動車組牽引再生制動分析

李鵬達?張澤侃

摘 要 動車組列車作為當下人們出行首選的交通工具，在我國客運上起到了重要的作用。牽引系統作為動車組提供動力的核心系統，在動車組車輛能量流動方面至關重要。再生制動一直是牽引能量回收最常見也是最有效的節能方式，本文通過對動車組牽引系統的介紹，討論再生制動在動車組上的應用分析。

關鍵詞 動車組;牽引系統;再生制動;應用分析

1研究背景

隨著我國綜合國力的提升，科學技術的不斷創新，我國高速軌道行業已成為我國高科技產品走出國門的一大亮點。動車組列車作為高速軌道行業的代表，運行速度快，安全平穩，載客量大，能夠很好地滿足人們中長途出行的需求。動車組列車使用電氣牽引，將電能轉化為列車的牽引力保證車輛的安全快速行駛。在車輛制動過程中，需要將車輛巨大的動能轉化為其他能量才能保證車輛的制動。在制動過程中，常規的制動方式都是將動能轉化為制動盤的熱量然后散失到環境中，造成能源的浪費。本文通過對動車組牽引進行分析，討論再生制動的幾種應用方式[1]。

2牽引系統分析

牽引控制系統是動車組列車將轉化高壓弓網電能轉化為動車組動能的重要系統。牽引系統采用“交-直-交”的傳動能量轉化方式，整個能量流動過程可以分為交-直流變換和直-交流變換兩個部分?！敖?直”的轉換過程被稱為整流過程，“直-交”過程被稱為逆變過程。動車組牽引系統主電路結構原理圖如圖1所示[2]。

3再生制動

當動車組列車在運行過程中牽引電機作為牽引力產生單位，將電能轉化為動能，而當制動時牽引電機成為發電機將動能轉化為電能反饋出來。這是目前最常見的能量回收方式，當然也有利用地面設備與車上設備的相互作用收集制動力的方式。但是利用牽引電機是目前最簡單也最有效的方式。利用牽引電機再生制動的能量回收只要有并網回饋型、能量存儲型兩種，兩種方式都能夠實現能量的回收與在利用[3]。

3.1 并網回饋型

并網回饋方式指的是利用逆變器反饋再生制動技術，當列車運行過程中制動時，再生制動能量經過逆變器轉化成了三相交流電能，所得到的三相交流電能通過升壓AC-DC整流器整流之后回饋至牽引變電所的電網中。這種技術在地鐵中較為常見，可以將轉化的能量直接用于地鐵隧道中的設備，在動車組中使用的較少，動車組列車中直接反饋給弓網。并網回饋方式實現了制動能量的轉化與收集，也是動車組最常見的方式方法。

3.2 能量儲存型

利用儲能裝置將能量收集就可以實現制動能量的回收利用。常見的儲能裝置有電池儲能裝置，飛輪儲能裝置，超級電容儲能裝置。鎳氫電池和鋰電池是目前較為適合的電池選型，壽命長儲能穩定，但是工作溫度范圍較窄，環境要求很高，而且體積大、重量大。飛輪儲能系統，主要由飛輪轉子，軸承，電動發電機，電力電子變換器和真空室組成，能夠將能量收集轉化為飛輪的動能，便于后期的使用。飛輪能夠快速響應車輛再生制動能要求，但是受飛輪本身機構及功能的限定，飛輪儲存的能量是有限的，整體的能量密度并不是很高，尤其是動車組列車這種瞬間能量回收的情況對飛輪要很高。超級電容是新興發展的儲能系統，性能優良，能夠儲備大容量并且有優良的脈沖充放電，充放電速度很快，壽命很長，十分適合在動車組列車這種情況下收集能量[4]。

4結束語

隨著我國軌道行業的快速發展，動車組列車能量的使用被大家廣泛研究。節約創效是當下各行各業的主流，動車組列車制動能量巨大，利用先進技術將能量收集，能夠實現能量的回收也能減少傳統摩擦制動造成的損耗。本文通過介紹牽引系統的主電路結構，討論了再生制動的并網回饋型、能量存儲型兩種形式，并總結了超級電容儲能方式或許成為今后再生制動的一大新方式。

參考文獻

[1] 吳昊.電氣化鐵路再生制動能量回饋系統控制技術研究[D].成都：西南交通大學，2017.

[2] 李建林，馬會萌，惠東.儲能技術融合分布式可再生能源的現狀及發展趨勢[J].電工技術學報，2016，31（14）：1-10.

[3] 劉舒，李正力，王翼，等.含分布式發電的微電網中儲能裝置容量優化配置[J].電力系統保護與控制，2016，44（3）：78-84.

[4] 陳俊宇，胡海濤，王科，等.一種考慮列車運行圖的高速鐵路牽引供電系統再生能量評估方法[J].中國鐵道科學，2019，40（1）：102-110.