城市轨道交通再生制动能量回收系统研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究【摘要】本文探讨了城市轨道交通再生制动能量的利用研究。
在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
在讨论了再生制动能量的来源、城市轨道交通再生制动能量的利用方式、再生制动能量利用的技术方案、经济效益和环境效益。
结论部分总结了再生制动能量利用的重要性，指出其可以降低能源消耗，提高城市轨道交通系统的可持续性，并提出了未来研究方向。
通过本研究，可以更好地利用再生制动能量，增加能源利用效率，减少环境污染，促进城市轨道交通系统的可持续发展。
【关键词】城市轨道交通、再生制动能量、能量利用、研究、再生制动、技术方案、经济效益、环境效益、能源消耗、可持续性、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景研究表明，城市轨道交通系统在行驶过程中产生大量的制动能量，这部分能量会以热能的形式散失。
如果能够通过适当的技术手段将这部分能量进行有效捕获和利用，不仅可以减少能源消耗，还可以为系统提供可再生的能源补充。
对城市轨道交通再生制动能量的利用进行深入研究，具有重要的理论和实践意义。
在现有文献中，虽然已经有一些关于城市轨道交通再生制动能量利用的研究，但仍然存在一些问题和挑战，如技术手段不够成熟、经济效益有待提高等。
本文旨在通过对城市轨道交通再生制动能量的研究，探讨能够提高能源利用效率和减少环境污染的技术方案，为城市轨道交通系统的可持续发展提供理论支持和实践指导。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨城市轨道交通再生制动能量的有效利用方式，从而提高能源利用效率，减少能源消耗。
在日益加剧的能源危机和环境污染的背景下，通过充分利用再生制动能量，不仅可以降低城市轨道交通系统的能源消耗，减少对环境的影响，还可以减轻能源压力，提高城市轨道交通系统的可持续性。
研究再生制动能量利用的技术方案和经济效益，可以为城市轨道交通运营商提供科学的决策依据，推动城市轨道交通系统向更加环保、节能的方向发展。
通过深入研究城市轨道交通再生制动能量的利用，可以为提升城市轨道交通系统的能源利用效率、降低运营成本、改善环境质量等方面提供重要的理论和实践指导。
城市轨道交通再生电能回收技术方案的研究
城市轨道交通再生电能回收技术方案的研究随着城市轨道交通的发展，能源消耗量不断增加，如何在城市轨道交通的运营中实现能源的再生利用、回收利用，减轻能源的消耗压力，成为轨道交通领域的研究热点。
本文从城市轨道交通再生电能回收的技术方案出发，阐述了相关技术的研究现状以及发展趋势。
一、技术原理城市轨道交通运输过程中，会产生很多能源流，包括电能、机械能、空气动力学能等，其中最主要的是电能。
城市轨道交通系统的能源利用率较低，通常只有50%～60%。
再生制动技术是目前主流的能量回收技术之一，它利用发电机将机车制动时通过制动鞋压在车轮上的动能转换成电能，并送回给供电系统，实现能源的回收利用。
再生变流技术也是城市轨道交通再生电能回收的一种技术方案。
在城市轨道交通系统中，直流供电方式常常用于地铁、轻轨等系统中，但直流供电的电流不能直接输送到交流电网中，必须通过逆变器将直流电转换为交流电，再回馈给交流电网，这一过程就是再生变流技术。
再生变流技术具有功率密度高、抗干扰能力强等特点，还能够在轨道交通运行过程中降低噪音、提高牵引效率，减小电能损耗。
二、技术现状再生制动技术是城市轨道交通再生电能回收的主流技术方案之一，在国内已经得到了较为广泛的应用。
以北京地铁为例，该地铁线路利用再生制动技术，从而回收了大量的电能。
在运营时，地铁通过司机的操作，回收了每次制动时的20%电能，这意味着每天回收电能就能达到150万度以上。
再生变流技术也已经进入了大规模应用阶段。
上海地铁的示范运营线路已经启用了再生变流技术，并取得了较好的经济效益和环境效益。
而台湾高铁在2011年进行的再生制动技术研究中，已将能量回收率提高到了60%。
三、技术趋势城市轨道交通再生电能回收技术将会越来越重要，未来的技术趋势主要体现在以下几个方面：1. 提高回收效率：城市轨道交通系统在能源回收上仍有很大的提升空间，未来的技术重点将是如何进一步提高能量回收率，达到最大程度的再生利用。
城市轨道交通再生制动能量吸收装置研究
电阻消耗型吸收装置可以分为车载电阻和地面电阻。
车载 电阻 目 前 已广泛应用于国内外的轨道交通车辆。 当列车再生
逆变回馈型再 生制动 能量吸收装置技术成熟 ，控制简单 ，可靠性
高， 且设备国产化水平高，适合我国城市勒道交通工程实际需求。由于 Ａ Ｃ ３ ８ ０ Ｖ电网容量有限，逆变装置可能无法将再ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能量完全吸收，并且
㈡ 飞轮储能型
断电压时 ，即 Ａ Ｃ ３ ８ ０ Ｖ电网达 到电压规定值 ，或者逆变装置出现故障，
则 电阻吸收装置开始工作，对制动能量进衙 肖 耗， 确保 安全。
四、结语
逆变一电阻混合型能量吸收装置 安全可靠 ， 优 势突出。当牵 引电
飞轮储能型吸收装置同样 具有储存能量和稳定 电压两种功能。装
术成
缺 点
：
、
制 动 能 量 以 热 能 的 形 式 散 失 导 致 习 Ｉ ￡ 温 度 上 升 ， 通 风 空 调 装 ＿ 】 主 历 豪 升 罗 明 。 张 晓 蕾 ． 制 动 能 Ｉ Ｉ Ｊ ｇ ｝ ｌ 燃置 的 选 最 及 ＿ 其 癌 ｛ ｌ 毗 净 薪 ｊ
一 ． 妯 牛 椿 。 枣 。 ， 、 、 壮
逆变回馈至 Ａ Ｃ ３ ８ ０ Ｖ交流 电网 ， 供城市勒道交通中的其他用电负荷 使
