地铁再生制动能量回馈装置设计

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地铁再生制动能量逆变回馈电网装置的研究

（ｏＫＤＯ４Ｎ．ＬＩＭ０）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：Ｍ６Ｔ４文献标识码：Ａ文章编号：００１０２１）９０６ — ３１０ — ０Ｘ（０２０ — ０１０
ＡｐｌａｉｎｏｇｎｒｔｅＢａｉｇＥｅｇｎｅｔｄｇｉｖｃｏｕｗｙｐｉｔｆＲｅｅｅａｉｒｋｎｎｒｙＩｊｃｅ－ｒｄＤｅｉｅｆｒＳｂａｃｏｖ
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
Ｆｉｇ．１ａｎｃｒｕｉｔｕｃｕｅＭｉｉｃｔｓｒｔｒ
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、ＧＴ，控动态性能好等优点。基于ＳＰＶＷＭ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 ）。

列车再生制动吸收装置(一)

列车再生制动吸收装置、能量回馈、能量储存系统建设方案1. 实施背景随着中国铁路的快速发展，列车的运行速度和运输效率不断提升。

然而，传统的机械刹车方式已经无法满足现代列车对于节能、环保和安全的需求。

因此，采用先进的再生制动技术和能量储存系统成为必然趋势。

本方案旨在提出一套完整的列车再生制动吸收装置、能量回馈及能量储存系统的建设方案，以应对当前面临的挑战。

2. 工作原理列车再生制动吸收装置主要利用电磁感应原理，将列车的动能转化为电能。

当列车制动时，动能通过转换器转化为直流电，进而储存到能量储存系统中。

同时，能量回馈装置将部分电能回馈至牵引网，以供其他列车使用，实现能源的有效利用。

3. 实施计划步骤3.1 需求分析：对当前列车制动系统和能量储存的需求进行分析，确定装置的技术参数和性能指标。

3.2 方案设计：根据需求分析结果，设计列车再生制动吸收装置、能量回馈及能量储存系统的整体方案。

3.3 硬件开发：依据设计方案，开发核心硬件设备，包括再生制动吸收装置、能量储存系统等。

3.4 系统集成与测试：将各个硬件设备集成到一起，进行系统测试，确保系统的稳定性和可靠性。

3.5 现场安装与调试：将设备安装在列车上，进行现场调试和优化，确保设备的性能达到预期效果。

3.6 试运行与评估：进行一段时间的试运行，对系统的性能进行全面评估，收集反馈意见，持续改进。

4. 适用范围本方案适用于各类电力牵引的列车，包括但不限于城市轨道交通、高速铁路等。

通过本系统的应用，能够大幅提高列车的能源利用效率，减少制动时的碳排放，同时提高列车的运行安全。

5. 创新要点5.1 集成了先进的再生制动技术和能量储存系统，打破了传统机械刹车的局限。

5.2 实现了能源的高效利用和回收再利用，降低了能源消耗和碳排放。

5.3 提供了完整的解决方案，包括硬件开发、系统集成、现场安装与调试等环节，方便用户使用和维护。

6. 预期效果6.1 提高能源利用效率：通过再生制动技术和能量储存系统的应用，预计能够提高能源利用效率20%以上。

浅析地铁逆变回馈型再生制动能量利用装置

浅析地铁逆变回馈型再生制动能量利用装置发表时间：2019-06-13T16:58:37.120Z 来源：《防护工程》2019年第5期作者：张智鹏[导读] 本文主要对逆变回馈型再生制动能量吸收装置的工作原理、输出特性、控制策略进行分析。

深圳市市政设计研究院有限公司广东省 518000 摘要：地铁车辆制动时，电机由电动机状态转化为发电机状态，列车的动能转化为电能，向直流网反馈能量，此过程称为再生制动。

