[實(shí)用新型]基于IGBT的軌道交通再生制動(dòng)能量回饋雙向變流電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520105797.1
• 申請(qǐng)日: 2015-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204517696U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸偉;薛全義
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇明偉萬(wàn)盛科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/797
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/797;H02M1/32;B60L7/10;H02J3/38
• 代理公司: 常州市夏成專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 32233
• 代理人: 沈毅

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及軌道交通牽引供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于IGBT的軌道交通再生制動(dòng)能量回饋雙向變流電路。

背景技術(shù)

城市的交通擁擠問(wèn)題在各大、中型城市日益嚴(yán)重。由于城市軌道交通的眾多優(yōu)點(diǎn)，具有運(yùn)量大、速度快、時(shí)間準(zhǔn)、能耗低、污染少和安全舒適等特點(diǎn)，因此城市軌道交通方式無(wú)疑是解決城市交通擁擠問(wèn)題的一種有效手段。

目前城市軌道交通發(fā)展迅速，其相應(yīng)先進(jìn)技術(shù)也得到快速發(fā)展，由于城市交通其運(yùn)行特點(diǎn)的特殊性就是運(yùn)行速度快，啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁，且制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的能量。

軌道交通列車(chē)的特征是其牽引電機(jī)具有再生電力制動(dòng)的能力。當(dāng)牽引電機(jī)采用電制動(dòng)時(shí)，牽引電機(jī)同步轉(zhuǎn)速降低，但是轉(zhuǎn)子在列車(chē)運(yùn)行時(shí)具有慣性作用，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，而產(chǎn)生剎車(chē)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)電動(dòng)機(jī)就變成發(fā)電機(jī)特性運(yùn)轉(zhuǎn)，因而產(chǎn)生再生電力能源。其再生能源一方面可供給列車(chē)各子系統(tǒng)本身設(shè)備外，另一方面則可供給該時(shí)段同一路線上其它正需要用電的列車(chē)推進(jìn)使用，或儲(chǔ)存于車(chē)上的電池組，當(dāng)電池組容量如已飽和時(shí)，此時(shí)多余的再生電力，只好經(jīng)由列車(chē)本身的制動(dòng)電阻消耗。

目前制動(dòng)方式主要分為兩大類(lèi)：一是機(jī)械制動(dòng)，即動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能，主要缺點(diǎn)是接觸面容易磨損；摩擦?xí)r產(chǎn)生高溫可熔化燒灼踏面；摩擦后產(chǎn)生的粉塵嚴(yán)重污染環(huán)境。

二是電制動(dòng)，把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能后，再將電能送回電網(wǎng)或變成熱能消耗掉。現(xiàn)在電制動(dòng)主要是采用電阻吸收方式，其主要缺點(diǎn)是只能將電能轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉，造成能源浪費(fèi)，而且電阻散熱會(huì)導(dǎo)致溫度升高，因此需要增加相應(yīng)的通風(fēng)裝置，即同時(shí)增加相應(yīng)的電能消耗。

此消耗的能源若能采用某種節(jié)能方式利用，定可節(jié)省相當(dāng)可觀的電能，而且可以讓軌道交通建造單位在初期就針對(duì)變電站容量作適當(dāng)?shù)囊?guī)劃，可以在未來(lái)營(yíng)運(yùn)時(shí)，有效降低電力設(shè)備得負(fù)載率，減少電費(fèi)的支出。

目前通用的方法是利用軌旁?xún)?chǔ)能蓄電池、超級(jí)電容、飛輪裝置等方式予以?xún)?chǔ)存利用或者逆變回饋型。但是蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電速度慢，使用壽命短，維護(hù)成本高，而且廢棄蓄電池含有重金屬，如不妥善處置會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；超級(jí)電容儲(chǔ)能型系統(tǒng)由于其體積龐大，電容器件壽命短，投資大，耐壓較低，通常需要將數(shù)個(gè)電容通過(guò)串、并聯(lián)組成串聯(lián)電容器組使用，控制系統(tǒng)復(fù)雜，并且超級(jí)電容具有一定的漏電流，充滿(mǎn)電的電容在靜止期間會(huì)緩慢放電；飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的飛輪是高速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品，盡管采用了真空環(huán)境和特殊軸類(lèi)制造技術(shù)，但其零組件壽命容易受到機(jī)械磨損的影響而降低，能量也不能較長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪壽命很低，并且由于同軸度和高速旋轉(zhuǎn)的問(wèn)題使得飛輪有潛在發(fā)生爆炸效應(yīng)的可能；逆變回饋型設(shè)備的占空比太小，只有16%-25%，導(dǎo)致設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間空置浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服上述的不足，本實(shí)用新型提供了一種基于IGBT的軌道交通再生制動(dòng)能量回饋雙向變流電路。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種基于IGBT的軌道交通再生制動(dòng)能量回饋雙向變流電路，該電路從左往右依次為電網(wǎng)DC、直流隔離開(kāi)關(guān)器DC-QS、雙向交變流器單元AC/DC、電容C1、電抗器L1、交流斷路器AC-QF、隔離變壓器F、交流隔離開(kāi)關(guān)器AC-QS和牽引變電站電網(wǎng)AC串聯(lián)組成，所述雙向交變流器單元AC/DC為八組并聯(lián)方式連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括，電網(wǎng)DC正極線路上設(shè)有直流斷路器DC-QF，所述直流斷路器DC-QF并聯(lián)一個(gè)由直流斷路器DC-QF和電阻R組成的串聯(lián)電路。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括，所述雙向交變流器單元AC/DC包括2000VDC電源，所述2000VDC電源包括P極和N級(jí)，所述2000VDC電源上依次并聯(lián)有VT1、VT2、VT3和放電板FB，所述放電板FB上串聯(lián)有R3和R4，所述VT1和VT2之間P極線路上設(shè)有KM1，所述KM1上并聯(lián)有R1、R2并聯(lián)電路和充電板CB的串聯(lián)電路，所述充電板CB由KM3和二極管D組成，所述放電板FB由KM4組成，所述2000VDC電源上連接九組IGBT及驅(qū)動(dòng)控制器、三組串聯(lián)、分成相同的三列，三列并聯(lián)，每列后端串聯(lián)有熔斷器FUSE3-11和電抗器L2，三列形成三相電源，所述三相電源上連接有電容C2“△”電路和KM2，三相電源第一線路和第三線路上分別設(shè)有CT3和CT5串聯(lián)電路以及CT4和CT6的串聯(lián)電路，所述2000VDC電源的P級(jí)和N機(jī)線路上分別設(shè)有FUSE1和FUSE2。