用 ；当再生制动能量吸收完成 ，电压恢复设定值以下，或者当车辆 由再 生制动变为牵引等其它工况时 ， 逆变回馈装置将停止工作。
（ － － － ）电阻耗能型吸收装 置
优点 ：控制原理简单 ， 成本较低，维护 工作ｌｚ Ｊ ，使用寿命长 ，技
制动时，能量回馈至牵引电网，引起牵引电网电压升高，电阻吸收装置 投＾ 工作 ，将多余的电能以热能形式散失。 地面制动 电阻技术和产品在国外 已被广泛应用 ，国内 已实现了国
城市轨道交通再生制动能量回收系统研究毕业设计
城市轨道交通再生制动能量回收系统研究毕业设计目录第1章绪论 (1)1.1城市轨道交通的发展 (1)1.2再生制动能量回馈的意义 (1)1.3本文的主要容 (2)第2章再生制动能量吸收利用技术 (3)2.1 城市轨道交通供电系统 (3)2.2城市轨道交通再生制动能量吸收方案 (4)2.2.1车辆制动方式 (4)2.2.2 电阻能耗型 (5)2.2.3 电容储能型 (6)2.2.4逆变回馈型 (7)2.2.5 三种方案比较 (7)2.3逆变电阻混合型主从配合方案 (8)2.4 本章小结 (9)第3章混合逆变-电阻制动系统设计 (10)3.1逆变-电阻制动系统 (10)3.1.1逆变-电阻型控制策略 (10)3.1.2 逆变-电阻型仿真分析 (11)3.2制动工况仿真分析 (13)3.3再生制动的能量计算 (16)3.3.1机车制动特性及计算步骤 (16)3.4 基于制动特性曲线的计算实例 (18)3.5 本章小结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)第1章绪论1.1城市轨道交通的发展随着社会经济的高速发展，城市人口密集度和流动度日益增加，现有的交通已经不堪重负，交通不便已成为制约社会经济发展的一大因素，同时造成大中城市居民出行难坐车难的现象。
机动车辆的增长，导致交通更加拥堵，同时造成了大气污染和噪声污染。
城市轨道交通具有运量大、速度快、空间利用合理、污染少等特点，因此它受到世界各国的青睐。
大力发展城市轨道交通已成为各国解决城市交通拥堵问题的重要手段。
我国城市轨道交通发展比较滞后，近年来国家己充分认识到发展城市轨道交通的重要性，各大省会城市均已修建地铁或整改规划地铁线，而特大城市已开始发展轨道交通的网络化建设。
北京、上海、、等城市已有多条轨道交通线路开通运行。
同时、、、、等城市已经开展城轨交通的建设工作。
至2016年，国城轨线路将拥有89条，超过2500公里的运营里程［1]。
1.2再生制动能量回馈的意义城市轨道交通已得到大力发展，地铁作为城市轨道交通的主要运输工具，相对干线电气化铁路而言，地铁具有站间距离短、启动制动频繁、运行速度变化相对较大等特点。
城市轨道交通再生制动能量回收方案及控制技术研究
城市轨道交通再生制动能量回收方案及控制技术研究吉正华，江平，王文荣，杨海英(国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京 210003)Research on Absorb Project and Control Technology of Regenerative Braking Energy Inverter in Urban Rail TransitJI Zhenghua , JIANG Ping , Wang Wenrong , YANG Haiying （NARI Technology Development Limited Company，Nanjing , 210003)ABSTRACT：With the rapid development of urban rail transportation, how to absorb braking energy has been a significant task on economizing business cost. Based on the characteristics of braking energy on urban rail transit, this paper presents a new energy absorbing strategy, which uses super capacitor storing energy, thebi-directional DC/DC converter, and three phasesgrid-connected inverter to absorb and process braking energy. The strategy takes full advantage of regenerative braking energy. The control technology of thebi-directional DC/DC converter and three phasegrid-connected inverter is researched. Simulation results based on MATLAB show the correctness and feasibility of the proposed strategy.KEY WORD：urban rail transit; regenerative braking energy; bi-directional DC/DC converter; super capacitor; grid-connected inverter摘要：随着城市轨道交通的迅速发展，再生制动能量如何回收已成为地铁运营成本的重要课题。
城市轨道交通再生制动能量利用技术研究
城市轨道交通再生制动能量利用技术研究◎张海彬自从英国在20世纪80年代开创了第一条地下城市轨道开始，人们的出行方式发生了巨大的变化，不仅发达国家广泛建设城市轨道交通，同时发展中国家也在摸索建设城市轨道。
