城市轨道交通能馈式再生制动技术及其对电网的影响

能馈式牵引供电技术在城市轨道交通中的运用发表时间：2020-09-17T03:07:00.376Z 来源：《科技新时代》2020年6期作者：李先敏[导读] 采用能馈式牵引供电技术，是基于车辆再生制动能量利用角度，将能量吸收后回馈至中压电网，达到了节能效果。

（昆明地铁建设管理有限公司，昆明 650000）摘要：随着城市轨道交通覆盖规模不断扩大和客运量的逐年增加，城市轨道车辆在运行中消耗的电能也出现了大幅度的增长。

从能耗分布上来看，牵引传动、通风空调、电梯与照明等，是耗能较多的部分。

采用能馈式牵引供电技术，是基于车辆再生制动能量利用角度，将能量吸收后回馈至中压电网，达到了节能效果。

本文首先介绍了城市轨道车辆制动能量的常见利用方式，随后就能馈式牵引供电系统的设计运用和技术优化展开了简要分析。

关键词：能馈式牵引供电技术；城市轨道交通；PWM整流机组引言：在各个行业大力提倡节能减排的背景下，城市轨道交通的牵引供电系统也要通过技术改良，降低能源消耗，实现绿色运行。

近年来，许多低能耗设备相继研发并投入使用，在降低牵引供电系统能耗方面取得了一定效果。

能馈式牵引供电系统现阶段已经在国内的一些城市轨道车辆中得到了应用，并且达到了预期的节能效果。

随着相关技术的不断进步，以及各种新型节能、高效装置的投入使用，未来城市轨道交通的节能效益也有望进一步提升。

一、城市轨道交通车辆制动能量利用方式1、能量消耗型在列车的牵引供电系统中，增加若干电阻吸收装置，可以将再生制动能量消耗掉，最终达到了保障接触网电压稳定，避免电压攀升而引起电气设备损坏的目的。

这种能量消耗方式存在较多的弊端，首先是再生制动能量没有得到利用，本身也属于一种能源浪费；其次是需要若干电阻，增加了成本，并且电阻在吸收能量后，也会产生热效应。

在城市轨道车辆在实际运行中，产生的再生制动能量巨大，电阻热效应明显，若散热条件不好，还有可能引发电气火灾事故。

2、能量储存型这种模式就是将车辆再生制动能量吸收并储存起来。

城市轨道交通能馈式再生制动装置研究摘要：本文主要针对城市轨道交通系统研究一种新的再生制动能源利用装置——能馈式再生制动装置，即整流装置本身既是整流器又是逆变器，首先介绍该装置的特点、工作原理、设备构成，接着通过研究设备应用情况，分析设备在应用过程中常见问题，最后做出展望，说明能馈式再生制动是城市轨道交通再生能源利用技术中可应用的一种更为经济、有效的解决方案。

关键词：城轨交通；能量回馈；PWM整流器；Urban Rail Transit Can Feed Type Regenerative Braking DeviceAbstract: This paper mainly studies on urban rail transit system, a new regenerative braking energy device, can feed type regenerative braking device, namely the rectifier device itself is a rectifier and inverter, introduces the characteristics of the device, working principle, equipment, and then, through application of research, analysis of common problems in the process of application equipment, the last one, that can feed type regenerative braking is urban rail transit renewable energy technologies can be used in a more economical and effective solution.Keywords：Urban Mass Transit；Energy Feedback；PWM Rectifier；目前城市轨道交通直流牵引供电系统采用二极管整流器,电能只能从交流电网向直流牵引网单向流动。

试论城市轨道交通车辆再生制动原理城市轨道交通车辆再生制动利用电机将车辆的动能转换成电能，再将电能回馈给电网。

再生制动是一种可再生能源储存技术，其原理是通过改变电机的角度位置和工作状态，利用车辆行驶时产生的惯性力将其转化为电能，而不是通过车辆的摩擦力将车速减缓，降低能源利用效率，产生浪费。

在城市轨道交通运行中，常由于车辆需要缓慢减速或停车，而采用常规的制动方法进行调整，这种方法不仅浪费能源，制动时产生的热量还有可能导致轨道车辆零部件的损坏和噪音污染。

再生制动技术正是为了解决这些问题而产生的。

再生制动使用的发电机就是将动能转化为电能的装置。

这种发电机和普通发电机的原理差不多，只不过其是作为车轮的一部分而存在。

当车轮带动电机旋转时，惯性力会导致电机的惯性转子不断地旋转，而在这个过程中，电机的转子会产生电磁力，这种电磁力正是将车轮动能转换为电能的关键。

再生制动技术的优势不仅在于提高能源利用率，还能提高轨道交通系统的安全性和耐用性。

再生制动能够实现快速有效的制动，因此不仅可以减少车辆的制动距离同时降低了车辆的磨损，缩短了轨道车辆的保养周期和维修费用。

此外，再生制动对于城市轨道交通路线的设计和维护也有积极的影响，下降了系统对路基的要求，延长了轨道的使用寿命。

总的来说，城市轨道交通车辆再生制动是一种创新技术，可以有效地解决城市轨道交通的能源浪费和制动损耗问题，提高运行的安全性和耐用性。

但是，再生制动技术的实现需要同时考虑车辆、线路、控制系统、电网等多方面因素的协调工作，并且还需要考虑在实际运行过程中产生的其他不良因素，从而确保技术的稳定和可靠。

