CN105186561A - 再生制动能量回馈装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生制动能量回馈装置，包括电压测量开关电路和逆变器，电压测量开关电路的第一输入端用于连接接触网，电压测量开关电路的第一输出端连接逆变器的输入端，逆变器的输出端用于向交流电网输出交流电；其中，电压测量开关电路用于检测接触网的直流电压，当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，将逆变器的输入端和接触网连通；逆变器用于当逆变器的输入端和接触网连通后，将接触网输入的直流电转换为交流电。本发明还提供了相应的系统和方法。本发明将列车制动的能量回收至交流电网，避免能量的浪费，维持了接触网电压的稳定，而且本发明装置可以安装于站点内，减轻了列车的负担，节约了列车的能耗。

Description

再生制动能量回馈装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及电动车辆的电源线路领域，尤其涉及一种再生制动能量回馈装置、系统及方法。

背景技术

目前，电动列车(如地铁)在制动过程中，将产生再生制动能量，该再生制动能量以直流电的形式向接触网回输，造成接触网电压的升高，这对于列车供电设备的稳定运行十分不利。因此，需要将列车回馈的直流电进行妥善处理，以维持接触网电压的稳定。

现有的处理列车回馈的直流电的方法是在列车上安装能量消耗装置，将制动时产生的回馈直流电消耗掉。但是，由于能量消耗装置一般是电阻吸收装置，重量大，增加了列车的负担，增大了列车的牵引动力的消耗，而且由于电阻吸收装置在吸收电能时，将产生大量的热量，导致隧道内的温度升高，对环境带来不良影响。此外，电阻吸收装置体积大，而有些列车空余的空间较小，车身难以安装这种消耗能量的装置，这将严重影响列车的稳定运行。

发明内容

本发明提供了一种再生制动能量回馈装置、系统及方法，本发明将列车制动的能量回收至交流电网，避免能量的浪费，维持了接触网电压的稳定，而且本发明装置可以安装于站点内，减轻了列车的负担，节约了列车的能耗。

本发明提供一种再生制动能量回馈装置，包括电压测量开关电路和逆变器，所述电压测量开关电路的第一输入端用于连接接触网，所述电压测量开关电路的第一输出端连接所述逆变器的输入端，所述逆变器的输出端用于向交流电网输出交流电；

其中，所述电压测量开关电路用于检测所述接触网的直流电压，当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，将所述逆变器的输入端和所述接触网连通；

所述逆变器用于当所述逆变器的输入端和所述接触网连通后，将所述接触网输入的直流电转换为交流电。

优选的，所述逆变器为三相逆变器，所述交流电网为380伏交流电网；

在所述逆变器的输出端与所述交流电网之间设有降压并网装置，所述降压并网装置用于将所述逆变器输出的交流电调整为与所述交流电网同压同频同相序的交流电，并将调整后的交流电向所述交流电网输出。

优选的，所述电压测量开关电路的第一输出端还连接所述降压并网装置的控制端，用于当检测到的直流电压小于预设的直流电压时，向所述降压并网装置的控制端输出切除信号，以使所述降压并网装置切除与所述交流电网的连接，以及用于当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，向所述降压并网装置的控制端输出连接信号，以使所述降压并网装置接通所述交流电网。

优选的，所述逆变器与所述降压并网装置之间还设有滤波器。

优选的，所述降压并网装置包括检测器，所述检测器用于检测所述降压并网装置向所述交流电网输出的交流电的电压、频率和相序，当检测到的交流电的电压、频率和相序中的一项或多项与所述交流电网不符时，所述检测器停止所述降压并网装置向所述交流电网输电。

优选的，所述再生制动能量回馈装置还包括再生制动能量电阻吸收装置，所述再生制动能量电阻吸收装置的输入端连接所述电压测量开关电路的第二输出端；

所述检测器的输出端连接所述电压测量开关电路的第二输入端，用于当检测到的交流电的电压、频率和相序中的一项或多项与所述交流电网不符时，向所述电压测量开关电路输入切换信号，以将所述逆变器的输入端与所述接触网断开，以及将所述再生制动能量电阻吸收装置与所述接触网连通。

本发明还提供一种再生制动能量回馈方法，包括：

检测接触网的直流电压的压值，当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，从所述接触网接收直流电；