相较于其他城市公共交通系统，城市轨道交通在运行中具有更加安全、舒适、方便、准时、快速等优点，同时不会产生污染，发展前景十分广阔，同时将城市轨道交通与周边相关领域联合，可以达到1+1>2的效果。
城市轨道交通在实际运行的过程中，因为车站之间的直线距离比较短，车辆的运行速度较快，很容易导致车辆频繁制动，其中车辆制动产生部分能量可以被回收利用，其他大部分能量会被车辆消耗浪费，若是在城市轨道交通运行中大量回收利用车辆的制动再生能量，将会减少维护和运行轨道交通的成本，同时达到节能环保的效果。
一、城市轨道交通再生制动能量的概述城市轨道交通在实际运行的过程中，相邻车站之间具有较短的距离，列车具有较快的运行速度，因此启动和制动比较频繁，其中产生的制动能量庞大，根据相关的研究发现，车辆在制动过程中能够产生车辆牵引能量的30%左右能量，车辆在实际制动的过程中，通过牵引机车可以将再生制动能量向电能进行转换，借助相关设备向电网中进行这些电能输入，可以升高传输网的电压，其中附近列车能够吸收并利用部分能量，而车辆在实际制动中产生的电阻以及在发热过程中会吸收消耗大部分能量，这些能量无法被回收利用。
二、城市轨道交通再生制动能量吸收的意义相较于其他城市交通工具，轨道交通工具更加环保、速度较快、更加安全舒适，同时能够消耗较少的能量产生较大的动力，因此在城市交通发展中得到快速推广。
在城市公共交通的发展中，轨道交通方式更受欢迎，更有利于进行环境友好型、资源节约型社会的见色。
虽然按照相同的动力分析和比较不同城市交通工具，轨道交通工具能够消耗较小的能量，然而由于动量较大，轨道交通也会产生较大的总耗能量，因此，轨道交通也是耗能大户。
为了能够对地铁运行中产生的能耗进行降低，在城市轨道交通发展中需要对该问题进行解决。
城市轨道交通再生电能回收技术方案的研究工学类
城市轨道交通再生电能回收技术方案的研究工学类嘿，大家好！今天我来给大家分享一篇关于“城市轨道交通再生电能回收技术方案”的研究工学类方案。
咱们直接进入主题，不整那些虚的。
一、研究背景近年来，我国城市轨道交通发展迅速，地铁、轻轨等交通工具已经成为城市交通的重要组成部分。
然而，随之而来的能源消耗问题也日益严重。
城市轨道交通运行过程中产生的制动能量，如果不能有效回收利用，不仅会造成能源浪费，还会对环境产生负面影响。
因此，研究城市轨道交通再生电能回收技术具有重要的现实意义。
二、研究目的本次研究旨在探讨城市轨道交通再生电能回收技术，通过分析现有技术的优缺点，提出一种更加高效、经济的再生电能回收方案，为我国城市轨道交通可持续发展提供技术支持。
三、技术方案1.再生电能回收原理城市轨道交通车辆在制动过程中，将动能转化为电能，通过逆变器将交流电转化为直流电，存储在储能装置中。
当车辆需要加速时，储能装置释放电能，驱动电机工作。
这样，制动过程中产生的能量就被有效回收利用了。
2.技术方案设计（1）制动能量回馈系统该系统主要包括逆变器、储能装置、充电装置和控制单元。
逆变器负责将制动过程中产生的交流电转化为直流电；储能装置负责存储电能；充电装置负责将储能装置中的电能输出给车辆；控制单元负责整个系统的运行控制。
（2）能量回馈策略根据车辆运行状态和电网负荷，制定合理的能量回馈策略。
在制动过程中，优先将电能存储在储能装置中；当储能装置充满后，多余电能回馈给电网。
（3）能量回馈设备采用先进的能量回馈设备，如燃料电池、锂电池等，提高能量回收效率。
四、方案实施与评估1.实施步骤（1）方案设计根据城市轨道交通线路特点，设计合理的再生电能回收方案。
（2）设备选型根据方案设计，选择合适的能量回馈设备。
（3）系统安装在轨道交通车辆和电站安装相关设备，实现能量回收。
（4）运行调试对系统进行运行调试，确保其稳定可靠。
2.评估指标（1）能量回收效率评估方案实施后，能量回收效率是否达到预期目标。
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市轨道交通运营越来越成熟，越来越多的人选择乘坐地铁、轻轨等城市轨道交通方式出行。
然而，轨道交通车辆在行驶过程中，通过制动会产生大量的能量，如果不能有效地利用这些能量，不仅浪费了宝贵的能源资源，还会给城市环境带来负面的影响。
因此，对城市轨道交通再生制动能量的利用进行研究，不仅可以减少能源的浪费，还可以提高城市轨道交通的运营效率。
城市轨道交通再生制动能量的来源主要是车辆制动时产生的动能，通过电气化制动系统进行回收，将制动能量转化为电能，储存在地铁、轻轨等车站的储能装置中。
这些储能装置通常采用超级电容器、锂离子电池等，能够实现高效能量的存储和释放，可以有效地利用再生能源，提高城市轨道交通的能源利用效率，同时减少对环境的污染。
城市轨道交通再生制动能量的利用有多种方式，其中一种是回馈到供电网中，通过回馈能够减少电网对外的需求，达到节能减排的效果。
此外，还可以利用再生能量为城市轨道交通车站的照明、通风等用电设备供电，进一步提高能源的利用效率。
同时，储能装置还可以在自然灾害等突发事件发生时，为城市轨道交通的应急照明、通信、电源等设备提供保障，确保市民的生命财产安全。
除了以上几点之外，城市轨道交通再生制动能量的利用还可以带来更多的经济效益。
例如，在电力不足或价格过高的情况下，通过回馈城市轨道交通再生能量可以有效地提高供电可靠性，降低电费支出。
此外，还可以将储存的再生能量出售给附近的企业和住户，创造更高的经济效益。
然而，要实现城市轨道交通再生制动能量的有效利用，还需要解决一些技术难题。
首先，是储能装置的设计与选择，需要考虑储存能量的容量、充放电的效率、寿命等因素。
其次，需要考虑如何合理地分配再生能量的利用方式，包括回馈到供电网、供应车站设备用电、出售附近的企业和住户等多种利用方式。
