地铁再生制动能量回馈装置设计
地铁再生制动能量逆变回馈电网装置的研究
（ ｏ Ｋ Ｄ Ｏ ４ Ｎ ． Ｌ ＩＭ０ ） Ｓ
１ 引 言
城市轨道交通 中地铁站间距离较短 。地铁启 动 制 动 频 繁 ， 回收 的再 生 制 动 能量 很 大 ， 现 有 可 而 的 电阻 耗 能 型 吸收 技 术 ，将 再 生 制 动 能 量 以发 热 形 式 消 耗 掉 ， 生 制 动 能 量 未 被有 效 循 环 利 用 。 再
该 控制方 法 的可行性和 有效 性 。
关键词 ： 变器 ；再生 制动 能量 ；能量 回馈 逆
中 图分 类 号 ：Ｍ ６ Ｔ ４ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １０ ２ １ ）９ ０ ６ — ３ １０ — ０ Ｘ（０ ２０ — ０ １０
Ａｐ ｌ ａｉｎｏ ｇ ｎｒ ｔ ｅＢ ａ ｉｇＥ ｅｇ ｎｅｔｄｇｉ ｖｃ ｏ ｕ ｗ ｙ ｐｉ ｔ ｆＲｅｅ ｅａｉ ｒｋｎ ｎ ｒｙＩｊｃｅ －ｒｄＤｅｉｅｆｒＳ ｂ ａ ｃ ｏ ｖ
用 外环 控 制 ， 内环 控 制 逆 变 器 输 出 电流 。 而
图 １ 主 电路 结 构 图
Ｆｉ ｇ．１ ａｎ ｃ ｒｕｉ ｔｕｃｕ ｅ Ｍ ｉ ｉｃ ｔ ｓｒ ｔｒ
再生制动 能量逆变 回馈装置采用高频 开关器
件 ＩＢ 具有谐波含量小 、 制方法灵活、 Ｇ Ｔ， 控 动态 性 能 好 等 优 点 。基 于 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 并 网逆 变 器 的再 生制 动 能 量 吸 收方 案 可 在 地 铁 再 生 制 动 时 稳 定 直 流 母 线 电压 。 电网侧 电流 用 电感 滤 波 ， 不 存 在 换相 故 电压 畸变 。 网逆 变 器 输 出 电流 谐 波含 量 小 ， 以 并 所 对 电 网污 染 较 小 。 入 网功 率 因 数 高 ， 可 减 少 无 而 则 功 补 偿 设 备 的 投 资 。又 因 为 ＩＭ 开 关 频 率较 高 ， Ｐ 故 滤波 器 体 积 容 量 可 设计 的较 小 。 波 器 损 耗 小 ， 滤
城市轨道交通车辆再生制动能量的回收利用
城市轨道交通车辆再生制动能量的回收利用摘要：城市轨道交通车辆的制动能量相当可观。
研究如何回收利用，将牵引网电压波动控制在允许范围内，不仅直接关系到经济，也是我国建设节能低碳社会的重要组成部分，对缓解国内外能源紧张的现状具有重要的现实意义。
关键词：城市轨道交通；车辆制动能量；回收利用；叙述了城市轨道交通车辆再生制动能量回收利用方式中的消耗型、储能型和逆变回馈型三种系统方案，并比较分析了三种系统方案的经济技术性。
重点分析了逆变回馈型车辆再生制动能量回收利用方案。
采用逆变回馈型车辆制动能量回收装置，在技术成熟度、国产化水平、经济效益等方面均适合我国城市轨道交通工程建设运营的发展需要，是工程应用的方向。
在确定车辆制动能量回收装置设置方案时，应进行经济技术比较，以确定合理的设置方案，保证社会效益与经济效益均优。
一、车辆再生制动能量回收利用现状1．消耗型吸收装置。
电阻消耗型制动能量吸收装置主要分为车载制动电阻和地面制动电阻两种基本类型。
车载制动电阻由车辆厂配套提供，已经广泛应用于国内外的轨道交通车辆中。
地面电阻耗能型再生制动能量吸收装置主要采用多相IGBT(绝缘栅双极晶体管)斩波器和吸收电阻配合的恒压吸收方式，其工作原理是：根据再生制动时直流母线电压的变化状态调节斩波器的导通比，从而改变吸收功率，将直流电压恒定在某一设定值的范围内，并将制动能量消耗在吸收电阻上。
该吸收装置的电气系统主要由三部分组成：隔离控制、滤波和IGBT斩波器、吸收电阻。
电阻耗能装置的电气原理简单、设备可靠性高、维护工作量小，在车辆和地面上均已经有大量的成熟运行经验。
但电阻消耗装置将制动电能转化为热能传导至空气中，未能充分利用电能，造成了浪费。
2.储能型吸收装置。
（1）超级电容储能型。
该装置的储能介质为大功率电容，利用电容的充放电原理实现车辆再生电能的吸收和利用。
当供电区间内有列车需要取流时，该装置就将所储存的电能释放出去供列车利用。
该吸收装置的电气系统主要由储能电容器组、IGBT斩波器、直流快速断路器、电动隔离开关、传感器和微机控制单元等组成，具有储能和稳压两种工作模式。
