[实用新型]一种高压交流动车组再生制动能量回馈吸收利用装置

说明书

技术领域

本实用新型属于高压电气化铁路节能设备技术领域，涉及一种再生制动能量回馈吸收利用装置，特别是一种城际铁路高压交流动车组再生制动能量回馈吸收利用装置。 

背景技术

在城际铁路交通中，交流传动方式已经普遍采用，城际铁路高压交流动车组在运行过程中，由于两站之间的距离较短，动车组需要频繁起动和制动，因此要求动车组的起动加速度大，制动减速快，制动平稳，在制动过程中，动车组产生巨大的制动能量，对产生的制动能量进行回收利用已成为现有城际铁路运营成本的重要课题。在现有技术中，制动能量吸收方式主要包括电阻耗能、逆变回馈、电容储能和飞轮储能等几种，但是这几种吸收方式都存在各自的优缺点，电阻耗能只能将电能转换为热能排掉，能源浪费严重；电容储能需要设置体积庞大的电容器组，占用城际铁路宝贵的地下空间；飞轮储能对飞轮的制作工艺要求高，而且飞轮储能制作成本很高，使用寿命不理想；对于逆变回馈，近几年国内外已开始采用，但大都是针对低压直流(DC1500V，DC750V)供电系统，目前尚未见有对高压交流供电系统的制动能量地面吸收回馈的相关报道和公开使用。 

发明内容

本实用新型的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种城际铁路高压交流动车组用的再生制动能量回馈吸收利用装置，把动车组电制动过程中产生的再生制动能量回馈至低压电网重新利用，吸收再生制动引起的交流母线泵升高压，达到节能环保和制动安全的目的。 

为了实现上述目的，本实用新型的主体结构包括变电站、第一降压变压器、电阻卸载单元、可控整流单元、滤波单元、逆变单元、逆变输出滤波单元、隔离变压器、400V低压网络、变电站牵引变压器、第一高压侧电流传感器、第二高压侧电流传感器、第一信号变送器、动车组、第二信号变送器、第三信号变送器、第四信号变送器、上位机、显示系统、下位单片机总成、信号采集模块、整流控制模块、逆变控制模板、电阻卸载控制模块、高压真空断路器、预投电阻、第二 降压变压器和调功电阻模块；变电站分别与第一降压变压器和第二降压变压器的输入端电连接，动车组分别与变电站输出端和第一降压变压器输入端电连接；第一降压变压器的输出端分别连接有电阻卸载单元和可控整流单元，电阻卸载单元由电阻卸载控制模块和预投电阻负载组成；可控整流单元与滤波单元电连通；逆变单元的一端与滤波单元电连通，另一端与逆变输出滤波单元电连通；隔离变压器的两端分别与逆变输出滤波单元和400V低压网络电连接；变电站牵引变压器的输出端分别与第一高压侧电流传感器和第一信号变送器电信息连接，第二高压侧电流传感器的一端与高压侧27.5kV牵引网母线连接，另一端与第四信号变送器电连接；第二信号变送器的一端与高压侧27.5kV牵引网母线电连接，另一端与第三信号变送器电连接；第一信号变送器、第三信号变送器和第四信号变送器分别与上位机电连接，上位机中具备有监控和显示系统；与上位机电连接的下位单片机总成连接有信号采集模块、整流控制模块、逆变控制模板和电阻卸载控制模块。 

本发明所述预投电阻负载提高降压变压器的动态响应，减小冲击电流产生的磁滞现象发生而影响检测速度，投入后使降压变压器一直有负荷电流经过；当逆变模块满功率或故障时，调功电阻模块通过调节吸收功率使27.5kV侧网压恒定在设定范围内；动车组再生制动时会反馈再生电能，反馈再生电能会导致27.5kV单相电压泵升，电压泵升会反应至降压变压器低压侧，同时整流输出的直流电压也会升高，超过系统设定的吸收值时三相逆变器工作将电能回送至400V低压网络，使27.5kV侧电压迅速降低，400V低压网络为由另一母线降压供电的站内低压负载(如排风扇、加热器、电梯、照明等负载)；当逆变功率超负荷，但27.5kV侧电压还在持续升高时启动电阻卸载模块，以热能的形式消耗电能，降低27.5kV侧电压；当400V低压网络吸收能力不足时，在允许条件下逆变回馈的电能经400V侧的降压变压器反馈至上一级网络。