地铁列车再生制动对牵引网电压影响的研究

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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。

高速动车组再生制动对电网电能质量的影响

高速动车组再生制动对电网电能质量的影响随着科技的发展和社会的进步，交通行业也取得了较快的发展，各种新技术、新理念逐渐应用于交通运输行业，并取得了显著的经济效益和社会效益。

高速动车组近几年也取得了较快的发展，制动技术逐渐借鉴国内外相关的经验，结合国内铁路实际开展了针对性探索、创新和应用，并取得了良好的应用效果。

本文对高速动车组再生制动对电网电能质量的影响进行了分析，并结合实际经验进行了具体模型构建和分析，以供参考和借鉴。

标签：高速动车组；再生制动；电网电能；质量随着国内高速动车组的逐渐出现和发展，制动技术也不断进行创新，取得了较大成效，目前国内高速动车已经达到350公里时速，并且在更高的速度方向上进行探索，从而更好地保证高速动车组具备安全、科学、可靠、舒适、环保的制动运行系统。

高速动车组功率大、单项整流负荷，因此冲击性大，且具有不对称性。

高速动车组运行速度和重量以及功率的配置要求制动系统必须具备良好的制动性能，才能更好地为高速动车组提供动力，进而保证安全稳定运行。

由于高速动车组在运行中遇到的路况是不一样的，尤其是面临较大的坡道时，长时间会处于再生制动状态，并且再生制动情况也经常发生在列车驶入车站时，因此研究高速动车组再生制动时对电网低能质量的影响具有科学的实践价值和研究意义。

本文主要是以电压型PWM变流器谐波的运行原理和牵引供电系统等效电路的视角，探讨交直交际车模型与牵引供电系统模型的构建，并开展分析研究，从而找到影响因素和解决对策。

高速动车组采用的是交流牵引传动系统，因此使用再生制动技术是主要的运行模式。

再生制动是指把牵引电机转化为发电机，从而将列车的动能转化为电能，进而通过接触网进行反馈的运行系统。

再生制动技术能够保证列车制动，具有节能性，降低了制动系统的维护频率。

首先从模型构建方式进行研究。

1 关于谐波模型的构建目前国内高速动车组电力牵引传动体系包括整流器、中间直流环节、逆变器三个部分，采用的交-直-交牵引变压变频调速系统，在该模式的运行下四象限变流器是最重要的运行部件，发挥重要的协调支撑功能，具体原理图示可以参考下图。

成都地铁牵引供电再生制动与维护

成都地铁牵引供电再生制动与维护摘要：城市轨道交通由于地铁站间距离较短，列车运行对数多启动、停止、制动频繁，大约有30-40％左右的能量被浪费掉了，可回收的制动能量是相当可观的。

目前成都地铁在10号线采用逆变回馈型再生制动能量吸收装置将列车制动能量通过DC1500V反馈至35kv交流中压环网中进行能量回馈，达到节约能源、提高能耗利用率、改善环境的目的。

逆变回馈型再生制动能量吸收装置已经具有可行性。

因此，逆变回馈型再生制动能量吸收装置的维护也是一个新的课题，要建立精准的维护技能及方法是十分必要的。

关键词：牵引供电；再生制动；逆变回馈；维护探讨；一、成都地铁牵引供电系统运行状况地铁的供电系统是整个地铁的重要组成部分，主要分为电源系统、牵引供电系统和动力照明供电系统三部分。

其中电源系统主要指电网到主变电所部分；牵引供电系统由牵引变电所和接触网组成；动力照明供电系统则负责供给车站、区间等各类照明以及风机、水泵、电梯、空调等动力设备和通信等自动化设备的用电。

如图1所示图1 地铁一次系统与牵引供电系统原理图1．成都地铁35KV供电网络采用分区环网接线方式向沿线的牵引变电所和降压变电所供电，每个供电分区中最靠近主变电所的变电所直接从主变电所的不同段35KV母线上分别引入一回35KV电源，其它变电所（跟随式降压变电所除外）采取环网接线形式从相邻的变电所引入两回35KV电源。

跟随式降压变电所从邻近的牵引变电所或降压变电所的不同段35KV母线上分别引入一回35KV电源，如图1所示。

为实现两座主变电所间的相互支援，在两个主变电所供电距离中间降压变电所设置35KV环网联络开关，以实现两主变电所并列运行、单一投入，退出的需要。

如图2所示。

图3 牵引所供电系统二、再生制动简介1.传统的城市轨道交通车辆再生制动能量吸收装置分散安装在各动车上，采用电阻吸收装置，即车载制动电阻。

城市轨道交通列车再生制动产生的能量一般为其牵引能量的 20%～40%，该再生制动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，剩余部分主要被车载制动电阻吸收，这将导致区间隧道和车站站台内的温度升高，增加环控系统负担，造成大量的能源浪费并使工程的建设费用和运行费用增加。

城轨列车再生制动节能与振荡抑制研究

城轨列车再生制动节能与振荡抑制研究城市轨道交通中列车制动主要由机械制动和再生制动配合完成,再生制动时,为了抑制飙升的直流侧电压,一般通过限流曲线对牵引电机的再生电流进行控制。

