基于igbt的軌道交通再生制動能量回饋雙向變流電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及軌道交通牽引供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于IGBT的軌道交通再生制動能量回饋雙向變流電路。
【背景技術(shù)】
[0002]城市的交通擁擠問題在各大、中型城市日益嚴重。由于城市軌道交通的眾多優(yōu)點，具有運量大、速度快、時間準、能耗低、污染少和安全舒適等特點，因此城市軌道交通方式無疑是解決城市交通擁擠問題的一種有效手段。
[0003]目前城市軌道交通發(fā)展迅速，其相應(yīng)先進技術(shù)也得到快速發(fā)展，由于城市交通其運行特點的特殊性就是運行速度快，啟動、制動頻繁，且制動時會產(chǎn)生大量的能量。
[0004]軌道交通列車的特征是其牽引電機具有再生電力制動的能力。當牽引電機采用電制動時，牽引電機同步轉(zhuǎn)速降低，但是轉(zhuǎn)子在列車運行時具有慣性作用，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，而產(chǎn)生剎車轉(zhuǎn)矩，此時電動機就變成發(fā)電機特性運轉(zhuǎn)，因而產(chǎn)生再生電力能源。其再生能源一方面可供給列車各子系統(tǒng)本身設(shè)備外，另一方面則可供給該時段同一路線上其它正需要用電的列車推進使用，或儲存于車上的電池組，當電池組容量如已飽和時，此時多余的再生電力，只好經(jīng)由列車本身的制動電阻消耗。
[0005]目前制動方式主要分為兩大類:一是機械制動，即動能轉(zhuǎn)化成熱能，主要缺點是接觸面容易磨損；摩擦時產(chǎn)生高溫可熔化燒灼踏面；摩擦后產(chǎn)生的粉塵嚴重污染環(huán)境。
[0006]二是電制動，把動能轉(zhuǎn)化為電能后，再將電能送回電網(wǎng)或變成熱能消耗掉。現(xiàn)在電制動主要是采用電阻吸收方式，其主要缺點是只能將電能轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉，造成能源浪費，而且電阻散熱會導致溫度升高，因此需要增加相應(yīng)的通風裝置，即同時增加相應(yīng)的電能消耗。
[0007]此消耗的能源若能采用某種節(jié)能方式利用，定可節(jié)省相當可觀的電能，而且可以讓軌道交通建造單位在初期就針對變電站容量作適當?shù)囊?guī)劃，可以在未來營運時，有效降低電力設(shè)備得負載率，減少電費的支出。
[0008]目前通用的方法是利用軌旁儲能蓄電池、超級電容、飛輪裝置等方式予以儲存利用或者逆變回饋型。但是蓄電池儲能系統(tǒng)的充放電速度慢，使用壽命短，維護成本高，而且廢棄蓄電池含有重金屬，如不妥善處置會對環(huán)境造成污染；超級電容儲能型系統(tǒng)由于其體積龐大，電容器件壽命短，投資大，耐壓較低，通常需要將數(shù)個電容通過串、并聯(lián)組成串聯(lián)電容器組使用，控制系統(tǒng)復雜，并且超級電容具有一定的漏電流，充滿電的電容在靜止期間會緩慢放電；飛輪儲能系統(tǒng)的飛輪是高速轉(zhuǎn)動機械產(chǎn)品，盡管采用了真空環(huán)境和特殊軸類制造技術(shù)，但其零組件壽命容易受到機械磨損的影響而降低，能量也不能較長時間的儲存，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪壽命很低，并且由于同軸度和高速旋轉(zhuǎn)的問題使得飛輪有潛在發(fā)生爆炸效應(yīng)的可能；逆變回饋型設(shè)備的占空比太小，只有16%-25%，導致設(shè)備長時間空置浪費。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]為了克服上述的不足，本實用新型提供了一種基于IGBT的軌道交通再生制動能量回饋雙向變流電路。
[0010]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于IGBT的軌道交通再生制動能量回饋雙向變流電路，該電路從左往右依次為電網(wǎng)DC、直流隔離開關(guān)器DC-QS、雙向交變流器單元AC/DC、電容Cl、電抗器L1、交流斷路器AC-QF、隔離變壓器F、交流隔離開關(guān)器AC-QS和牽引變電站電網(wǎng)AC串聯(lián)組成，所述雙向交變流器單元AC/DC為八組并聯(lián)方式連接。
[0011]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進一步包括，電網(wǎng)DC正極線路上設(shè)有直流斷路器DC-QF，所述直流斷路器DC-QF并聯(lián)一個由直流斷路器DC-QF和電阻R組成的串聯(lián)電路。
[0012]根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進一步包括，所述雙向交變流器單元AC/DC包括2000VDC電源，所述2000VDC電源包括P極和N級，所述2000VDC電源上依次并聯(lián)有VT1、VT2、VT3和放電板FB，所述放電板FB上串聯(lián)有R3和R4，所述VTl和VT2之間P極線路上設(shè)有KMl，所述KMl上并聯(lián)有Rl、R2并聯(lián)電路和充電板CB的串聯(lián)電路，所述充電板CB由KM3和二極管D組成，所述放電板FB由KM4組成，所述2000VDC電源上連接九組IGBT及驅(qū)動控制器、三組串聯(lián)、分成相同的三列，三列并聯(lián)，每列后端串聯(lián)有熔斷器FUSE3-11和電抗器L2，三列形成三相電源，所述三相電源上連接有電容C2 “Λ”電路和KM2，三相電源第一線路和第三線路上分別設(shè)有CT3和CT5串聯(lián)電路以及CT4和CT6的串聯(lián)電路，所述2000VDC電源的P級和N機線路上分別設(shè)有FUSEl和FUSE2。
[0013]本實用新型的有益效果是，這種基于IGBT的軌道交通再生制動能量回饋雙向變流電路，同一套裝置既可以作為DC/AC的逆變使用，又可以作為AC/DC的整流使用，在不增加裝置硬件配置的條件下，大大提高了裝置的占空比，占空比可達95%以上，每組雙向交變流器單元AC/DC采用電流電壓雙閉環(huán)控制，能夠保證輸出交流電流波形質(zhì)量；雙向交變流器單元AC/DC輸出呈現(xiàn)電流源特性，能夠很好適合單元并聯(lián)以達到容量擴展，采用八組雙向交變流器單元AC/DC并聯(lián)，每組單元獨立控制，具有冗余工作的特點，即使單元出現(xiàn)保護，其余雙向交變流器單元AC/DC仍可以正常工作，進一步提高裝置運行的可靠性；每組雙向交變流器單元AC/DC結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，這使得調(diào)試、維修非常方便。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0015]圖1是本實用新型的電路示意圖；
[0016]圖2是本實用新型的雙向交變流器單元AC/DC電路示意圖。
[0017]圖中；
[0018]DC、電網(wǎng)；
[0019]DC-QS、直流隔離開關(guān)器；
[0020]AC/DC、雙向交變流器單元；
[0021]C、電容；
[0022]L、電抗器；
[0023]AC-QF、交流斷路器；
[0024]F、隔離變壓器；
[0025]AC-QS、交流隔離開關(guān)器；
[0026]AC、牽引變電站電網(wǎng)；
[0027]DC-QF、直流斷路器；
[0028]R、電阻；
[0029]VT、電壓互感器；
[0030]FB、放電板；