此外，还需要完善监测与管理系统，对再生能量的储存、使用等过程进行监测与管理，确保安全可靠。
综合来看，城市轨道交通再生制动能量的利用具有很高的社会、环境、经济价值。
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市发展和人口增长，交通拥堵和能源消耗已成为全球城市面临的重要问题之一。
城市轨道交通系统作为城市重要的交通方式，其能源利用效率和环保性已受到广泛关注。
再生制动能量利用作为城市轨道交通系统能源节约和环保的重要手段，已成为当前研究的热点之一。
本文旨在探讨城市轨道交通再生制动能量利用的相关研究现状和发展方向，分析再生制动能量利用对城市轨道交通系统的重要意义，以及可能面临的挑战和解决方案。
一、再生制动能量利用的研究现状再生制动是指通过电动车辆的制动装置将动能转换为电能，再将其送回架空线路或第三轨供电系统，以实现再生利用。
再生制动能量利用是指将制动能量存储起来，再利用于车辆行驶过程中，以最大限度地减少能源消耗和环境污染。
近年来，城市轨道交通系统再生制动能量利用的研究取得了一些进展，主要表现在以下几个方面：1. 技术研究：研究人员通过对再生制动系统的设计和优化，提高了能量的再生效率。
包括改进制动系统、提高回馈电能转换效率、优化再生制动模式等一系列技术手段，有效提高了再生利用的效率。
2. 实际应用：一些城市轨道交通系统已经开始在实际运营中应用再生制动能量利用技术。
国内某些城市地铁系统已经开始尝试再生利用，通过改进和完善设备和技术，逐步提高再生利用效率。
3. 现有问题：由于再生制动能量利用技术在城市轨道交通系统中的应用较为初级，现有的一些问题依然存在，如制动能量转换效率不高、能量储存设备成本高昂、再生利用技术受限等。
再生制动能量利用对城市轨道交通系统具有重要的意义，主要表现在以下几个方面：1. 节能减排：再生制动能量利用可以将制动过程中产生的大量能量储存起来，再利用于车辆行驶，有效减少了能源消耗，降低了碳排放，实现了节能减排的目标。
2. 降低成本：利用再生制动能量可以降低城市轨道交通系统的运营成本。
再生制动能量利用不仅可以降低车辆的能源消耗，还可以减少能量的浪费，降低了城市轨道交通系统的运营成本。
城市轨道交通再生电能回收技术方案的研究
城市轨道交通再生电能回收技术方案的研究摘要：如果采用车辆吸收电阻吸收地铁列车运行过程中的再生能量，则将带来隧道和站台内的温升问题，同时也增加了站内环控系统的负担，造成大量的能源浪费并使地铁的建设费用和运行费用增加。
为了降低隧道洞体和车站内温度并提高洞内空气质量，应当进行再生能量吸收的相关技术系统研究并在地铁工程中使用成熟的再生能量回收装置。
关键词：城市轨道交通；再生；吸收；技术方案1引言在城市轨道交通工程中，直-交变压变频的传动方式已经普遍采用。
车辆在运行过程中，由于站间距一般较短，列车起制动频繁，因此要求起动加速度和制动减速度大，制动平稳并具有良好的起动和制动性能。
从能量相互转换的角度看，制动能量是相当可观的。
虽然电动车组在其直流回路设有电阻耗能装置，但是受机车空间所限，不可能设置足以完全吸收这部分动能的装置，剩余能量只能由机械制动补充。
由于轨道交通整流设备采用的是二极管整流器，只能单向供电。
当列车制动时，再生回馈能量通过机车变频装置向直流电网充电，使直流电网电压升高，当直流电压大于整流器输出电压时，二极管整流器被反向阻断。
由于地铁系统的特点是区间距离短、列车运行密度高，这样列车在全线运行过程中必将有频繁的启动、制动过程。
根据经验，地铁再生制动产生的反馈能量一般为牵引能量的30%甚至更多。
而这些再生能量除了按一定比例（一般为20%～80%，根据列车运行密度和区间距离的不同而异）被其它相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被车辆的吸收电阻以发热的方式消耗掉或被线路上的吸收装置吸收。
据考察北京地铁750v直流供电电压在机车进站制动时可能升到1000v以上，这是由于列车再生制动能量在直流电网上不能被相邻列车完全吸收造成的。
当列车发车密度较低时，再生能量被其它车辆吸收的概率将大大降低。
有资料表明，当列车发车的间隔大于10in时，再生制动能量被吸收的概率几乎为零，这样，绝大部分制动能量将被车辆吸收电阻所吸收，变成热能并向四外散发。
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市轨道交通的迅速发展和规模的扩大，其对于城市交通和环境的影响日益加剧。
城市轨道交通的制动过程中会产生大量能量，如果这些能量得不到有效利用，不仅会浪费能源，还会增加系统的运行成本、加重环境负担。
因此，如何利用城市轨道交通的制动能量进行再生利用，成为了当前城市轨道交通领域研究的热点之一。
城市轨道交通的制动能量，一般通过电阻制动来实现。
电阻制动是利用制动电阻器将电动机所产生的动能转化为热能，通过散热器散热，达到降低速度的目的。
然而，这种方式存在一个严重的问题，就是在制动过程中会产生大量的热能，浪费了原本可以再生利用的制动能量。
目前，城市轨道交通的制动能量再生利用主要集中在三个方面：能量回馈、能量储存以及能量利用。
能量回馈是指将制动能量回馈给供电系统，在列车牵引时使用，以降低电网负荷。
实现这种方式的关键技术是制动能量的感知和控制技术。
具体来说，需要通过传感器感知列车制动产生的能量，并通过控制系统将这些能量回馈给电网。
在实际应用中，为了保证系统的平稳运行，需要加入一些控制策略，比如能量储存策略、慢速制动策略等。
能量储存是将制动能量直接储存在储能设备中，待需要时再释放出来使用。
这种方式的关键技术是储能技术。
储能技术主要包括电化学储能技术、超级电容储能技术和机械式储能技术等。
电化学储能技术是利用电化学原理储存能量，主要包括蓄电池和超级电池。
蓄电池是目前应用最广泛的储能设备之一，具有能量密度高、存储时间长、安全可靠的特点。