限流曲线上的关键参数设置,对牵引供电系统的能耗和网压有一定的影响。

同时,限流控制方式与列车运行稳定性密切相关。

结合系统工作状态对列车再生控制方式进行分析,完善再生控制策略,抑制再生时出现的电压电流振荡,可以达到提升系统再生稳定性的目的。

首先,论文为了研究限流曲线参数设置对系统的影响,进行了城市轨道交通牵引供电系统的分析和建模,完成了牵引供电仿真软件的编制。

为了验证软件的准确性,进行了地铁运行数据采集,与软件计算结果进行了对比。

论文为了量化限流参数的影响定义了网压限制率和临近变电所解列率,利用上述仿真软件,完成了城轨列车限流曲线参数对系统网压和能耗影响的分析。

接下来,为了研究系统在限流曲线控制下的稳定性问题,论文建立了包含一辆再生列车和一辆牵引列车在内的城轨单供电区间模型,并根据研究需要对系统的工作模式进行了分类。

通过对单供电区间再生系统四种主要工作模式的分析,确定了不稳定的工作模式。

在不稳定的模式下,研究了系统中牵引列车与再生列车的静态特性,以及系统的工作平衡点,通过平衡点附近的小信号模型分析,建立了对应的传递函数模型。

在考察单一限流曲线控制下的传递函数特性的基础上,分析了系统的振荡机理。

在此基础上,论文提出了加入PI控制器的第一种振荡抑制策略,通过简化系统传递函数的方式,完成了控制器的参数设计,并讨论了其他参数对PI控制的稳定性影响。

第二种振荡抑制策略是建立在哈密顿系统的基础上,应用能量成形理论对系统进行分析,通过配置系统的互联和耗散矩阵来完成系统的控制器设计。

在此策略下,设计了其他列车负载观测器实时计算系统平衡点。

论文最后在Matlab搭建的仿真模型上验证了单区间再生控制系统振荡现象,完成了振荡抑制策略的仿真,仿真结果验证了振荡机理分析的正确性和振荡抑制策略的可行性。

大学毕业论文：动车组再生制动的研究 12000

摘要带动力的动车和不带动力的动车通过固定编组共同组成了动车组，动车组具有舒适安全等优点，因此在全国范围内甚至世界许多国家中得到了普遍的使用和推广。

再生制动与传统的空气制动相比具有不可比拟的优越性，是目前所使用的制动方式中唯一可以向电网回馈能量的一种制动方式，它较传统的空气制动而言，相关部件磨损程度较小，且在制动的同时还能节约能源,在资源日益匮乏的今天有着重大的意义。

在再生制动的过程中，是将原本为电动机的异步牵引电机，变为了发电机，产生反向电流和反向转矩，从而达到制动的目的。

而因再生制动产生的三相交流电经过中间的逆变器和脉冲整流，先变为单相直流电，再变为单相交流电，最后通过牵引变压器反馈回电网。

本文主要介绍了制动方式的分类，复合制动系统以及再生制动的工作原理，并深入研究了交流牵引传动系统。

关键词：再生制动；动车组；交流牵引传动系统AbstractA emu is a fixed train consisting of a powered train and an unpowered trailer. Due to its safety, comfort and other characteristics, the emu has been widely used in countries and regions around the world. Regenerative braking is the only braking method that can feed back energy to the power grid. Compared with the traditional air braking, the wear degree of relevant parts is small, and the braking can save energy at the same time, which is of great significance in today's increasingly scarce resources.In the process of regenerative braking, the asynchronous traction motor originally used as a motor is turned into a generator to generate reverse current and reverse torque, so as to achieve the purpose of braking. The three-phase alternating current generated by regenerative braking passes through the middle inverter and pulse rectification, and first becomes single-phase direct current, then single-phase alternating current, and finally feeds back to the power grid through traction transformer. This paper mainly introduces the classification of braking mode, the working principle of compound braking system and regenerative braking system, and deeply studies the ac traction drive system.Key words：regenerative braking; The emu. Ac traction drive system目录第一章绪论 (4)1.1 研究背景 (4)1.1.1 国外现状分析 (4)1.1.2 国内现状分析 (4)1.2 本文主要研究内容 (6)第二章制动系统概述 (8)2.1 制动系统对动车组的意义 (8)2.2 制动方式的分类 (8)2.2.1 按动能转移方式分类 (8)2.2.2 按制动力的形成方式 (10)2.2.3 按制动力的操纵控制方式 (11)2.3 高速动车组复合制动系统 (11)2.3.1 高速动车组复合制动系统组成和特点 (11)2.3.2 高速动车组复合制动系统制动能量分配 ......................... 错误！未定义书签。

