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再生制动逆变安装在南京地铁中的使用

2016-02-23 11:10:00
Application of Regenerative Braking Inverter Device in Nanjing Subway
新风光电子科技股份有限公司  张岩  周玉兰  郭道省
Zhang Yan  Zhou Yulan  Guo Daosheng
摘  要:本文引见了新风光研制的再生制动逆变安装的体系构造和事情道理,及该安装在南京地铁某线路的使用状况。现场运转证实该安装具有明显的推行代价。
关键词:再生制动  逆变安装  牵引降压混淆所  
Abstract: This paper introduces the system structure and working principle, and the installation of new Fengguang developed regenerative braking inverter device in the application of certain of Nanjing Metro Line. Site operation proved that the device has significant promotional value.
Key words: Regenerative braking   Inverter device   Traction buck mixed the
1 弁言
都会的交通拥堵成绩在海内大、中型都会日趋严峻,曾经成为影响都会经济发展的主要制约身分之一。因为城市轨道交通的浩瀚长处,具有运量大、速度快、工夫准、能耗低、净化少和安全温馨等特性,因而城市轨道交通方法无疑是处理城市交通拥堵成绩的一种有用手腕。
今朝城市轨道交通直流牵引供电系统接纳二极管整流器,电能只能从交换电网向直流牵引网单向流动。当车辆制动时,过剩的再生制动能量使直流电网电压降低。传统的解决方法是设置电阻制动安装,但这将形成电能的极大华侈并带来温升等其它成绩。因为轨道交通车辆起制动频仍,制动能量相称可观,若能加以公道操纵必能发生优良的经济效益。
从最早的在牵引变电所设置再生能量电阻耗损安装的应用到近几年电容储能、再生电能逆变回馈装备开展,再生制动能量吸取手艺在不竭研制和连续改良,在国内外轨道交通线路上获得使用。再生能量电阻耗损安装,其次要缺陷是只能将电能转换为热效能耗损掉,形成能源华侈,并且电阻散热会招致温度降低,因而需求增长响应的透风安装,即同时增长响应的电能耗损。电容储能型,将制动能量吸取到大容量电容器组中,当供电区间有列车需求时将所贮存的电能开释进来,其次要缺陷是要设置体积宏大的电容器组,且电容因频仍处于充放电形态而招致使用寿命短。再生电能逆变回馈装备,是将车辆制动时发生能量颠末逆变变成工频交流电与车站内电网并网,该吸取方法有利于能源的综合再利用,实现了节能,是今朝日趋正视并鼎力推行的方法。
新风光研制的再生制动能量吸取逆变安装为逆变回馈型,其回馈能量将间接用于车站内400V负载或经变压器反送至10kV//35kV电网。再生制动能量吸取逆变安装按照各个传感器检测旌旗灯号,综合判定直流电网上能否有列车处于再生电制动形态,一旦确认列车处于再生制动形态并需求吸取能量时,系统启动吸取历程。逆变安装把机车刹车制动时发生的能量转换成AC400V电压,主动跟随AC400V母线电压,并向负载供电,将再生能量消耗在用电装备上,确保机车充实有用操纵电制动。在直流牵引供电系统中,再生电能吸取安装为一个子系统工程,其感化关乎体系的安全。
www.aa0000.com南京某线路牵引供电系统概略
南京轨道交通其牵引供电系统在机车牵引变电所,2-4千米就设置一个机车牵引变电所,每一个机车牵引所都需求装备再生制动能量吸取装备。
南京牵引供电系统次要分为直流牵引网和交换配电网两部门。主变电所将三相35kV高压交换送至各牵引所,经整流变压器、整流器变成合适轨道车辆使用的1500V直流母线,馈电线再将直流电送到打仗网上,打仗网是沿车辆走行轨架设的特别供电线路,轨道车辆经由过程其受流器与打仗网的间接打仗而得到电能。
本工程供电系统主要参数如表1所示。


