本发明专利技术属于轨道交通电力系统技术领域，涉及一种四象限变流型再生能量逆变回馈装置，其主体结构包括隔离变压器、交流开关、输出滤波器、四象限变流器、输入滤波器、预充电模块和导线；隔离变压器、交流开关、输出滤波器、四象限变流器和输入滤波器依次串联式电信息连接，单个隔离变压器、交流开关、输出滤波器、四象限变流器和输入滤波器组成四象限变流型再生能量逆变回馈装置的基本单元，基本单元的电能容量根据具体情况整定为不同数值，基本单元的数量根据需求来设定；该装置安装、维护、扩展方便，各部分的独立性强，某个单元模块故障不影响整个系统，可同时存在多种控制模式，运算速率提高了多倍，PWM调制更加精准和快速。
【技术实现步骤摘要】
： 本专利技术属于轨道交通电力系统
，设及一种逆变形式的再生能量吸收装 置，特别是一种四象限变流型再生能量逆变回馈装置。
技术介绍
：[000引多年来，在轨道交通领域中，车辆已普遍采用再生电制动，再生电制动时牵引电机 运行在发电模式，向牵引网回馈再生能量，此部分能量如果未被其它车辆或本车用电负荷 完全消耗掉，则会导致牵引网及直流供电母线电压的升高，危及沿线电气设备。尤其车辆密 度少、发车间隔长的线路或车辆段、试验线上更为严重。导致此种现象的根本原因归结为目 前大多数轨道交通直流供电采用的是不控二极管整流，电能只有单方向流动，再生能量无 法回送至供电电网；为了防止母线电压的升高，必须采取适当的措施，近几年国内外研究人 员提出了多种再生能量处理方式，也有不少方式已成功投入运营，但无论哪种方式都有它 的优缺点和适用环境；归纳起来有电阻耗能方式、储能媒介储能方式、逆变回馈方式、四象 限整流逆变方式等，每种方式都有其延伸方式，某些还处于起步和实验阶段；电阻耗能方式 比较成熟，控制方式也相对简单，国内外大部分城市早期使用的基本都是此种方式，分为车 载电阻分散耗能及地面电阻集中耗能方式，把车辆制动时的再生电能通过热负载电阻W热 能的形式消耗掉，造成了极大的能源浪费；不仅如此，为了驱散制动电阻耗能时产生的大量 热量，需要在站台、隧道等沿线增加排风容量，造成二次能源浪费，并且制动电阻放置于地 面变电站或地铁车站时，造成的噪音污染也是城市规划所不容许的；响应国家节能减排号 召，再生能量的电阻耗能方式已不适应轨道交通供电发展形势。 近几年国内也出现了混合逆变（逆变回馈+电阻耗能）形式的再生能量吸收装 置，其中逆变回馈主要W站内400V用电网络和整流变压器二次侧为回馈节点，而纯逆变模 式因上述节点功率容量问题，在国内还未有工程先列。但在国外，纯逆变回馈技术已相当成 熟，有不少成功案例。但是此种方式只能解决直流母线电压的升高问题，并不能解决直流母 线电压的跌落问题；利用超级电容、高性能裡电池或真空飞轮、超导体等储能媒介来储存制 动时的再生电能，待电压跌落时再释放出去的方式为最理想的方式，但各种储能媒介的容 量、寿命、工艺、成本等一系列问题限制着此种模式的普及和发展。如德国的飞轮储能、超级 电容储能；如日本的超级电容储能、裡离子电池储能；韩国的超级电容储能等，各种储能方 式都有自己的优缺点和实现难度，有待于继续完善和改进；因此在当前形势下，最为经济有 效的方式为四象限变流方式，当直流母线电压升高时逆变回馈，当直流母线电压降低时整 流取电。此种方式有两个前提条件；一是交流侧并网点为集中供电中压环网侧，系统容量足 够大，不会出现能量倒送至大电网的现象；二是在四象限变流器本身容量不足够大的情况 下，需采用与牵引整流变压器并列运行的隔离升压变压器，该样才能作为牵引变压器的辅 助，提升直流母线电压的跌落。 目前，满足四象限运行、中压环网逆变回馈、可与牵引整流变压器并列运行的现有 技术情况如下： 北京交通大学于2008年04月14日申请，于2008年08月27日公开的公开号为 CN101249806A的专利技术专利申请《一种模块化的能量回馈式牵引供电装置及其控制方法》，该 专利包含一台多绕组变压器、多个PWM整流器单元和一个中央控制器，该装置能够实现牵 引整流及再生能量逆变回馈功能，但该装置对多个PWM整流器采用基于CAN网络的集中控 审|J，PWM模块间并不是完全独立，而且采用的变压器为一台多绕组变压器，独立性比较弱，由 于该装置侧重于牵引供电，并不与现有牵引整流变压器并联运行，导致体积非常大、成本高 昂，实际上牵引能量比制动能量大很多倍，顾及牵引能量就会对制动能量回馈造成不必要 的成本投入，并且该装置并不实行静置无功补偿功能；株洲变流技术国家工程研究中屯、于 