技术报告│再生制动能量利用装置对供电系统的影响分析“2016第三届轨道交通供电系统技术大会”演讲报告图文版已在“电气技术”微信（微信号：dianqijishu）上陆续发布，请感兴趣的读者扫描下方二维码，进行关注阅读。

演讲人周菁，系北京城建设计发展集团公司总工（本文根据“2016第三届轨道交通供电系统技术大会”演讲PPT 编辑而成）一、概述（1）2013年北京地铁全年共计电能消耗10.8亿度，其中牵引电耗为6.1亿度，牵引能耗约占总能耗的56.2%；2015年为12.7亿度，牵引能耗约占总能耗的57%；（2）目前存在几种再生制动能量回收技术，这些方法各具特点，已经可以将城轨列车的再生制动能量充分有效的回收利用；（3）分析再生制动装置对供电系统的影响，对它们进行科学评估和合理设置。

北京2013年的牵引能耗已经超过10亿度电，去年已经达到12.7亿度，其中由于牵引的能耗约占60%。

大家都认为如果能够把列车制动的能量进行吸收并有效利用，对节能起到很好的效果。

目前已经有多种形式的回收利用技术，它们各具特点。

因此分析这些技术对供电系统的影响，可以使我们后续的应用更加合理。

二、再生制动能量利用装置的沿革国外设备的应用情况与国内相比，还有飞轮型和电池储能型的设备应用，基本上是相似的。

从2006年开始投入运营开始，从纯电阻到电阻+逆变，再到中压能馈型，到今年超级电容型已经在北京八通线挂网，并安装在青岛地铁3号线，短短10年间国内的设备类型已经多种多样。

未来可能还会有其它类型装置投入使用。

三、再生制动能量利用装置技术比较下面对国内使用的设备情况作一个对比分析，由于纯电阻型设备是消耗型设备，并不能节能，后续就不再做介绍了。

首先先分析一下逆变型设备，逆变至低压时，由于瞬时能量较大，而低压系统不能够完全吸收，一般这种类型的设备的容量都不会太大，因此需要同时配备电阻。

而逆变至中压系统，能量在中压网络上传递，能量的利用率较高，因此设备容量的选择主要考虑最佳吸收和分布率。

科技成果——城市轨道交通牵引供电系统制动能量回馈技术适用范围交通行业城市轨道交通运输行业现状目前我国地铁和轻轨列车刹车制动时，车载电动机转为发电机运行，由此产生的再生制动能量将首先通过直流电网被相邻列车吸收，但当列车运行密度较低或相邻车辆也处于制动工况时，这些电能被吸收利用的几率会大大减小。

为了保证牵引供电网电压的稳定和列车安全运营，无法吸收的多余能量将由列车自身携带的制动电阻或地面制动电阻通过发热的形式消耗掉，这部分能量占列车运行牵引能耗的30%左右，造成大量的电能浪费。

成果简介1、技术原理采用该技术，在城轨列车制动时，可将原本消耗到车载或地面制动电阻上的列车制动能量回馈到35kV/33kV/10kV等交流公用电网，供给交流公用电网中的其他用电设备使用，实现能量回收再利用。

同时，再生能量回馈装置能够在交流电网功率因数较低时，作为静态无功补偿（SVG）装置运行，向交流电网补偿无功功率，提高功率因数，减少无功能量损耗，降低系统运营成本。

2、关键技术（1）高可靠性和高可用性的再生能量回馈系统技术在牵引供电系统中设置单独的再生能量回馈支路，该支路与二极管牵引整流机组在电路结构和系统保护方面具备良好的兼容性，具有多级交/直流过压保护、多级过流保护、温度保护、框架保护等系统保护功能，且回馈支路和二极管牵引整流机组支路互相独立工作，保证了整个系统的高可靠性和高可用性。

（2）城市轨道交通供电系统应用的底层控制技术底层控制技术包括基于空间矢量的两电平双模式过调制技术、高效锁相及电网故障判别技术和基于多绕组变压器的载波移相技术，能更好满足供电系统的应用要求。

（3）轴向多分裂高漏抗高解耦率变压器技术通过多绕组分裂式结构，解决变压器各绕组间相互耦合的难题，便于降低回馈系统工作时注入电网的谐波，保证回馈到公用电网的能量具备很好的清洁度，同时便于实现多支路并联，以适应不同情况下功率扩展的需求。