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。
城市轨道交通可再生制动方案
城市轨道交通可再生制动方案摘要：城市轨道车辆运行具有频繁启动、制动的特点，机车制动能量的可再生利用已成为了城市轨道交通节能的主要方式。
本文对比分析了城市轨道交通可再生制动能量吸收的若干方案，重点分析了基于超级电容的储能型和逆变回馈型可再生制动系统的工作原理和典型拓扑结构。
最后介绍了储能-逆变回馈复合型制动方案。
关键词：城市轨道交通；可再生制动；双向直流变换器；逆变回馈Research on Absorb Project of Regenerative Braking in Urban RailTransitAbstract: Frequent start and braking are the main features of urban rail transportation, and theregenerative utility of braking energy has been considered as one of the most important approach to saveenergy of urban rail transit. Some strategies of regenerative braking energy absorbing is analyzed andcompared in the paper. The principle and typical topological structures of regenerative braking systembased on energy storage of super capacitors and feedback inverters are discussed in detail. Finally, thestrategy that combines energy storage and feedback inverter is presented.Key words:unban rail transit; regenerative braking; bi-directional DC/DC converter; feedback inverter1. 引言随着城市化进程的逐渐加快，城市轨道交通发展迅速。
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。
浅谈中压能馈型再生制动电能利用装置
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。
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。
无锡地铁能馈装置分析
92交通科技与管理技术与应用0 引言随着社会的不断进步，人们更加注重绿色出行，因此更加希望拥有节能环保的交通系统，这也更符合我国的环保政策。
相比于现在的城市交通系统来说，地铁因其出行方便、节能环保、运量大、噪音小、价格低等优点，已成为更受人们欢迎的绿色出行方式。
地铁列车是电力牵引的电动列车，受其自身的性质影响，列车自身的电力消耗约占整个系统损耗的一半，因此地铁列车降低自身能源损耗，可以降低城市交通的运营成本，同时对环境保护也起到积极作用。
地铁列车制动以电制动系统为主，以空气制动系统作为补充。
在列车制动时电制动系统启动，制动能量通过电制动系统反馈给电网，如果电网不能将这部分制动能量全部吸收，那么剩余的制动能量就会被车载电阻吸收，车载电阻吸收的这部分能量做的是无用功从而造成大量能量浪费。
同时车载电阻启动时还会产生大量的热能，导致隧道内和车站内温度上升，给地铁环控系统造成负担，增加了地铁的运营成本。
城市地铁系统具有站距短，列车启动制动频繁的特性，这也导致大大增加了制动能量产生。
为解决这个问题，无锡地铁加装的能馈装置，来达到节能减排的目的。
以下是对无锡地铁安装的能馈装置的原理介绍，对能馈装置节能效益进行评估。
1 能馈装置的原理当电客车制动时，牵引电机相当于发电机工作，将电客车的动能转换为电能。
