再生制動原理及類型

　　地鐵系統設備及機電設備中，車輛牽引用電占地鐵用電總負荷的一半左右，因此列車再生制動是地鐵節能工作的重要研究和發展方向之一。城市軌道交通系統的制動能量可達到牽引能量的1/3～1/2，再生制動的能量部分可以被相鄰車輛和本車輔助設備吸收，不能被吸收的則被轉換為車載電阻消耗或空氣制動機械消耗。

再生制動的原理及類型

再生制動能量吸收裝置的主要工作原理是，當制動工況下的列車組生成的制動能量被相鄰車輛和用電設備消化不了時，接觸軌電壓將很快上升，電壓上升到一定程度后，變電所中設置的再生制動裝置進入工作狀態，多余的電能被消耗，使車輛制動。為了能夠充分利用制動電能，世界各主要軌道交通發達國家，都在不斷研究制動能量的回收利用模式，主要包括以下幾種形式：電阻耗能型、電容儲能型、飛輪儲能型、逆變回饋型（包括逆變至中壓和逆變至低壓）等多種方式。

1.電阻耗能型

電阻能耗再生制動吸收裝置，是把制動電阻從車輛上移至地面，主要由IGBT進行控制，將產生的制動能量在電阻上以熱能的形式進行消耗。裝置主要由隔離開關柜、制動控制柜和制動電阻柜組成，通過直流開關柜掛接在牽引變電所直流母線上。

該類型裝置國內技術成熟，在國內地鐵線路中應用較多。

2.電容儲能型

電容儲能型利用IGBT逆變器把列車的再生制動能量收集到大容量電容器組中，當有列車起動、加速需要引流時，該裝置將電能釋放，進行回收再利用。系統組成主要由IGBT充電器、儲能電容器和控制器構成，電容器通過充電器掛接在牽引變電所直流母線上。

主要設在牽引供電區間較長和坡度較大區間的牽引變電所內。

3.逆變回饋型

逆變回饋型再生電能吸收裝置主要采用電力電子器件構成大功率三相逆變器，該逆變器的直流側與牽引變電所中的整流器直流母線相聯，其交流進線接到交流電網上；當再生制動使直流電壓超過規定值時，逆變器啟動并從直流母線吸收電流，將再生直流電能逆變成工頻交流電回饋至交流電網。

根據回饋路徑和電壓等級的不同，逆變回饋型方式又分為低壓逆變型（0.4kV）和中壓逆變型（10kV和35kV）兩類。

3.1低壓逆變型
低壓逆變型再生電能吸收裝置逆變后的電能僅用于本車站的低壓設備，制動能量不能被完全吸收，因此往往采用逆變+電阻混合型。主電路由隔離開關、接觸器、濾波器、IGBT電阻吸收裝置、IGBT逆變回饋裝置、隔離變壓器、傳感器，控制電源、微機控制系統等構成。

3.2中壓逆變型

中壓逆變型再生能量吸收裝置，將直流側的機車制動電能轉化為交流側電能送回中壓交流電網中。利用了35kV系統較大的供電系統負荷容量為支撐，提高列車再生制動能量的利用率，節能效果好。裝置的系統構成主要包括能饋變壓器、變流器柜、直流柜等。

本公司以上類型裝置廣泛應用于北京、長沙、成都、重慶、石家莊、蘭州等城市地鐵站，工作穩定，節能效果優良。