（4）再生能量回馈装置产品技术及模块化结构技术建立稳定的产品控制平台，模块化的结构设计实现了系统容量的灵活扩展，可维护性能好。

试论城市轨道交通车辆再生制动原理随着城市人口的增加和城市化进程的加快，城市交通拥堵问题日益突出，城市轨道交通成为了解决交通拥堵问题的重要方案之一。

而在城市轨道交通中，车辆再生制动技术的应用正在成为一种重要的技术手段。

本文将从城市轨道交通车辆再生制动的基本原理、工作过程、优势以及未来发展方向等方面进行探讨。

再生制动是指在车辆制动过程中，通过将动能转换为电能，再次利用电能进行辅助制动的一种制动方式。

在城市轨道交通中，再生制动是利用列车自身的动能，通过逆变器将制动电能返回给接电网，达到节能减排的目的。

再生制动与传统的摩擦制动相比，不仅减少了能源的消耗，还减少了制动过程中对轨道的磨损，延长了车辆的使用寿命，提高了运行的安全性和可靠性。

城市轨道交通车辆再生制动的基本原理可以简述为：当列车进行制动时，制动电阻装置或逆变器将列车的动能转换为电能，通过接电网返回给供电系统。

这样就达到了再生制动的效果，将动能回馈给电网，不仅节约了能源，还实现了对电网的有益支持。

再生制动过程中，通过逆变器将交流电转换为直流电，再通过逆变器控制系统将直流电转换为电网所需的交流电，再将电能返回给接电网，实现再生制动的目的。

二、城市轨道交通车辆再生制动的工作过程城市轨道交通车辆再生制动的工作过程主要包括减速-制动-能量回馈三个阶段。

具体步骤如下：减速阶段：当列车需要减速或制动时，列车司机操作制动装置，列车开始减速。

减速的制动电阻装置或逆变器开始工作，将列车动能转换为电能。

制动阶段：列车根据运行状态和司机的操作，逐渐增大制动力度，使列车逐渐停下。

能量回馈阶段：在列车停下后，制动电阻装置或逆变器将储存的电能通过接电网返回给供电系统，实现了能量的再生利用。

整个再生制动的工作过程可以实现动能的高效利用，实现了节能和环保的目的。

城市轨道交通车辆再生制动具有以下几个优势：1.节能减排：再生制动技术能将列车制动时的动能转换为电能，再次利用电能进行助力制动，降低了动车的制动能耗，实现了能源的有效利用，减少了环境污染。

试论城市轨道交通车辆再生制动原理随着城市交通的发展和扩张，城市轨道交通成为了城市中不可或缺的一部分。

与传统的燃油车辆相比，城市轨道交通的环保和节能特点备受关注。

再生制动技术作为城市轨道交通的重要组成部分，其原理和应用也越来越受到重视。

再生制动是指利用车辆的动能转换为电能，并存入电池或者馈回给电网的一种制动方式。

在城市轨道交通中，再生制动技术被广泛应用于地铁、有轨电车等车辆中。

本文将试论城市轨道交通车辆再生制动的原理和应用。

再生制动的原理可以简单地理解为利用车辆的动能将电能进行储存或者利用。

城市轨道交通车辆经过车轮，轨道和牵引系统的配合，能够将动力产生的动能转化为电能，这就是再生制动的基本原理。

在车辆行驶过程中，牵引系统提供电力将车辆驱动，而在制动或减速时，车辆的动能将转化为电能并储存在电池中，从而减少了能量的消耗和浪费。

简单来说，再生制动是一种能量的回收和利用，可以提高城市轨道交通车辆的能效和运行效率。

再生制动技术的应用可以在城市轨道交通系统中带来多项好处。

再生制动可以降低能耗和排放，减少了对环境的影响。

传统的制动方式通常会产生摩擦，消耗能量并产生热量，而再生制动则可以将这部分能量转化为电能再利用，减少了对外部能源的需求。

再生制动可以延长电池和牵引系统的寿命，减少了系统的维护成本。

再生制动过程中会减少摩擦产生的磨损和热量，因此可以降低车辆的损耗和维修频率。

再生制动可以提高城市轨道交通车辆的运行效率，减少能源的浪费。

车辆利用动能再生制动减速后，无需再次启动和加速，减少了能源的消耗和浪费，提高了运行效率。

城市轨道交通车辆再生制动技术的发展也面临一些挑战和难点。

再生制动的效率需要不断提高。

目前再生制动转化电能的效率并不是很高，一部分动能仍然会转化为热能和其他形式的能量损失，因此需要不断改进技术，提高转化效率。

再生制动的系统成本和复杂度也需要不断降低。

再生制动的系统需要包括牵引系统、电池、控制系统等多个部分，系统的成本和维护难度较高，需要不断改进技术减少系统成本和提高可靠性。

试论城市轨道交通车辆再生制动原理城市轨道交通车辆再生制动是指在列车行驶中通过转换系统将列车的动能转化为电能，并反馈给电网或电池进行储存，从而达到节能减排的目的。

下面将从原理、设备和效果三个方面进行详细介绍。

一、再生制动的原理再生制动利用列车制动时产生的动能来发电，实现能量的再利用。

当列车制动时，电机变为发电机，将动能转化为电能。

在传统的非再生制动中，电能会转化为热能通过制动电阻散失，而再生制动则将这部分电能通过转换系统反馈给电网或电池，实现能量的回收和储存。

再生制动的过程可以分为四个步骤：制动开始、制动增加、制动减小和制动停止。

当制动开始时，列车的动能开始转化为电能，电能通过逆变器经过滤波进行处理后，反馈给电网或电池进行储存。

随着制动力的增加，电能的回收效果也会越好。

当制动减小时，电能回收的效果也会相应减小。

在制动停止的过程中，列车将停止制动，转换系统也不再进行能量的回收。

二、再生制动的设备再生制动需要通过一些设备来实现，主要包括逆变器、滤波器、电池储能装置和转换系统等。

逆变器是一种将直流电转化为交流电的装置，可以将电机产生的直流电转化为交流电，以供电网使用或储存到电池中。

滤波器主要用于对逆变器输出的电能进行滤波处理，使得输出的电流更平稳，减少对电网的干扰。

转换系统是连接逆变器、滤波器和电池储能装置的关键部分，它负责将列车动能转化为电能，并将电能传输给逆变器进行处理，最后将处理后的电能反馈给电网或储存在电池中。

三、再生制动的效果再生制动可以在一定程度上减轻列车制动时的机械磨损，延长列车的使用寿命。

通过回收和利用制动时产生的电能，再生制动可以实现能量的再利用，节约能源。

根据实际的测试数据，再生制动可以降低列车能耗约10%至30%。

再生制动还可以减少空气污染物的排放，改善城市空气质量。

由于能量的回收和利用，再生制动可以减少列车制动时因制动电阻散失而产生的热量，降低了列车内部温度的上升，减少了空调设备的能耗和使用频率。

城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市轨道交通运营越来越成熟，越来越多的人选择乘坐地铁、轻轨等城市轨道交通方式出行。