这部分电能除了被电客车自身的逆变装置等消耗外，其中一部分提供给电客车的辅助设备（如空调、通风机等），其余电能向接触轨回馈提供给附近的其它列车作为牵引电能，或者被电客车的制动电阻消耗掉转换为热能。
这部分车载电阻消耗的电能无法被回收再利用，而能馈装置的作用就是吸收再利用这部分电能，减少电客车动能的浪费。
无锡地铁安装的能馈装置有两种，一种是安装在堰桥牵混所的逆变回馈型，另一种是安装在天一牵混所的储能型。
1.1 逆变回馈型电客车制动状态下，制动系统将电客车的动能转换为电能。
这部分电能会导致接触轨电压上升，能馈装置通过传感器检测接触轨电压，若接触轨电压超过整定值，则能馈装置启动。
山大华天地铁再生制动能量回馈系统节能计算
5、再生制动能量回馈装置的经济效益分析地铁机车制动时产生的能量非常可观，并且制动初速度越大所产生的制动能量也越大，同时制动距离和制动时间也越大，这一规律完全与能量守恒定律符合。
可以按照动能公式（1）计算汽车制动能量的大小。
我们现在根据我国地铁常规数据进行再生制动能量的的合理计算，以确定再生制动能量回馈利用的经济效益。
22212121MV MV E -= （1） M 为地铁列车质量1V 为地铁列车制动初速度2V 为地铁列车制动末速度（1）列车时速。
按照我国地铁列车常规平均时速在36~40km/h ，最高时速为80km/h ；快线地铁平均时速在55~60km/h ，最高时速在100~120km/h 。
我们按照制动初速度1V 为70km/h ，制动末速度2V 为8km/h 。
（2）列车质量。
我国现行最多的A 型地铁列车。
轻载质量为253吨，满载质量为290吨，重载质量为328吨。
我们按照地铁质量为290吨计算。
根据上述设定计算出地铁列车制动一次产生的制动能量为6102.54⨯焦耳，折合电量为15.1kWh 。
根据我国城市轨道交通车辆的统计数据，一条地铁线车辆平均约每2分钟制动一次，每天运行时间为16小时，则每年制动次数为175 200次。
因为制动包括再生制动和电阻制动，正常每隔2分钟制动一次的情况下，电阻制动占电制动总能量40%左右。
根据以上数据我们可以计算出，一条地铁线每年电阻制动电量约为175 200×15.1×40%=1 058 208kWh 。
按照工业用电平均电价每千瓦时0.75元计算，如果将所有电阻制动电量全部利用回馈到电网，一条地铁线每年可节省运营成本79.4万元左右。
如果按照我国火力发电厂数据，1吨标准煤可发电3000kWh ，产生二氧化碳2.62吨。
则可以节省标准煤352.7吨，减少二氧化碳排放量924吨。
另外，由于没有了制动电阻发热，地铁通道及站台可节省空调、风机等通风扇热设备购置费及维护运营费用约40万元；同时由于轨道交通再生制动能量回馈装置可以兼有无功补偿的功能，可以减少SVG 等无功补偿设备购置费60万元（1.5WVar ）。
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一
巨
口
曰 日
口
图 ４ 能量 回馈 系统在直流 牵引网中运行 仿真模型 某一桥臂 出现短路故 障使得直流侧 电流直接流入 交流系统 ， 影 响交流侧正常 的工作 ，起到电气 隔离的作用 。整流 变压器
是采 用牵引整流 变压器 ，作用就 是最终将低压侧 的电压 、电 流变换到 中压交流 网侧从而完成能量 回馈的整个过程 。
作 为回馈装 置的核心 部分要满足功 率要求 ，同时还必须 满足
回馈 到交流 中压 网侧 的谐波含量要 求 。因此 ，作 为大功率 器 件 的二极 管钳 位式 （ Ｎ Ｐ Ｃ） 三电平逆变器可以满足上述要求 ， 相 比于两电平逆 变回馈其 更适合在 高压大容量 场合应用 。其 优点有耐压等级 更高 、输出效率更高 、谐波含量更少等 。
０
可实现度 可替代度
真实度
伴 随着世界范 围内的城 市化进程 ，行 车难 、乘车难 ，不 仅 成为市 民工作和生活 的一个突 出问题 ，而且 制约着城市 的
平 的再生能量 回馈系统模型 ，分析其工作原 理 ，建立数学模 型 ，设计控制策略 。 能馈 式逆变 回馈 装置是在直流 牵引网上列车 制动时产生 的制动能 量回馈到交 流中压网侧 ，既能 够实现能量 的循环利
安全稳 定运行 。伴 随着地铁 的发展 ，直流 牵引供电 系统在其
