動車組牽引再生制動分析

李鵬達?張澤侃

摘 要 動車組列車作為當下人們出行首選的交通工具，在我國客運上起到了重要的作用。牽引系統(tǒng)作為動車組提供動力的核心系統(tǒng)，在動車組車輛能量流動方面至關重要。再生制動一直是牽引能量回收最常見也是最有效的節(jié)能方式，本文通過對動車組牽引系統(tǒng)的介紹，討論再生制動在動車組上的應用分析。

關鍵詞 動車組;牽引系統(tǒng);再生制動;應用分析

1研究背景

隨著我國綜合國力的提升，科學技術的不斷創(chuàng)新，我國高速軌道行業(yè)已成為我國高科技產品走出國門的一大亮點。動車組列車作為高速軌道行業(yè)的代表，運行速度快，安全平穩(wěn)，載客量大，能夠很好地滿足人們中長途出行的需求。動車組列車使用電氣牽引，將電能轉化為列車的牽引力保證車輛的安全快速行駛。在車輛制動過程中，需要將車輛巨大的動能轉化為其他能量才能保證車輛的制動。在制動過程中，常規(guī)的制動方式都是將動能轉化為制動盤的熱量然后散失到環(huán)境中，造成能源的浪費。本文通過對動車組牽引進行分析，討論再生制動的幾種應用方式[1]。

2牽引系統(tǒng)分析

牽引控制系統(tǒng)是動車組列車將轉化高壓弓網電能轉化為動車組動能的重要系統(tǒng)。牽引系統(tǒng)采用“交-直-交”的傳動能量轉化方式，整個能量流動過程可以分為交-直流變換和直-交流變換兩個部分。“交-直”的轉換過程被稱為整流過程，“直-交”過程被稱為逆變過程。動車組牽引系統(tǒng)主電路結構原理圖如圖1所示[2]。

3再生制動

當動車組列車在運行過程中牽引電機作為牽引力產生單位，將電能轉化為動能，而當制動時牽引電機成為發(fā)電機將動能轉化為電能反饋出來。這是目前最常見的能量回收方式，當然也有利用地面設備與車上設備的相互作用收集制動力的方式。但是利用牽引電機是目前最簡單也最有效的方式。利用牽引電機再生制動的能量回收只要有并網回饋型、能量存儲型兩種，兩種方式都能夠實現能量的回收與在利用[3]。

3.1 并網回饋型

并網回饋方式指的是利用逆變器反饋再生制動技術，當列車運行過程中制動時，再生制動能量經過逆變器轉化成了三相交流電能，所得到的三相交流電能通過升壓AC-DC整流器整流之后回饋至牽引變電所的電網中。這種技術在地鐵中較為常見，可以將轉化的能量直接用于地鐵隧道中的設備，在動車組中使用的較少，動車組列車中直接反饋給弓網。并網回饋方式實現了制動能量的轉化與收集，也是動車組最常見的方式方法。

3.2 能量儲存型

利用儲能裝置將能量收集就可以實現制動能量的回收利用。常見的儲能裝置有電池儲能裝置，飛輪儲能裝置，超級電容儲能裝置。鎳氫電池和鋰電池是目前較為適合的電池選型，壽命長儲能穩(wěn)定，但是工作溫度范圍較窄，環(huán)境要求很高，而且體積大、重量大。飛輪儲能系統(tǒng)，主要由飛輪轉子，軸承，電動發(fā)電機，電力電子變換器和真空室組成，能夠將能量收集轉化為飛輪的動能，便于后期的使用。飛輪能夠快速響應車輛再生制動能要求，但是受飛輪本身機構及功能的限定，飛輪儲存的能量是有限的，整體的能量密度并不是很高，尤其是動車組列車這種瞬間能量回收的情況對飛輪要很高。超級電容是新興發(fā)展的儲能系統(tǒng)，性能優(yōu)良，能夠儲備大容量并且有優(yōu)良的脈沖充放電，充放電速度很快，壽命很長，十分適合在動車組列車這種情況下收集能量[4]。

4結束語

隨著我國軌道行業(yè)的快速發(fā)展，動車組列車能量的使用被大家廣泛研究。節(jié)約創(chuàng)效是當下各行各業(yè)的主流，動車組列車制動能量巨大，利用先進技術將能量收集，能夠實現能量的回收也能減少傳統(tǒng)摩擦制動造成的損耗。本文通過介紹牽引系統(tǒng)的主電路結構，討論了再生制動的并網回饋型、能量存儲型兩種形式，并總結了超級電容儲能方式或許成為今后再生制動的一大新方式。

參考文獻

[1] 吳昊.電氣化鐵路再生制動能量回饋系統(tǒng)控制技術研究[D].成都：西南交通大學，2017.

[2] 李建林，馬會萌，惠東.儲能技術融合分布式可再生能源的現狀及發(fā)展趨勢[J].電工技術學報，2016，31（14）：1-10.

[3] 劉舒，李正力，王翼，等.含分布式發(fā)電的微電網中儲能裝置容量優(yōu)化配置[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2016，44（3）：78-84.

[4] 陳俊宇，胡海濤，王科，等.一種考慮列車運行圖的高速鐵路牽引供電系統(tǒng)再生能量評估方法[J].中國鐵道科學，2019，40（1）：102-110.