技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種采用功率單元并聯(lián)技術(shù)的地鐵再生制動(dòng)回饋?zhàn)兞髌鳌?/p>

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，城市軌道交通迎來(lái)了迅猛的發(fā)展。地鐵再生制動(dòng)回饋?zhàn)兞髌饕阅孀兓仞伒姆绞綄⒌罔F列車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的多余能量回饋至交流電網(wǎng)，最大程度地發(fā)揮地鐵再生制動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，具有節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定可靠、投資低的突出優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)地鐵再生制動(dòng)能量吸收的發(fā)展方向。

從地鐵實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，地鐵再生制動(dòng)回饋?zhàn)兞髌鲬?yīng)采用大功率(MW以上)，高功率密度、高可靠性、高效率發(fā)熱量低等特點(diǎn)。為了滿足大功率回饋?zhàn)兞髌鞯脑O(shè)計(jì)需求，目前一般采用功率單元級(jí)聯(lián)和IGBT并聯(lián)的連接方式：(1)如圖1所示，每個(gè)功率單元由對(duì)應(yīng)于A、B、C三相的三個(gè)半橋子模塊構(gòu)成，每個(gè)子模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)直流母線電容和一個(gè)吸收電容，多個(gè)功率單元再級(jí)聯(lián)形成整個(gè)換流器的功率組件；(2)為了增大功率，采用對(duì)每個(gè)半橋子模塊進(jìn)行IGBT并聯(lián)的方式連接，如圖2所示，即每一相對(duì)應(yīng)的功率組件中具有4個(gè)IGBT管。

上述兩種方式均能增大功率，但是在實(shí)際運(yùn)用中存在如下問(wèn)題：1)故障時(shí)變流器完全退出，無(wú)法實(shí)現(xiàn)降額運(yùn)行，可靠性有待進(jìn)一步提高：當(dāng)單個(gè)功率單元發(fā)生故障時(shí)，變流器即整體退出運(yùn)行，無(wú)法繼續(xù)回饋制動(dòng)能量，這樣在變流器故障時(shí)間內(nèi)機(jī)車只能采用混合制動(dòng)，粉塵污染大，機(jī)車剎車系統(tǒng)維護(hù)成本高；2)圖2中采用功率器件直接并聯(lián)的方案其均流效果主要依賴于功率器件一致性，適應(yīng)性差，均流度低，會(huì)影響到裝置長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性；3)無(wú)法實(shí)現(xiàn)功率單元隨回饋功率大小逐級(jí)投入切除：機(jī)車制動(dòng)功率特性呈現(xiàn)間歇式，并且在每個(gè)周期內(nèi)呈現(xiàn)三角狀，制動(dòng)功率從低到高再降低，現(xiàn)有方式在回饋時(shí)功率單元全部投入，在回饋功率較小時(shí)損耗大，整體效率低，并且功率單元工作時(shí)間與回饋功率大小無(wú)關(guān)，變流器使用壽命受限。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種地鐵再生制動(dòng)回饋?zhàn)兞髌鳎越鉀Q現(xiàn)有變流器功率單元間均流控制、獨(dú)立投退控制等問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種地鐵再生制動(dòng)回饋?zhàn)兞髌鳎▋山M及兩組以上的功率單元及其控制系統(tǒng)，各功率單元的直流端直接并聯(lián)后用于與直流接觸網(wǎng)連接，其交流端分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的濾波電抗并聯(lián)后用于與交流電網(wǎng)連接；各功率單元均與控制系統(tǒng)相連接。

所述功率單元的交流端設(shè)有用于采集對(duì)應(yīng)功率單元各相交流電流的電流傳感器，各電流傳感器均與控制系統(tǒng)連接。

所述功率單元的直流端設(shè)有用于采集回饋?zhàn)兞髌髦绷鬏斎腚妷旱碾妷簜鞲衅鳎鲭妷簜鞲衅髋c控制系統(tǒng)連接。

所述控制系統(tǒng)用于采集各功率單元中各相交流電流及回饋?zhàn)兞髌髦绷麟妷海敵龈鞴β蕟卧膶?duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

所述控制系統(tǒng)采用光纖信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的功率單元。

本實(shí)用新型的地鐵再生制動(dòng)回饋?zhàn)兞髌鞑捎霉β蕟卧饨訛V波電抗后并聯(lián)拓?fù)湓跀U(kuò)大容量的同時(shí)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，實(shí)現(xiàn)各功率單元間良好均流效果；當(dāng)某一個(gè)功率單元故障時(shí)故障單元單獨(dú)退出，變流器仍可降額運(yùn)行，功率單元隨回饋功率大小逐級(jí)投退，降低各功率單元平均運(yùn)行時(shí)間，裝置輕載效率提高，使用壽命增加。

附圖說(shuō)明

圖1是功率單元級(jí)聯(lián)連接示意圖；

圖2是IGBT并聯(lián)連接示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的再生制動(dòng)回饋?zhàn)兞髌髦骰芈芳翱刂瓶蛳到y(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步介紹。

如圖3所示，本實(shí)用新型的地鐵再生制動(dòng)回饋?zhàn)兞髌饔啥鄠€(gè)(2個(gè)及2個(gè)以上)功率單元并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，各功率單元直流端直接并聯(lián)接入直流接觸網(wǎng)，交流端通過(guò)濾波電抗后并聯(lián)接入交流電網(wǎng)；各功率單元均與控制系統(tǒng)相連接。每個(gè)功率單元均由3相逆變橋功率單元組成，包含IGBT、IGBT驅(qū)動(dòng)器、吸收電容、母線電容、散熱器、散熱風(fēng)機(jī)、疊排等元件組成圖中未示出)，本實(shí)施例中涉及到的功率單元的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。

本實(shí)施例的功率單元的各交流端設(shè)有用于采集對(duì)應(yīng)功率單元各相交流電流的電流傳感器，各電流傳感器均與控制系統(tǒng)連接。功率單元的直流端設(shè)有用于采集回饋?zhàn)兞髌髦绷鬏斎腚妷旱碾妷簜鞲衅鳎鲭妷簜鞲衅髋c控制系統(tǒng)連接。

本實(shí)用新型采用功率單元并聯(lián)的地鐵制再生制動(dòng)回饋?zhàn)兞髌骱幸惶卓刂葡到y(tǒng)，采集回饋?zhàn)兞髌髦绷鱾?cè)電壓及各功率單元中各相交流電流，經(jīng)過(guò)控制算法處理后輸出各功率單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)光纖傳輸實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)。