2011年05月09日申请，于2011年12月07日公开的公开号为CN102267405A的专利技术专利 申请《一种能馈型牵引供电装置及其控制方法》，该装置也由一台多重化变压器、不少于两 个的四象限变流器模块、直流开关柜等部分组成，具有牵引、回馈或SVGS种工作模式，并 且能与现有供电系统兼容，能够与二极管整流牵引机组并列布置；但该装置采用的四象限 变流器模块电路拓扑结构为两电平拓扑，IGBT耐受电压高、谐波含量和滤波模块体积都会 相对较大，而且该装置也采用多个变流器模块集中控制方式，3种工作模式下所有四象限变 流器模块共用电压外环控制环节，四项限变流器间、变压器绕组间并不是完全独立状态，通 过也可知该装置侧重点还是在于牵引供电方面，整体设备的体积会比针对再生能 量逆变回馈的装置要大。
技术实现思路
： 本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种四象限变流型再 生能量逆变回馈装置，该装置将轨道交通车辆再生制动时的电能逆变回馈至轨道交通供电 中压环网侧，降低车辆制动导致的直流母线电压的提升；通过可控整流技术将中压环网侧 电能引向直流母线，提升车辆牵引启动导致的直流母线电压的跌落；通过控制功率流向，补 偿电网无功功率，改善电能质量。 为了实现上述目的，本专利技术设及的四象限变流型再生能量逆变回馈装置，其主体 结构包括隔离变压器（TB)、交流开关（KMA)、输出滤波器（LC)、四象限变流器炬L)、输入滤 波器（C)、预充电模块；隔离变压器、交流开关、输出滤波器、四象限变流器和输入滤波器依 次串联式电信息连接，隔离变压器输出侧并联后通过断路器开关与交流电网相连通，四象 限变流器直流侧并联后通过预充电模块与直流供电母线连接，四象限变流器交流侧通过交 流开关与独立的隔离变压器相连通，使故障隔离并实现投切控制；单个隔离变压器、交流开 关、输出滤波器、四象限变流器和输入滤波器组成四象限变流型再生能量逆变回馈装置的 基本单元，基本单元的功率容量根据具体情况确定为不同数值，基本单元的数量根据总功 率需求设定。[000引本专利技术设及的四象限变流器是由12只IGBT功率开关管和6只错位二极管组成，IGBT功率开关管采用英飞凌1700V/600A规格开关管，四象限变流器主电路上配置相应霍 尔传感器检测电路、温度监测电路、快速烙断器保护电路及尖峰吸收电路，四象限变流器为 模块一体化结构，毎相四个IGBT功率开关管双双成组构成=种开关组合状态，共计27种开 关组合状态，代表27个电压空间矢量，控制系统根据目标向量在此空间矢量坐标中的相对 位置来计算每个作用矢量和每个矢量的作用时间，并给出相应的驱动脉冲。 本专利技术设及的输出滤波器为模块一体化结构，由S相LC滤波电路组成。 本专利技术设及的输入滤波器为模块一体化结构，由分压电容单元和单体电容的均压 电阻构成。 本专利技术设及的预充电模块为模块一体化结构，由隔离接触器、充电电阻、充电接触 器、快速放电电阻和放电接触器构成。 本专利技术设及的隔离变压器、交流开关、输出滤波器、四象限变流器、输入滤波器和 预充电模块之间相互独立且均为抽屉式电插拔结构。 本专利技术设及的四象限变流器内部配置有独立的控制单元，一个四象限变流器的故 障不影响整套装置的整体性能。当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种四象限变流型再生能量逆变回馈装置，其特征在于主体结构包括隔离变压器、交流开关、输出滤波器、四象限变流器、输入滤波器、预充电模块和导线；隔离变压器、交流开关、输出滤波器、四象限变流器和输入滤波器依次串联式电信息连接，隔离变压器输出侧并联后通过断路器开关与交流电网相连通，四象限变流器直流侧并联后通过预充电模块与直流供电母线连接，四象限变流器交流侧通过交流开关与独立的隔离变压器相连通，使故障隔离并实现投切控制；单个隔离变压器、交流开关、输出滤波器、四象限变流器和输入滤波器组成四象限变流型再生能量逆变回馈装置的基本单元，基本单元的功率容量根据具体情况确定为不同数值，基本单元的数量根据总功率需求设定。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：武华军，安刚虎，蓝信章，徐长勤，
申请(专利权)人：青岛海能阿尔派轨道电力设备工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。