然而，轨道交通车辆在行驶过程中，通过制动会产生大量的能量，如果不能有效地利用这些能量，不仅浪费了宝贵的能源资源，还会给城市环境带来负面的影响。

因此，对城市轨道交通再生制动能量的利用进行研究，不仅可以减少能源的浪费，还可以提高城市轨道交通的运营效率。

城市轨道交通再生制动能量的来源主要是车辆制动时产生的动能，通过电气化制动系统进行回收，将制动能量转化为电能，储存在地铁、轻轨等车站的储能装置中。

这些储能装置通常采用超级电容器、锂离子电池等，能够实现高效能量的存储和释放，可以有效地利用再生能源，提高城市轨道交通的能源利用效率，同时减少对环境的污染。

城市轨道交通再生制动能量的利用有多种方式，其中一种是回馈到供电网中，通过回馈能够减少电网对外的需求，达到节能减排的效果。

此外，还可以利用再生能量为城市轨道交通车站的照明、通风等用电设备供电，进一步提高能源的利用效率。

同时，储能装置还可以在自然灾害等突发事件发生时，为城市轨道交通的应急照明、通信、电源等设备提供保障，确保市民的生命财产安全。

除了以上几点之外，城市轨道交通再生制动能量的利用还可以带来更多的经济效益。

例如，在电力不足或价格过高的情况下，通过回馈城市轨道交通再生能量可以有效地提高供电可靠性，降低电费支出。

此外，还可以将储存的再生能量出售给附近的企业和住户，创造更高的经济效益。

然而，要实现城市轨道交通再生制动能量的有效利用，还需要解决一些技术难题。

首先，是储能装置的设计与选择，需要考虑储存能量的容量、充放电的效率、寿命等因素。

其次，需要考虑如何合理地分配再生能量的利用方式，包括回馈到供电网、供应车站设备用电、出售附近的企业和住户等多种利用方式。

此外，还需要完善监测与管理系统，对再生能量的储存、使用等过程进行监测与管理，确保安全可靠。

综合来看，城市轨道交通再生制动能量的利用具有很高的社会、环境、经济价值。

试论城市轨道交通车辆再生制动原理
随着城市人口和车辆数量的不断增加，城市拥堵和环境污染问题日益严重。

为了缓解交通拥堵和减少污染，城市轨道交通已成为城市快速、高效、环保的主要交通方式之一。

在城市轨道交通中，车辆的再生制动是一种非常重要的能量回收技术，可以大幅度降低能源消耗和环境污染，提高轨道交通系统的整体效率。

再生制动的原理是基于能量守恒定律，当车辆制动时，它的动能转化为热能，并通过摩擦制动器散失，浪费了大量能源。

而再生制动可以将制动产生的动能转化为电能，然后将电能存储在车辆的电容或电池中，以供后续加速和行驶使用。

这就避免了能源的浪费，减少了车辆发出的噪音和尾气排放，有利于城市环境的改善。

城市轨道交通车辆采用再生制动技术的原理是通过电动机控制车辆的制动力，使车辆在制动时下坡过程中捕捉能量。

当车辆制动时，电动机反转并将动能转换为电能，经过整流和滤波电路处理后，存储到带有能量管理系统的电容或电池中。

再生制动技术在处理有非常高的效率，并且可以将大量的能量回收到交通系统中，提高系统的经济效益。

再生制动技术的应用非常广泛，尤其是在城市轨道交通系统中。

多款轨道交通车辆采用再生制动技术，如地铁、轻轨、有轨电车等，利用这种技术来回收制动能量，降低能源消耗，实现车辆能耗的最小化，为城市交通环保和可持续发展做出了贡献。

总之，再生制动技术对于城市轨道交通系统的运行具有极其重要的作用。

它降低了能量消耗，减少了环境污染，提高了车辆的运行效率和系统的经济效益，是城市交通发展的必经之路。

未来更多的城市交通系统将会采用再生制动技术，以满足城市发展的需求和环保要求。

城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市发展和人口增长，交通拥堵和能源消耗已成为全球城市面临的重要问题之一。

城市轨道交通系统作为城市重要的交通方式，其能源利用效率和环保性已受到广泛关注。

再生制动能量利用作为城市轨道交通系统能源节约和环保的重要手段，已成为当前研究的热点之一。

本文旨在探讨城市轨道交通再生制动能量利用的相关研究现状和发展方向，分析再生制动能量利用对城市轨道交通系统的重要意义，以及可能面临的挑战和解决方案。

一、再生制动能量利用的研究现状再生制动是指通过电动车辆的制动装置将动能转换为电能，再将其送回架空线路或第三轨供电系统，以实现再生利用。

再生制动能量利用是指将制动能量存储起来，再利用于车辆行驶过程中，以最大限度地减少能源消耗和环境污染。

近年来，城市轨道交通系统再生制动能量利用的研究取得了一些进展，主要表现在以下几个方面：1. 技术研究：研究人员通过对再生制动系统的设计和优化，提高了能量的再生效率。

