制动能量吸收装置的制作方法

本实用新型涉及一种制动能量吸收装置。

背景技术：

现有的制动能量吸收装置都的控制都是采用简单的调节IGBT的导通占空比的方式实现，此种方式最大的优点是控制方式简单，但是其在吸收功率相对较大时，对直流电网的影响较为明显，需要配备直流电抗器来降低对直流电网电压的扰动。

技术实现要素：

为解决以上技术上的不足，本实用新型提供了一种响应速度快，生产成本低的制动能量吸收装置。

本实用新型是通过以下措施实现的：

本实用新型的一种制动能量吸收装置，包括串联在直流电源正极与直流电源负极之间的隔离开关QS1、主直流接触器KM1、电抗器L和电容C，所述主直流接触器KM1并联有由缓冲接触器KM2和电阻R1组成的串联支路；所述电容C1并联有斩波支路，所述斩波支路包括相串联的IGBT模块V1和快恢复二极管V2，所述快恢复二极管V2并联有制动电阻R2。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在投入运行时，保证了直流母线电压不出现大幅波动的现象，具有很好的快速性和一定的稳定性，而且还具有更快的动态响应速度，控制相对简单，对稳定牵引网电压、降低电磁污染、降低运营成本起到重要作用。可以将原有的直流滤波电抗器的电感量减小或者去掉，大大降低装置的整体体积和生产成本，有利于设备的安装及维护，有利于本实用新型在地铁的推广及应用。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

图2为本实用新型的控制方法演示图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的描述：

如图1所示，本实用新型的一种制动能量吸收装置，包括串联在直流电源正

极与直流电源负极之间的隔离开关QS1、主直流接触器KM1、电抗器L和电容C，主直流接触器KM1并联有由缓冲接触器KM2和电阻R1组成的串联支路；电容C1并联有斩波支路，斩波支路包括相串联的IGBT模块V1和快恢复二极管V2，快恢复二极管V2并联有制动电阻R2。

本实用新型的一种制动能量吸收装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，确定直流母线电压允许的波动范围值ΔU，计算出单次最大允许制动电阻的投入时间Δt；其计算公式如下：

其中，I表示制动电阻R2的瞬时吸收电流，C表示电容C1的电容值；

步骤2，当制动初期，保持设定的制动电阻投切频率，并通过逐渐增加制动电阻投入时间t的方式逐渐提高占空比，当制动电阻投入时间t逐渐增大至最大允许制动电阻的投入时间Δt时，进行步骤3；

步骤3，保持最大允许制动电阻的投入时间Δt不变，先逐渐增加制动电阻的投切频率，然后逐渐减小制动电阻的投切频率，当制动电阻的投切频率逐渐减小至设定的制动电阻投切频率时，进行步骤4；

步骤4，保持设定的制动电阻投切频率，并通过逐渐减小制动电阻投入时间t的方式逐渐提高占空比。

在步骤1中，其计算公式由电容的充放电电流公式变换得到，电容的充放电电流公式如下：其中，I表示制动电阻R2的瞬时吸收电流，C表示电容C1的电容值。

该控制方法包括工况辨识分析、制动能量吸收动态调节控制。工况辨识分析是判断制动能量吸收装置是否投入运行的时机与条件问题，是控制方法的基础。制动能量吸收动态调节是解决制动能量吸收装置投入运行后进行实时调节，既要保证所连直流电网电压不能继续升高，不损坏连接到直流电网的设备，又要保证在装置投入运行时，直流母线电压不能出现大幅波动的现象，具有很好的快速性和一定的稳定性。

通过公式(1)可以看出，电容上的电压波动与三个因素有关，制动电阻R2的瞬时吸收电流I，容C1的电容值C和制动电阻投入的时间t。在直流电网电压和制动电阻确定之后，制动电阻的瞬时吸收电流在制动电阻投入后就等于直流电压除以制动电阻阻值，可以看成是不可调节的。电容的电容值在装置确定后也是不可调节的。唯一可以调节的是制动电阻的投切时间t。

本实用新型的主要实现方法是根据直流母线电压允许的波动范围ΔU、制动电阻的瞬时吸收电流、电容的电容值可以计算出单次最大允许制动电阻的投入时间Δt。本实用新型的主要核心在于在所需要吸收的制动能量较小时，通过调节占空比的方式，随着所需要吸收的制动能量的增大，占空比会逐渐的增大，制动电阻投入的时间随着增大，当其达到最大所允许的导通时间时，随着所需吸收的制动能量的进一步增加，常规的做法是进一步增加占空比，增加制动电阻投入的时间，这样会引起直流母线的波动增加。本实用新型中，当制动电阻的单次投入时间达到所允许的最大时间后，不再增加制动电阻的投入时间，而是通过增加制动电阻的投切频率而变相的增加制动电阻投入的占空比，如此可以达到既可以同等功率的吸收制动能量同时也能降低制动电阻投切所引起的直流电网的电压波动。

当制动能量相对较小时，制动能量吸收装置通过调节占空比的方式实现制动能量吸收的调节控制，当制动能量相对较大时，制动电阻的单次投入时间，通过调节装置的输出频率的方式来实现制动能量吸收的调节控制。通过以上说明可以看出，使用本实用新型所述的方法，可以降低设备中的电抗器L的电感量甚至将其去掉。如此可以大大降低设备的体积和成本。

以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。