城市軌道交通車輛制動(dòng)能量回收技術(shù)的研究分析

◆摘? 要：在城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的背景下，輕軌、地鐵線路開始增多，極大的方便了人們出行，不過在車輛的運(yùn)行中也存在能量浪費(fèi)問題?；诖?，本文從車輛制動(dòng)能量回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀入手，討論能量回收過程中存在的問題，最后分析城市軌道車輛制動(dòng)能量回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)，希望對(duì)相關(guān)研究帶來幫助。

◆關(guān)鍵詞：城市軌道交通;車輛制動(dòng)能量;回收技術(shù)

市軌道交通車輛具有載客量大、啟停頻繁等特征，電動(dòng)制動(dòng)利用汽車制動(dòng)系統(tǒng)，由于安排的車輛操作圖表以及電壓限制接觸網(wǎng)絡(luò)，可再生電能無法反饋給電網(wǎng)，不過所釋放在熱能可以通過電阻制動(dòng)，由此造成一定電能浪費(fèi)和環(huán)境污染問題，需要對(duì)該問題加以解決。

一、車輛制動(dòng)能量回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外主要是對(duì)器件儲(chǔ)能類型以及逆變功能類型進(jìn)行分析，這兩種生物制動(dòng)方法各有優(yōu)勢，器件儲(chǔ)能的有關(guān)原理就是借助電阻設(shè)備將其作為制動(dòng)的備用系統(tǒng)，采取變換器將再生制動(dòng)的能量引入儲(chǔ)能器件當(dāng)中，一旦需要電能相關(guān)器件可將存儲(chǔ)的電能釋放，該項(xiàng)目在近年來得到了飛速發(fā)展，并且硬件設(shè)備體積更加小巧。對(duì)于逆變類型來說，該類型又包括逆變回饋類型以及逆變負(fù)載類型，其中逆變回饋類型是指電壓超出規(guī)定的范圍，與此同時(shí)，交流電網(wǎng)會(huì)從母線采取吸收動(dòng)作，然后通過逆變器和變壓器轉(zhuǎn)變，之后成為交流電返回電網(wǎng)，該方法通常適用于集中供電的城市，不適用于分布式發(fā)電的城市。對(duì)于逆變負(fù)載類型來說，主要是將直流電轉(zhuǎn)換為AC380伏，這一過程中無需中轉(zhuǎn)即可滿足列車使用，然而也會(huì)存在供電不穩(wěn)定情況。

二、能量回收過程中存在的問題

車輛制動(dòng)過程中自動(dòng)反饋能量轉(zhuǎn)移到牽引系統(tǒng)，使得直流系統(tǒng)電壓增加，當(dāng)直流電壓超過整流器輸出電流，其余能量以熱能形式被制動(dòng)阻力吸收。在實(shí)踐過程中，城市軌道交通車輛的運(yùn)行還存在不足，主要表現(xiàn)為可再生制動(dòng)系統(tǒng)回收能源效率低下。由于儲(chǔ)能裝置規(guī)模較大，所以需要在車輛上安裝儲(chǔ)能裝置或者利用儲(chǔ)能式制動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)滿足電力轉(zhuǎn)換需求，不過受城市軌道交通系統(tǒng)空間影響難以在車輛或者變壓器上改善基礎(chǔ)設(shè)施。線性非再生制動(dòng)系統(tǒng)列車不管是車身還是劃分為再生能源在制動(dòng)系統(tǒng)，整個(gè)建模過程較為復(fù)雜，需要進(jìn)行傳送以及頻域，分析優(yōu)化再生制動(dòng)系統(tǒng)能量回收方案，需要通過技術(shù)實(shí)踐評(píng)估經(jīng)濟(jì)效益。由于當(dāng)前能源設(shè)備回收效率偏低，在諸多優(yōu)化方案中普遍考慮到在線測試的成本因素，所以一些設(shè)備的使用性還需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。當(dāng)前，關(guān)于能源回收技術(shù)在城市軌道交通制動(dòng)方面還需要加強(qiáng)，以此提升能源回收效率。此外，目前電阻式制動(dòng)器在電動(dòng)制動(dòng)器中占比達(dá)到40%，所以電阻式制動(dòng)器，但能量回收將深遠(yuǎn)的影響城市軌道車輛運(yùn)行。