将接收的直流电进行逆变；

向交流电网输出逆变后形成的交流电。

优选的，所述交流电网为380伏交流电网；

所述将接收的直流电进行逆变的步骤包括：将接收的直流电进行三相逆变；

所述向交流电网输出逆变后形成的交流电的步骤包括：将逆变后形成的交流电调整为与所述交流电网同压同频同相序的交流电，并将调整后的交流电向所述交流电网输出。

优选的，所述再生制动能量回馈方法还包括：检测向所述交流电网输出的交流电的电压、频率和相序，当检测到的交流电的电压、频率和相序中的一项或多项与所述交流电网不符时，停止向所述交流电网输电，以及停止将接收的直流电进行逆变，将接收的直流电进行电阻吸收处理。

本发明还提供一种再生制动能量回馈系统，包括：列车、接触网和如权利要求1至6任一项所述的再生制动能量回馈装置，所述再生制动能量回馈装置设于列车线路的站点内，所述列车的受流装置连接所述接触网，所述接触网连接所述再生制动能量回馈装置的输入端，所述生制动能量回馈装置的输出端连接交流电网。

本发明实施例不仅将列车制动的能量回收至交流电网，避免产生大量热量，造成能量的浪费，而且维持了接触网电压的稳定。此外，本发明装置可以安装于站点内，减轻了列车的负担，节约了列车的能耗，而且易于维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的一种再生制动能量回馈装置结构框图；

图2是本发明实施例2提供的一种再生制动能量回馈装置结构框图；

图3是本发明实施例3提供的一种再生制动能量回馈方法流程示意图；

图4是本发明实施例4提供的一种再生制动能量回馈方法流程示意图；

图5是本发明实施例5提供的一种再生制动能量回馈系统结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种再生制动能量回馈装置，应用于地铁等轨道交通系统，以下对该再生制动能量回馈装置进行详细介绍。

如图1所示，一种再生制动能量回馈装置103，包括电压测量开关电路101和逆变器102，所述电压测量开关电路101的第一输入端用于连接接触网，所述电压测量开关电路101的第一输出端连接所述逆变器102的输入端，所述逆变器102的输出端用于向交流电网输出交流电。其中，所述电压测量开关电路101用于检测所述接触网的直流电压，当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，将所述逆变器102的输入端和所述接触网连通；所述逆变器102用于当所述逆变器102的输入端和所述接触网连通后，将所述接触网输入的直流电转换为交流电。

在本实施例中，所述接触网可以用于向列车提供750伏、1.5千伏或3千伏直流电。所述电压测量开关电路101实时监测所述接触网上的直流电压变化，当检测到所述接触网上的直流电压大于或等于预设的直流电压时，则判断列车处于制动状态，向所述接触网回馈直流电，因此，将所述逆变器102的输入端与所述接触网连通，从所述接触网接收直流电。当列车处于制动状态时，回馈的直流电将使所述接触网的电压升高，因此，作为判断列车是否处于制动状态的基准电压，所述预设的直流电压值应大于所述接触网空载时的电压，但其可以取经验估值。例如，当所述接触网的空载电压为1.5千伏时，可以将所述预设的直流电压值设为1.8千伏。这里需要说明的是，由于不同的车型的列车，其回馈的直流电的能量不同，所述预设值也可能有所不同，因此，所述预设值可以通过多次试验获得。

本实施例提供的再生制动能量回馈装置103可以安装于站点内，当列车驶入站点，进行制动时，所述再生制动能量回馈装置103可以接收回馈的直流电压，从而维持接触网的电压的稳定。由于所述再生制动能量回馈装置103不安装于列车上，从而可以减轻列车的负担，减少列车牵引消耗。此外，所述再生制动能量回馈装置103将从所述接触网中接收的直流电转换成交流电，并输送给交流电网，从而可以将转换的交流电用于站点的照明、设备用电等。

实施例2

如图2所示，一种再生制动能量回馈装置201，包括电压测量开关电路202和逆变器203，所述电压测量开关电路202的第一输入端用于连接接触网，所述电压测量开关电路202的第一输出端连接所述逆变器203的输入端，所述逆变器203的输出端用于向交流电网输出交流电。其中，所述电压测量开关电路202用于检测所述接触网的直流电压，当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，将所述逆变器203的输入端和所述接触网连通；所述逆变器203用于当所述逆变器203的输入端和所述接触网连通后，将所述接触网输入的直流电转换为交流电。