包括改进制动系统、提高回馈电能转换效率、优化再生制动模式等一系列技术手段，有效提高了再生利用的效率。

2. 实际应用：一些城市轨道交通系统已经开始在实际运营中应用再生制动能量利用技术。

国内某些城市地铁系统已经开始尝试再生利用，通过改进和完善设备和技术，逐步提高再生利用效率。

3. 现有问题：由于再生制动能量利用技术在城市轨道交通系统中的应用较为初级，现有的一些问题依然存在，如制动能量转换效率不高、能量储存设备成本高昂、再生利用技术受限等。

再生制动能量利用对城市轨道交通系统具有重要的意义，主要表现在以下几个方面：1. 节能减排：再生制动能量利用可以将制动过程中产生的大量能量储存起来，再利用于车辆行驶，有效减少了能源消耗，降低了碳排放，实现了节能减排的目标。

2. 降低成本：利用再生制动能量可以降低城市轨道交通系统的运营成本。

再生制动能量利用不仅可以降低车辆的能源消耗，还可以减少能量的浪费，降低了城市轨道交通系统的运营成本。

试论城市轨道交通车辆再生制动原理随着城市轨道交通系统的发展，越来越多的城市开始引进轨道交通系统，其中再生制动技术已经成为轨道交通车辆的一个重要组成部分。

再生制动原理通过将电能转换为电能，减少能量浪费，提高了城市轨道交通车辆的能源利用效率，降低了环境污染。

本文将对城市轨道交通车辆再生制动原理进行探讨，以期增进对这一技术的了解。

再生制动原理是指在轨道交通车辆行驶中，当需要制动时，利用电动机的逆向工作原理实现将动能转化为电能的过程。

通俗地说，当车辆制动时，通过将电动机转换为发电机，将动能转化为电能，再通过逆变器将其送回电网。

这样一来，不仅实现了能源的回收利用，还减少了摩擦制动过程中产生的热量，减少了制动过程中对制动系统的损耗，从而延长了制动系统的使用寿命。

再生制动原理的优势在于提高了车辆的能源利用效率。

在传统的动能制动系统中，通过摩擦将动能转换为热能散失，这样既浪费了能源，又产生了大量的热量，对环境造成了一定程度的污染。

而再生制动系统则通过将动能转换为电能，回收了原本会被浪费的能量，节约了资源，降低了环境污染。

由于再生制动系统减少了对制动系统的磨损，延长了制动系统的寿命，减少了维护成本，对城市轨道交通系统的运行和维护都有着积极的影响。

在实际的城市轨道交通系统中，再生制动技术已经得到了广泛的应用。

地铁、有轨电车、轻轨列车等都采用了再生制动系统。

通过在城市轨道交通系统中引入再生制动技术，不仅提高了车辆的能源利用效率，还减少了对环境的污染，符合了可持续发展的要求。

再生制动系统也存在一些问题和不足。

再生制动系统的造价较高，需要一定的投入。

在实际运行中，再生制动系统无法100%地将动能转换为电能，仍然会有一部分能量无法回收。

再生制动系统还存在对供电系统的影响等问题。

虽然再生制动系统有助于提高能源利用效率，但在实际应用中仍需要继续研究和改进。

城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市轨道交通的迅速发展和规模的扩大，其对于城市交通和环境的影响日益加剧。

