[发明专利]一种高速铁路再生制动能量回馈系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种高速铁路再生制动能量回馈系统及其控制方法，系统结构为：V/x接线牵引变压器T的左供电臂连接到左侧多绕组降压变压器T₁的初级，T₁的n个次级绕组分别连接到左侧n个四象限变流器的输入端，正、负极输出端分别并联后连接到正、负极直流母线D₁和D₂；右侧与其类似；三相并网逆变器N的正、负极输入端，支撑电容C的两端均分别连接到D₁和D₂；N的输出端通过LCL滤波器F连接到并网升压变压器T₃的初级，T₃的次级连接到10kV配电网的进线端。本发明的有益效果在于，有效利用高铁列车在制动过程中产生的再生制动能量，根据再生制动工况与负载功率实现动态能量回馈，为10kV配电网负荷提供电能，提高了再生能量的利用率，减轻了10kV配电网压力。

技术领域

本发明涉及牵引供电系统领域，特别是一种高速铁路再生能量回馈系统及其控制方法。

背景技术

高速铁路具有速度快、运量大、安全性好等优点，近年来得到了迅速发展。高速动车组在制动过程中，优先采用再生制动的方式，即将电机的工作模式由牵引耗电模式改变为制动发电模式，将动车组的动能转变为电能实现动车的制动。再生制动方式的机械磨损小，制动更平稳，尤其适用于非紧急制动。这种制动方式会产生电能(再生能量)。当前，这部分再生能量较好的处理方式是：(1)被牵引系统同一供电臂上处于牵引工况(非再生工况)的另一动车组利用，但同一供电臂上刚好有另一处于牵引工况的动车组的几率不高，其利用率有待提高。(2)以热能的形式被制动电阻消耗；这种方式既浪费能源、还会导致车体发热、降低乘车的舒适性。(3)通过牵引变压器直接返送回高压电力系统，但会使电力系统的三相不平衡、产生谐波电流，导致电能质量下降。(4)回馈型再生制动能量回收，其作法是，将单相整流器、三相逆变器接于各供电臂，各供电臂上的再生制动能量通过单相整流、三相逆变后，同时回馈到其他电压等级(10kV、35kV)配电网的三相，解决了回馈电能三相不平衡的问题。但其相邻供电臂无法进行能量流通，每一供电臂均需一套单相整流器、三相逆变器，其结构、控制复杂，成本高，且无助于牵引变压器高压侧的高压电力系统由机车负载造成的三相不平衡、谐波的消除。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速铁路再生制动能量回馈系统及其控制方法，该系统对高铁列车再生制动能量的利用率高、结构简单、控制容易，成本低，且有利于牵引变压器高压侧的高压电力系统由机车负载造成的三相不平衡和谐波的消除，并且对高铁列车再生制动能量的利用率高。

实现本发明目的所采用的技术方案如下：

一种高速铁路再生制动能量回馈系统，

V/x接线牵引变压器T的左供电臂连接到左侧多绕组降压变压器T₁的初级，T₁的n个次级绕组分别连接到左侧n个四象限变流器的输入端；左侧n个四象限变流器的正极输出端并联后连接到正极直流母线D₁，负极输出端并联后连接到负极直流母线D₂；T的右供电臂连接到右侧多绕组降压变压器T₂的初级，T₂的n个次级绕组分别连接到右侧n个四象限变流器的输入端；右侧n个四象限变流器的正极输出端并联后连接到D₁，负极输出端并联后连接到D₂；三相并网逆变器N的正极输入端和负极输入端分别连接到D₁和D₂；支撑电容C的两端分别连接到D₁和D₂；N的输出端通过LCL滤波器F连接到并网升压变压器T₃的初级，T₃的次级连接到10kV配电网的进线端。

上述高速铁路再生制动能量回馈系统的控制方法，包括步骤