[發(fā)明專利]一種高壓交流動車組再生制動能量回饋吸收利用裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410164324.9
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103915857A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武華軍;藍信章;安剛虎
• 申請（專利權(quán)）人: 青島海能阿爾派軌道電力設(shè)備工程科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M5/44;B60L7/14;B60M3/06
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所 37104
• 代理人: 張世功

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于高壓電氣化鐵路節(jié)能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種再生制動能量回饋吸收利用裝置，特別是一種城際鐵路高壓交流動車組再生制動能量回饋吸收利用裝置。

背景技術(shù)：

在城際鐵路交通中，交流傳動方式已經(jīng)普遍采用，城際鐵路高壓交流動車組在運行過程中，由于兩站之間的距離較短，動車組需要頻繁起動和制動，因此要求動車組的起動加速度大，制動減速快，制動平穩(wěn)，在制動過程中，動車組產(chǎn)生巨大的制動能量，對產(chǎn)生的制動能量進行回收利用已成為現(xiàn)有城際鐵路運營成本的重要課題。在現(xiàn)有技術(shù)中，制動能量吸收方式主要包括電阻耗能、逆變回饋、電容儲能和飛輪儲能等幾種，但是這幾種吸收方式都存在各自的優(yōu)缺點，電阻耗能只能將電能轉(zhuǎn)換為熱能排掉，能源浪費嚴重；電容儲能需要設(shè)置體積龐大的電容器組，占用城際鐵路寶貴的地下空間；飛輪儲能對飛輪的制作工藝要求高，而且飛輪儲能制作成本很高，使用壽命不理想；對于逆變回饋，近幾年國內(nèi)外已開始采用，但大都是針對低壓直流(DC1500V，DC750V)供電系統(tǒng)，目前尚未見有對高壓交流供電系統(tǒng)的制動能量地面吸收回饋的相關(guān)報道和公開使用。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設(shè)計提供一種城際鐵路高壓交流動車組用的再生制動能量回饋吸收利用裝置，把動車組電制動過程中產(chǎn)生的再生制動能量回饋至低壓電網(wǎng)重新利用，吸收再生制動引起的交流母線泵升高壓，達到節(jié)能環(huán)保和制動安全的目的。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括變電站、第一降壓變壓器、電阻卸載單元、可控整流單元、濾波單元、逆變單元、逆變輸出濾波單元、隔離變壓器、400V低壓網(wǎng)絡(luò)、變電站牽引變壓器、第一高壓側(cè)電流傳感器、第二高壓側(cè)電流傳感器、第一信號變送器、動車組、第二信號變送器、第三信號變送器、第四信號變送器、監(jiān)控軟件、上位機、顯示系統(tǒng)、下位單片機總成、信號采集模塊、整流控制模塊、逆變控制模板、電阻卸載控制模塊、高壓真空斷路器、預(yù)投電阻、第二降壓變壓器和調(diào)功電阻模塊；變電站分別與第一降壓變壓器和第二降壓變壓器的輸入端電連接，動車組分別與變電站輸出端和第一降壓變壓器輸入端電連接；變電站電壓變換后為動車組提供單相27.5kV電力能源；第一降壓變壓器將27.5kV降壓為適用于本裝置的電壓等級，范圍為AC590V或AC1180V；第一降壓變壓器的輸出端分別連接有電阻卸載單元和可控整流單元，電阻卸載單元由電阻卸載控制模塊和預(yù)投電阻負載組成，當(dāng)逆變單元滿功率或故障時作為后備使用；可控整流單元將降壓后的單相交流電變換為適合逆變器輸入的直流電壓范圍內(nèi)(DC750V或DC1500V)；可控整流單元與濾波單元電連通，濾波單元穩(wěn)定可控整流單元的輸出電壓；逆變單元的一端與濾波單元電連通，另一端與逆變輸出濾波單元電連通，實現(xiàn)DC/AC變換；逆變輸出濾波單元將逆變單元輸出的電流波形濾波成正弦波，THD(總諧波失真)控制在5％以內(nèi)；隔離變壓器的兩端分別與逆變輸出濾波單元和400V低壓網(wǎng)絡(luò)電連接，隔離變壓器具有隔離作用，防止逆變輸出濾波單元輸出的直流電直接與400V低壓網(wǎng)絡(luò)電氣相連；400V低壓網(wǎng)絡(luò)為逆變并網(wǎng)的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)；變電站牽引變壓器提供單相27.5kV電能；變電站牽引變壓器的輸出端分別與第一高壓側(cè)電流傳感器和第一信號變送器電信息連接，第二高壓側(cè)電流傳感器的一端與高壓側(cè)27.5kV牽引網(wǎng)母線連接，另一端與第四信號變送器電連接；第二信號變送器的一端與高壓側(cè)27.5kV牽引網(wǎng)母線電連接，另一端與第三信號變送器電連接；第一高壓側(cè)電流傳感器和第二高壓側(cè)電流傳感器測量電流；第一信號變送器、第二信號變送器、第三信號變送器和第四信號變送器把信號轉(zhuǎn)換成適應(yīng)于控制器的輸入信號；第一信號變送器、第三信號變送器和第四信號變送器分別與上位機電連接，上位機具備有監(jiān)控軟件和顯示系統(tǒng)；與上位機電連接的下位單片機總成連接有信號采集模塊、整流控制模塊、逆變控制模板和電阻卸載控制模塊；預(yù)投電阻負載提高降壓變壓器的動態(tài)響應(yīng)，減小沖擊電流產(chǎn)生的磁滯現(xiàn)象發(fā)生而影響檢測速度，投入后使降壓變壓器一直有負荷電流經(jīng)過；當(dāng)逆變模塊滿功率或故障時，調(diào)功電阻模塊通過調(diào)節(jié)吸收功率使27.5kV側(cè)網(wǎng)壓恒定在設(shè)定范圍內(nèi)；動車組再生制動時會反饋再生電能，反饋再生電能會導(dǎo)致27.5kV單相電壓泵升，電壓泵升會反應(yīng)至降壓變壓器低壓側(cè)，同時整流輸出的直流電壓也會升高，超過系統(tǒng)設(shè)定的吸收值時三相逆變器工作將電能回送至400V低壓網(wǎng)絡(luò)，使27.5kV側(cè)電壓迅速降低，400V低壓網(wǎng)絡(luò)為由另一母線降壓供電的站內(nèi)低壓負載(如排風(fēng)扇、加熱器、電梯、照明等負載)；當(dāng)逆變功率超負荷，但27.5kV側(cè)電壓還在持續(xù)升高時啟動電阻卸載模塊，以熱能的形式消耗電能，降低27.5kV側(cè)電壓；當(dāng)400V低壓網(wǎng)絡(luò)吸收能力不足時，在允許條件下逆變回饋的電能經(jīng)400V側(cè)的降壓變壓器反饋至上一級網(wǎng)絡(luò)。