浅谈中压能馈型再生制动电能利用装置
再生制动逆变回馈装置在贵阳地铁中的运用
再生制动逆变回馈装置在贵阳地铁中的运用作者：刘卫来源：《科技创新导报》2017年第08期摘要：该文首先介绍城市轨道交通供电系统设置列车制动能量利用装置的必要性；其次重点介绍方案之一的再生制动逆变回馈装置的组成及各部分的作用、设置的保护及运行原理；最后介绍了再生制动逆变回馈装置在贵阳地铁中的运用情况。
关键词：地铁再生制动逆变回馈运用中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（b）-0040-03城市轨道交通车辆牵引电机在列车制动时类似于发电机，实现能量在不同形式之间的转换，即将列车机械能直接转化为直流供电系统电力能，该部分转化过来的电力能称之为再生制动能量。
再生制动能量的产生会不同程度地导致接触网网压抬升，严重情况下会影响列车的再生制动失效。
因此，必须采取一定的途径将该部分能量消耗掉，将接触网网压控制在规定的范围内。
若将该能量加以利用，而不是通过电阻耗能的方式消耗掉，则可在相当程度上降低运营成本，符合国家倡导的节能减排要求，并且可有效减小再生能量对电网的冲击。
但当前国内城市轨道交通对于该部分能量多采取车载电阻或变电所吸能电阻耗能的形式消耗掉，远远达不到节能减排的要求，更是使城市轨道交通线路通风散热系统载荷增加，造成大量的能源浪费，并使地铁工程的建设与运营成本增加，亦不符合当前国际国内的能源战略。
所以，对于如何充分高效利用列车的再生制动能量的研究非常有必要。
而在诸多的再生制动能量利用方案中，再生制动逆变回馈装置可以最大限度利用列车的再生制动能量，不会占用变电所内外的太大空间，亦可有效规避诸如闸瓦制动等对隧道环境的影响，故贵阳地铁选择了再生制动逆变回馈装置方案。
1 再生制动逆变回馈装置的组成贵阳地铁再生制动逆变回馈装置的一次系统构成主要包括35 kV GIS开关柜、回馈变压器、低压开关柜、变流器柜、直流开关柜、负极隔离柜共六大部分。
（如图1）1.1 回馈变压器回馈变压器采用绕组轴向双分裂干式变压器。
北京地铁13号线扩能改造项目牵引所主接线研究
城市轨道交通电气化铁道 2020年第4期DOI：10.19587/ki.1007-936x.2020.04.026北京地铁13号线扩能改造项目牵引所主接线研究康克农摘 要：介绍了北京地铁13号线扩能改造项目特点，在牵引所设置受限情况下提出了3种新型牵引所主接线方案，并进行技术经济对比分析，以期为地铁改造项目牵引供电系统设计提供一种新思路。
关键词：地铁；扩能改造；牵引所主接线Abstract:The paper introduces the characteristics of expansion and reconstruction project of line 13 of Beijing subway, puts forward 3 types of new main wiring schemes for traction substation in case of that the traction substation arrangement is restricted, to which comparison and analysis are made technically and economically, hoping to provide a new method for traction power supply system design for subway reconstruction projects.Key words: subway; expansion and reconstruction; main wiring of traction substation中图分类号：U231.8文献标识码：B 文章编号：1007-936X(2020)04-0104-031 概述2 问题分析及解决思路北京地铁13号线于2003年开通，采用6辆编组B型车，最高运行速度80 km/h，发车间隔为4 min，牵引供电制式采用DC 750 V接触轨供电、走行轨回流方式。
再生制动能量吸收装置在地铁中的应用
再生制动能量吸收装置在地铁中的应用摘要：轨道交通车辆制动往往产生巨大的能量，地铁新增运营线路时一般会对这些能量进行更好的吸收利用，这也是主要节能减排措施之一。
由于地铁运输这种交通方式一直以来都是我们城市中很多市民出行的主要选择之一。
因此，对于其中的各个组成部分进行研究都是极其重要的，地铁中的再生制动能量吸收装置在地铁的运行过程中能发挥出极其重要的作用。