三、城市軌道車輛制動(dòng)能量回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)置逆變回饋裝置

根據(jù)當(dāng)前對(duì)內(nèi)部電阻制動(dòng)研究的情況來看，都遵循以下兩個(gè)原則：一方面是吸收車輛制動(dòng)再生制動(dòng)能量，將其反饋到城市軌道交通的能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，進(jìn)而對(duì)當(dāng)前電力二次牽引;另一方面，節(jié)能系統(tǒng)再生制動(dòng)吸收能量裝置和投資之間存在密切關(guān)系，在滿足經(jīng)濟(jì)需求的同時(shí)還能達(dá)到良好的節(jié)能目標(biāo)，反饋裝置工作空間主要由電源流控制，在反饋功率小于反向反饋裝置容量的情況下，反饋裝置能夠發(fā)直流母線電壓，穩(wěn)定到設(shè)置值。在所需反饋功率超出反向反饋裝置的情況下，反饋裝置可根據(jù)實(shí)際情況提供橫向交流反饋能量，如果線性電壓高于18萬伏，那么反饋裝置自動(dòng)退出。

（二）超級(jí)電容特性和選擇

選擇超級(jí)電容容量的過程中，主要受到超電容充放電時(shí)間以及車輛制動(dòng)時(shí)間的交流牽引電機(jī)。受變換器驅(qū)動(dòng)的影響，帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)在變換器速度達(dá)到額定數(shù)值時(shí)，電機(jī)受到控制隨著超電容電壓的增加，導(dǎo)致電機(jī)重復(fù)啟動(dòng)。在超電容電壓增加的過程中，會(huì)對(duì)設(shè)備橫向直流電壓起到抑制作用，在實(shí)際應(yīng)用過程中經(jīng)常會(huì)對(duì)同一類型的單體加以利用，并串聯(lián)為超級(jí)電容器，一旦車輛剎車車速馬上下降，使得扭矩方向發(fā)生變化，不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度方向產(chǎn)生影響，并且數(shù)據(jù)的波形符合軌道交通運(yùn)行曲線，所以能夠體現(xiàn)城市軌道交通牽引制動(dòng)實(shí)際情況。結(jié)合剎車制動(dòng)單元，為基礎(chǔ)。承受軌道車輛制動(dòng)。以納米單體數(shù)量以及串聯(lián)方式形成管理網(wǎng)絡(luò)。在車輛制動(dòng)過程中能量大小以及再生能源制動(dòng)時(shí)的車輛制動(dòng)，進(jìn)化都會(huì)產(chǎn)生影響。所以需要確保每一套雙層電容器可在整個(gè)能源下存儲(chǔ)。通過。存儲(chǔ)電源可為旁路開關(guān)提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)。

四、發(fā)展趨勢

由于再生制動(dòng)需要列車在一定距離內(nèi)進(jìn)行能量吸收，所以需要對(duì)列車車次合理安排，確保列車之間能量的傳輸距離。對(duì)于再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)技術(shù)來講都存在一定技術(shù)缺陷，所以需要將能量回收納入分布供電體系當(dāng)中，并且能量回收的研發(fā)機(jī)構(gòu)以及列車生產(chǎn)廠家也要加強(qiáng)合作，進(jìn)而提升能量回收效率。

五、結(jié)束語

綜上所述，在城市軌道交通飛速發(fā)展的背景下，車輛制動(dòng)能量回收也成為了社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。由于車輛制動(dòng)期間產(chǎn)生很多能量，并且具有回收價(jià)值，所以在電子電氣設(shè)備制造工藝飛速發(fā)展的今天，需要繼續(xù)對(duì)該方面深入研究。

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作者簡介

劉長林，單位：重慶鐵路運(yùn)輸高級(jí)技工學(xué)校。