这里需要说明的是，所述预设的直流电压与实施例1中的预设的直流电压相同，这里不再赘述。

在本实施例中，所述逆变器203为三相逆变器，所述交流电网为380伏交流电网。即将从所述接触网接收的直流电转换为三相交流电，并输出给交流电网。为了更好的将三相逆变器输出的电流能够并入三相交流电网，在所述逆变器203的输出端与所述交流电网之间设有降压并网装置205，所述降压并网装置205用于将所述逆变器203输出的交流电调整为与所述交流电网同压同频同相序的交流电，并将调整后的交流电向所述交流电网输出。

向所述交流电网输出的交流电可以用于站点的照明及其他设备的使用，实现了回馈能量的利用。

优选的，所述电压测量开关电路202的第一输出端还连接所述降压并网装置205的控制端，用于当检测到的直流电压小于预设的直流电压时，向所述降压并网装置205的控制端输出切除信号，以使所述降压并网装置205切除与所述交流电网的连接，从而确保在逆变器203没有接收到交流电的情况下，所述交流电网与所述再生制动能量回馈装置201隔离。所述电压测量开关电路202还用于当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，向所述降压并网装置205的控制端输出连接信号，以使所述降压并网装置205接通所述交流电网，从而确保在逆变器203接收到交流电的情况下，所述交流电网与所述再生制动能量回馈装置201连通。

为了滤除高次谐波，所述逆变器203与所述降压并网装置205之间还设有滤波器204。

优选的，所述降压并网装置205包括检测器，所述检测器用于检测所述降压并网装置205向所述交流电网输出的交流电的电压、频率和相序，当检测到的交流电的电压、频率和相序中的一项或多项与所述交流电网不符时，所述检测器停止所述降压并网装置205向所述交流电网输电，从而防止与所述交流电网不符的交流电并网。

优选的，所述再生制动能量回馈装置201还包括再生制动能量电阻吸收装置206，所述再生制动能量电阻吸收装置206的输入端连接所述电压测量开关电路202的第二输出端；所述检测器的输出端连接所述电压测量开关电路202的第二输入端，用于当检测到的交流电的电压、频率和相序中的一项或多项与所述交流电网不符时，向所述电压测量开关电路202输入切换信号，以将所述逆变器203的输入端与所述接触网断开，以及将所述再生制动能量电阻吸收装置206与所述接触网连通。

当所述降压并网装置205无法将转换的交流电并网时，所述再生制动能量电阻吸收装置206可以代替所述逆变器203接收所述接触网上的直流电，从而确保在所述逆变器203出现故障的时候，所述再生制动能量回馈装置201仍然能够接收所述接触网上的直流电，维持所述接触网上的电压稳定。

实施例3

如图3所示，本实施例提供一种再生制动能量回馈方法，其包括：

301、检测接触网的直流电压的压值，当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，从所述接触网接收直流电。

这里需要说明的是，所述预设的直流电压与实施例1中的预设的直流电压相同，这里不再赘述。

302、将接收的直流电进行逆变。

即将直流电转换为交流电。

303、向交流电网输出逆变后形成的交流电。

实施例4

如图4所示，本实施例提供一种再生制动能量回馈方法，可以采用于实施例2提供的再生制动能量回馈装置，所述方法包括：

401、检测接触网的直流电压的压值，当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，从所述接触网接收直流电。

这里需要说明的是，所述预设的直流电压与实施例1中的预设的直流电压相同，这里不再赘述。

402、将接收的直流电进行三相逆变。

即将直流电转换为三相交流电。

403、将逆变后形成的交流电调整为与所述交流电网同压同频同相序的交流电，并将调整后的交流电向380伏交流电网输出。

在本实施例中，所述再生制动能量回馈方法还可以包括：

检测向所述交流电网输出的交流电的电压、频率和相序，当检测到的交流电的电压、频率和相序中的一项或多项与所述交流电网不符时，停止向所述交流电网输电，以及停止将接收的直流电进行逆变，将接收的直流电进行电阻吸收处理。

在本实施例中，所述再生制动能量回馈方法还可以包括：

当检测到的直流电压小于预设的直流电压时，向降压并网装置的控制端输出切除信号，以使所述降压并网装置切除与所述交流电网的连接，以及当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，向降压并网装置的控制端输出连接信号，以使所述降压并网装置接通所述交流电网。

当检测到的交流电的电压、频率和相序中的一项或多项与所述交流电网不符时，停止对从接触网接收的直流电进行的逆变，而将从接触网接收的直流电输出给再生制动能量电阻吸收装置。

