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再生制动原理及类型

  • 发布时间:2018-05-24
  • 发布者: admin
  • 来源: 本站
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  •   地铁系统设备及机电设备中,车辆牵引用电占地铁用电总负荷的一半左右,因此列车再生制动是地铁节能工作的重要研究和发展方向之一。城市轨道交通系统的制动能量可达到牵引能量的1/3~1/2,再生制动的能量部分可以被相邻车辆和本车辅助设备吸收,不能被吸收的则被转换为车载电阻消耗或空气制动机械消耗。

    再生制动的原理及类型

    再生制动能量吸收装置的主要工作原理是,当制动工况下的列车组生成的制动能量被相邻车辆和用电设备消化不了时,接触轨电压将很快上升,电压上升到一定程度后,变电所中设置的再生制动装置进入工作状态,多余的电能被消耗,使车辆制动。为了能够充分利用制动电能,世界各主要轨道交通发达国家,都在不断研究制动能量的回收利用模式,主要包括以下几种形式:电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型、逆变回馈型(包括逆变至中压和逆变至低压)等多种方式。

    1.电阻耗能型

    电阻能耗再生制动吸收装置,是把制动电阻从车辆上移至地面,主要由IGBT进行控制,将产生的制动能量在电阻上以热能的形式进行消耗。装置主要由隔离开关柜、制动控制柜和制动电阻柜组成,通过直流开关柜挂接在牵引变电所直流母线上。

    该类型装置国内技术成熟,在国内地铁线路中应用较多。

    2.电容储能型

    电容储能型利用IGBT逆变器把列车的再生制动能量收集到大容量电容器组中,当有列车起动、加速需要引流时,该装置将电能释放,进行回收再利用。系统组成主要由IGBT充电器、储能电容器和控制器构成,电容器通过充电器挂接在牵引变电所直流母线上。

    主要设在牵引供电区间较长和坡度较大区间的牵引变电所内。

    3.逆变回馈型

    逆变回馈型再生电能吸收装置主要采用电力电子器件构成大功率三相逆变器,该逆变器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;当再生制动使直流电压超过规定值时,逆变器启动并从直流母线吸收电流,将再生直流电能逆变成工频交流电回馈至交流电网。

    根据回馈路径和电压等级的不同,逆变回馈型方式又分为低压逆变型(0.4kV)和中压逆变型(10kV和35kV)两类。

    3.1低压逆变型
    低压逆变型再生电能吸收装置逆变后的电能仅用于本车站的低压设备,制动能量不能被完全吸收,因此往往采用逆变+电阻混合型。主电路由隔离开关、接触器、滤波器、IGBT电阻吸收装置、IGBT逆变回馈装置、隔离变压器、传感器,控制电源、微机控制系统等构成。

    3.2中压逆变型

    中压逆变型再生能量吸收装置,将直流侧的机车制动电能转化为交流侧电能送回中压交流电网中。利用了35kV系统较大的供电系统负荷容量为支撑,提高列车再生制动能量的利用率,节能效果好。装置的系统构成主要包括能馈变压器、变流器柜、直流柜等。

    本公司以上类型装置广泛应用于北京、长沙、成都、重庆、石家庄、兰州等城市地铁站,工作稳定,节能效果优良。