地铁具有运量大、站间距离短、车辆启停频繁等特点，列车制动回馈能量可达牵引能量的30%～40%。

由于整流机组采用的是二极管不控整流，再生制动能量无法回馈到交流侧。

当列车制动时，如果再生制动电能没有被同一供电区内处于牵引工况的其他列车吸收，反馈回电网的电能会造成直流侧网压的升高，当网压升高超过上限值时，可能会造成再生制动失效。

关键词：地铁逆变回馈型再生制动能量利用导言目前对再生制动能量的处理主要有电阻耗能型、能量存储型和逆变回馈型三种。

其主要工作原理为：处于再生制动工况下的列车回馈的能量引起网压上升，当网压上升至限值时，开启再生制动能量吸收装置，吸收多余的能量，以维持牵引网网压稳定。

本文主要对逆变回馈型再生制动能量吸收装置的工作原理、输出特性、控制策略进行分析。

1工作原理逆变回馈型吸收装置的核心是大功率四象限变流器（又称PWM变流器），它是基于PWM脉宽调制技术的一种功率变换装置，将再生制动能量回馈给不同电压幅值的交流电网。

整个装置包括双向变流器，隔离变压器等。

其成本较高，且目前受功率等级限制。

地铁牵引供电的实际情况是，需要反送回交流电网的再生制动能量小于列车从牵引网上所获取的牵引能量。

因此，对于牵引变电所而言，所需配备的逆变容量也比整流的容量小。

鉴于此种情况且基于成本的考虑，目前国内实际应用中，基本都是采用二极管整流机组与PWM变流机组相结合的方案，充分发挥二者各自优势。

但由于二极管整流机组已满足整流容量需求，该PWM变流机组仅用于逆变。

科技成果——城市轨道交通牵引供电系统制动能量回馈技术

科技成果——城市轨道交通牵引供电系统制动能量回馈技术适用范围交通行业城市轨道交通运输行业现状目前我国地铁和轻轨列车刹车制动时，车载电动机转为发电机运行，由此产生的再生制动能量将首先通过直流电网被相邻列车吸收，但当列车运行密度较低或相邻车辆也处于制动工况时，这些电能被吸收利用的几率会大大减小。

为了保证牵引供电网电压的稳定和列车安全运营，无法吸收的多余能量将由列车自身携带的制动电阻或地面制动电阻通过发热的形式消耗掉，这部分能量占列车运行牵引能耗的30%左右，造成大量的电能浪费。

成果简介1、技术原理采用该技术，在城轨列车制动时，可将原本消耗到车载或地面制动电阻上的列车制动能量回馈到35kV/33kV/10kV等交流公用电网，供给交流公用电网中的其他用电设备使用，实现能量回收再利用。

同时，再生能量回馈装置能够在交流电网功率因数较低时，作为静态无功补偿（SVG）装置运行，向交流电网补偿无功功率，提高功率因数，减少无功能量损耗，降低系统运营成本。

2、关键技术（1）高可靠性和高可用性的再生能量回馈系统技术在牵引供电系统中设置单独的再生能量回馈支路，该支路与二极管牵引整流机组在电路结构和系统保护方面具备良好的兼容性，具有多级交/直流过压保护、多级过流保护、温度保护、框架保护等系统保护功能，且回馈支路和二极管牵引整流机组支路互相独立工作，保证了整个系统的高可靠性和高可用性。

（2）城市轨道交通供电系统应用的底层控制技术底层控制技术包括基于空间矢量的两电平双模式过调制技术、高效锁相及电网故障判别技术和基于多绕组变压器的载波移相技术，能更好满足供电系统的应用要求。

（3）轴向多分裂高漏抗高解耦率变压器技术通过多绕组分裂式结构，解决变压器各绕组间相互耦合的难题，便于降低回馈系统工作时注入电网的谐波，保证回馈到公用电网的能量具备很好的清洁度，同时便于实现多支路并联，以适应不同情况下功率扩展的需求。

