試論城市軌道交通車(chē)輛再生制動(dòng)原理

顏杏　潘曦

摘 要 城市軌道交通的創(chuàng)新發(fā)展促使其對(duì)于電能需求增長(zhǎng)，為滿(mǎn)足車(chē)輛的運(yùn)行需求，在地鐵車(chē)輛日常運(yùn)行中，約一半電能消耗在車(chē)輛牽引以及電制動(dòng)過(guò)程中。車(chē)輛在制動(dòng)過(guò)程中以電制動(dòng)為主空氣制動(dòng)補(bǔ)足，其中電制動(dòng)分為再生制動(dòng)及電阻制動(dòng)。若運(yùn)行過(guò)程中再生制動(dòng)能量被有效的應(yīng)用，可以從根本上促進(jìn)城市軌道交通用電節(jié)能。基于此，本文淺析當(dāng)前城市軌道交通車(chē)輛再生制動(dòng)原理，以供參考。

關(guān)鍵詞 城市軌道交通 車(chē)輛 再生制動(dòng)原理

中圖分類(lèi)號(hào)：U270.35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

隨著時(shí)代不斷發(fā)展，人們對(duì)于節(jié)能環(huán)保理念逐漸加強(qiáng)重視，以構(gòu)建完善的綠色交通系統(tǒng)。對(duì)于當(dāng)前的城市軌道交通系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，受其自身的性質(zhì)影響，車(chē)輛自身的耗能約占整個(gè)系統(tǒng)耗能的一半，因此，靈活進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，降低車(chē)輛自身的耗能可以直接促進(jìn)當(dāng)前城市軌道交通行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，降低自身能源損耗。

1現(xiàn)階段城市軌道交通車(chē)輛再生制動(dòng)裝置原理

當(dāng)前，我國(guó)城市軌道交通在發(fā)展過(guò)程中，進(jìn)行再生制動(dòng)能量吸收時(shí)主要采取的基本形式有三種，具體說(shuō)明如下：

1.1消耗型裝置

當(dāng)前，我國(guó)城市軌道交通車(chē)輛應(yīng)用的電阻消耗型制動(dòng)能量吸收裝置主要分為兩種，一種為地面制動(dòng)電阻，一種為車(chē)載制動(dòng)電阻，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，利用其裝置自身的性能，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛再生制動(dòng)。地面制動(dòng)電阻技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用較為常見(jiàn)，而在國(guó)內(nèi)則主要應(yīng)用在重慶、廣州、北京等地區(qū)，其應(yīng)用的原理主要是利用再生制動(dòng)能量吸收裝置進(jìn)行能量吸收，并利用當(dāng)前的吸收電阻與斬波器采用恒壓吸收方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，在實(shí)際的制動(dòng)時(shí)，對(duì)其產(chǎn)生的直流母線(xiàn)電壓進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，控制斬波器的導(dǎo)通比，進(jìn)而改變其實(shí)際的吸收功率，從而將當(dāng)前的制動(dòng)能消耗在吸收電阻上，滿(mǎn)足當(dāng)前的需求。實(shí)際上，地面制動(dòng)電阻裝置自身的實(shí)質(zhì)是將當(dāng)前的車(chē)輛上的制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)移至地面，并設(shè)置合理的電子開(kāi)關(guān)，當(dāng)運(yùn)行車(chē)輛發(fā)生再生制動(dòng)時(shí)，將再生制動(dòng)的能量消耗在電阻上，滿(mǎn)足實(shí)際的需求。

1.2儲(chǔ)能型吸收裝置

現(xiàn)階段，我國(guó)城市軌道交通車(chē)輛再生制動(dòng)應(yīng)用的儲(chǔ)能型吸收裝置主要包括飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容型以及電池儲(chǔ)能三種形式。

首先，飛輪儲(chǔ)能裝置主要包括斬波器、飛輪儲(chǔ)能以及控制隔離組成，其應(yīng)用的技術(shù)為當(dāng)前的物理分離衍生技術(shù)，將該裝置設(shè)置在真空殼體內(nèi)，經(jīng)過(guò)特殊的材料進(jìn)行加工，并促使其加工工藝支撐底部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促使其裝置具有良好的穩(wěn)壓功能，并通過(guò)設(shè)置其自身的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)電能進(jìn)行吸收，并在需要時(shí)進(jìn)行電壓釋放，滿(mǎn)足實(shí)際的需求。