地铁牵引系统供电节能优化研究

地铁牵引系统供电节能优化研究摘要：地铁作为现代社会重要的交通工具，每天承载着大量的乘客。

由于地铁站之间的距离相对较短，地铁车辆在短时间内频繁停止和运行，这导致了大量的牵引耗电和无法被电网吸收的再生制动能量浪费。

传统地铁车辆通常采用制动电阻来消耗无法被电网吸收的再生制动能量，但是通过引入地面能馈装置和取消车辆制动电阻，可以显著减少能源消耗，并且降低维持隧道内温度的成本。

因此，对于此课题的研究具有重要意义。

关键词：地铁；牵引系统；供电节能；优化引言：地铁运营中频繁启动和停靠导致有大量制动能量产生，最高可达40%。

若不有效利用这些能量会造成严重的能源浪费，因此需要采取措施来有效利用制动能量。

在传统地铁的牵引系统中，再生制动能量的利用方案通常包括储能模块和制动电阻等。

尽管这些方案在一定程度上能够应用能量，但在改造成本和热量挥发方面仍然存在不足之处。

因此，有必要对再生制动能馈式节能技术进行分析，通过实现对制动能量的有效应用，以满足地铁行业可持续发展的需求。

1.地铁牵引供电系统分析地铁供电系统分为中压和直流牵引两部分。

直流牵引系统本身就有“多电源”和保护“多死区”两大特征。

多电源指的是当牵引网出现短路时，整座牵引变电所都可以通过牵引网向短路处提供电力，许多人以为是两侧供电两侧的牵引变电所向短路的地方供电，但实际上并非如此。

根据不同的需求，牵引供电体统可以采用不同的操作方式，主要有如下几种方式：一是可以正常牵引变电所的是两台机组并列运行，从而产生相同作用的二十四脉冲整流。

二是在单机操作的情况下，也能实现单机群机操作。

三是在地铁牵引供电系统中，有一种情况下，需要将两个独立的牵引变电所进行解列，才能使其不运行。

四是在正常的双向电力供应之前，有一个牵引变电站发生了故障，现在已经不在运行了。

五是当尾部牵引变电站发生故障时，则需采用单侧电源。

举个例子，当一列列车在牵引网的尽头即将起动时，其运转率小于起动时的电压，则可以通过隔离侧向电气开关，使纵行的接触网并联；这样可以让回路中的阻力减小，进而减少电压损耗。

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。

网压上限值对地铁列车再生制动能量利用影响

网压上限值对地铁列车再生制动能量利用影响陈磊;胡文斌;孙其升;吕建国;赵刚【摘要】以南京地铁2号线为例进行直流牵引供电仿真,计算出不同发车间隔下网压上限值为l 750 V和1 800 V时地铁牵引供电系统各部分能量消耗,得出系统总再生能量制动利用率和节电率的变化.仿真结果表明,提高网压上限值能够提高再生制动能量利用比例,达到一定节能的效果.【期刊名称】《电气化铁道》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4页(P47-50)【关键词】地铁;再生制动能量;网压上限值;牵引直流供电系统【作者】陈磊;胡文斌;孙其升;吕建国;赵刚【作者单位】南京理工大学;南京理工大学;南京理工大学;南京理工大学;南京理工大学【正文语种】中文【中图分类】U231.8现代地铁列车广泛采用再生制动系统，其主要优势体现在以下3个方面：（1）由于部分列车制动能量反馈回直流供电网络，被附近车辆吸收，减少了牵引变电所的整流输出，节约了电能；（2）减少了制动闸瓦磨损；（3）抑制了车载制动电阻发热所引起的隧道及站台内环境温度的升高。