城市轨道交通的制动过程中会产生大量能量，如果这些能量得不到有效利用，不仅会浪费能源，还会增加系统的运行成本、加重环境负担。

因此，如何利用城市轨道交通的制动能量进行再生利用，成为了当前城市轨道交通领域研究的热点之一。

城市轨道交通的制动能量，一般通过电阻制动来实现。

电阻制动是利用制动电阻器将电动机所产生的动能转化为热能，通过散热器散热，达到降低速度的目的。

然而，这种方式存在一个严重的问题，就是在制动过程中会产生大量的热能，浪费了原本可以再生利用的制动能量。

目前，城市轨道交通的制动能量再生利用主要集中在三个方面：能量回馈、能量储存以及能量利用。

能量回馈是指将制动能量回馈给供电系统，在列车牵引时使用，以降低电网负荷。

实现这种方式的关键技术是制动能量的感知和控制技术。

具体来说，需要通过传感器感知列车制动产生的能量，并通过控制系统将这些能量回馈给电网。

在实际应用中，为了保证系统的平稳运行，需要加入一些控制策略，比如能量储存策略、慢速制动策略等。

能量储存是将制动能量直接储存在储能设备中，待需要时再释放出来使用。

这种方式的关键技术是储能技术。

储能技术主要包括电化学储能技术、超级电容储能技术和机械式储能技术等。

电化学储能技术是利用电化学原理储存能量，主要包括蓄电池和超级电池。

蓄电池是目前应用最广泛的储能设备之一，具有能量密度高、存储时间长、安全可靠的特点。

超级电池是一种新型储能设备，它具有储存能量快、可充放次数多、寿命长等优点。

超级电容储能技术是利用电解质中的双层电容和伪电容等不同电容模型来储存能量。

超级电容具有充电快、寿命长、环保等优点，但是能量密度相对较低，成本较高，还需要应对一些技术难题。

机械式储能技术是将制动能量储存在机械式储能装置中，主要包括飞轮式储能技术和重锤式储能技术。

机械式储能技术具有能量密度高、成本低、寿命长等优点，但是受到其质量和体积的限制，适用范围相对较窄。

试论城市轨道交通车辆再生制动原理城市轨道交通车辆是现代城市中必不可少的交通工具之一，它的设计和制造非常注重安全性能和能源的节约利用。

制动是城市轨道交通车辆的一个重要部件，它可以保证行车的安全和舒适性。

再生制动原理是指在行车时，车辆通过牵引逆变器将制动电阻转为电能回馈给电网或者车辆电池，实现能量的再利用。

下面，本文将从城市轨道交通车辆再生制动原理的具体实现、优缺点以及未来发展等方面进行论述。

具体实现城市轨道交通车辆再生制动的实现需要两个部分：唤醒和电路，唤醒可以通过多种现代技术实现，主要包括电机能量控制、电机失速检测和零序电流检测等方式。

电路部分则包括IGBT（ Insulated Gate Bipolar Transistor）逆变器、中间电容器模块和高压直流电池模块等组件。

IGBT逆变器一般采用三相桥式全控波式电路，通过控制斩波角来调节牵引/制动电机输出电压。

中间电容器模块用于平衡电压波动和波纹，高压直流电池模块负责接收能量和存储电能，实现制动能量的再利用。

优缺点再生制动技术对于城市轨道交通车辆具有多方面的优点。

首先，它可以实现制动能量再利用，大大提高能量利用效率。

其次，通过再生制动，车辆牵引系统中电压和电流的波动均可减小，在降低电网谐波污染等方面具有积极的作用。

此外，再生制动的实现可以减少劣质电网进口，保证运行的稳定性和安全性。

然而，城市轨道交通车辆再生制动也存在一定的缺陷。

其中一个主要问题是能量回馈量较小，对于相较于常规制动，其能量消耗减少程度有限。

另外，再生制动的实现需要多种附加设备和复杂的电路结构，增加了车辆制造和维修成本。

未来发展随着技术的不断发展和能源环保的日益重视，城市轨道交通车辆再生制动技术将逐渐得到普及和提高。

未来的发展方向主要有以下几个方面：（1）开发更为先进的电路控制和能量变化技术，提高能量回馈效率和减小制动时的能量消耗量。

（2）引入更先进的电池技术，提高能量存储效率和容量。

能馈装置在地铁工程中的应用及节能效果分析摘要：本文对广州地铁九号线能馈装置的应用情况进行介绍，并以九号线能馈装置实际运行数据为例，对其节能效果和经济效益进行了分析，为进一步工程应用推广提供参考。

关键字：能馈装置；城市轨道交通；再生制动；节能1引言地铁列车的制动方式主要以电制动为主，机械制动为辅，当列车靠站进行制动时，牵引电机从电动机状态变成发电机状态，将列车动能转化成电能反馈到牵引电网中，该部分电能称为再生制动电能。

城市轨道交通作为一种大容量、高效率的城市客运系统，具有站间距短、运行速度快等特点，频繁地制动可产生相当可观的再生制动电能【1】。

对于回馈到牵引网的再生制动电能一般有两种处理方式：第一种方式，对于相邻列车具有吸收条件时（牵引模式下），首先被线路上其它列车吸收利用，但当列车运行密度较低或相邻列车同时制动时，回馈的电能被吸收利用的几率会大大减小，这部分未被利用的电能累积在牵引网使网压被动升高，严重时可能超过极限许可电压，影响地铁正常运行；第二种方式，当再生电能不能完全被吸收时，通过列车上或变电所内设置的制动电阻，将再生电能转化为热能并散发出去。

根据已有地铁线路运行能耗的实测数据，得到列车制动电阻能耗占牵引能耗的比例约为30%~50%【2/3】。

可见列车产生的再生制动能量是相当可观的，若只是通过电阻消耗，不仅会造成温度升高，还会造成能量浪费。

因此，通过挖掘能馈装置节能潜力，提高再生制动能量回收利用率有着极大的节能意义，本文以广州地铁九号线再生能量回馈装置为研究媒介，以能馈装置启动门槛电压值为切入点，收集能馈装置回馈电量和列车能耗数据等电气量，运用数值分析计算等方法，综合研究、评价、验证能馈装置节能效果和经济效益。

2能馈装置节能效果分析广州地铁九号线一期工程飞鹅岭站首、尾班车开车时间分别为6:00和22:30，高增站首、尾班车开车时间分别为6:06和23:15，其中工作日执行时刻表峰期分高、中、低三个级别，每个级别上线列车数分别为8/7/6辆；周六日使用时刻表峰期分两个级别，上线列车分别为8辆和6辆，日均输送乘客约10万人。

城轨交通再生制动能量回收技术摘要：随着国家经济建设的飞速发展，我国的城轨建设也愈加完善。

城市轨道交通不仅能够方便人们的出行，也能够缓解城市道路拥挤的问题。

但是，随着城市轨道交通的蓬勃发展，其电能消耗量也不断攀升，带来不可忽视的能耗问题。

若能够实现列车运行工作中产生的再生制动能量的再利用，这样不仅能够减少列车运行过程中的电能消耗而且能够节约电能。

关键字：再生制动能量；回收利用技术；回收利用装置；系统容量1、再生制动能量城轨车辆一般的制动方式为电制动和空气制动混合制动；列车在制动时先采用电制动，当列车的速度减小到规定的速度时电制动不起作用，列车将采用空气制动使列车精准停车。