实施例5

如图5所示，一种再生制动能量回馈系统，包括：列车501、接触网503和上述实施例提供的再生制动能量回馈装置502，所述再生制动能量回馈装置502设于列车线路的站点内，所述列车501的受流装置连接所述接触网503，所述接触网503连接所述再生制动能量回馈装置502的输入端，所述生制动能量回馈装置502的输出端连接交流电网505。

需要说明的是，所述生制动能量回馈装置502的输出端即为上述实施例中所述的降压并网装置的输出端，以用于向交流电输出交流电。所述生制动能量回馈装置502的输入端即为上述实施例中所述的电压测量开关电路的第一输入端。当然，所述生制动能量回馈装置502中的回流端还连接回流轨504，以形成回路。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，例如只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种再生制动能量回馈装置、系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种再生制动能量回馈装置，其特征在于，包括电压测量开关电路和逆变器，所述电压测量开关电路的第一输入端用于连接接触网，所述电压测量开关电路的第一输出端连接所述逆变器的输入端，所述逆变器的输出端用于向交流电网输出交流电；

其中，所述电压测量开关电路用于检测所述接触网的直流电压，当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，将所述逆变器的输入端和所述接触网连通；

所述逆变器用于当所述逆变器的输入端和所述接触网连通后，将所述接触网输入的直流电转换为交流电。

2.根据权利要求1所述的再生制动能量回馈装置，其特征在于，

所述逆变器为三相逆变器，所述交流电网为380伏交流电网；

在所述逆变器的输出端与所述交流电网之间设有降压并网装置，所述降压并网装置用于将所述逆变器输出的交流电调整为与所述交流电网同压同频同相序的交流电，并将调整后的交流电向所述交流电网输出。

3.根据权利要求2所述的再生制动能量回馈装置，其特征在于，

所述电压测量开关电路的第一输出端还连接所述降压并网装置的控制端，用于当检测到的直流电压小于预设的直流电压时，向所述降压并网装置的控制端输出切除信号，以使所述降压并网装置切除与所述交流电网的连接，以及用于当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，向所述降压并网装置的控制端输出连接信号，以使所述降压并网装置接通所述交流电网。

4.根据权利要求3所述的再生制动能量回馈装置，其特征在于，所述逆变器与所述降压并网装置之间还设有滤波器。

5.根据权利要求4所述的再生制动能量回馈装置，其特征在于，所述降压并网装置包括检测器，所述检测器用于检测所述降压并网装置向所述交流电网输出的交流电的电压、频率和相序，当检测到的交流电的电压、频率和相序中的一项或多项与所述交流电网不符时，所述检测器停止所述降压并网装置向所述交流电网输电。

6.根据权利要求5所述的再生制动能量回馈装置，其特征在于，还包括再生制动能量电阻吸收装置，所述再生制动能量电阻吸收装置的输入端连接所述电压测量开关电路的第二输出端；

所述检测器的输出端连接所述电压测量开关电路的第二输入端，用于当检测到的交流电的电压、频率和相序中的一项或多项与所述交流电网不符时，向所述电压测量开关电路输入切换信号，以将所述逆变器的输入端与所述接触网断开，以及将所述再生制动能量电阻吸收装置与所述接触网连通。

7.一种再生制动能量回馈方法，其特征在于，包括：

检测接触网的直流电压的压值，当检测到的直流电压大于或等于预设的直流电压时，从所述接触网接收直流电；

将接收的直流电进行逆变；

向交流电网输出逆变后形成的交流电。

8.根据权利要求7所述的再生制动能量回馈方法，其特征在于，

所述交流电网为380伏交流电网；

所述将接收的直流电进行逆变的步骤包括：将接收的直流电进行三相逆变；

所述向交流电网输出逆变后形成的交流电的步骤包括：将逆变后形成的交流电调整为与所述交流电网同压同频同相序的交流电，并将调整后的交流电向所述交流电网输出。

9.根据权利要求8所述的再生制动能量回馈方法，其特征在于，还包括：检测向所述交流电网输出的交流电的电压、频率和相序，当检测到的交流电的电压、频率和相序中的一项或多项与所述交流电网不符时，停止向所述交流电网输电，以及停止将接收的直流电进行逆变，将接收的直流电进行电阻吸收处理。

10.一种再生制动能量回馈系统，其特征在于，包括：列车、接触网和如权利要求1至6任一项所述的再生制动能量回馈装置，所述再生制动能量回馈装置设于列车线路的站点内，所述列车的受流装置连接所述接触网，所述接触网连接所述再生制动能量回馈装置的输入端，所述生制动能量回馈装置的输出端连接交流电网。