然而，由于牵引变电所主要采用整流机组，不能反向注入电流，当在线列车大部分处于再生制动工况下时，网络无法吸收列车产生的多余再生制动能量。

这部分能量将导致列车处及其附近的线路网压上升。

当接触网网压超过其上限值，列车启动车载制动电阻以消耗多余的再生制动能量。

测试[1～3]研究表明，提升网压上限值可以提高再生制动能量的利用效率，对牵引供电系统节能有一定的作用。

下文对地铁直流牵引供电系统进行仿真分析，研究网压上限值对牵引供电系统再生制动能量利用的影响，为地铁供电设计和节能改造提供一定的理论参考。

网压上限值即等于制动电阻启动电压值，是通过修改制动电阻启动电压来改变的。

地铁牵引供电系统制动电阻设置一般有车载和地面2种形式。

而大部分地铁设计过程中，制动电阻采用车载形式，用于抑制列车受电弓处的网压，达到限制整个牵引供电网网压的作用。

基于地铁B型车牵引能耗与再生制动节能效果分析

3.5垂向止挡间隙调整
垂向止挡间隙值为28～35mm。拧松垂向止挡紧固螺钉，增减调整垫，使之达到规定值后，重新紧固。
3.6车辆地板布高度调整
用轨对轨定位架测量地板布到轨面距离，同一辆车的误差不超过1mm，同一列车误差不超过2mm。
车辆的高度调整用空气簧下面的调整垫来进行。调整垫的厚度为：新造车0～6mm，车轮磨损后0～36mm。不得用高度阀调整车辆高度。
3.7车体倾斜测量
保证空气簧高、四角高在规定范围，用倾斜尺杆和卷尺测量，车体左右倾斜应不大于10mm。若不符合要求，通过在空气簧下平面加垫进行调整。
4地铁B型车再生制动节能方案
为了实现地铁B型车的牵引节能，需要针对地铁B型车进行再生制动节能方案的确定。首先需要进行再生制动电能的分析，其次，对B型车的运行速度进行合理化的调节，最后对车辆类型的选择进行分析。B2型车在下行与上行中的耗电量分别为958每千瓦时、1066每千瓦时，上下行差额在108每千瓦时；其再生制动电能分别为481.98每千瓦时，553每千瓦时，上下行差额为71每千瓦时。节能效果效率为50%；B1型车在下行与上行中的耗电量分别为912每千瓦时、1053每千瓦时，上下行差额在141每千瓦时；其再生制动电能分别为455每千瓦时，492每千瓦时，上下行差额为37每千瓦时，节能效率为49%。从以上数据中能够得出以下结论：第一，地铁再生电能与列车制动初速度之间为正比例关系，当制动的初始速度比较大的情况下，其再生电能量将会增大。但是如果在上坡道进行制动环节中，所需要的制动力都比较小，其再生电能量也随之降低了很多。第二，再生制动电能与地铁列车的质量相关，但与动车、拖车的比例关系不大。在进行分析环节中能够发现B2型车的线网电流大些。运行速度的合理化调节为了实现再生制动节能，需要对地铁列车的实际运行速度进行合理化的调节，具体的调节中，需要将列车运行的速度提升。目前，在很多城市中都将地铁的运行速度提升。在不同的速度习其再生制动能耗不同，所达到的节能效果也不同。如，当最高的运行速度为75km/h时，区间运行时间为3223秒，最大的牵引能耗为709；当最高的运行速度为95km/h时，区间运行时间为2936秒，最大的牵引能耗为895。针对以上数据分析，列车提速之后的能耗时增加了25%。分为B1和B2，其中B1型列车为3动3拖编组，B2型列车为4动2拖编组。列车速度分析根据B2型车技术标准，得出这样的数据信息，地铁在平直干燥轨道上进行启动加速时，其平均起动加速度大于等于1.0m/s2。而速度从0加速到100km/h时,其中平均起动加速度大于等于0.5m/s2。反过来,列车进行制动减速环节中,其制动初速度为100km/s2时,其常用的制动平均减速度大于等于1.0m/s2。在对北京市B型地铁启动与制动加速度和减速度进行分析中,能够发现,B型车从0加速到96km/s2时,加速度在0.6-1.0m/s2。实际的地铁列车的加速度均高于指标，针对这样的情况，具体的原因如下：第一，在B型地铁线路上进行不同程度的坡度设计，设计出节能坡。第二，节能坡能够实现高车站、低区间，保障列车在出站环节中是下坡，其启动的加速度就比较快，也比较节能。在进站为上坡路，制动减速也比较快，通过增加滑动摩擦力的方式，迅速的停车。牵引耗电分析B型车中不同的细分型号其运行牵引耗电量不同，其中B2型列车每千米的电能消耗为3.41千万时。而B1型列车每千米的电能消耗为3.25千瓦时。具数据统计，我国地铁每车每千米的耗电量一般在2.5-3.0千瓦时之间。

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。

地铁牵引供电系统再生能量方案分析

地铁牵引供电系统再生能量方案分析文章介绍了目前国内地铁牵引供电系统再生能量装置采用的主要技术方案，分析了各种方案的优缺点；新建对地铁线路的再生能量方案提出了建议。

标签：地铁牵引；供电系统；再生能量引言近年来，我国城市轨道交通发展迅速。

目前国内轨道交通车辆普遍采用先进的VVVF调速技术，地铁车辆在运行过程中，由于站间距一般较短，车辆启制动性能较高，从能量相互转换的角度来看，制动能量是相当可观的。

但是，在采用电阻耗散方案的再生能量系统中，多余的能源被电阻消耗掉，不但不能节能，反而增加了城市轨道交通线路通风散热系统的负担，因此研究城市轨道交通再生制动能量利用技术，提高再生制动能量利用率，对节能减排和可持续发展具有很重要的意义和实用价值。

1 地铁牵引供电系统组成在地铁牵引供电系统中，电能从10kV（或35kV）交流母线经牵引降压变压所、馈电线、接触网输送给轨道交通车辆，产生的电流从轨道交通车辆行驶的钢轨和回流线流回变电所。

由馈电线、接触网、钢轨和回流线组成的供电网络称为牵引网。

地铁牵引供电系统由牵引降压变电所和牵引网组成，其中牵引降压变电所和接触网是牵引供电系统的主要组成部分。

地铁牵引供电系统组成如图1所示。

图1 地铁牵引供电系统示意图地铁车辆的制动方式为电制动（再生制动）和空气制动，运行中以电制动为主，空气制动为辅。

根据经验，地铁再生制动产生的能量除了一定比例（一般为20%～80%）被其他相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被列车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。

当列车发车密度较低时，再生能量被其他车辆吸收的概率将大大降低。

2 天津地铁1号线再生能方案天津地铁1号线为改善既有线西站至新华路早期建设区段的隧道温度，刘园至双林全线采用电阻耗能型再生能量吸收装置。

其主要工作原理是：当处于再生制动工况的列车产生的制动能量不能完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后，牵引变电所中设置的再生能量吸收装置投入工作，吸收掉多余的再生电流，使车辆再生电流持续稳定，以最大限度地发挥再生制动性能。

浅析地铁牵引供电系统再生制动储能控制

浅析地铁牵引供电系统再生制动储能控制目前，地铁技术快速发展，许多大中型城市的人们日常出行越来越多的选择地铁做为主要交通工具，而在地铁的运行过程中，每个站之间的距离都不是很长，地铁需要在短时间里重复启动和制动，这种频繁的启动和制动会产生大量的制动能量，合理的对制动能量进行吸收利用能实现经济效益最大化。