再生制动能量的原理是将牵引电机的电动机工况转变为发电机工况，它将列车制动能量转化为电能，该电能反馈到接触网供其他列测使用。

由于每站间的距离比较短，列车频繁的制动将会产生大量的制动能量。

制动能量可以达到牵引能量的40%~50%，部分再生制动能量（一般为30%~50%，根据列车运行密度和区间距离的不同而异）可以被线路上同一供电区段相邻车辆和本车辅助系统吸收，剩余部分通过电阻以热量的形式消耗掉；若能将这些能量回收利用，效益相当可观。

因此，地铁再生制动能量回收的研究就变得非常有意义。

2、再生制动能量的利用技术制动能量吸收装置主要包括有电阻耗能型，电容储能型，飞轮储能型和逆变回馈型四种方式。

电阻耗能型是目前运用的最成熟和最广泛的制动能量吸收装置。

其原理是将车上的制动斩波器和制动电阻移到地面，利用大功率电阻将再生制动产生的能量以电阻发热的形式消耗掉。

超级电容器组通过双向DC/DC变换器与牵引供电直流电网相连。

当列车启动加速，牵引供电直流电网的电压较低时，超级电容储能型装置通过双向DC/DC向电网提供能量，能减小电网压降；当列车制动，牵引供电直流电网的电压高于一定值时，超级电容通过双向DC/DC从电网上吸收城市轨道交通的再生制动能量，保持牵引网电压不超过最大值。

城市轨道交通车辆再生制动能量回馈控制系统研究摘要:电力机车具有运行速度快、运载量大的特点，近年来得到了飞速发展，城市轨道交通在城市交通中占据了越来越重要的地位。

电力机车因其负荷功率大，车辆再生制动能量回馈控制的时候会产生大量的车辆再生制动能量回馈控制能量，如何利用车辆再生制动能量回馈控制能量，以及如何提高能量的利用率，国内外均对此进行了相关研究。

按照能量回收方式，列车车辆再生制动能量回馈控制能量处理分为三种:耗能型、储能型、能馈型。

耗能型是通过调节多相IGBT斩波器的导通比相，从而控制消耗在电阻上的功率，将回收的车辆再生制动能量回馈控制能量用于电阻发热。

该项技术研究和应用已经趋于成熟，装置也已经实现国产化，但是制动能量不能有效利用，且需要专门的散热装置。

研究结果表明，混合储能装置在三种不同的工况条件下，均有效地提高了地铁车辆再生制动能量回馈控制能量的利用率，同时，该混合储能装置还显著改善了三相电流负序的问题，使三相电流不平衡系数由51%～57%下降到1.3%～1.9%。

关键词:车辆再生制动能量回馈控制;地铁;节能;仿真;负序电流;储能装置为了提高地铁车辆再生制动能量回馈控制能量的利用率，采用仿真实验对地铁车辆再生制动能量回馈控制自动化中的混合储能装置的节能方法进行了研究，建立了“牵引变电系统－列车－储能系统”整体模型，选择了ＲPC 装置、蓄电池和超级电容同时使用的混合储能装置，设置了三种不同工况条件下的仿真参数，通过 Matlab 平台进行仿真实验，得到了三种不同工况条件下储能装置补偿前后的三相电流波形图，以及蓄电池、超级电容在三种不同工况条件下的功率变化情况。

研究结果表明，混合储能装置在三种不同的工况条件下，均有效地提高了地铁车辆再生制动能量回馈控制能量的利用率，同时，该混合储能装置还显著改善了三相电流负序的问题，使三相电流不平衡系数由 51% ～ 57%下降到 1.3% ～ 1. 9%。

1地铁车辆再生制动能量回馈控制牵引模型建立列车牵引仿真模型的建立，分为两个主要步骤:(1)建立列车的机械运行模型，(2)列车与供电系统运行模型建立。

列车再生制动对接触网电压影响研究和对策摘要：大功率交直交列车再生制动功率大,再生制动能量反送回牵引供电系统时，将引起牵引网及接触网电压抬升,尤其当机车位于长大坡道区段制动时，易出现车辆制动性能下降、接触网电压上升、变电所保护跳闸等现象，影响了牵引供电系统的安全和运行。

为解决列车再生制动引起的车网电气耦合问题,基于WEBANET仿真软件,模拟分析CRH380AL和HXD1机车在最大制动功率制动时对牵引网及接触网电压的影响,并针对再生制动引起的牵引网及接触网电压升高提出了加装吸能、储能装置、变压器设置有载调压开关、同相供电等措施,并通过仿真验证其有效性。

关键词：地铁列车；列车再生制动；接触网引言对于地铁列车运行而言，一般是将制动过程所产生的能量直接回馈给电网，此时如果该能量无法被其他车辆或用电设备完全吸收时，会导致电网电压升高，从而影响地铁列车和变电所设备的运行效率。

而再生制动能量吸收装置的应用，不仅可以将剩余能量消耗掉，而且还可以有效维持电网电压稳定。

中压能馈型再生制动电能利用装置属于一项国家级的最新科技成果，其既可以将列车再生制动过程中所产生的多余能量传输至交流电网，而且还可以有效降低列车再生制动能量在电阻上的大量消耗，进而达到节约能源的目的，同时，还可以为列车运行提供所需要的牵引能量，进而降低直流网压跌落风险。