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3新风光FDBL-JC-650/1500V型再生制动能量吸取逆变安装引见
再生制动能量吸取逆变安装是新风光电子科技股份有限公司自立研发,具有完整的自主知识产权,新风光经由过程对逆变器多电平电路拓扑构造手艺、电压型逆变器的电流源掌握手艺、单位并联手艺、并网手艺等关键技术停止攻关,实现了打破。在海内初创并胜利运转在轨道交通行业,弥补了海内空缺。经由过程该项目枢纽技术开发与使用,满意了城市轨道交通行业低碳绿色环保节能的需求,鞭策国产轨道交通配备的提质增效。
该逆变安装具有静态呼应快,并网电流谐波小,回馈能量服从高,可靠性高。产物经铁道部质量监视查验中心查验,各项技术指标均到达设想要求。该装备被列入科技部2014年度国度火炬计划项目,山东省重点范畴首台套配备名单。
3.1新风光FDBL-JC-650/1500V型再生制动能量吸取逆变安装次要技术参数
新风光FDBL-JC-650/1500V型再生制动能量吸取逆变安装次要技术参数以下:
(1)功率:峰值功率650kW,持续时间20s,周期120s
(2)工作制:间歇工作制
(3)启动电压值:1530V~1980V持续光滑可调
(4)输出电压:AC1000V  三相三线制
(5)频次:跟随交换侧电网频次
(6)额定工况下输出功率因数:>0.98
(7)额定工况下整套装备服从:>97%
(8)额定工况下电流谐波含量:≤3%
(9)额定工况下电压谐波含量:≤3%
(10)安装呼应工夫:≤200ms
3.2次要事情道理
逆变器部门接纳多单位并联方法,按照再生制动时直流母线电压的变革情况调理逆变器的输出功率巨细,将直流母线电压恒定在某一设定值范围内,整机对外显现电流源特性。
逆变器次要由直流接触器、逆变单位、滤波电抗器、交换接触器等部门构成,如图1所示,可实现逆变安装主动投入、撤出、滤波及检测等功用。
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图1 逆变安装主回路拓扑
当车辆再生电制动且制动能量不能被其它车辆或用电装备耗损时,再生制动能量吸取逆变安装将该部门的能量,按照直流母线电压的变革主动调理逆变单位的输出电流巨细,逆变为与电网电压同频、同相的交流电送回电网。
逆变主电路次要实现逆变吸取、主动并网及逆变电流调理等功用。逆变主电路由多路自力的逆变单位及掌握安装等构成,逆变单位接纳IGBT作为开关器件,掌握安装经由过程PWM调理掌握每条歧路IGBT通断。并按照实践再生制动能量的巨细调理并网电流,充实满意车辆的再生制动功用。安装具有过压、过流、温度、短路等多种庇护功用。
逆变安装的单位接纳三电平拓扑电路,如图2所示。逆变输出电压波形、输出电流波形别离如图3、4所示。
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图2 功率单位拓扑构造



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3.3显现设定显示装置接纳彩色触摸屏,经由过程触摸屏操纵,实现对体系运转形态的及时显现、用户级参数修正等功用。同时对毛病停止显现和记载,欠压、过压、过流、过热等庇护值,以及逆变安装启动阀值等参数可经由过程触摸屏停止设定。
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控制系统接纳尺度的数据通信口,接纳RS485接口,数据通信和谈接纳具有优良的通用性和开放性Modbus和谈。实现开关位置、毛病旌旗灯号遥信,电流、电压和电度等的遥测功用,按照实践需求能够增长对装备交直流接触器的遥控功用。控制系统上送变电所综合自动化体系的毛病信息带偶然标,并具有与综合自动化体系停止时钟同步功用。
3.5自动化数据收罗、存储功用
控制系统具有数据收罗、存储功用,以及显现、掌握界面,当地收罗信息包罗以下内容:数据收罗日期和工夫、直流电网电压、逆变器输出侧交换电压、电流、回馈功率等。以上参数经由过程数据收罗体系处置后,保留在当地安装中,也可实现USB等传输方法转存。
控制系统对装备运转形态信息停止处置、显现。装备运转形态信息包罗开关形态和系统故障信息。此中开关形态包罗交、直流开关柜、逆变柜内的开关形态,系统故障信息包罗交、直流电网电压非常、功率模块非常、变压器非常等。
3.6庇护功用
安装内部设置以下庇护:交换电网欠压、过压庇护,直流电网欠压、过压庇护,功率模块过流庇护,功率模块过热庇护,断绝开关(形态)庇护,散热风机毛病庇护,变压器过热庇护等庇护。
4革新后利用结果
为了低落地铁运营本钱,南京地铁公司指导颠末多方考查,与新风光电子科技股份有限公司签署了在地铁某线路上利用FDBL-JC-650/1500V型再生制动能量吸取逆变安装的和谈。颠末单方技术人员的严密共同,订定了缜密的革新计划。2015年1月8日,革新工程完成,逆变装备一次性投入运转,至今运转优良,取得了明显的节能结果,到达了革新的预期目标。
该逆变安装将再生制动吸取的能量回馈到400V电网,供应地铁内其他用电装备利用。该逆变安装接入地铁电网体系框图如图5所示。

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图5 体系构成框图
为了测试节能结果,南京地铁公司加装了电表计量,测试逆变安装回馈的电量及结果。颠末近一年的测试,该安装投运后日均节电1000度阁下,年节电约36.5万度,根据南京本地电价0.8451元/度,年节省电费约30.8万元,另外接纳该装备节流了本来电阻制动时地道散热所需的电量,这又节流了一笔可观的开支。
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新风光研制的再生制动能量吸取逆变安装胜利使用在北京、重庆、天津、南京等都会的地铁中,是目前国内地铁现场使用最早、功绩最多、机能最为可靠的产物。跟着人们节能环保的认识提高,再生制动能量逆变吸取方法会被愈来愈多的地铁公司承受和承认,该产物也会在地铁行业遍及使用。
 
参考文献:
    1、再生制动逆变安装 FDBL-1500-650 用户手册  新风光电子科技股份有限公司
2、GB/T 10411-2005《城市轨道交通直流牵引供电系统》 2005
3、IEC60077《电力牵引装备划定规矩》

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