列车再生制动精品PPT课件

列车再生制动能量回收的 方法及分析
一、什么是再生制动
• 再生制动和动力制动(D yn am icBraki ng) 原理接近，较为简单的动力制动是把电动机转成 发电机使用，把车辆的动能转换成电能。动力制 动通常只会把产生的电，经过电阻转成无用的热 放走。而再生制动则会把制动时的动能转变为电 能，回馈接触网，这样电力将被储存起来或透过 电网送走，从而实现制动，而转移的能量可以再 生循环使用。使用再生制动的车辆仍然会有传统 的摩擦制动，以提供快速、强力的制动。一般的 再生制动只会把约百分之三十的动能再生使用， 其余的动能还是成为热。具体效率要根据不同的 使用环境而有所不同。
• 经过调研，在目前国内外的城市轨道
车辆中， 绝大多数都是采用这种再生制动 方式。 这种方式不需要在额外的增加设备 ，因为目前的城市轨道车辆的主变流器大 都采用技术十分成熟的逆变器， 这种变流 器可以在四个象限运行，即正向牵引，正 向制动，逆向牵引，逆向制动。其工况间 转换十分的简单、可靠。所以，这种再生 制动方式在绝大多数城市轨道车辆上得到 广泛的应用。但是这种制动方式也有其致 命的弱点，那就是其利用率很低。
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系统检测直流母线电压，当确定有车辆制动且直流
母线电压超过设置的门槛值时，进入回馈模式。此时装置
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2.能馈式牵引供电变流技术
城市轨道交通车辆再生动能量具有幅值高、时 间短的特点,功率冲击较大。再生制动能量处理问题 产生的根本原因是城市轨道交通供电系统采用了不 可逆的整流电路,利用一种新型能馈式轨道交通牵引 供电变流方案,采用双向阶梯波合成变流器实现城市 轨道交通系统的供电与再生制动能量回馈。 阶梯波 合成变流器具有开关频率低、开关损耗小、电磁兼 容性好、输入谐波少、总谐波含量低、滤波器体积 小等优点,特别适合城市轨道交通系统的大功率能馈 供电。
其次是逆变装置以及相关技术
• 采用如图1所示原理图。虚线框中的部 分即所提出的再生制动能量回馈系统，从 主接线上看，该系统与牵引供电支路并列 布置在交流中压电网和直流牵引母线之间 。系统包含1台多重化变压器以及多个四象 限PWM变流器模块，整套装置与传统的二极 管整流机组并列布置。系统的多重化变压 器一次侧通过高压开关柜QFac与交流中压 电网相连，其低压侧每套绕组都与一个四 象限变流器模块交流侧相连，四象限变流 直流侧则并联在一起后通过直流开关柜 QFdc和负极柜QCdc与直流牵引母线相连。
可探测到这种情况，并将牵引网系统中暂时多余的能量存
储到电容器中，使牵引网网压保持在限定范围内。若车辆
在变电站能量存储系统附近起动或加速，牵引网网压下降
，此时，能量存储系统的调节器将能量从存储系统输送回
牵引网系统中，保持牵引网网压稳定。在直流牵引网的空
载状态下，能量存储系统从牵引系统吸收一部分能量，通
过这种方式可以帮助车辆起动。
• 储能系统的基本工作原理如下：+SlAl—Sl为隔离开关，维护设 备时，可将系统从干线牵引网隔离开来。并可使用+SlA2—Q0断 路器隔离系统。+SlA2—QO断路器发生故障导致短路时，熔断器 +S1Fl将熔断。充电时，与+SlA2—QO断路器并联的预充电路(+S 1 A 1—F l、+S1Al—K1和+S1A1—Rl和)将对间接电容器(Czk) 进行“软”预充，避免充电冲击电流太大损坏设备。间接电容 器为一组直流滤波电容器。牵引网产生瞬变电压时，+S3—L 1 滤波电抗器将保护能量存储系统。此外，该电抗器将牵引网和 变流单元的谐波电流有效地分隔开来。+S3—G l、+S3—G2是变 流单元的2个变流器模块(图2)，每个变流器模块分别包括2条变 流器分路，共4条变流器分路对能量的总量及流向进行调节控制 。+S 3—Fl、+S3—F2、+S3—F3，+S3—F4为带熔断器的手动隔 离开关，+S 4—L1、+S4—L2、+S4—L3、+S4—L4为平波电抗器 。进行设备维修时将系统从牵引网隔离出来以后，使用由+S3— V1和S9—R1组成的放电支路对能量存储系统进行放电。+S5— E1……+S8—E8为储能双层电容器。双层电容器特点：高动态充 电容量，具有频繁充放电能力，免维护，高效率，可分级控制 储能容量。
• 3. 超级电容储能再生制动技术
• 其次随着储能装置技术的不断发展,大 能量密和功率密度的储能装置不断涌现,这就 为解决再生制动问题开辟了一条蹊径。可将 新型储能装置——超级电容器应用在城市轨 道车辆电器制动系统中,以超级电容器为储能 元件,实现能再生制动的方法应用于实际。采 用 IGBT 为开关元件设计了超级电容储能再 生制动的主电路,以 80C196 单片机为核心, 设计储能再生制动系统的控制电路、保护电 路构,对储能再生
• 制动的控制可以达到很高的精度,可以使得 城市轨道车辆在常用工况下均能实现再生 制动。
再生制动的原理
CRH2型动车组制动控制系统原理图
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以已经投入运行的北京地铁5号线为例简单说明超级
电容储能的应用。
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当具有再生制动能力的车辆在变电站能量存储系统附
近释放能量时，牵引网网压上升，能量存储系统的调节器
• 该系统的应用具有明显优势：能量存储
系统先进、高性能的控制回路，在实时检 测到牵引网的网压波动达到设定的条件后 ，能够快速地启动充放电装置，对牵引网 进行充、放电；而同时由于采用了能够快 速进行充放电的双层电容器，整套装置能 够对牵引网的电能变化做出及时反应，从 而改善牵引网供电质量，满足车辆起动和 制动需要。但是造价昂贵，相信不久的将 来再生电能吸收技术能在地铁领域得到大 面积应用，成为轨道交通牵引供电技术发 展的方向。
再生制动在电气化铁路列车，及电力或 电、油混合动力汽车上应用较为广泛。电动 列车通常是把产生的电力输回电网，而道路 车辆则可能把电力存储在飞轮、电池或电容 器之内。
二、几种再生制动方式
• 1. 常规再生制动
• 将牵引电机产生的电能通过变流器变成 直流电反馈给直流电网， 供给其他列车使用 。所以这种再生制动也叫做反馈制动。