关键词：再生制动能量吸收；地铁；应用1 地铁中再生制动能量吸收装置的工作原理在我们国家近些年的发展过程中，地铁再生制动能量吸收装置发展的已经是越来越广受越来越多人的青睐以及关注。
而且伴随着我们时代的发展，对于地铁再生制动能量吸收装置也是越来越重视，因此我们将分析一下地铁的再生制动能量吸收装置的工作原理，因为我们只有了解了它的原理，那么才能够在使用的过程中更加顺利，并且也能够为我们的使用提供非常多的方便。
其实这一装置的原理主要就是讲求连锁作用，这个连锁主要就是指的是当一些即将要启动。
或者是正在制动的车辆或者是车辆组首先生成一些制动能量。
然后它产生的这些制动能量当自身吸收不了的时候，那么它相邻的列车或者是他自身的电设备或者是其他的电设备就可以去消化吸收，如果要是这些电设备都消化不了的时候，那么轨道机车的制动电压将会非常快的上升。
因为我们知道，列车组在行进的过程中一定要控制起制动电压，这样的话才会使其能够更好的行驶并且也能够保证行驶过程中的安全。
因此在电压上升的时候，就会有一些专业的工作人员去测控电压的上升程度，然后如果要是电压上升到一定的程度或者是列车所能供给的额度之后，那么这个时候在政治动设备就会发挥出它特有的能量，然后就开始进入了一种特定的工作状态。
然后在这个再生制动设备工作的过程中，就会把多余的电能给消耗掉，然后用这些多余消耗的电能去对车辆进行制动。
但是在其工作的过程中，为了能保证充分的利用车辆在行驶以及制动过程中所消耗的电能，都开始不断地研究制动能量回收利用模式装置，这样不仅可以一定程度上将多余的能量进行回收利用，同时也可以节省一部分的能源。
地铁车辆再生制动能量吸收装置设置的分析
地铁车辆再生制动能量吸收装置设置的分析摘要：随着国内各城市轨道交通建设的发展，节能减排需求日趋明显，本文从目前国内外轨道交通再生制动能量吸收装置使用情况出发，分析了各类装置的优缺点，着重介绍了逆变至中压型再生制动能量吸收装置，并讨论了成都市地铁10号线一期工程再生制动能量吸收装置设置、经济性等，最后展望逆变至中压型再生制动能量吸收装置在轨道交通行业的应用前景，作为今后轨道交通节能减排的参考。
Abstract：With the development of urban rail transit construction，the requirements of energy conservation and emission reduction have been increased. In terms of the service conditions for regenerative braking energy absorbing devices at home and abroad， this paper analyses the advantages and shortcomings of different kinds of these devices. It also highlights a type of regenerative braking energy absorption device，which inverting feedback to medium voltage， and discuss the setting and economy of regenerative braking energy absorbing device in Chengdu Metro Line 10. Finally，it looks forward to the application prospects for regenerative braking energy absorption device in the industry of metro rail， the effectiveenergy-saving measures will as a reference for the future rail transit.关键词：再生制动；逆变至中压型；轨道交通；节能减排1.概述轨道交通作为一种大运量、高密度的交通工具，它在城市公共交通中扮演着越来越重要的角色，其列车运行具有站间运行距离短、运行速度较高、起动及制动频繁等特点。
浅谈再生能量吸收装置在厦门地铁2号线的应用
浅谈再生能量吸收装置在厦门地铁2号线的应用摘要：随着科技的进步和社会的发展，人们在节能减排、环境保护方面意识逐渐增强，在城市轨道交通系统中，对有效利用城市轨道电动车组再生制动所产生的电能以减少城市轨道交通运营的用电量，同时改善城市轨道交通公共场所的环境是非常重要的。
在牵引供电系统中对再生制动所产生的电能进行吸收、储存和再利用越来越受到人们的重视，也具有很大的意义。