（4）再生能量回馈装置产品技术及模块化结构技术建立稳定的产品控制平台，模块化的结构设计实现了系统容量的灵活扩展，可维护性能好。

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。

地铁再生制动能量回馈装置结构设计

地铁再生制动能量回馈装置结构设计摘要：本文主要分析了当前我国地铁领域的再生制动能量回馈装置，详细探索了这套设备的具体原理，指出其具有多个方面的显著优势与特征，给后续这套设备的全面应用提供了较好的理论基础。

在后续的分析中，本文针对地铁再生制动能量回馈装置的相关技术进行了全面深入的分析，同时还探索了这些技术的具体应用细节内容，最终能够较好保证整套装置在地铁领域中得到较好的应用成效，切实提高地铁运作的安全性与稳定性。

关键词；再生制动；能量回馈装置；装置设计；地铁工程在当前我国各个城市的现代化发展过程中，多数城市的交通压力都出现了显著的提升，同时也成为了制约城市经济发展的重要因素。

不仅如此，随着我国城市社会民众车辆拥有数量不断变多，汽车出行引发的环境污染情况也越来越突出。

在这种情况下，我国很多城市都开始大力建设地铁项目，不仅仅能够较好缓解城市交通压力，同时也可以显著改善城市的生态环境水平，有着较为显著的现实意义。

地铁交通在具体运作过程中，基本上都穿行在地下隧道环境中，电气牵引的整体空间非常有限，因此很难布设高压牵引体系。

不仅如此，在地铁交通运行过程中，交通出行密度通常来说也比较拥挤，地铁车辆的启停相对来说也比较频繁，给地铁电力牵引体系的布设带来了较大的困难。

结合当前国内外地铁项目在这方面的实际情况来看，大部分地铁交通都开始贯彻使用直流供电牵引的模式，同时直接通过城市电网体系供电，给地铁交通提供相应的动力。

在这之中，电力牵引体系自身的可靠性，在很大程度上影响了地铁交通的稳定性，需要充分引起重视。

但结合当前的地铁运作现状来看，直流牵引供电模块也出现了电能损耗较多、电压抬升较大等各个方面的负面问题，需要在后续时间里进行针对性的调整。

在地铁交通的运作过程中，电能消耗的成本占比已经超过了40%。

因此在地铁交通运作过程中，如何通过各类可行的渠道降低电能消耗水平已经显得非常重要。

而结合当前我国地铁交通的实际运作现状来看，现有电力牵引体系还存在较为显著的不足，不仅无法节省电能消耗，同时还会带来较多不安全因素。

地铁再生制动能量逆变回馈装置关键技术及应用研究

地铁再生制动能量逆变回馈装置关键技术及应用研究发表时间：2019-07-22T17:17:05.597Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年7期作者：孙大航[导读] 当前阶段，列车进站采取的制动方式通常依靠电制动，其再生制动产生的电能大约能够占到地铁车辆牵引电能的35%~55%这个区间[1]，由此可以看出如果这部分被合理利用起来那么就会非常可观。

中铁建电气化局集团第四工程有限公司湖南省长沙市 410116摘要：针对三种新型的地铁再生制动能量吸收方案进行了对比，其中逆变回馈方案具有技术成熟度高、性价比高、运营维护方便的特点更适合地铁应用。

对逆变回馈方案的工作原理以及关键技术进行了分析，对其中主电路拓扑、输出滤波器、闭环控制系统的不同方案进行了对比。

最后给出了装置实际运行和节能的数据，验证了逆变回馈装置能够稳定牵引网电压的同时具有巨大的节能效果。

一概述当前阶段城市快速发展对交通的要求越来越高，城市轨道交通特别是地铁工程对于电力的需要与日俱增。

对于城市地铁交通项目，其中的电能消耗有一多半是用在了车辆的牵引供电以及制动系统中去。

当前阶段，列车进站采取的制动方式通常依靠电制动，其再生制动产生的电能大约能够占到地铁车辆牵引电能的35%~55%这个区间[1]，由此可以看出如果这部分被合理利用起来那么就会非常可观。

