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
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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]。随着整流装置功率的进一步增大，电网受到的干扰日益严重，24 脉波整流器能够减少供电系统牵引负荷产生的谐波，从而减少对电力系统的谐波污染，使得供电质量得到提高、设备投资降低、效率提高、运营成本降低。目前城市轨道交通牵引供电系统中的整流机组普遍采用24 脉波整流电路给列车供电（图1）。24 脉波整流机组的构成：设置 1 条母线，将 2 组相同的12 脉波整流机组并联于同一母线，构成等效的24 脉波整流机组，并且 2 路电源同时供电。直流牵引变电所交流侧的电压为35 kV，最终通过24 脉波整流机组将35 kV 的交流电整