1再生制动失效抑制研究现状直流制式的城市轨道交通中，列车制动频率高，且无再生制动能量返送电网的通路，容易造成牵引网电压抬升，导致再生制动失效。

抑制直流牵引网电压波动的方法共有三类，第一类为设置车载制动电阻或设置地面制动电阻消耗再生制动能量；第二类为将再生制动能量逆变回馈至中低压系统；第三类为设置地面储能装置或车载储能装置储存再生制动能量。

纯电阻制动方案在节能效果方面显然不如另外两类，逆变回馈方案存在对中低压系统产生谐波污染的问题。

在交流电气化铁路中，列车再生制动失效抑制方案鲜有研究。

许多研究致力于研究基于储能的再生制动能量利用方案，却忽略了保障列车全功率再生制动是其前提条件。

第37卷 第12期2009年12月V o.l37 N o.12D ec. 2009城市轨道交通能馈式再生制动技术及其对电网的影响陶章荣1,潘爱强2(1.上海申通地铁集团有限公司,上海 200233;2.华东电力试验研究院有限公司,上海 200437)摘 要:城市轨道交通起停频繁、速度变化快、制动能量大,可以重新利用制动能量的再生制动技术也在不断改进。

回顾了各类常规制动技术及其特点,并介绍了最新的能馈式再生制动技术,研究论述能馈式再生制动技术对电网的影响,从电能质量、电能计量、继电保护三个方面分别进行分析,有助于电网应对城市轨道交通再生制动电能的注入。

关键词:城市轨道交通;能馈式再生制动技术;电能质量;电能计量;继电保护作者简介:陶章荣(1962 ),男,工程师,从事城市轨道交通变电运行管理工作。

中图分类号:TM712 文献标志码:B 文章编号:1001 9529(2009)12 2035 03R egenerative braking of urban rail transit w it h energy feedback and its influence on pow er gridsTAO Zhang rong1,PAN A i q i ang2(1.Shangha i Shentong M e tro Co.,L td.,Shangha i200233,Ch i na;2.East Ch i na E lectr i c P ower T est&R esea rch Instit ute Co.,L td.,Shangha i200437,Ch i na)Abstrac t:The urban ra il trans itwh ich i s characterized by frequent start up and shut do w n and quick speed variation, genera tes great energy dur i ng braki ng.T herefore,the techno logy o f reg enerati ve brak i ng t hat could reuse braki ng ene rgy has been stud i ed a l o t.T he trad iti ona l techno log ies of brak i ng and the i r fea t ures we re v i ew ed,and the ne w technology of regenerati ve brak i ng w ith energy feedback was reco mm ended.The i nfl uence o f regenera ti ve brak i ng w it h ene rgy feedback on powe r g ri ds w as d i scussed i n the aspects of pow er qua lity,energy m e teri ng,and re lay protection.K ey w ords:urban rail transit,regenerati v e brak i ng w ith energy feedback,po w er qua lit y,energy m eter i ng,relay pro tecti on1 再生制动技术城市轨道交通启停频繁,使其制动技术变得十分关键。

地铁列车再生制动对牵引网电压影响的研究过去地铁列车制动主要采用车载电阻制动，这种传统的制动方式会造成能量浪费，并且制动时还会产生大量的热，导致隧道内环境温度升高。

近几年地铁列车普遍开始采用再生制动，但再生制动产生的电能不能被完全吸收利用时，多余电能会引起直流牵引网电压迅速升高，使得用电不安全。

为了使再生制动产生的多余能量能被吸收，并且牵引网电压稳定，引入了逆变回馈系统，通过仿真软件MATLAB/SIMULINK 验证当地铁列车再生制动装置投入使用时牵引网电压的变化以及牵引电机运行状态。

标签：地铁列车；再生制动；牵引网电压；仿真0 引言随着城市人口密度越来越大，城市交通拥堵问题越来越严重，为了缓解交通拥堵，城市轨道交通建设迅猛发展。

目前城市轨道交通的主要模式是地铁，地铁运输在缓解交通拥堵的同时也存在一些问题。

由于站间距较短，地铁列车启动和制动比较频繁，在采用再生制动时，产生大量的能量并向电网回馈，当这部分能量不能完全被其他车辆或用电设备吸收时，会造成电网电压升高，从而影响电站用电设备和列车的安全运行。

因此，需要设置一种装置，将多余能量消耗掉，以维持牵引網电压稳定[1-2]。

目前国内外地铁列车采用的再生制动能量处理方案主要有电阻耗能型、逆变回馈型、电容储能型和飞轮储能型 4 种[3]。

电阻耗能装置的结构简单、可靠性高，在车辆和地面上均已经有大量的成熟运用经验，但电阻消耗装置将制动电能转化为热能传导至空气中，这部分电能未能充分利用，造成浪费。

逆变回馈型、电容储能型和飞轮储能型这 3 种储能方法目前在国内外地铁列车上已经开始应用，并且也取得了较好的发展。

引入逆变回馈装置，来吸收列车再生制动产生的不能被其他列车所利用的能量，可以起到一定的节能效果，且代替了车载制动电阻，使列车轻量化，对环境无污染，并且不需要额外的储能器件，可以将能量直接回馈至电网，供其他设备使用。

1 牵引供电系统地铁直流牵引变电所的主要作用是把电能通过整流装置整流和降压器变压之后，送入大功率整流器（或者可控整流器）整流为直流电向地铁供电[3]。