǎo)致使用壽命短。

電制動第三種方式是飛輪儲能，其工作原理是在列車發(fā)生再生制動時，電動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)進(jìn)行能量儲存，直至達(dá)到允許的最大轉(zhuǎn)速；當(dāng)列車需求能量時，電動機(jī)切換到發(fā)電機(jī)工況，釋放飛輪中儲存的能量直至達(dá)到最低工作轉(zhuǎn)速并轉(zhuǎn)變?yōu)樽冸娝╇姟Ｆ淙秉c(diǎn)是壽命容易受到機(jī)械部件磨損的影響而大幅度降低，并且其投資與維護(hù)費(fèi)用均較高。

電制動的第四種是逆變吸收方式，是將車輛制動時產(chǎn)生能量經(jīng)過逆變變成工頻交流電與車站內(nèi)電網(wǎng)并網(wǎng)，該吸收方式有利于能源的綜合再利用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，是目前日益重視并大力推廣的方式。

2新風(fēng)光再生制動能量吸收逆變裝置

軌道交通其牽引供電系統(tǒng)在機(jī)車牽引變電所，一般1-2公里就需要設(shè)置一個機(jī)車牽引變電所，每個機(jī)車牽引所都需要配備再生制動能量吸收設(shè)備。

再生制動能量吸收逆變裝置（以下簡稱逆變裝置）是新風(fēng)光為滿足軌道交通機(jī)車綠色環(huán)保運(yùn)行的市場需求，研制成功的新一代機(jī)車制動再生能量處理設(shè)備。該逆變裝置屬于逆變回饋型。逆變裝置根據(jù)各個傳感器檢測信號，綜合判斷直流電網(wǎng)上是否有列車處于再生電制動狀態(tài)，一旦確認(rèn)列車處于再生制動狀態(tài)并需要吸收能量時，系統(tǒng)啟動吸收過程。逆變裝置把機(jī)車剎車制動時產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成AC400V電壓，自動跟蹤AC400V母線電壓，并向負(fù)載供電，將再生能量消耗在用電設(shè)備上，或經(jīng)隔離變壓器反送至35kV/10kV電網(wǎng)。在直流牽引供電系統(tǒng)中，再生制動能量吸收裝置做為一個子系統(tǒng)工程，其作用關(guān)乎系統(tǒng)的安全。

該產(chǎn)品相比以往設(shè)備，具有動態(tài)響應(yīng)快，并網(wǎng)電流諧波?。═HD小于3%），回饋能量效率高（大于98%），可靠性高。產(chǎn)品經(jīng)鐵道部質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。

2.1系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成框圖如圖1所示，現(xiàn)在大部分城市軌道交通牽引所都是35kV或10kV電網(wǎng)，經(jīng)過牽引整流變壓器，再進(jìn)行12脈波整流輸出直流1500V或750V給機(jī)車供電。

再生制動能量吸收裝置是并聯(lián)在1500V/750V直流系統(tǒng)中，經(jīng)過逆變裝置變成交流，經(jīng)隔離變壓器輸入到電網(wǎng)(35kV/10kV/400V)。

圖1系統(tǒng)組成框圖

2.2逆變裝置主回路拓?fù)?/strong>