由ｌ ＧＢ Ｔ和 二极管组成 的二极管钳位式 三电平变流器 本 身的特点可知 其既可 以实 现逆变回馈能 量 ，也可 以实现整 流 向直流 网馈 入能量 ，实现 能量的双 向流 动 。因此 ，按照工 作
状态能量 回馈装置可以分为整流状态 、逆变状态和待机状态 。
回馈 状 态
能量 回馈装置启动 后 ，首先按照启动 时序闭合线路 上的
再生 制动 能 量 回馈装 置工 作原 理
再生制动能 量回馈装 置最核心的部 分就是能够 将直流侧 能量逆 变回馈到交 流侧的变 流器 选择在 原来的牵 引供电系
兰 ．
统中装设该能量 回馈装置 ， 其并联原理 图如 图 １ 所示 。 通过 变流装置将 能量 回馈 到集中式供 电的 中压 网侧 ，本 文以回馈 至中压 ３ ５ ｋ Ｖ 为例进行再 生能量 回馈 装置 的研 究 。
Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ ＭＡ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｎ ｏ ｖ ． ２ ０ １ ６－ 中国科技信息 ２ ０ １ ６年第 ２ ２期
２ ０ １万 ～ ５ ０ ０万
ＤＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ２ ０ １ ６ ． ２ ２ ． ０ ２ ５
用 ，又可 以稳 定直流 网牵引电压 。因此 ，了解回馈装 置的工 作原理时 实现其回馈能量 的关键 ，从能 量流向分析其 工作过
程 ，如 图 ２所 示 。
经 济发展 。此外 ，道路上 汽车排放 的废气 、汽车 产生的噪声 等环境 污染问题也越来越引起人们的重视 。在这样的背景下 ， 地铁 作为城市轨 道交通 的最 佳代表在 缓解交通压 力中发挥着 越来越重要 的作 用 。 由于地铁 多穿行于 市区或者地下 隧道 ，电气 牵引线路的 走廊 空间有 限 ，不适合高 电压等级的 牵引系统 。且 车辆运行 密度大 ，运行 间距短 ，起动 、加速 、运行和制动 频繁等特 点 ， 因此 ，国内外城 市地铁均选 用直流供 电牵引方式 。通 常直接 从城市 电网取得 电能为地铁 车辆提供 电能 。而牵 引供电系统 作为地 铁的动力 来源 ，其可靠性 影响着整 个地铁交通 系统的
例如发车 密度较高时 ，有可能会使直流牵引网压过低 ，因为二 极管整流装置属于不可控整流 ，没有调节网压的能力 ，如果不
快速 切除一部分 的负载 ，网压会持 续下降到过低 的水平 。因
此 ，此时可以通过调节能量回馈装置的工作状态使其工作在整
流状态起到辅助整流器来维持直流网压在一个稳定的目标值 。 但是 ，出于长期的考虑 ，现阶段的城市轨道交通的整流机组的 容量能够完全满足现有列车发车密度 ，因此会控制能量 回馈装 置不工作在整流状态 ，本文也不会针对该状态做更多的分析 。
整流状 态
在正 常牵引状态下 ，中压 网络将能量通过 整流装置将能 量馈送到直流牵引网供机车正常的牵引运行 。在特殊情况下 ，
运 营过程 中也出现 了一系列的 问题 ，如地铁运 行中电力损 耗 过 大 、直流 牵引电压抬升过高 、交流侧谐波过大等尤为显著 。 地 铁列 车 在运 行 中电 力消 耗成 本 约 占整 个运 营成 本 的 ４ ０ ％ 以上 。因此 ，如何降低运营 中的 电力损耗对轨道 交通具 有 非常重要 的现实意 义 。当前 ，地铁 牵引供 电系统一般采用
本文依据二 极管钳位 式三电平逆 变电路 ，建立 基于三 电
一
图１ 能馈式再 生能量并 网运行原理 图
６ ７一
◇２ ０ １万 一 ５ ０ ０万
中 国 科 技 信 息２ ０ １ ６ 年 第２ ２ 期－ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｎ Ｏ Ｖ ２ ０ １ ６
图 ２ 回馈装置 能量流 向过程图
控制系统主要是 由信号处理器和驱动控制器组成 。信号处 理器是将主电路处传感器采集到的电压 、电流信号和输入的预 图 ３ 再生能量逆 变回馈总体结构 原理图 开关器 、断路器 、接触器等 ，使得其进入待机状态 。在待机的 过程中 ， 传感器等检测装置实时的检测交直流侧的电压 、 电流 ，