对于传统的再生制动能量吸收方案，普遍会采取的方案为电阻耗能方案。

这种方案实现起来比较简单，缺点在于无法实现再生电能的持续利用，还有就是增加的电阻导致了占地面积以及车重的增加，同时电阻发热又增加了环控设备的压力，因此建议不采取这类方案。

对于制动能量如何有效利用是当前研究城市轨道用电节能工作的重中之重，当前新型再生制动能量回馈方案有三种，这三种方案各有千秋，下面列表如下：表1 新型再生制动能量吸收方案对比通过表1的展示可以看出，逆变回馈方案优点相对其他两种更为明显。

面对当前可持续发展的要求，社会生态的严峻性，都要求城市轨道交通工程努力降低用电的成本，未来的研究重点就是再生制动能量逆变回馈装置，实现电能的有效节约。

地铁制动能量回收超级电容储能系统实例设计

超级电容器作为一种新型的储能器件，具有充放电速度快的特点，可以自由组成高电压大电流大容量的电容器阵列来存储列车的制动能量。随着材料和工艺的不断提升，超级电容的容量与可靠性得到显著提高，成本却不断降低，已经开始受到专家学者和企业的强烈关注，在国外已经实际应用于轨道交通再生制动能量回收存储系统中。西门子公司 2000 年开始研发超级电容器的制动储能技术，2001 年研制的样机在科隆试运行，产品化的 SITRAS 能量回收系统 2002 年首次在西班牙马德里地铁投入使用，图 1 所示为西门子 SITRAS 系统工作原理示意图。目前，西门子基于超级电容器的 SITRAS 能量回收系统已经在许多国家的轨道交通线路上得到了应用，北京地铁 5 号线就使用了该系统。使用西门子 SITRAS 能量回收系统前后，地铁运营的电力消耗能明显降低，在夏天站段的空调系统负荷也有所下降。此外，加拿大的庞巴迪公司也推出了基于超级电容器的能量回收系统 MITRIC，并在其国内投入使用。目前，在国内厂商尚未提供有应用于地铁制动能量回馈吸收的超级电容器储能系统产品。
在目前倡导环保节能生产、低碳绿色生活的时代下，上述的能源与资源消耗是不合时宜的。为了降低能耗、节约能源、降低运营成本，轨道交通再生制动能量的回馈吸收利用成为近年来研究的热点。其目的在于设法将列车制动能量吸收并存储起来，当需要的时候再将吸收存储的能量释放出来，提高供电电能的利用率并减少能量的浪费。目前，比较成熟并且有商业应用的轨道交通再生制动能量回馈吸收利用技术主要包括飞轮储能技术和超级电容器储能技术。而飞轮技术系统复杂庞大，配置不灵活，控制难度高，成本高，推广难度较大。还有，曾有人提出的并网式逆变馈能系统，在地铁这样的系统中，因制动持续时间短、瞬时功率大（一般为牵引功率的 1~3 倍），成本太昂贵、可靠性不够高，收益不成比，难以商业运营。

地铁供电系统再生制动能量逆变回馈装置

地铁供电系统再生制动能量逆变回馈装置摘要：我国城市化的建设速度加快，地铁作为城市轨道交通的一种，其建设效果已经成为当前非常重要的一项工作。

而要想保证地铁可以有效地运行，就需要借助更完善的措施，保证其不会出现故障。

供电系统作为地铁建设中的重要部分，其变压器情况对于整个系统的运行与地铁的正常工作都有非常重要的意义，本次以广州地铁21号线为例，就相关内容展开了针对性的阐述与分析，并列举了地铁供电系统如何使用再生制动能量逆变回馈装置，提供地铁供电系统中故障的解决措施。