关键词：城市轨道交通；再生装置；牵引供电系统；经济效益1 应用背景通过调研发现，地铁机车制动能量可达到牵引能量的30%以上，不能被吸收的部分占制动能量的40%左右，此部分只能白白消耗掉。
这不仅会带来隧道或站区的温升问题和空气质量的恶化问题，也额外增加了环控系统的负荷，导致地铁建设投资和运营成本的增加、能量的浪费。
如何对地铁机车制动能量进行有效利用已经成为地铁建设的一个重要课题，随着对地铁节能系统的研究深入，再生能量吸收装置的应用已经越来越成熟并得到广泛应用。
2 项目概况厦门市轨道交通2号线工程线路长度为41.6km，全部为地下线，共设置车站32座。
全线设置综合维修基地一座，停车场一座，主变电所两座，控制中心与1号线共用。
供电系统外电源采用集中供电方式，110/35kV两级供电电压等级。
在芦坑站附近设芦坑主变电所；在古地石站附近设古地石主变电所。
35kV中压供电网络采用双环网方式，牵引和降压混合供电网络，共设6个供电分区。
牵引供电采用DC1500V架空接触网馈电、走行轨回流的方式，全线设16座牵引变电所。
变电所35kV母线采用单母线分段接线方式；牵引变电所直流母线采用单母线接线方式，牵引变电所设置再生电能吸收利用装置，变电所设置综合自动化系统。
地下段接触网采用刚性悬挂，地上段采用柔性悬挂。
全线设置杂散电流监测系统，接地采用综合接地系统方式。
全线设置供电运行安全生产管理系统。
考虑到单座车站400V低压动照需用负荷有限，回馈的能量并不能被本站400V系统完全利用，此外400V系统容量较小，系统电能质量的敏感性要高于35kV系统，经研究分析，厦门地铁2号线最终采用中压逆变再生电能吸收利用方案。
地铁能馈再生制动能量利用原理
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机械能→电能机械能→热能机械能→热能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，减小电气布线难度。
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1、电阻耗能型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，出现过烤化灯管等问。
(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，后改为栏杆形通过对北京已通线运行情况调查，电阻工作时会1、电阻耗能型2、逆变回馈型二、国内外技术现状2.12.2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逆变器将列车的再生制动能量吸收到大容量电能释放出去并进行再利用。
电容储能装置原理图经初步估算，电容型装置在北京地铁的寿命约10年。
储能装置接线示意图储能单元3、储能型（超级电容储能、飞轮储能）电容储能型应用情况：三、再生制动能量吸收利用方案比较1、中压逆变型装置接入系统方案①2、中压逆变型装置系统参数3、中压逆变型装置应用情况18变压器交流低压开关柜中压能馈装置4、设备实物照片-北京10号线二期-千驷驭-2000kW4、设备实物照片-14号线西段-时代电气-3600kW（间歇工作20s/120s）变压器双向变流器直流柜（隔离开关和电抗器）5、实测数据分析-北京10号线5、实测数据分析-北京10号线5、实测数据分析-10号线根据实测数据，十里河变电所能馈装置1月22-4月10日期间日均节能1724度。
5、实测数据分析-10号线根据实测数据，西钓鱼台变电所能馈装置1月22-2月1日期间日均节能1555度。
5、实测数据分析-北京14号线5、实测数据分析-北京14号线5、实测数据分析-北京14号线5、实测数据分析-北京14号线五、发展方向展望。
广州地铁十四号线再生制动能量回馈装置应用研究
广州地铁十四号线再生制动能量回馈装置应用研究摘要：本文通过研究广州地铁十四号线供电系统再生制动能量回馈装置及列车运行的数据，量化分析列车车载电阻能耗与再生制动能量回馈装置回馈电量的关系，验证其节能效果。
同时，进一步研究对全线装置运行参数差异化设置方案，确定最优整定值方案，实现回馈电量最大化，达到提高经济效益的目标。
关键词：地铁；再生制动能量逆变回馈装置；应用；节能1概述广州地铁十四号线一期工程（嘉禾望岗～东风）线路全长54.3km，设13座车站，供电系统采用110kV/33kV两级集中供电方式，全线共设置7套再生制动能量逆变回馈装置（以下简称能馈装置）。
能馈装置采用中压接入方案，可将列车产生的部分再生制动能量回馈至33kV中压网络。