由此，本文将对地铁牵引供电系统的再生制动储能控制的重要性、吸收方式等方面进行分析研究。

标签：牵引供电；再生制动；储能1地铁牵引供电系统再生制动储能的重要性随着经济的快速发展，城市化进程不断加快，我国地铁技术水平也得到有效提高，地铁在启动和制动的过程中会产生大量的制动能量，目前，国内对再生制动能量利用率较低，大部分多余的能量使用吸收电阻来消耗掉，虽然能起到稳定电网电压的作用，但是会提高地铁运行隧道的温度，加大了地铁线路通风散热系统的散热困难。

因此，对地铁牵引供电系统再生制动能量进行储存利用，不仅能提高再生制动能量的利用率，达到节约能源的目的，很好的适应政府提出的节能减排要求，还能提高地铁运行的安全和稳定。

2牵引供电系统再生制动能量吸收方式根据对多余制动能量利用方式不同，再生制动能量吸收可分为耗能型、馈能型和储能型这三种：（1）耗能式再生制动能量吸收方式。

耗能式再生制动能量吸收方式是属于消耗型的一种吸收方式，通过安装电阻，将多余的再生制动能量转换成热量散发出来，主要由车载式和地面式这两种形式组成。

车载式是在每个车辆安装消耗能量的电阻，这种安装方式不仅使车辆处于高度负重状态，影响车辆运行状态，在一定程度上也加重了车辆维护工作人员的工作负担。

车载式安装方式和地面式安装方式，都是将能量散发掉，没有将能量进行合理利用，从某种程度来看并不符合再生制动的能量利用要求。

（2）能馈式再生制动能量吸收方式。

能馈式再生制动能量吸收方式是通过逆变装置将能量进行转换，转换成交流电形式供给其它三相交流用电设备使用，这样不仅可以节约机车制动能量和有效缓解地铁隧道的温度上升情况，还能在一定程度上减轻系统通风设备的工作量，并且跟耗能式相比，更符合环保低耗的要求。

地铁再生制动能量回馈装置研究

地铁再生制动能量回馈装置研究发布时间：2021-06-28T11:58:59.020Z 来源：《工程管理前沿》2021年7卷第5期作者：张健楠[导读] 本文以地铁再生制动能量回馈装置中心，从其工作原理张健楠北京市地铁运营有限公司供电分公司北京 100082摘要：本文以地铁再生制动能量回馈装置中心，从其工作原理、设置方案、模型仿真等多个方面研究了该装置。

此过程中，可设置其工作模式为：在地铁再生制动能量促使牵引直流电网的电压升高并达到设定上限时，能量回馈装置则会将直流高压转换为交流高压，并将其传输至10kV中压网，以实现制动能量的再利用，这样不仅可大大降低地铁牵引供电系统的能耗，同时也可保证地铁制动过程中直流网压处于稳定状态，并提升供电设备的安全性和可靠性。

关键词：地铁；再生制动；能量回馈；牵引直流网；牵引供电1.再生制动能量回馈装置的工作原理通常情况下，城市轨道交通均会使用可随时变换电压频率的直交传动方式，制动过程中通常会使用再生制动、电阻制动、空气制动、液压制动等相互结合的制动方式。

但是，地铁运行期间，使用的制动方式主要以再生制动、电阻制动为主，当地铁运行时速降至5KM以下时，则会使用空气制动、液压制动等辅助制动方式，直至地铁完全停止。

现阶段，绝大多数地铁都使用制动电阻来消耗能量，这样不仅会消耗大量的电能，同时也会增加通风设备的负荷。

其次，由于制动电阻会占用地铁自身的重量，增加车身负担，基于此，本文重点研究了地铁再生制动能量回馈装置，以便能够将地铁运行过程中的制动能量回馈至交流电网并对其进行再次利用，以此来降低能耗，实现能量的回收利用。

能量回馈装置交流侧通过断路器柜经变压器接入10kV中压网，直流侧通过断路器柜连接750V直流网。

若此时系统检测发现直流侧的电压值超出设置的逆变电压值时，变流器就会在逆变状态下运行，并会将直流侧能量回馈至交流网，直至直流侧电压值小于设置的逆变电压值为止，这时变流器将处于待机模式；若在系统检测过程中，直流侧电压值小于设置的整流电压值时，变流器就会在整流状态下运行，并将交流网的能量传输至直流网，直至直流侧的电压值大于设定整流电压值为止，此时变流器处于待机模式，同时整个设备也无需配备能量存储组件，无需考虑电阻发热问题，该装置运行过程中，环境影响也相对较小且便于维护。

列车再生制动对接触网电压影响研究和对策

列车再生制动对接触网电压影响研究和对策摘要：大功率交直交列车再生制动功率大,再生制动能量反送回牵引供电系统时，将引起牵引网及接触网电压抬升,尤其当机车位于长大坡道区段制动时，易出现车辆制动性能下降、接触网电压上升、变电所保护跳闸等现象，影响了牵引供电系统的安全和运行。

