一种接触网制动能量回收装置的制作方法

本实用新型涉及高铁接触网领域，特别是涉及一种接触网制动能量回收装置。

背景技术：

随着铁路行业的大力发展，电力牵引供电已近成为铁路最为主要的供电方式，电力牵引采用单相交流工频供电制式，由当地供电网降压为车辆供电，但由于车辆接触网采用单向供电，因此造成电网的三相不平衡，对于电网的安全运行造成一定的安全隐患。而且车辆制动时将产生大量的制动能量，若将制动能量直接回馈到电网，有可能增加电网的三相不平衡度，且含有大量的谐波将影响电能质量，目前车辆制动时制动能量大部分都被制动电阻等设备消耗，严重影响能量的利用率，且不符合目前节能环保的要求，因此再生制动能量回收的研究已经成为轨道交通领域的研究热点，能量回收率的提升将使车辆拥有更好的行驶经济性，而且将降低电网侧三相不平衡度，对电网侧的运行将拥有更好的安全性。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可以抑制车辆运行时导致的接触网三相不平衡，提高能量利用率的接触网制动能量回收装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案

一种接触网制动能量回收装置，包括背靠背结构的ac-dc-ac铁路功率调节装置、超级电容组、牵引变电站，牵引变电站连接电网和接触网上，牵引变电站设置左、右供电臂，左、右供电臂连接接触网，超级电容组sc由ac-dc装置连接供电臂，每套超级电容组连接两条相邻供电臂，ac-dc装置采用模块化多电平换流器(mmc)，模块化多电平换流器mmc控制单个超级电容组，每一套超级电容组并联一套igbt装置，igbt装置由两个igbt串联组成，多套igbt装置串联构成mmc装置，mmc装置采用上下对称的两路igbt装置连接，中间环节接地。

本实用新型的接触网制动能量回收装置基于接触网中已有的背靠背结构的ac-dc-ac铁路功率调节装置(rpc)，根据采集得到的同一接触网中每段换相臂中的牵引或制动功率采用协同优化算法计算每个换相节点处rpc所要提供或吸收的功率，车辆牵引或者制动时rpc提供电能或回收制动能量，每个rpc将电能从一侧的供电臂传输到另一侧的供电臂，牵引车辆吸收制动车辆发出的制动能量，装置直流处经dc/dc连接超级电容，超级电容实现对车辆制动时能量的回收和牵引时对车辆提供能量。车辆牵引或者制动时rpc提供电能或回收制动能量，可以抑制车辆运行时导致的接触网三相不平衡，而且提高能量利用率。

附图说明

图1所示为本实用新型的结构示意图一。

图2所示为本实用新型的结构示意图二。

图3所示为本实用新型的背靠背rpc装置示意图。

图4所示为本实用新型的mmc装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种接触网制动能量回收装置，包括背靠背结构的ac-dc-ac铁路功率调节装置、超级电容组、牵引变电站，牵引变电站连接电网和接触网上，牵引变电站设置左、右供电臂，左、右供电臂连接接触网，接触网中采用背靠背结构的ac-dc-ac铁路功率调节装置(rpc)连接不同的供电臂，中间直流节点处并联超级电容存储制动能量或提供车辆牵引时的能量，车辆牵引或者制动时超级电容rpc装置提供电能或回收制动能量，每个rpc将电能从一侧的供电臂传输到另一侧的供电臂，牵引车辆吸收制动车辆发出的制动能量，从而抑制接触网三相不平衡，并提高能量利用率，其系统拓扑结构如图1所示。

牵引变电站将电网侧110kv交流电变为27.5kv,分为左、右供电臂，每条供电臂由三相中的两相经变压器得到，为保证电网侧电能的三相平衡，牵引变电站需要依次选择三相中不同的两相组合进行降压，如ts1(ab,bc),ts2(bc,ca),ts3(ab,ca)……tsn(ab,ca)，如图2所示，中央控制中心根据每段接触网上功率的大小，分配车辆再生制动能量，减小电网的三相不平衡度。

接触网中采用背靠背结构的ac-dc-ac铁路功率调节装置，如图3所示，其中ac-dc-ac铁路功率调节装置连接不同的供电臂，实现不同供电臂之间电能的流动，ac-dc-ac装置为两个ac-dc装置背靠背连接，实现功率的双向流动，ac-dc装置采用模块化多电平换流器(mmc),左边ac-dc装置控制流动功率，其中pll为锁相环控制输出电压的相角，rms为信号测量单元，检测电压、电流信号的有效值，对逆变器的控制方法采用滞环比较法，右边ac-dc装置控制中间直流侧电压，测量中间直流测电压与给定值作比较，再经pi控制器控制逆变器输出，rpc装置拓扑如图3所示,其中u1，u2为两条供电臂的电压，i1，i2为两条供电臂的电流。

制动能量回收系统主要由超级电容组sc组成，超级电容组在车辆制动时吸收制动能量，牵引时为车辆提供能量，超级电容组由ac-dc装置连接供电臂，每套超级电容组连接两条相邻供电臂，ac-dc装置采用模块化多电平换流器(mmc)，mmc装置模块化控制单个超级电容组，每个超级电容组可以独立控制，可以控制超级电容组的一致性，其结构如图4所示，其中每一套超级电容组并联一套igbt装置，igbt装置由两个igbt串联组成，多套igbt装置串联构成mmc装置，对每个igbt装置的控制方法采用pwm调制方法。

技术特征：

1.一种接触网制动能量回收装置，其特征在于，包括背靠背结构的ac-dc-ac铁路功率调节装置、超级电容组、牵引变电站，牵引变电站连接电网和接触网上，牵引变电站设置左、右供电臂，左、右供电臂连接接触网，超级电容组sc由ac-dc装置连接供电臂，每套超级电容组连接两条相邻供电臂，ac-dc装置采用模块化多电平换流器mmc，模块化多电平换流器mmc控制单个超级电容组，每一套超级电容组并联一套igbt装置，igbt装置由两个igbt串联组成，多套igbt装置串联构成mmc装置，mmc装置采用上下对称的两路igbt装置连接，中间环节接地。

技术总结
本实用新型公开一种接触网制动能量回收装置，其装置采用背靠背结构的AC‑DC‑AC装置(RPC)连接不同的供电臂，装置直流处经DC/DC连接超级电容，超级电容实现对车辆制动时能量的回收和牵引时对车辆提供能量。车辆牵引或者制动时RPC提供电能或回收制动能量，可以抑车辆运行时导致的接触网三相不平衡，而且提高能量利用率。

技术研发人员：曾晓红;李奇;高仕斌;陈维荣;谢生波;赵志刚
受保护的技术使用者：江苏新绿能科技有限公司
技术研发日：2019.09.19
技术公布日：2020.06.09