[發(fā)明專利]一種智能化能量雙向流動(dòng)的三電平變流器控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811593401.7
• 申請(qǐng)日: 2018-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN109768721A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧永紅;張全柱;馬紅梅;孫英娟;雷旻;薛偉寧;趙立永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北科技學(xué)院
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483;B60L7/10
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明公開了一種智能化能量雙向流動(dòng)的三電平變流器控制方法，總控制系統(tǒng)通過CAN總線分別連接控制系統(tǒng)1和控制系統(tǒng)2，控制系統(tǒng)1通過連接三相三重?cái)夭娐罚刂葡到y(tǒng)2連接雙向三電平變流器，三相三重?cái)夭娐愤B接雙向三電平變流器，雙向三電平變流器通過接觸器連接變壓器，變壓器連接電網(wǎng)。本發(fā)明有益效果：本發(fā)明可以提高了整流器的可靠性、高效、高功率密度以及提高了功率因數(shù)，降低了總諧波畸變率，降低了成本，拓展了應(yīng)用范圍；提高了電氣裝備的控制性能；提高了電氣裝備的安全性能和適應(yīng)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及城市軌道交通接觸網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種智能化能量雙向流動(dòng)的三電平變流器控制方法。

背景技術(shù)

隨著城市的大力發(fā)展，城市人口增多，交通變得擁擠，而城市軌道交通具有快速、運(yùn)量大、低噪聲、舒適安全、高效經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為世界各國解決日益嚴(yán)重的城市交通問題的首選。并且隨著我國城市軌道交通的大力發(fā)展與建設(shè)，城軌交通由于其站間距離短，車輛運(yùn)行密度又比較大，因此列車在頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常可觀的再生制動(dòng)能量，據(jù)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生的制動(dòng)能量可達(dá)到牽引列車所需能量的20％-40％以上，部分再生制動(dòng)的能量可以被線路上相鄰車輛和本車輔助用電設(shè)備吸收，多余再生制動(dòng)能量則只能被轉(zhuǎn)換為車載電阻發(fā)熱消耗或空氣制動(dòng)機(jī)械消耗。車載制動(dòng)電阻雖然能起到吸收多余再生制動(dòng)能量和限制接觸網(wǎng)壓升高的作用，但是其產(chǎn)生的大量熱量散發(fā)在地鐵隧道內(nèi)，會(huì)使地鐵隧道溫度升高。其弊端體現(xiàn)在：一方面白白消耗了再生制動(dòng)能量，造成電能大量浪費(fèi)；另一方面，隧道溫升加劇，增加了通風(fēng)設(shè)備的用電量；還不能穩(wěn)定因列車起動(dòng)而掉落的接觸網(wǎng)壓。

當(dāng)列車制動(dòng)距離長時(shí)，制動(dòng)電阻不能完全消耗掉制動(dòng)能量時(shí)，若沒有其他吸收裝置來吸收這些能量，這些能量會(huì)回饋到直流電網(wǎng)，引起電網(wǎng)電壓的升高，這會(huì)影響直流供電系統(tǒng)的安全性能，進(jìn)而影響其他列車的正常運(yùn)行。可見城市軌道車輛產(chǎn)生的再生制動(dòng)能量非常可觀，外加世界能源危機(jī)的加劇，因此對(duì)再生制動(dòng)能量吸收裝置的研究也極其重要。

目前再生制動(dòng)能量的吸收主要分為耗散式、能饋式和儲(chǔ)能式三種。其中耗散式吸收方式由于其結(jié)構(gòu)簡單可靠、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用最為廣泛，而能饋式和儲(chǔ)能式應(yīng)用相對(duì)較少。國外軌道交通的再生制動(dòng)能量吸收利用技術(shù)的研究較早，已經(jīng)形成一些產(chǎn)品，而國內(nèi)的研究才剛起步，幾乎都在使用耗散式吸收方式，沒有能夠把多余的再生制動(dòng)能量有效利用起來。

1耗散式再生制動(dòng)能量吸收方式

耗散式再生制動(dòng)能量吸收方式是通過電阻消耗多余的再生制動(dòng)能量，在這種制動(dòng)方式下車輛的制動(dòng)模式將從再生制動(dòng)模式轉(zhuǎn)化為電阻制動(dòng)方式。車載式的工作原理如圖1所示，其不足之處有：(1)每個(gè)車輛編組都裝有消耗能量的電阻，增加了車輛的重量，不利于車輛的輕量化，并且增加了車輛的維護(hù)工作量；(2)多余能量以熱量的形式散發(fā)掉，造成能量浪費(fèi)，從而在一定程度上削弱了再生制動(dòng)的意義。

2、儲(chǔ)能式再生制動(dòng)能量吸收方式

采用儲(chǔ)能器吸收多余的再生制動(dòng)能量，可以抑制直流電網(wǎng)電壓的升高；并且儲(chǔ)存的能量在車輛加速起動(dòng)的時(shí)刻釋放出來，同時(shí)可以給電網(wǎng)提供電壓支撐，吸收的能量得到了有效利用還可以防止電網(wǎng)電壓跌幅過大。可用于吸收再生制動(dòng)能量的儲(chǔ)能技術(shù)主要有：電池儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能和超級(jí)電容儲(chǔ)能等，國外內(nèi)進(jìn)行了廣泛的研究。

(1)電池儲(chǔ)能

電池儲(chǔ)能再生制動(dòng)能量吸收裝置的地鐵供電系統(tǒng)如圖2所示，由于電池有限的充放電循環(huán)壽命，在軌道交通這樣頻繁啟制動(dòng)的應(yīng)用場合，使用壽命不夠長，另外大量使用電池對(duì)環(huán)境造成污染，因此電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用受到很多限制。

(2)飛輪儲(chǔ)能