一种城轨列车再生制动能量回馈装置的制作方法

本技术涉及城轨列车再生制动，具体是一种城轨列车再生制动能量回馈装置。

背景技术：

1、随着我国城市轨道交通建设的迅速发展、科技的进步和社会环保节能意识的增强，通过将轨道交通能量回馈装置应用到城市轨道交通线路中，可以提高线路中再生制动能量的利用效率，降低城市轨道交通的运营成本，同时符合减少大气污染的城市轨道交通工程设计理念，在国内外城市轨道交通建设及运营过程中，能量回馈装置越来越被重视，城轨列车运行站间距离短，启动制动频繁，列车再生制动会产生大量的再生制动能量，逆变回馈型再生制动能量利用方案能够将城轨列车再生制动能量直接回馈给交流电网进行再利用，能量利用率较高，但传统逆变回馈型方案控制方式单一，容易受到功率波动及电网异常情况的影响，基于此本领域亟需一种城轨列车再生制动能量回馈装置。

技术实现思路

1、为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种城轨列车再生制动能量回馈装置，包括主电路、储能模块和虚拟同步机控制器，所述主电路、储能模块和虚拟同步机控制器两两之间相电连，所述主电路由直流牵引网、三相双向变流电路、隔离变压器和交流电网组成，所述主电路通过多台三相双向变流器进行并联，当牵引网直流母线电压低于门槛值时，系统主电路工作在整流模式，将交流电网中的能量补偿至直流牵引网，恢复直流母线电压；当牵引网直流母线电压高于门槛值，系统主电路工作在逆变模式，将直流牵引网中的再生制动能量输送至交流电网，抑制直流母线电压的升高；电网频率、电压发生变化时，系统主电路工作在逆变模式，对注入交流电网的有功能量及无功能量进行调节。

2、优选的，所述三相双向变流电路由直流侧滤波电容、三相全控桥和交流侧滤波器组成，所述直流侧滤波电容、三相全控桥和交流侧滤波器两两之间相电连，所述直流侧滤波电容用于减少直流侧电压谐波分量，交流侧滤波器采用lcl型滤波器，lcl型滤波器用于滤除高次谐波，lcl滤波器中逆变器侧电感用来抑制电力电子开关产生的电流纹波，改善电能质量。

3、优选的，所述储能模块并联在1500v直流牵引网侧进行辅助储能，当1500v直流牵引网直流母线电压升高，城轨列车再生制动能量将电网多余的能量输送至直流侧，此时储能模块将对这部分能量进行存储，当1500v直流牵引网直流母线电压降低，储能模块释放储存的能量，城轨列车再生制动能量将直流侧能量补偿至交流电网，储能模块由储能单元和双向dc/dc变换器组成，所述储能单元与双向dc/dc变换器之间电性连。

4、优选的，所述虚拟同步机控制器与电网保持同步，参与电网的运行，在电网正常及异常情况下均能根据电网频率与电压的变化，做出相应的调整，虚拟同步机控制器控制城轨列车再生制动能量回馈，在列车牵引运行时控制变流器工作在整流模式为直流牵引网提供所需牵引能量，又可在列车再生制动时控制变流器工作在逆变模式将列车产生的再生制动能量回馈到交流电网，虚拟同步机控制器产生的控制指令作为调制波送入调制器，与三角波经过pwm调制产生变流器各igbt的驱动信号，达到控制目标。

5、优选的，所述直流牵引网为1500v，所述交流电网为35kv。

6、本实用新型提供了一种城轨列车再生制动能量回馈装置，与现有技术相比具备以下有益效果：

7、该一种城轨列车再生制动能量回馈装置，主电路采用多台三相双向变流器进行并联，实现大功率的再生制动能量回馈，交流侧滤波器采用lcl型滤波器，lcl型滤波器用于滤除高次谐波，改善系统注入电网的电能质量，lcl滤波器中逆变器侧电感用来抑制电力电子开关产生的电流纹波，改善电能质量，虚拟同步机控制器技术控制城轨列车再生制动能量回馈，实现能量的双向流动及电网调节。

技术特征：

1.一种城轨列车再生制动能量回馈装置，其特征在于，包括主电路、储能模块和虚拟同步机控制器，所述主电路、储能模块和虚拟同步机控制器两两之间相电连，所述主电路由直流牵引网、三相双向变流电路、隔离变压器和交流电网组成，所述主电路通过多台三相双向变流器进行并联。

2.根据权利要求1所述的一种城轨列车再生制动能量回馈装置，其特征在于，所述三相双向变流电路由直流侧滤波电容、三相全控桥和交流侧滤波器组成，所述直流侧滤波电容、三相全控桥和交流侧滤波器两两之间相电连，所述直流侧滤波电容用于减少直流侧电压谐波分量，交流侧滤波器采用lcl型滤波器，lcl型滤波器用于滤除高次谐波，lcl滤波器中逆变器侧电感用来抑制电力电子开关产生的电流纹波。

3.根据权利要求1所述的一种城轨列车再生制动能量回馈装置，其特征在于，所述储能模块并联在1500v直流牵引网侧进行辅助储能，当1500v直流牵引网直流母线电压升高，城轨列车再生制动能量将电网多余的能量输送至直流侧，此时储能模块将对这部分能量进行存储，当1500v直流牵引网直流母线电压降低，储能模块释放储存的能量，城轨列车再生制动能量将直流侧能量补偿至交流电网，储能模块由储能单元和双向dc/dc变换器组成，所述储能单元与双向dc/dc变换器之间电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种城轨列车再生制动能量回馈装置，其特征在于，所述虚拟同步机控制器与电网保持同步，参与电网的运行，在电网正常及异常情况下均能根据电网频率与电压的变化，做出相应的调整，虚拟同步机控制器控制城轨列车再生制动能量回馈，在列车牵引运行时控制变流器工作在整流模式为直流牵引网提供所需牵引能量，又可在列车再生制动时控制变流器工作在逆变模式将列车产生的再生制动能量回馈到交流电网，虚拟同步机控制器产生的控制指令作为调制波送入调制器，与三角波经过pwm调制产生变流器各igbt的驱动信号。

5.根据权利要求1所述的一种城轨列车再生制动能量回馈装置，其特征在于，所述直流牵引网为1500v，所述交流电网为35kv。

技术总结本技术公开了一种城轨列车再生制动能量回馈装置，包括主电路、储能模块和虚拟同步机控制器，所述主电路由直流牵引网、三相双向变流电路、隔离变压器和交流电网组成，主电路采用多台三相双向变流器进行并联；该城轨列车再生制动能量回馈装置，主电路采用多台三相双向变流器进行并联，实现大功率的再生制动能量回馈，交流侧滤波器采用LCL型滤波器，LCL型滤波器用于滤除高次谐波，改善系统注入电网的电能质量，LCL滤波器中逆变器侧电感用来抑制电力电子开关产生的电流纹波，改善电能质量，虚拟同步机控制器技术控制城轨列车再生制动能量回馈，实现能量的双向流动及电网调节。技术研发人员：赵文飞,谭广忠,邓姣,丁金玲,邓晓云,王一博受保护的技术使用者：赵文飞技术研发日：20230807技术公布日：2024/7/18