[发明专利]一种电机全电子再生制动能量回收系统

说明书

本发明涉及电力机车制动驱动控制技术领域，尤其是一种电机全电子再生制动能量回收系统，它包括电机、逆变电路、电源变换电路和储供电路以及调控电路，电源变换电路由换向开关和开关电源电路组成，换向开关用于切换逆变电路、储供电路与开关电源电路的对接状态；调控电路由信号检测电路A、B、C和微处理器组成，微处理器用于实时采集整车控制系统当前的控制信号及信号检测电路A、B、C反馈的电压、电流及频率信号，并实现对逆变电路和电源变换电路工作状态的实时控制；本发明控制结构简单、体积小、故障率低、安装调试方便，在实现对电机驱动和制动控制的同时，达到了对制动能量的回收利用和能量的高效转化，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及电力机车制动驱动控制技术领域，尤其是一种电机全电子再生制动能量回收系统。

背景技术

当前，电能作为清洁能源广泛运用于驱动各种电力机车，如纯电动汽车、混合动力车、燃料电池车、电力公交车、轨道列车、磁悬浮列车、电梯、起重机等。研究表明，电力机车的制动能量约占整车的动力系统驱动能量的31%-57%，对再生制动能量的回收及利用对于节约能源具有十分重要的意义。电力机车的制动能量至今还未得到完全开发与利用，制动能量的再生利用有利于能源的高效回收利用，可减少二氧化碳的排放，无噪音污染，达到节能环保的要求，并且无机械制动装置的消耗，也能取得可观的经济效益。

然而，当前常见的各种电力机车均不能实现对制动能量进行较好地回收利用，并且人们对电机制动能量回收的课题也展开了很多研究，但是其能量回收效果还是不够理想。

在专利号为ZL201610194055.X的专利文件中公开了“一种电机全电子再生制动能量回收系统”，该专利文件所述的技术方案在实现对电机驱动控制和无刹车片制动控制的同时，达到了对制动能量的回收利用，实现了机械能与电能之间的高效相互转化。然而，该电机全电子再生制动能量回收系统在对回收的能量进行交直流变换前，采用三相变压器对电机定子侧输入/出的交流电进行升/降压处理，并采用三组换向开关调控系统在制动/驱动状态下原、副线圈接线方式的切换，这种能量回收系统不仅接线繁琐、控制结构复杂、故障率高，而且由于电力机车正常行驶时，其发动机转速比较高，一般在1000～3500r/min，则相匹配的三相变压器的频率就比较低，从而三相变压器为了满足电机定子侧输入/出的交流电升/降压的需求，必须增大其体积，从而这也增大了整套能量回收系统的体积，不便于在电力机车中的安装使用。

发明内容

本发明的目的就是要解决现有的电机全电子再生制动能量回收系统存在接线繁琐、控制结构复杂、故障率高，并且体积大，不便于在电力机车中的安装使用的问题，为此提供一种电机全电子再生制动能量回收系统。

本发明的具体方案是：一种电机全电子再生制动能量回收系统，包括电机、逆变电路、电源变换电路和储供电路以及调控电路，其特征是：

逆变电路用于在系统处于制动状态时，对电机输送至电源变换电路的电能进行整流处理，在系统处于驱动状态时，对电源变换电路输送至电机的电能进行逆变处理；

电源变换电路由换向开关和开关电源电路组成；换向开关用于切换逆变电路、储供电路与开关电源电路的对接状态，实现对开关电源电路能量变换状态的转换；开关电源电路由单相直流-交流变换电路、变压器、挡位切换开关和整流电路组成；单相直流-交流变换电路用于将系统处于制动状态时从逆变电路输送过来的直流电源或系统处于驱动状态时从储供电路输送过来的直流电源换成频率和占空比可调节的交流电源；变压器用于将从单相直流-交流变换电路输送过来的交流电源进行升压处理；挡位切换开关用于切换变压器的原、副线圈的匝数比，并以此改变变压器的输出电压；整流电路用于将从变压器输出的交流电源转换成直流电源，并在系统处于制动状态时，将直流电源输送至储供电路，在系统处于驱动状态时，将直流电源输送至逆变电路；

储供电路用于在系统处于制动状态时，存储电机通过逆变电路、电源变换电路反馈的电能，在系统处于驱动状态时，通过电源变换电路、逆变电路向电机输送电能；