为解决列车再生制动引起的车网电气耦合问题,基于WEBANET仿真软件,模拟分析CRH380AL和HXD1机车在最大制动功率制动时对牵引网及接触网电压的影响,并针对再生制动引起的牵引网及接触网电压升高提出了加装吸能、储能装置、变压器设置有载调压开关、同相供电等措施,并通过仿真验证其有效性。

关键词：地铁列车；列车再生制动；接触网引言对于地铁列车运行而言，一般是将制动过程所产生的能量直接回馈给电网，此时如果该能量无法被其他车辆或用电设备完全吸收时，会导致电网电压升高，从而影响地铁列车和变电所设备的运行效率。

而再生制动能量吸收装置的应用，不仅可以将剩余能量消耗掉，而且还可以有效维持电网电压稳定。

中压能馈型再生制动电能利用装置属于一项国家级的最新科技成果，其既可以将列车再生制动过程中所产生的多余能量传输至交流电网，而且还可以有效降低列车再生制动能量在电阻上的大量消耗，进而达到节约能源的目的，同时，还可以为列车运行提供所需要的牵引能量，进而降低直流网压跌落风险。

1再生制动失效抑制研究现状直流制式的城市轨道交通中，列车制动频率高，且无再生制动能量返送电网的通路，容易造成牵引网电压抬升，导致再生制动失效。

抑制直流牵引网电压波动的方法共有三类，第一类为设置车载制动电阻或设置地面制动电阻消耗再生制动能量；第二类为将再生制动能量逆变回馈至中低压系统；第三类为设置地面储能装置或车载储能装置储存再生制动能量。

纯电阻制动方案在节能效果方面显然不如另外两类，逆变回馈方案存在对中低压系统产生谐波污染的问题。

在交流电气化铁路中，列车再生制动失效抑制方案鲜有研究。

许多研究致力于研究基于储能的再生制动能量利用方案，却忽略了保障列车全功率再生制动是其前提条件。

列车再生制动能量回收方法及研究分析

列车再生制动能量回收地方法及分析城市轨道交通是耗电大户.而如何高效利用电能是目前城市轨道交通节能技术地关键问题.车辆在运行过程中，由于站间距一般较短，因此要求起动加速度和制动减速度比较大，并具有良好地起动和制动性能.城轨交通供电系统一直采用二极管整流技术实现交流电源到直流牵引电源地转换，特别是采取24脉波整流技术后，与电网地谐波兼容问题得到较好地解决.该技术虽然可以较好地满足车辆牵引取流地需求，但是此类系统存在以下问题：（1）只能实现能量地单向流动，对于需要频繁起动和制动地地铁、轻轨等交通工具，制动能量地回收有着很大地潜力.车辆再生制动产生地反馈能量一般为牵引能量地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地不同而异)被其它相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被车辆地吸收电阻以发热地方式消耗掉或被线路上地吸收装置吸收.如果在一列地铁列车刹车时附近没有其他列车加速运行，那它所回馈地电能中只有30％～50％能被再次利用(尤其是在低电压、高电流地网络系统里).如果当列车发车地间隔大于10 min时，再生制动能量被相邻列车吸收重新利用地概率几乎为零.b5E2R。

（2）由于制动电阻地发热引发站台和地下隧道热量积累、温度上升，某些城轨系统隧道温度高达50℃，不得不加大通风设备地容量，造成严重地二次能耗；p1Ean。

（3）对于车载制动电阻模式制动电阻增加车体自重造成地电能消耗十分可观；（4）牵引网上同时在线运行地车辆有十几对甚至几十对，负荷地变化造成牵引网压波动严重，不利于车辆平稳、可靠运行.可见车辆地制动能量至今还是一种没有被很好地开发利用地能量.DXDiT。

目前,在我国大力提倡节能降耗地形势下，城轨供电系统地发展进度已滞后列车车辆技术地发展，多个待建地城市轨道线路，如无锡、苏州、长沙、西安、深圳和广州等多条线路，都提出了对现有牵引供电系统进行技术改造地需求或者是寻求更好地储能装置去回收这些多余地再生能量.再生制动能量循环利用主要有储能和逆变两种方式:储能所采用地技术主要有蓄电池储能、电容储能、飞轮储能3种;而能量回馈所采用地技术主要是逆变至中压网络和低压网络两类.RTCrp。