超级电池是一种新型储能设备，它具有储存能量快、可充放次数多、寿命长等优点。
超级电容储能技术是利用电解质中的双层电容和伪电容等不同电容模型来储存能量。
超级电容具有充电快、寿命长、环保等优点，但是能量密度相对较低，成本较高，还需要应对一些技术难题。
机械式储能技术是将制动能量储存在机械式储能装置中，主要包括飞轮式储能技术和重锤式储能技术。
机械式储能技术具有能量密度高、成本低、寿命长等优点，但是受到其质量和体积的限制，适用范围相对较窄。
城轨列车再生制动能量回馈控制系统研究
城轨列车再生制动能量回馈控制系统研究轨道交通的发展是城市现代化进程的重要标志,也是解决交通拥堵的有效途径之一,由于其运量大、方便快捷等特点,近年来得到了迅速发展。
如何有效利用机车制动时产生的能量,提高能源利用率、降低地铁运营成本,成为城市轨道交通发展中需要解决的关键性问题。
目前机车制动时所产生能量的处理方式主要有:电阻消耗式、储能式以及逆变回馈式。
其中电阻消耗式由于其结构简单,成熟稳定的特点已经在国内外得到了广泛的应用;储能式具有降低制动初期对网侧冲击、有效利用制动能量的特点,同时在紧急情况下可作为应急电源;逆变回馈式是将制动能量回馈到0.4kV或
10/35kV电网,供站内其他用电设备使用或回馈到中压电网中,达到能量再利用
的目的。
本文主要研究由低压回馈式与电池储能式组成的混合吸收装置,通过两者有效的协调控制,达到回收制动能量、优化容量配置以及能量调度的功能。
论文首先介绍了牵引变电站24脉波不控整流模型、牵引网模型、以及基于三相异步电机的列车模型,并搭建仿真;其次给出电池储能式与逆变回馈式相结合的混合式能量吸收装置的拓扑结构以及控制策略,采用并联的方式将储能式装置与逆变回馈式装置连接在直流牵引网上,逆变侧为大功率电压源型逆变器,储能侧为三重化DC/DC变换器;然后给出两者协调控制策略,实现能量调度的功能,达到减轻再生制动能量对电网的冲击、维持牵引网网压稳定、提高系统容量利用率等目的。
最后搭建含吸收装置的轨道交通牵引供电系统仿真模型,验证各部分功能的实现以及协调控制的有效性,在基于APPSIM软件的半实物实时仿真平台进一步验证本文提出的控制策略的可靠性、结构的可行性以及算法的正确性,为下一步
的现场实验提供一定的参考和理论指导。
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市轨道交通的发展，其再生制动能量的利用已经成为了一个热门的话题。
本文将介绍城市轨道交通再生制动能量的基本概念、现状以及研究进展，并探讨如何更好地利用再生制动能量。
一、再生制动能量的基本概念城市轨道交通系统中，列车在制动时会产生一定的能量，这就是所谓的再生制动能量。
这些能量大多数被转化为热能而浪费掉，但是如果能够有效地收集和利用这些能量，不仅可以降低能源消耗，还有助于缓解能源短缺。
目前，再生制动能量主要利用于电网电源回馈、车站供电和车载电池充电等方面。
目前，轨道交通系统中再生制动能量的利用还不够充分，只有少数地铁线路在使用回馈电源系统实现能量回馈。
很多地铁线路还在使用传统的制动方式，即将制动能量转化为热能，这样既浪费能源也造成环境污染。
因此，需要更好地利用再生制动能量，以提高城市轨道交通的节能效益。
为了更好地利用再生制动能量，研究人员提出了一系列措施。
其中比较突出的是安装回馈电源系统，即将再生制动能量回馈到电网中，以降低列车的能耗。
此外，还有一些其他的制动能量利用技术，如超级电容器、车载电池等。
这些技术的应用能够有效地收集和利用再生制动能量，提高城市轨道交通的节能效益。
四、思考随着城市化进程的加快，城市轨道交通系统的运营也越来越重要。
再生制动能量的利用已经成为城市轨道交通系统不可忽视的能源问题。
因此，需要更多的研究来探索有效地利用再生制动能量的方法，以实现城市轨道交通系统的可持续发展。
同时，政府和企业应该加强对再生制动能量利用的投入，推动技术的应用和发展，以更好地满足城市交通建设的需求。
城市轨道交通再生电能回收技术的创新与实践
城市轨道交通再生电能回收技术的创新与实践相信大家都有这样的体验，坐地铁的时候，车厢里的空调总是不停地运作，而每当列车进站停车时，那些空调、电灯等设备似乎并没有因为停止使用而立刻关闭。
这就是因为，城市轨道交通的用电量极大，而其中的部分电能并没有得到充分利用，造成了能源的浪费。
那么，有没有什么好方法可以解决这一问题呢？答案就是：再生电能回收技术。
我们来了解一下什么是再生电能回收技术。
简单来说，再生电能回收技术就是利用轨道交通车辆在运行过程中产生的电能，通过一定的技术手段进行回收和利用，从而达到节约能源、减少能源浪费的目的。
这项技术的关键在于，如何在列车减速、制动或者进站停车时，将电能从车辆的电动机中分离出来，并进行回收。
这需要依靠一种叫做“再生电阻制动”的技术。
这种技术的工作原理是，当列车减速或者制动时，电动机的工作状态会发生变化，从驱动状态变为发电状态。
这时，电动机会将原本用于驱动列车前进的电能，转化为电能输出，通过电缆传输到轨道上，供其他列车使用。
值得一提的是，这项技术在我国的轨道交通领域已经得到了广泛的应用。
比如，我国京张高铁、沪昆高铁等多条高速铁路线路，都采用了这种再生电能回收技术。
据相关数据显示，这种技术的应用，使得我国轨道交通的能耗大大降低，每年可节约用电量达到数亿度。
然而，这项技术的实践过程并非一帆风顺。
在实际应用中，我们也遇到了一些问题。
比如，如何确保回收的电能质量，使其满足轨道交通设备的用电需求；如何提高回收系统的效率，减少能源损耗等。
为了解决这些问题，我国的科研人员进行了大量的技术研究和创新。
比如，我们研发出了一种新型的再生电能回收系统，该系统采用了一种叫做“能量回馈”的技术。