希望通过文章的阐述与分析，能够进一步提升相关研究的实际效果，为我国的发展提供更大的动力，优化城市地铁的运行，降低相关问题所造成的影响。

关键词：地铁供电；再生制动能量逆变回馈装置；故障解决引言现阶段，国内各项科学技术不断进步发展，城市总体建造水平得以显著提升，地铁逐渐成为了人们常见的出行工具，据统计，截止2019年6月，全国内地已开通地铁城市达33个，开通运营里程约4600公里，且多个城市已获得规划审批、建造里程持续增加。

那么，在满足于国内城市规划建设及人们便捷化出行等各项需求的同时，地铁整体运营系统可靠性、安全性及稳定性，逐渐成为了社会各界所普遍关注的内容。

在地铁实际营运期间，供电系统往往占据重要位置，为地铁正常营运提供供配电的电力系统服务。

一、地铁供电系统再生制动能量逆变回馈装置组成1.装置组成变流器柜（2MW）配置：交流断路器，滤波器，功率模块尺寸：1800ⅹ1200ⅹ2300mm重量：2.5T隔离开关柜（2MW）配置：直流隔离开关，直流接触器尺寸：600ⅹ1200ⅹ2300mm重量：0.7T2.能量回馈装置红色虚线框内为能量回馈装置▼二．地铁供电系统再生制动能量逆变回馈装置原理示意图及再生制动回馈工作原理地铁主电路元件：直流隔离开关、熔断器、直流接触器、平波电抗器、直流母线电容、功率模块、LCL滤波器、交流断路器、防雷器。

开关器件：IGBT，3300V/1500A。

地铁车辆再生制动能量利用方案

地铁车辆再生制动能量利用方案摘要:目前，节能减排已成为我国的基本国策，建设低碳型交通基础设施、推广应用低碳型交通运输装备是城市轨道交通建设者责任。

地铁由于站间距比较短，制动频繁、列车起动，考虑各钟车型、站距、编组、发车间隔等差异，列车电制动时产生的再生能量可达到牵引能量的40％以上。

充分利用列车再生能量将节约大量能量,产生效益可观,为节能减排做出贡献.西安市地铁已经运营1、2号线，在建3、4、5、6号线，如何在保证线路运行安全的前提下,提高供电水平，同时为城市节能减排做出贡献,是我们必须考虑的问题.关键词：轨道交通；列车制动;能量回馈1 传统列车车载制动电阻方案存在的问题目前国内外城市轨道交通动车组列车均采用VVVF牵引/制动系统，采用交流电机驱动列车，制动系统普遍采用空气制动和电制动混合的形式.列车在运行时，牵引系统将电能转为机械能，使机车启动加速；在制动时，一部分采用电制动，将机械能转为电能使列车制动，另一部分采用空气制动，通过刹车闸瓦与车轮踏面摩擦而产生制动使列车减速。

传统列车上设置了车载制动电阻。

当列车制动时,首先采用再生制动方式,列车电机从电动机状态转换为发电机状态，将机械能转换为电能返回到牵引网系统，返回到牵引网系统的能量部分被相邻列车吸收，由于线路的行车密度等多种因素，很大部分能量不能被回馈，此时大量电能量得不到释放，将会使系统供电网电压急剧上升，为此列车上设置了制动电阻，将这部分能量通过电阻变成热能吸收，稳定系统电压。

电阻所转化的热能,车站环控专业通过隧道活塞风、车站轨顶排风和车站轨底排风,将热量排出车站外.车载制动电阻使用虽然方便,但也有缺点：(1)列车制动电阻吸收再生制动能量转换为热能白白消耗了,没有起到节能减排作用。

（2）列车制动电阻吸收再生制动能量转换为热能散于隧道内,虽然部分可以通过隧道活塞风排出隧道，但还有部分遗留在隧道，这部分热量使隧道温升逐步上升；（3）列车制动电阻重量大，列车运行时，不仅没有节能，还增加列车牵引能耗.(4)制动电阻体积大,而且考虑制动电阻散热需在列车上安装通风设备，这样会使列车底部其他设备安装布局困难;(5)制动电阻发热会对车体底板形成烘烤效应,有引发火灾危险。