14号线车辆编组采用6辆编组B型车，工作日全天上线运行列车17辆，行车间隔495s。
车辆的制动方式为电制动（再生制动）+空气制动（摩擦制动）。
运行中以电制动为主，空气制动为辅，并具有电制动与空气制动自动协调配合的功能。
在列车速度较高时，使用再生制动，当列车减速到一定速度再生制动不起作用时，使用空气制动。
城市轨道交通具有站间距离短，车辆运行密度高等特点，在频繁启动和制动过程中会产生数量可观的制动能量。
列车制动时所产生的制动能量是巨大的，根据经验，车辆再生制动所产生的反馈能量一般为牵引能量的30%甚至更多。
列车运行产生的再生制动能量不能完全被吸收时，由列车的车载电阻吸收装置转化为热能并散发出去。
根据运营数据，十四号线能馈装置可将全线列车制动电量约17%回馈至供电系统，但是，设置为统一电压启动值的情况下，7台能馈装置回馈的电量存在明显差异，其中两站占全线回馈电量仅为2%和4%，根据各站能馈装置运行工况的差异情况，研究一组差异化电压整定组可以有效提高能馈装置效率，增加经济效益。
同时，进一步研究车辆车载制动电阻消耗电能情况，可为车载电阻是否取消提供研究依据。
2车载制动电阻能耗与能馈装置投退关系接触网直流电压达到能馈装置回馈阀值时，装置由待机状态转入回馈运行状态，当车辆制动功率不大于额定功率2MW时，再生能量可全部被回馈到电网，装置稳压运行，直流电压波动范围能稳定在1700±20V；当制动功率大于2MW时，装置限功率运行，并不能将全部制动能量回馈利用，剩余部分将导致接触网电压升高，此时，需要车载电阻投入吸收剩余制动能量，以保障列车设备安全。
浅谈再生能馈设备的研究背景及设备分类
浅谈再生能馈设备的研究背景及设备分类目前，我国城市轨道交通牵引供电系统普遍采用二极管整流机组供电方式。
该供电方式存在着直流牵引网电压波动范围大、能量只能单向流动等缺点。
为解决这一问题，再生能馈装置应运而生。
现阶段，此装置共分为电阻消耗型、电容储能型、飞轮储能型、逆变回馈型四类，本文对此四类能馈装置的工作原理、运行现状等进行了简要的介绍，从稳定性、实用性等方面分析，逆变回馈型能馈装置为现我国市场现阶段的主流产品。
标签：再生能馈;逆变回馈;飞轮储能;超级电容一、研究背景目前，我国城市轨道交通牵引供电系统普遍采用二极管整流机组供电方式。
该供电方式存在着直流牵引网电压波动范围大、能量只能单向流动等缺点。
当列车刹车制动时，产生的制动能量如不能被附近列车吸收，便会使得牵引网电压飙升，导致列车再生制动能力降低甚至列车制动失效。
多年来，较为传统的作法是将这一部分制动能量通过车载电阻的方式消耗掉，如图1所示。
由于城市轨道交通列车的特殊性，具有列车行进站间距离短、起动及制动频繁等特点，列车安装车载制动电阻不但会将这部分能量白白消耗掉，造成能源的浪费;还会增加列车重量，从而影响载客量;与此同时，还会造成隧道的温升，增加环控风机负荷量，造成能量的二次消耗。
二、现市场主要再生能馈装置分类随着技术的进步及市场的扩大，目前，世界各地所广泛使用的再生能馈装置主要分为四大类，分别是：电容储能型、飞轮储能型、电阻能耗型及逆变回馈型。
（一）电阻能耗型电阻能耗型吸收装置是用电阻将多余的再生制动产生的能量消耗掉，从而达到稳定牵引网电压的作用。
但其实此型能馈装置的本质就是将从前列上上的车载电阻替换为站内的能馈电阻，不过也将从前车载电阻产生的热量集中在了变电站内，虽隧道不至于升温，但变电站内仍需安装专门的通风设备，将这部分热量带走，以保证其他设备的正常运行。
此型设备为能馈设备的第一代产品，虽有减轻列车重量，防止隧道升温，控制简单，减少闸瓦制动对闸瓦的损耗等优点，但不具备能量反馈功能，将列车制动能量白白消耗掉。
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浅谈中压能馈型再生制动电能利用装置
摘要：中压能馈型再生制动电能利用装置（以下简称“中压能馈装置”）基于我国“十一五”科研成果，不仅能将城市轨道交通电动列车制动时产生的能量回收至交流电网，还能为列车提供部分牵引能量，抑制直流压降，节省能源。
本文主要对中压能馈装置的工作原理进行介绍，并对其经济性和实用性进行讨论。
关键词：轨道交通；能量回馈；再生利用
0引言
城市轨道交通系统，基于各方面需求，具有车站数量多、站间距短、运行速度高等特点，随之而来的是列车频繁启停，短时间内提速或刹车。
当列车启动出站时，需要电网提供大量的电能，而进站制动时，则会产生大量的可再生电能。
基于城市轨道交通这些特点，能馈装置应运而生，回收列车制动多余能量至电网，作为牵引启动的电能补充，节约能源，降低地铁运行成本。
1 工作原理