这种技术的工作原理是，将回收的电能通过一个专门的变频器，反馈到轨道交通的供电系统中，从而实现电能的高效利用。
我们还研发出了一种具有自适应调节功能的电动机控制器，可以根据列车的实际运行情况，自动调整电动机的输出功率，从而提高回收系统的效率。
城市轨道交通车辆再生制动能量回馈控制系统研究
城市轨道交通车辆再生制动能量回馈控制系统研究摘要:电力机车具有运行速度快、运载量大的特点，近年来得到了飞速发展，城市轨道交通在城市交通中占据了越来越重要的地位。
电力机车因其负荷功率大，车辆再生制动能量回馈控制的时候会产生大量的车辆再生制动能量回馈控制能量，如何利用车辆再生制动能量回馈控制能量，以及如何提高能量的利用率，国内外均对此进行了相关研究。
按照能量回收方式，列车车辆再生制动能量回馈控制能量处理分为三种:耗能型、储能型、能馈型。
耗能型是通过调节多相IGBT斩波器的导通比相，从而控制消耗在电阻上的功率，将回收的车辆再生制动能量回馈控制能量用于电阻发热。
该项技术研究和应用已经趋于成熟，装置也已经实现国产化，但是制动能量不能有效利用，且需要专门的散热装置。
研究结果表明，混合储能装置在三种不同的工况条件下，均有效地提高了地铁车辆再生制动能量回馈控制能量的利用率，同时，该混合储能装置还显著改善了三相电流负序的问题，使三相电流不平衡系数由51%～57%下降到1.3%～1.9%。
关键词:车辆再生制动能量回馈控制;地铁;节能;仿真;负序电流;储能装置为了提高地铁车辆再生制动能量回馈控制能量的利用率，采用仿真实验对地铁车辆再生制动能量回馈控制自动化中的混合储能装置的节能方法进行了研究，建立了“牵引变电系统－列车－储能系统”整体模型，选择了ＲPC 装置、蓄电池和超级电容同时使用的混合储能装置，设置了三种不同工况条件下的仿真参数，通过 Matlab 平台进行仿真实验，得到了三种不同工况条件下储能装置补偿前后的三相电流波形图，以及蓄电池、超级电容在三种不同工况条件下的功率变化情况。
研究结果表明，混合储能装置在三种不同的工况条件下，均有效地提高了地铁车辆再生制动能量回馈控制能量的利用率，同时，该混合储能装置还显著改善了三相电流负序的问题，使三相电流不平衡系数由 51% ～ 57%下降到 1.3% ～ 1. 9%。
1地铁车辆再生制动能量回馈控制牵引模型建立列车牵引仿真模型的建立，分为两个主要步骤:(1)建立列车的机械运行模型，(2)列车与供电系统运行模型建立。
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市化进程的加速，城市交通问题日益突出，特别是在交通排放和能源消耗方面的问题。
为了解决这一问题，城市轨道交通再生制动能量利用成为了一个热门研究课题。
再生制动能量利用是指通过对地铁、轻轨等轨道交通列车进行再生制动，将制动产生的动能转化成电能，存储于电容器或者回馈到电网供其他列车使用，从而实现能量的再生和利用。
对于城市轨道交通系统而言，再生制动能量利用不仅可以减少能源消耗，减轻环境污染，还可以降低运营成本，提高交通系统的可持续性。
目前，国内外对城市轨道交通再生制动能量利用进行了大量研究。
本文将从能量回收装置、能量存储技术、能量利用方法以及经济性等方面对城市轨道交通再生制动能量利用进行深入探讨，为相关领域的研究和实践提供参考。
一、能量回收装置在城市轨道交通再生制动能量回收过程中，能量回收装置起到了至关重要的作用。
目前常见的能量回收装置主要有电容器、蓄电池和超级电容器等。
1. 电容器电容器是一种能够将电能储存起来的电子器件，适合瞬时的能量存储，具有体积小、重量轻、寿命长的特点。
在城市轨道交通中，电容器被广泛应用于再生制动能量回收装置中，可以实现对制动能量的快速储存和释放。
2. 蓄电池二、能量存储技术能量回收装置储存的能量需要通过适当的能量存储技术进行管理和控制，以确保能量的有效利用和安全运行。
目前，城市轨道交通再生制动能量存储技术主要有能量管理系统、能量平衡控制器和能量转换器等。
1. 能量管理系统能量管理系统是指对再生制动能量的采集、储存和释放进行管理和控制的系统，包括了能量采集模块、能量储存模块和能量释放模块等。
通过科学合理的能量管理系统设计和优化，可以最大限度地提高再生制动能量的利用效率，降低能量浪费。
2. 能量平衡控制器3. 能量转换器能量转换器是指将再生制动能量从机械能转化为电能，或者从电能转化为机械能的装置。
在城市轨道交通中，能量转换器起到了再生制动能量利用的关键作用，可以实现对制动能量的快速转化和利用。
城市轨道交通列车再生制动能量吸收方案的研究
城市轨道交通列车再生制动能量吸收方案的研究【摘要】针对城市轨道交通列车再生制动能量的吸收利用，分别研究了目前四种最主要的吸收方案，并对各方案的优缺点进行了对比分析，得出了逆变回馈型是目前综合考虑的最佳方案的结论，可供新建地铁线路在具体实施中进行参考。
【关键词】城市轨道交通；再生制动；能量吸收方案城市轨道交通列车再生制动时，产生的能量一部分被相邻处于牵引状态的列车利用，另一部分由列车的制动电阻发热消耗，或由吸收装置吸收利用，其中有大约48% 反馈回了电网用于其它列车消耗，有大约 2.9%被制动电阻消耗[1]。
目前，电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型及逆变回馈型是四种主要的城市轨道交通列车制动能量吸收方案。
本文讨论的内容是上述四种方案的基本原理和最新研究成果及应用，并对各个方案的特点进行比较。
1.电阻耗能型电阻耗能型再生制动能量吸收装置采用电力电子器件和电阻配合的消耗方式，根据再生制动时的接触网电压变化调节电力电子器件的导通比，利用电阻消耗制动能量，从而将直流电压恒定在某一设定值的范围内。
当列车反馈的制动能量能被其他相邻列车完全吸收时，电阻吸收装置不投入工作。