试论城市轨道交通车辆再生制动原理

试论城市轨道交通车辆再生制动原理城市轨道交通车辆是现代城市中必不可少的交通工具之一，它的设计和制造非常注重安全性能和能源的节约利用。

制动是城市轨道交通车辆的一个重要部件，它可以保证行车的安全和舒适性。

再生制动原理是指在行车时，车辆通过牵引逆变器将制动电阻转为电能回馈给电网或者车辆电池，实现能量的再利用。

下面，本文将从城市轨道交通车辆再生制动原理的具体实现、优缺点以及未来发展等方面进行论述。

具体实现城市轨道交通车辆再生制动的实现需要两个部分：唤醒和电路，唤醒可以通过多种现代技术实现，主要包括电机能量控制、电机失速检测和零序电流检测等方式。

电路部分则包括IGBT（ Insulated Gate Bipolar Transistor）逆变器、中间电容器模块和高压直流电池模块等组件。

IGBT逆变器一般采用三相桥式全控波式电路，通过控制斩波角来调节牵引/制动电机输出电压。

中间电容器模块用于平衡电压波动和波纹，高压直流电池模块负责接收能量和存储电能，实现制动能量的再利用。

优缺点再生制动技术对于城市轨道交通车辆具有多方面的优点。

首先，它可以实现制动能量再利用，大大提高能量利用效率。

其次，通过再生制动，车辆牵引系统中电压和电流的波动均可减小，在降低电网谐波污染等方面具有积极的作用。

此外，再生制动的实现可以减少劣质电网进口，保证运行的稳定性和安全性。

然而，城市轨道交通车辆再生制动也存在一定的缺陷。

其中一个主要问题是能量回馈量较小，对于相较于常规制动，其能量消耗减少程度有限。

另外，再生制动的实现需要多种附加设备和复杂的电路结构，增加了车辆制造和维修成本。

未来发展随着技术的不断发展和能源环保的日益重视，城市轨道交通车辆再生制动技术将逐渐得到普及和提高。

未来的发展方向主要有以下几个方面：（1）开发更为先进的电路控制和能量变化技术，提高能量回馈效率和减小制动时的能量消耗量。

（2）引入更先进的电池技术，提高能量存储效率和容量。

地铁制动能量分析及再生技术研究

地铁制动能量分析及再生技术研究摘要：针对目前国内城市轨道交通采用电阻吸收方式存在的浪费能量及需加装散热设备的缺点，提出了采用电容吸收的方案，该方案充分利用了制动能量，减小了环境污染。

该方案利用Simulink 工具建立了地铁制动动态模型，通过仿真得到了地铁在不同初速度下产生的制动能量，仿真结果表明对制动能量进行回收利用将带来巨大的经济效益。

关键词：制动能量；再生技术；电容吸收；轨道交通0 引言城市轨道交通工程中，普遍采用直?交变压变频的传动方式，车辆的制动方式为电制动（再生制动）+ 空气制动，运行中以电制动为主，空气制动为辅。

列车在运行过程中，由于站间距较短，列车启动、制动频繁，制动能量相当可观。

根据经验，地铁再生制动产生的能量除了一定比例（一般为20%～80%，根据列车运行密度和区间距离的不同而异）被其他相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被列车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。

当列车发车密度较低时，再生能量被其他车辆吸收的概率将大大降低。

资料表明，当列车发车间隔大于10 min时，再生制动能量被吸收的概率几乎为零，此时绝大部分制动能量将被车辆吸收电阻吸收，变成热能并向四外散发，这必将使隧道和站内的温度升高[1]。

目前国内城市轨道交通在地面采用电阻能耗吸收装置处理列车运行过程中的再生能量，这不仅浪费能量，而且也增加了站内空调通风装置的负担，并使城轨建设费用和运行费用增加。

如能将这部分能量储存再利用，这些问题将迎刃而解。

1 制动能量回收方案目前，吸收装置所采用的吸收方案主要有电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型和逆变回馈型等4种[2]。

其中电阻耗能型是将制动能量消耗在吸收电阻上，这是目前国内外应用比较普遍的方案，该方案控制简单、工作可靠、应用成熟，其主要缺点是该方案只能将电能转换为热能排掉，造成能源浪费，而且电阻散热会导致环境温度升高，因此需要相应的通风装置，即增加了相应的电能消耗；电容储能型是将制动能量吸收到大容量电容器组中，当供电区间有列车需要取流时将所储存的电能释放出去，其主要缺点是要设置体积庞大的电容器组，且电容因频繁处于充放电状态而导致使用寿命短；飞轮储能型的基本原理与电容储能型一样，只是储能元件为飞轮电机，但由于飞轮长时间处于高速旋转状态，且飞轮质量也很大，故摩擦耗能问题严重，飞轮工作寿命短；逆变回馈型是将车辆制动时的直流电逆变成工频交流电与车站内380 V电网并网，将电能消耗在站内电梯、照明、通风等用电设施上，该吸收方案有利于能源的综合利用，实现了节能，但是技术复杂，设备投资很大。

城市轨道交通能馈式再生制动技术及其对电网的影响

第37卷第12期2009年12月V o.l37 N o.12D ec. 2009城市轨道交通能馈式再生制动技术及其对电网的影响陶章荣1,潘爱强2(1.上海申通地铁集团有限公司,上海 200233;2.华东电力试验研究院有限公司,上海 200437)摘要:城市轨道交通起停频繁、速度变化快、制动能量大,可以重新利用制动能量的再生制动技术也在不断改进。

回顾了各类常规制动技术及其特点,并介绍了最新的能馈式再生制动技术,研究论述能馈式再生制动技术对电网的影响,从电能质量、电能计量、继电保护三个方面分别进行分析,有助于电网应对城市轨道交通再生制动电能的注入。