在地铁列车刹车制动阶段，制动产生的能量流向直流侧，使直流母线电压升高，能馈装置检测到直流母线电压高于起始运行电压时线性输出功率，检测到母线电压达到满载运行电压时输出有功目标值，检测到母线电压降低至停止电压时输出停止。
在地铁列车牵引启动阶段，直流母线电压降低，能馈装置检测到直流母线电压低于设定电压（牵引值）时从电网吸收能量，为地铁启动提供部分能量，从而降低直流母线的电流应力，抑制直流母线电压下降。
当能馈装置检测到直流母线电压处于上述二者之间时，则保持待机状态。
中压能馈型再生制动电能利用装置的一次系统结构主要包括能馈变压器、滤波装置、双向变流器、正负极隔离开关等部分，如图1所示。
图1 中压能馈装置一次结构
1.1滤波器
滤波器设置在能馈变压器二次侧与双向变流器之间，起到减小交流电谐波的作用。
1.2 双向变流器
能馈装置中的双向变流器，包括中压交流电网至直流母线侧的整流器和直流母线至交流电网的逆变器。
能馈装置的关键结构是双向变流器，而双向变流器的核心是大功率逆变器，是在脉宽调制基础上发展来的一种功率变换装置，其主电路可看成是一台三相逆变器与一个交流电感。
逆变器采用脉宽调制技术，在其交流侧输出幅值和相位可控的三相交流电、、，通过控制输出电压、、实现对交流电流、、的控制，其中交流电感在逆变器与电网之间起缓冲作用。
图2所示为设备逆变时工作流程示意图，能馈装置其功能的实现以交流电流控制为基础。
图2 逆变工作流程
2经济性与实用性
目前，国内外再生制动能量吸收装置主要有电阻耗能型、电容储能型、飞轮储
能型和逆变回馈型。
相对其他三种，能量逆变回馈装置节能效果好，元件配置少，而且对环境温度影响小，大功率室内安装多选择此种方式。
2.1节能环保
城市轨道交通系统中，电网为列车启动提供大量电能，列车制动则产生大量
可再生电能。
据统计，列车制动产生的能量可占启动能耗的40%-50%，其中部分
可被相邻列车利用。
当列车行车间隔较低时，制动产生的再生电能被其它列车利
用的比例将大大减小，行车间隔超过10分钟利用率基本已经降为零，造成巨大
的能源浪费。
另外，城市轨道交通在大密度、高运量的运营情况下，列车通过电阻制动产
生大量热量，使得隧道甚至车站温度升高，增加了空调和通风系统的工作量，无
形中增加了能源浪费，同时降低了乘客的乘车体验，影响客运服务。
能馈装置将列车制动产生的能量逆变为交流电回馈至中压电网中，补充列车
牵引启动所需电能或者供其它电力设备使用，减少浪费，节约电能。
同时，能馈
装置的应用降低了隧道和车站的温度，改善了空气质量，提高了地铁运营质量和
乘客舒适度。
2.2稳定网压
能馈装置将列车制动产生的能量逆变回馈至中压电网中，抑制接触网网压瞬
间飙升，在列车启动阶段补充部分牵引所需电能，防止接触网电压大幅跌落，减
小网压波动，提高接触网电压稳定性，有利于电力机车取流。
2.3无功补偿
地铁35千伏中压环网电缆沿地铁线路敷设，分布电容较大，会产生大量的容性无功功率，易造成负载电压损失或空载电压升高，影响设备安全、经济运行。
主变电所安装静态无功发生器（SVG）进行动态集中补偿，但地铁运营结束后负
荷率大大降低且SVG定期维护保养，都会造成功率因数急剧下降。
能馈装置由三相逆变桥构成，通过控制逆变桥输出交流侧电压幅值与相位，
就可以获得所需的有功和无功功率，实现供电系统的分布式无功补偿，大幅度提
高能馈装置利用率。
运营结束后，中压能馈装置辅助无功补偿，使得SVG负荷水平保持稳定，同
时补偿SVG停机期间的功率因数损失，提高供电系统运行的经济性。
2.4降低运营成本
城市轨道交通系统中，列车通过电阻发热消耗能量减速制动，能馈装置的投用
减少列车制动电阻及其控制装置的投资，减轻车辆自重，降低列车整体成本，同
时减少了车辆维护保养工作量，减少列车运行能耗，节约人力成本，大大降低了
地铁运营成本。
3 能馈装置在太原地铁2号线的应用
太原地铁2号线正线共11个牵引降压混合变电所，均设置中压逆变型再生电能利用装置，车辆段牵引降压混合变电所未设置该装置。
太原地铁2号线中压逆变型再生电能利用装置主要功能定位为：吸收列车制
动再生能量并回馈至中压电网，稳定触网网压，线路无功补偿，节约能源降低成本。
为列车牵引启动补充能量是中压能馈型再生制动电能利用装置的可选功能，
目前太原地铁2号线并未投入此功能。
结束语
太原地铁2号线目前处于试运行阶段。
在投用之前，已开展各项试验证实了
能馈装置上述各项功能的可行性与有效性，能够满足运营要求。
尚待线路设备运
行稳定，获得相关精确数据，通过对比深入说明能馈装置的经济性和实用性。
姓名：牛琼（1991.02--）；性别：女，籍贯：山西省太原市，学历：硕士研究生，毕业于大连交通大学；现有职称：无；研究方向：接触网；。