其次，超級(jí)電容型儲(chǔ)能裝置構(gòu)成原理主要是以變化器、電容器以及連接單元為基礎(chǔ)，將大功率電容作為儲(chǔ)能介質(zhì)，并利用電容的充放電原理促使車(chē)輛實(shí)現(xiàn)再生電能的吸收與利用，滿(mǎn)足需求。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)供電區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)列車(chē)需要取流時(shí)，該裝置可以有效的將自身儲(chǔ)存的電能進(jìn)行釋放，以滿(mǎn)足當(dāng)前的需求。對(duì)于該裝置來(lái)說(shuō)其自身主要存在穩(wěn)壓與儲(chǔ)能兩種工作模式，其電氣系統(tǒng)自身主要包含斬波器、儲(chǔ)能電容器、電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)、微機(jī)控制單元以及傳感器組成。

最后，電池儲(chǔ)能型主要是利用自身的功能對(duì)當(dāng)前的制動(dòng)能量進(jìn)行吸收，并吸收到電池介質(zhì)中，當(dāng)車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中需要時(shí)，該裝置將自身的電能進(jìn)行合理的釋放，以滿(mǎn)足實(shí)際的需求，但手氣自身的性質(zhì)影響，其裝置體積較大，并且頻繁進(jìn)行充電與放電，對(duì)于其自身的使用壽命影響較大，同時(shí)儲(chǔ)能容量相對(duì)較小。

1.3逆變回饋型吸收裝置

該裝置主要是以晶閘管、電力電子構(gòu)建以及大功率三相逆變器為基礎(chǔ)，通過(guò)自身的功能，將再生制動(dòng)能量進(jìn)行合理的吸收，并在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中將整流變壓器回饋至當(dāng)前的中壓網(wǎng)絡(luò)中，為城市軌道交通自身的系統(tǒng)負(fù)荷奠定良好的基礎(chǔ)，滿(mǎn)足需求。以晶閘管技術(shù)為例，在該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，主要是利用晶閘管逆變裝置自身的作用與整流器進(jìn)行結(jié)合，并共用牽引變壓器向中壓網(wǎng)絡(luò)逆變能量，并將直流再生能量轉(zhuǎn)換為交流變生能量。實(shí)際上，對(duì)于晶閘管技術(shù)來(lái)說(shuō)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中其逆變回饋裝置可以促使常規(guī)變電向中壓交流電網(wǎng)進(jìn)行回饋，回饋其制動(dòng)的能量，促使能量在供電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。該裝置自身具有較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，其應(yīng)用的晶閘管技術(shù)較為成熟，并且成對(duì)相對(duì)較為低廉，價(jià)格較低，但受其自身的性質(zhì)影響，也存在一定的缺點(diǎn)，例如，其自身作為開(kāi)關(guān)器件，注入電網(wǎng)自身的諧波較大。逆變回饋裝置在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中主要是利用其自身的逆變單元，通過(guò)利用整流器促使其共用牽引變壓器，并向中壓網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行逆變能量，促使常規(guī)變電向中壓交流電網(wǎng)回饋進(jìn)行能量制動(dòng)，進(jìn)而滿(mǎn)足需求。實(shí)際上，與晶閘管控制的逆變器相對(duì)比，其自身具有更高的電功率，同時(shí)其自身的諧波電流較低，設(shè)備自身的成本投入較大，進(jìn)而增大其裝置自身的成本。

2結(jié)論

綜上所述，在當(dāng)前的時(shí)代背景下，城市軌道交通車(chē)輛靈活應(yīng)用再生制動(dòng)技術(shù)可以有效的促使制動(dòng)能量實(shí)現(xiàn)回收利用，進(jìn)而滿(mǎn)足能量回收利用要求，在不斷的發(fā)展過(guò)程中構(gòu)建能量節(jié)約系統(tǒng)，提升能量利用效率。

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