关键词:城市轨道交通;能馈式再生制动技术;电能质量;电能计量;继电保护作者简介:陶章荣(1962 ),男,工程师,从事城市轨道交通变电运行管理工作。

中图分类号:TM712 文献标志码:B 文章编号:1001 9529(2009)12 2035 03R egenerative braking of urban rail transit w it h energy feedback and its influence on pow er gridsTAO Zhang rong1,PAN A i q i ang2(1.Shangha i Shentong M e tro Co.,L td.,Shangha i200233,Ch i na;2.East Ch i na E lectr i c P ower T est&R esea rch Instit ute Co.,L td.,Shangha i200437,Ch i na)Abstrac t:The urban ra il trans itwh ich i s characterized by frequent start up and shut do w n and quick speed variation, genera tes great energy dur i ng braki ng.T herefore,the techno logy o f reg enerati ve brak i ng t hat could reuse braki ng ene rgy has been stud i ed a l o t.T he trad iti ona l techno log ies of brak i ng and the i r fea t ures we re v i ew ed,and the ne w technology of regenerati ve brak i ng w ith energy feedback was reco mm ended.The i nfl uence o f regenera ti ve brak i ng w it h ene rgy feedback on powe r g ri ds w as d i scussed i n the aspects of pow er qua lity,energy m e teri ng,and re lay protection.K ey w ords:urban rail transit,regenerati v e brak i ng w ith energy feedback,po w er qua lit y,energy m eter i ng,relay pro tecti on1 再生制动技术城市轨道交通启停频繁,使其制动技术变得十分关键。

地铁车辆再生制动能量的研究

地铁车辆再生制动能量的研究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。

目前轨道交通普遍采用的VVVF动车组列车，其制动一般为电制动（再生制动、电阻制动）和空气制动两级制动，运行中以再生制动和电阻制动为主，空气制动为辅。

传统的列车电阻制动做法是将制动电阻装设在车辆底部，当再生电阻不再起作用时采用空气制动。

传统的列车电阻制动产生的大量热量散发在地铁隧道内，在大运量、高密度的运行条件下，使地铁洞体的温升加剧，增加了环控系统的压力。

随着科技的进步和技术的发展，人们在节约能源、减少排放、环境保护方面意识逐渐增强，在全球倡导节能、低碳的今天，城市轨道交通中的再生制动能量回收利用问题得到了全世界轨道交通界的广泛关注。

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以消除对城市环境和人民身体的影响是非常重要的。

因此在牵引供电系统中装设电能吸收装置对再生制动所产生的电能进行吸收、储存和再利用是必要的，人们在这方面进行了有益的探索。

2.再生制动能量吸收装置技术发展现状目前再生制动能量吸收装置类型主要分三大类，即消耗型（主要包括电阻耗能型）、储能型（主要包括电容、电池、飞轮）和回馈型（低压回馈型和中压回馈型）。

较常用的有电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型和逆变回馈型四种方式。

几种再生制动能量吸收装置接线方式如下：2.1电阻耗能型电阻耗能型再生能量吸收装置主要采用多相IGBT斩波器和吸收电阻配合的恒压吸收方式，根据再生制动时直流母线电压的变化状态调节斩波器的占空比，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。

地铁再生制动能量吸收装置的研究和应用83

地铁再生制动能量吸收装置的研究和应用摘要：在地铁站吗对于列车的设备以及车辆而言，因为较短的间距，而且频繁的制动以及列车启动，就会导致因为升高的网压以及温度的升高导致运行出现问题。

所以无论是在国内还是在国外，对于剩余制动能量，现在采用的一种吸收装置就是制动能量吸收装置，可以稳定电网电压，主要有四种吸收方案：电阻耗能、电容储能、飞轮储能以及逆变回馈，本文将对地铁再生制动能量吸收装置进行分析研究。

关键词：地铁；再生制动；吸收装置；应用中图分类号：U231文献标识码：A1国内外研究现状1.1飞轮储能型飞轮储能型再生制动能量吸收装置的工作原理是对直流牵引网空载电压及母线电压进行跟踪判断，确定列车在制动时产生的能量能否被本车机电设备或者相邻列车所吸收。

当判断牵引变电所附近有列车制动产生的再生能量需要吸收时，飞轮装置加速转动，用来储存能量；当判断牵引变电所附近有列车启动需要从直流牵引网取流时，飞轮装置减速转动，此时即为发电设备向直流牵引网反馈能量。

1.2电阻耗能型电阻耗能型吸收装置主要由多相IGBT斩波器和耗能电阻组成。

利用列车再生制动时牵引网直流母线电压来调节多相IGBT斩波器，进而改变装置吸收的功率，将牵引网直流电压控制在设定值的范围内，再将制动产生的能量用耗能电阻消耗。

该吸收装置目前技术已经成熟，斩波单元、电阻单元均已可模块化生产，运营维护方便，控制操作简单，价格相对较低。

1.3电容储能型电容储能型再生制动能量吸收装置的工作原理是利用三相逆变器将列车制动时产生的再生能量吸收到大容量电容中，在列车起动及加速需要从直流牵引网上获取电流时，该装置将电容中存储的能量释放出去给列车进行再利用。

电容储能型是一种静态储能的再生能量吸收装置。

2地面吸收装置基本原理介绍城市轨道交通车辆有频繁制动的特点，主要采用电制动和气制动两种方式，电制动为再生方式。

当车辆电制动时，牵引电机变为发电机，将制动能量转换为电能回馈到电网，一部分能量被同一供电区间的车辆启动消耗，为避免电网电压升高，引起设备故障，其余能量需要吸收。