李鵬達(dá)?張澤侃

摘 要 動(dòng)車組列車作為當(dāng)下人們出行首選的交通工具，在我國(guó)客運(yùn)上起到了重要的作用。牽引系統(tǒng)作為動(dòng)車組提供動(dòng)力的核心系統(tǒng)，在動(dòng)車組車輛能量流動(dòng)方面至關(guān)重要。再生制動(dòng)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(guò)對(duì)動(dòng)車組牽引系統(tǒng)的介紹，討論再生制動(dòng)在動(dòng)車組上的應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞 動(dòng)車組;牽引系統(tǒng);再生制動(dòng);應(yīng)用分析

1研究背景

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

2牽引系統(tǒng)分析

牽引控制系統(tǒng)是動(dòng)車組列車將轉(zhuǎn)化高壓弓網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)車組動(dòng)能的重要系統(tǒng)。牽引系統(tǒng)采用“交-直-交”的傳動(dòng)能量轉(zhuǎn)化方式，整個(gè)能量流動(dòng)過(guò)程可以分為交-直流變換和直-交流變換兩個(gè)部分。“交-直”的轉(zhuǎn)換過(guò)程被稱為整流過(guò)程，“直-交”過(guò)程被稱為逆變過(guò)程。動(dòng)車組牽引系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示[2]。

3再生制動(dòng)

當(dāng)動(dòng)車組列車在運(yùn)行過(guò)程中牽引電機(jī)作為牽引力產(chǎn)生單位，將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而當(dāng)制動(dòng)時(shí)牽引電機(jī)成為發(fā)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能反饋出來(lái)。這是目前最常見的能量回收方式，當(dāng)然也有利用地面設(shè)備與車上設(shè)備的相互作用收集制動(dòng)力的方式。但是利用牽引電機(jī)是目前最簡(jiǎn)單也最有效的方式。利用牽引電機(jī)再生制動(dòng)的能量回收只要有并網(wǎng)回饋型、能量存儲(chǔ)型兩種，兩種方式都能夠?qū)崿F(xiàn)能量的回收與在利用[3]。

3.1 并網(wǎng)回饋型

并網(wǎng)回饋方式指的是利用逆變器反饋再生制動(dòng)技術(shù)，當(dāng)列車運(yùn)行過(guò)程中制動(dòng)時(shí)，再生制動(dòng)能量經(jīng)過(guò)逆變器轉(zhuǎn)化成了三相交流電能，所得到的三相交流電能通過(guò)升壓AC-DC整流器整流之后回饋至牽引變電所的電網(wǎng)中。這種技術(shù)在地鐵中較為常見，可以將轉(zhuǎn)化的能量直接用于地鐵隧道中的設(shè)備，在動(dòng)車組中使用的較少，動(dòng)車組列車中直接反饋給弓網(wǎng)。并網(wǎng)回饋方式實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)能量的轉(zhuǎn)化與收集，也是動(dòng)車組最常見的方式方法。

3.2 能量?jī)?chǔ)存型

利用儲(chǔ)能裝置將能量收集就可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回收利用。常見的儲(chǔ)能裝置有電池儲(chǔ)能裝置，飛輪儲(chǔ)能裝置，超級(jí)電容儲(chǔ)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(zhǎng)儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)，主要由飛輪轉(zhuǎn)子，軸承，電動(dòng)發(fā)電機(jī)，電力電子變換器和真空室組成，能夠?qū)⒛芰渴占D(zhuǎn)化為飛輪的動(dòng)能，便于后期的使用。飛輪能夠快速響應(yīng)車輛再生制動(dòng)能要求，但是受飛輪本身機(jī)構(gòu)及功能的限定，飛輪儲(chǔ)存的能量是有限的，整體的能量密度并不是很高，尤其是動(dòng)車組列車這種瞬間能量回收的情況對(duì)飛輪要很高。超級(jí)電容是新興發(fā)展的儲(chǔ)能系統(tǒng)，性能優(yōu)良，能夠儲(chǔ)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(zhǎng)，十分適合在動(dòng)車組列車這種情況下收集能量[4]。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)軌道行業(yè)的快速發(fā)展，動(dòng)車組列車能量的使用被大家廣泛研究。節(jié)約創(chuàng)效是當(dāng)下各行各業(yè)的主流，動(dòng)車組列車制動(dòng)能量巨大，利用先進(jìn)技術(shù)將能量收集，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的回收也能減少傳統(tǒng)摩擦制動(dòng)造成的損耗。本文通過(guò)介紹牽引系統(tǒng)的主電路結(jié)構(gòu)，討論了再生制動(dòng)的并網(wǎng)回饋型、能量存儲(chǔ)型兩種形式，并總結(jié)了超級(jí)電容儲(chǔ)能方式或許成為今后再生制動(dòng)的一大新方式。

參考文獻(xiàn)

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

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