城市轨道交通制动能量逆变回馈系统研究

城市轨道交通再生制动能量利用研究【摘要】本文探讨了城市轨道交通再生制动能量的利用研究。

在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。

在讨论了再生制动能量的来源、城市轨道交通再生制动能量的利用方式、再生制动能量利用的技术方案、经济效益和环境效益。

结论部分总结了再生制动能量利用的重要性，指出其可以降低能源消耗，提高城市轨道交通系统的可持续性，并提出了未来研究方向。

通过本研究，可以更好地利用再生制动能量，增加能源利用效率，减少环境污染，促进城市轨道交通系统的可持续发展。

【关键词】城市轨道交通、再生制动能量、能量利用、研究、再生制动、技术方案、经济效益、环境效益、能源消耗、可持续性、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景研究表明，城市轨道交通系统在行驶过程中产生大量的制动能量，这部分能量会以热能的形式散失。

如果能够通过适当的技术手段将这部分能量进行有效捕获和利用，不仅可以减少能源消耗，还可以为系统提供可再生的能源补充。

对城市轨道交通再生制动能量的利用进行深入研究，具有重要的理论和实践意义。

在现有文献中，虽然已经有一些关于城市轨道交通再生制动能量利用的研究，但仍然存在一些问题和挑战，如技术手段不够成熟、经济效益有待提高等。

本文旨在通过对城市轨道交通再生制动能量的研究，探讨能够提高能源利用效率和减少环境污染的技术方案，为城市轨道交通系统的可持续发展提供理论支持和实践指导。

1.2 研究目的研究目的是为了探讨城市轨道交通再生制动能量的有效利用方式，从而提高能源利用效率，减少能源消耗。

在日益加剧的能源危机和环境污染的背景下，通过充分利用再生制动能量，不仅可以降低城市轨道交通系统的能源消耗，减少对环境的影响，还可以减轻能源压力，提高城市轨道交通系统的可持续性。

研究再生制动能量利用的技术方案和经济效益，可以为城市轨道交通运营商提供科学的决策依据，推动城市轨道交通系统向更加环保、节能的方向发展。

通过深入研究城市轨道交通再生制动能量的利用，可以为提升城市轨道交通系统的能源利用效率、降低运营成本、改善环境质量等方面提供重要的理论和实践指导。

再生制动能量逆变回馈系统研究曾晓民发表时间：2019-05-24T10:31:57.733Z 来源：《电力设备》2018年第34期作者：曾晓民[导读] 摘要：城市轨道交通车辆再生制动能量吸收是城市轨道交通系统的重要组成部分。

分析了逆变回馈型再生制动能量吸收装置的构成、工作原理。

（广州地铁集团有限公司运营事业总部广东广州 510310）摘要：城市轨道交通车辆再生制动能量吸收是城市轨道交通系统的重要组成部分。

分析了逆变回馈型再生制动能量吸收装置的构成、工作原理。

并对列车再生制动回馈的动态全过程进行了应用研究。

研究结果表明：该装置满足地铁列车再生制动能量的吸收利用以及稳定牵引网电压的要求，可解决实际工程问题。

关键词：再生制动；逆变回馈；应用分析1前言近年来我国城市轨道交通的快速发展带来了对电能需求的快速增长，城市轨道交通列车运营时需要频繁地起动和制动。

当起动时，车辆从接触网（轨）吸收大量电能，从而实现快速加速，当列车进站制动刹车过程中采用电制动为主的制动方式，其再生制动产生的电能占车辆牵引电能的比例约为35%～55%，这部分再生制动电能除部分能被相邻加速车辆利用外，其余能量需要被吸收掉，以维持直流母线电压的稳定，否则会引起直流母线电压过高而损坏相关设备，且影响制动效果。

如果利用好这部分刹车能量，对城市轨道交通用电节能将是一个重大的贡献。

2再生制动能量逆变回馈系统简介传统的再生制动能量吸收方案主要采用电阻耗能型方案，其实现简单，仅仅通过电阻发热将制动能量消耗掉，没有对再生的电能加以利用，同时电阻会增加占地面积和增加车重，另一方面电阻发热又会提高环境温度，加重空调和通风设备的负担，进一步引起能源浪费，不符合节能环保的目的。

目前新型再生制动能量回馈方案主要有以下三种：超级电容储能、飞轮储能和逆变回馈。

电容和飞轮储能型设备节能效果好，但是需要设置体积庞大的电容器组合转动机械飞轮装置作为储能部件，设备成本较高，且不利于安装。

地铁再生制动能量逆变回馈装置关键技术及应用研究摘要：针对三种新型的地铁再生制动能量吸收方案进行了对比，其中逆变回馈方案具有技术成熟度高、性价比高、运营维护方便的特点更适合地铁应用。

对逆变回馈方案的工作原理以及关键技术进行了分析，对其中主电路拓扑、输出滤波器、闭环控制系统的不同方案进行了对比。

最后给出了装置实际运行和节能的数据，验证了逆变回馈装置能够稳定牵引网电压的同时具有巨大的节能效果。

一概述当前阶段城市快速发展对交通的要求越来越高，城市轨道交通特别是地铁工程对于电力的需要与日俱增。

对于城市地铁交通项目，其中的电能消耗有一多半是用在了车辆的牵引供电以及制动系统中去。

当前阶段，列车进站采取的制动方式通常依靠电制动，其再生制动产生的电能大约能够占到地铁车辆牵引电能的35%~55%这个区间[1]，由此可以看出如果这部分被合理利用起来那么就会非常可观。

对于传统的再生制动能量吸收方案，普遍会采取的方案为电阻耗能方案。

这种方案实现起来比较简单，缺点在于无法实现再生电能的持续利用，还有就是增加的电阻导致了占地面积以及车重的增加，同时电阻发热又增加了环控设备的压力，因此建议不采取这类方案。

对于制动能量如何有效利用是当前研究城市轨道用电节能工作的重中之重，当前新型再生制动能量回馈方案有三种，这三种方案各有千秋，下面列表如下：表1 新型再生制动能量吸收方案对比通过表1的展示可以看出，逆变回馈方案优点相对其他两种更为明显。

面对当前可持续发展的要求，社会生态的严峻性，都要求城市轨道交通工程努力降低用电的成本，未来的研究重点就是再生制动能量逆变回馈装置，实现电能的有效节约。

二工作原理如图1所示，再生制动能量逆变回馈成套装置由直流DC1500V开关柜、中压40.5kV开关柜、逆变柜、回馈变压器等组成，成套装置安装在牵引变电所中，电气上可与现有牵引整流机组连接在同一段交流母线也可在不同段母线上。

成套装置通过检测牵引网的电压来判断列车的状态，在列车制动过程中牵引网电压会上升，一旦确认列车处于再生制动状态，装置立刻启动能量吸收过程，稳定牵引网电压同时把列车制动时产生的能量回馈到中压环网，供给环网中其他负荷使用，在制动过程结束后装置根据牵引网电压和回馈电流自动判断并关闭能量吸收过程。