[發(fā)明專利]一種大功率制動(dòng)能量消耗裝置及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210416403.5
• 申請(qǐng)日: 2012-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN102882440A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玉平;張敏;陳潔蓮;周立明;陶洪亮;龍凱亮;卡格德爾·魯卡;黃一平;許汝波;郭民;柳浩;周成;黃燕艷;王海軍;孫茂;蔡宇峰;陳元初
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限公司
• 主分類號(hào): H02P3/14
• 分類號(hào): H02P3/14;H02J1/00;H02J1/02
• 代理公司: 上海碩力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31251
• 代理人: 王法男

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大功率電力電子裝置及其控制方法，具體涉及一種應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域的大功率制動(dòng)能量消耗裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國(guó)城市軌道交通建設(shè)的迅速發(fā)展，地鐵及輕軌已成為城市軌道交通的主要模式。車輛在電制動(dòng)時(shí)會(huì)向電網(wǎng)回饋能量，當(dāng)這部分能量不能完全被其他車輛或用電設(shè)備吸收時(shí)，多余的再生制動(dòng)能量將會(huì)造成電網(wǎng)電壓升高，過高的電網(wǎng)電壓將會(huì)危及電站設(shè)備、車輛車載設(shè)備的安全。因此需要將電制動(dòng)時(shí)回饋電網(wǎng)的多余能量消耗掉，以維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。

傳統(tǒng)車載制動(dòng)系統(tǒng)采用“車載制動(dòng)電阻+車載制動(dòng)斬波器”平均分散安裝在各動(dòng)車內(nèi)的方式，需在每輛車上增設(shè)制動(dòng)電阻、斬波器，投資多、重量大，且對(duì)于車流密度不大的線路，再生制動(dòng)功能得不到充分發(fā)揮，造成氣制動(dòng)投入頻繁，使得洞內(nèi)或沿線閘瓦灰塵較多，嚴(yán)重污染環(huán)境，且造成地鐵隧道內(nèi)溫度不斷升高。同時(shí)為了減少電阻制動(dòng)逸散在洞內(nèi)的溫度，工程上不得不加大洞內(nèi)排、通風(fēng)量或增大空調(diào)功率，造成工程建設(shè)費(fèi)用及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用昂貴。

國(guó)內(nèi)近幾年已建、在建或新建的多數(shù)地鐵線路對(duì)制動(dòng)電阻的設(shè)置問題進(jìn)行了大量的探索和嘗試。目前國(guó)內(nèi)已有部分線路采用將制動(dòng)電阻直接掛接在牽引變電所直流母線上的再生制動(dòng)能量消耗方式，再生制動(dòng)能量消耗裝置的工作原理是采用多相IGBT（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）斬波器和吸收電阻配合的恒壓吸收方式，根據(jù)再生制動(dòng)時(shí)直流母線電壓的變化狀態(tài)調(diào)節(jié)斬波器導(dǎo)通比，從而改變吸收功率，將直流電壓保持在某一設(shè)定范圍，使制動(dòng)能量消耗在吸收電阻上。

目前，對(duì)于制動(dòng)能量消耗裝置所采用的主要解決方案是電阻耗能型。電阻耗能型分為傳統(tǒng)車載制動(dòng)電阻耗能型和地面制動(dòng)電阻耗能型兩種。目前地面制動(dòng)電阻能耗方式轉(zhuǎn)換了一種思維方式，將車載制動(dòng)電阻從車上搬到了地面，克服了車載制動(dòng)電阻耗能方式的很多問題。對(duì)于雙制式地面制動(dòng)電阻耗能型，在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中與本專利申請(qǐng)相關(guān)的內(nèi)容主要有以下文獻(xiàn)：

文獻(xiàn)一是由湘潭市恒信電氣有限公司于2006年04月30日申請(qǐng)，并于2007年05月02號(hào)公告，公告號(hào)為CN2896640的中國(guó)實(shí)用新型專利《雙電網(wǎng)制式再生制動(dòng)吸收設(shè)備》。該專利公開了一種雙電網(wǎng)制式再生制動(dòng)吸收設(shè)備，主電路包括隔離開關(guān)GK1，GK2、快速斷路器ZK1、濾波電抗器DK_L、濾波電容C_L、預(yù)充電開關(guān)ZK2、預(yù)充電阻R_C、斬波器T₁，T₂、吸收電阻RZ₁₁，RZ₁₂、開關(guān)K_1-1，K_1-2，K_1-3、續(xù)流二極管GZ₁₁、GZ₁₂等。隔離開關(guān)GK1，GK2作為設(shè)備的電路隔離，分別與1500V、750V直流母線相連；濾波電抗器和濾波電容主要對(duì)電網(wǎng)的高次諧波進(jìn)行過濾，預(yù)充開關(guān)ZK2、預(yù)充電阻R_C、濾波電容C_L構(gòu)成預(yù)充電路，為向設(shè)備的濾波電容進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)濾波電容電壓充電電網(wǎng)的80%時(shí)，電路允許快速斷路器閉合，防止了電壓沖擊；斬波器T₁，T₂、吸收電阻RZ₁₁，RZ₁₂，開關(guān)K_1-1，K_1-2，K_1-3等構(gòu)成吸收電路，當(dāng)電網(wǎng)電壓為750V時(shí)，開關(guān)K_1-1斷開，開關(guān)K_1-3閉合，開關(guān)K_1-2的1端與3端相連，吸收電阻RZ₁₁，RZ₁₂并聯(lián)使用；當(dāng)電網(wǎng)電壓為1500V時(shí)，開關(guān)K_1-1閉合，開關(guān)K_1-3斷開，開關(guān)K_1-2的1端與2端相連，吸收電阻RZ₁₁，RZ₁₂各自單獨(dú)使用。