当列车反馈的制动能量无法被其他相邻列车完全吸收的时候，直流母线电压上升，当这一电压上升到设定值时，电阻能耗装置就立即投入工作，消耗多余的制动能量，将牵引网的电压控制在一定的范围内。
目前，地面电阻制动能量吸收装置己在国内外城市轨道交通工程中使用，如国内的重庆轻轨、广州地铁、天津地铁等，国外如日本、意大利及加拿大等。
但从节能的角度考虑，在新建线路中该方案已几乎不被采用。
该方案控制简单，可以取消或减少车载制动电阻，降低车辆自重，提高列车动力性能，降低隧道温度、减少闸瓦损耗。
国内产品成熟，价格较低。
缺点是再生制动能量由电阻发热消耗，再生电能未被有效利用；同时产生的热能会导致变电所温度升高，提高了变电所的通风要求。
2.电容储能型电容储能型再生制动能量吸收装置主要是利用双向直流变换器将列车的再生制动能量储存到超级电容中，当供电区间内有列车需要从接触网取流时，该装置再将储存的电能释放出来供列车使用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
华东理工大学毕业设计（论文）题目城市轨道交通再生制动能量回收系统研究学院华东理工大学专业电气自动化年级 2016 学号 26140118姓名导师定稿日期： 2016年 11月12 日摘要城市轨道交通作为一种运量大、速度快、污染少、舒适性好的交通工具，很有力的缓解大中型城市乘车难、环境污染及交通拥堵等难题。
近年来我国着力发展城市轻轨和地铁，本文主要以地铁作为研究对象。
城市轨道交通站间距离短、运行密度高，机车频繁制动吋产生相当可观的再生能量，将产生的能量得以利用，不仅节约能源、保护环境同时降低电压利于机车安全运行。
再生制动产生的能量得以利用是本文研究的重点，提出逆变电阻混合型再生制动能量吸收方案。
本课题以建立地铁再生制动及能量吸收仿真平台为目的，利用仿真软件建立机车运行制动模型及混合型能量吸收模型。
首先，分析和总结几种城市轨道交通车辆制动方案的优缺点，重点研究馈能型再生制动方案的基本原理及主要技术问题，提出逆变电阻混合型再生制动能量吸收方案。
然后基于电阻制动原理，结合逆变并网电阻制动方案进行建模、仿真分析，并对再生制动产生功率及电流进行粗略的计算。
关键词：再生制动；逆变并网；电阻制动AbstractAs a large capacity, fast speed, less pollution and comfortable transportation, urban rail transit effectively alleviate the transportation pressure of the large and medium-sized city, environmental pollution and traffic congestion . In recent years, China began to develop the light rail transit and subway. The subway stations has shorter distance and locomotive has haig density running. During locomotive frequently braking, it produced considerable regeneration energy. Reasonable utilization of the regeneration energy not only save energy, protect environment but also reduce the regeneration energy not only save energy, protect environment but also reduce the voltage grade for the locomotive’s safety operation. This paper is the focus on utilization of the regeneration energy, and The inverter-resistance hybrid method is propose. This topic is purposed to build Metreo regenerative braking and inverter-resistance hybrid energy absorption model by simulation software.Firstly, the urban rail transit power supply system has been introduced. Several vehicle braking scheme has been summarized and analyzed for their advantages and disadvantages. The inverter-resistance hybrid of regenerative braking energy absorption solution has been purposed.Secondly, combined with inver and resistance braking scheme, the model was built analyze and the power and current ofregenerative braking was computd.Key word: regenerative braking; inverter; resistance brake目录第1章绪论 (5)1.1城市轨道交通的发展 (2)1.2再生制动能量回馈的意义 (2)1.3本文的主要内容 (3)第2章再生制动能量吸收利用技术 (3)2.1 城市轨道交通供电系统 (4)2.2城市轨道交通再生制动能量吸收方案 (5)2.2.1车辆制动方式 (5)2.2.2 电阻能耗型 (6)2.2.3 电容储能型 (7)2.2.4逆变回馈型 (8)2.2.5 三种方案比较 (8)2.3逆变电阻混合型主从配合方案 (9)2.4 本章小结 (10)第3章混合逆变-电阻制动系统设计 (10)3.1逆变-电阻制动系统 (11)3.1.1逆变-电阻型控制策略 (11)3.1.2 逆变-电阻型仿真分析 (12)3.2制动工况仿真分析 (14)3.3再生制动的能量计算 (17)3.3.1机车制动特性及计算步骤 (17)3.4 基于制动特性曲线的计算实例 (19)3.5 本章小结 (22)致谢 (22)参考文献 (23)第1章绪论1.1城市轨道交通的发展随着社会经济的高速发展，城市人口密集度和流动度日益增加，现有的交通已经不堪重负，交通不便已成为制约社会经济发展的一大因素，同时造成大中城市居民出行难坐车难的现象。
机动车辆的增长，导致交通更加拥堵，同时造成了大气污染和噪声污染。
城市轨道交通具有运量大、速度快、空间利用合理、污染少等特点，因此它受到世界各国的青睐。
大力发展城市轨道交通已成为各国解决城市交通拥堵问题的重要手段。
我国城市轨道交通发展比较滞后，近年来国家己充分认识到发展城市轨道交通的重要性，各大省会城市均已修建地铁或整改规划地铁线，而特大城市已开始发展轨道交通的网络化建设。
北京、上海、广州、等城市已有多条轨道交通线路开通运行。
同时青岛、昆明、兰州、济南、合肥等城市已经开展城轨交通的建设工作。
至2016年，国内城轨线路将拥有89条，超过2500公里的运营里程［1]。
1.2再生制动能量回馈的意义城市轨道交通已得到大力发展，地铁作为城市轨道交通的主要运输工具，相对干线电气化铁路而言，地铁具有站间距离短、启动制动频繁、运行速度变化相对较大等特点。
一般交流传动的地铁车辆再生制动反馈能量占牵引吸收能量的，此反馈比例与车辆的特性、线路特征息息相关。
地铁机车制动过程中产生的能量会使牵引网电压升高，若不釆取任何吸收或消耗措施，将导致牵引网压超过规定值，造成其他供电设备的损坏。
对地铁再生电能进行回收再利用，有着重要的现实意义：首先，有助于提高电能的利用率，减少电能消耗；其次，稳定牵引网电压，提高供电可靠性；第三，可以降低地铁随道洞体和车站内的温升，改善地铁站内空气质量；第四，合理配置再生能量回收装置还能减少车载设备，减少车辆自重，从而降低列车能耗并减轻电网负担，提高车辆行驶的安全性和使用的经济性从节约能源的角度看，研究能量的逆变并网十分必要。
1.3本文的主要内容本文主要研究内容如下：（1）分析和总结几种城市轨道交通车辆制动方案的优缺点，重点讨论馈能型再生制动方案的基本原理及主要技术问题，提出逆变电阻混合型再生制动能量吸收方案。
（2）基于电阻制动原理，结合逆变并网电阻制动方案进行建模、仿真分析，保证列车供电系统的安全可靠经济的运行，并将制动工况的仿真分析与再生制动产生功率及电流进行粗略计算结果相比较。
第2章再生制动能量吸收利用技术2.1 城市轨道交通供电系统我国城市轨道交通直流牵引供电系统电压主要有DC750V、DC1500V两种电压等级，牵引供电制式比较分析见表2-1。
接触网按结构分为架空式和接触轨式，按悬挂方式可分为刚性、柔性接触网。
结合牵引网的形式，牵引供电方式主要分为DC750V接触轨系统、DC1500V柔性架空牵引网系统、DC1500V刚性架空牵引网系统和DC1500V接触轨系统等四种基本形式。
现我国轨道交通供电系统多采用DC1500V供电。
表2-1牵引供电制式比较电压等级特点适用范围允许电压波动范围DC750V 供电可靠性高、寿命长、维修费用低。
供电距离短、牵引变电所数量多、杂散电流大、运营电能损耗大适用于中小运量轨道交通系统500V-900VDC1500V 供电距离长、牵引变电所少、牵引网电流小、杂散电流小、利于车辆再生制动能量的吸收适用于中大运量、站间距长的轨道交通系统1000V-1800V城市轨道交通供电系统，地铁供电系统构成框图如图2-1所示，主要由以下几部分构成：（1）主变电所为地铁建设的专用变电所，只有采用集中式供电方式时才设置，专为地铁牵引供电系统和供配电系统供电。
主变电所一般沿地铁线路靠近车站的位置建设，以便于电缆线路的引入。
（2）中压网络联系主变电所、牵引变电所、降压变电所的供电网络，一般采用电缆线路、环网供电方式。
（3）牵引供电系统专为电动车辆服务，包括牵引变电所、沿线敷设的牵引网。
（4）供配电系统专为地铁除电动车辆以外的所有动力照明负荷供电，如车站和区间的动力、照明及其他为地铁服务的自动化用电设施，供配电系统包括降压变电所、低压配电系统［2]。
图2-1 地铁供电系统构成框图2.2城市轨道交通再生制动能量吸收方案2.2.1车辆制动方式随着地铁列车交流传动技术的推进，车辆制动模式主要以电制动为主和机械制动为辅，基本制动方案见表2-2。
机械制动又称空气制动，通过间与车轮的摩擦，使其制动停止。
电制动主要指控制牵引电机的转速使其由电动机状态转变为发电机状态，使动能转化为电能，再通过其他方式消耗掉。
若通过电阻消耗，则称之为电阻制动。
若通过逆变装置，送回牵引网或供配系统，则称之为逆变回馈再生制动。
若通过电容，将其储存起来，则称之为电容储能型再生制动。
当机车制动时，牵引电机由电动机状态变为发电机状态，引起牵引网电压抬高，若不采取电能吸收或消耗措施，会使得网压水平超出电上限值，电压过高给设备造成损害，可能引起故障从而造成系统瘫痪。
表2-2 车辆的基本制动方案制动方式制动原理常用制动电制动为主，机械制动为辅紧急制动机械制动快速制动电制动为主，机械制动为辅停放制动弹簧施加，压缩空气缓解机械制动控制计算机数字指令，模拟气控制2.2.2 电阻能耗型电阻耗能是利用大功率电阻将列车再生制动产生的能量消耗并以热量的形式消散于空气中。