CN204333980U - 一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置 - Google Patents
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Abstract
一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置，其结构为：牵引变压器通过高压开关连接在中压环网上，在牵引变压器的另一端连接有二极管整流器和PWM四象限变流器，PWM四象限变流器与牵引变压器之间连接有隔离变压器，PWM四象限变流器的直流侧并联稳压电容之后与二极管整流器的直流侧并联，并联后接入直流电抗器之后连接到直流牵引网中，在PWM四象限变流器上还连接有控制模块。本实用新型通过在中压环网与直流牵引网之间设置牵引变压器，二极管整流器、PWM四象限变流器和控制模块，解决了现有技术中存在的轨道交通制动系统不能实现能量双向流动而产生的投资大、设备利用率低且浪费能源的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种回馈装置，尤其是一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置。
背景技术
目前，因城市轨道交通机车制动时产生大量的制动能量，这一部分能量会直接导致牵引网压过高，现阶段逐步应用的再生制动装置，只能起到制动能量的回馈作用，如机车在牵引状态时，不能起到整流作用，投资大且设备利用率低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置。通过在中压环网与直流牵引网之间设置牵引变压器、二极管整流器，PWM四象限变流器和控制模块解决了现有技术中存在的交通制动系统不能实现能量双向流动而产生的投资大、设备利用率低且浪费能源的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置，其特征在于：牵引变压器通过高压开关连接在中压环网上，在牵引变压器的另一端连接有二极管整流器和PWM四象限变流器，PWM四象限变流器与牵引变压器之间连接有隔离变压器，PWM四象限变流器的直流侧并联稳压电容之后与二极管整流器的直流侧并联，并联后接入直流电抗器之后连接到直流牵引网中，在PWM四象限变流器上还连接有控制模块。
牵引变压器下设置有一主一备两套二极管整流器和PWM四象限变流器。
所述的二极管整流器由不可控二极管采用三相全桥结构连接构成。
所述的PWM四象限变流器由三相绝缘栅晶体管IGBT采用三相全桥结构连接构成。
所述的控制模块中包括有逆变回馈系统中央控制器，在逆变回馈系统中央控制器的信号输入端连接有牵引网电压监测模块、牵引网电流监测模块、环网电压监测模块和故障诊断模块，在逆变回馈系统中央控制器的信号输出端依次连接有逆变回馈机组和PWM四象限变流器，PWM控制器和多重化控制器分别连接在PWM四象限变流器上，PWM控制器和多重化控制器控制PWM四象限变流器。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用上述结构，解决了现有技术中存在的交通制动系统不能实现能量双向流动而产生的投资大、设备利用率低且浪费能源的技术问题，通过在中压环网与直流牵引网之间设置牵引变压器，二极管整流器和PWM四象限变流器，使城市轨道交通机车车辆在制动时所产生的多余制动能量可以回馈给中压电网，起到节约能源的目的。同时，在负载突然增大导致牵引网压下降时，PWM四象限变流器正向运行，与二极管整流器并联运行于整流状态，不仅提高了PWM四象限变流器的利用率，同时可适当减少二极管整流器的容量，起到节省投资的作用。
附图说明
图1：为本实用新型的能量流动示意图。
图2：为本实用新型的整流及再生逆变回馈装置结构图。
图3：为图2中PWM四象限变流器的主电路结构图。
图4：为本实用新型的控制模块结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细描述。
如图2-3所示的一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置，结构为：牵引变压器3通过高压开关2连接在中压环网1上，在牵引变压器3的另一端连接有二极管整流器4和PWM四象限变流器5，PWM四象限变流器5与牵引变压器3之间连接有隔离变压器6，PWM四象限变流器5的直流侧并联稳压电容7之后与二极管整流器4的直流侧并联，并联后接入直流电抗器8之后连接到直流牵引网中。在所述的牵引变压器3下设置有一主一备两套二极管整流器4和PWM四象限变流器5。二极管整流器4由不可控二极管采用三相全桥结构连接构成，PWM四象限变流器5由三相绝缘栅晶体管IGBT采用三相全桥结构连接构成。
如图3所示的PWM四象限变流器的主电路结构图，其工作在逆变状态下时，在Sl导通时S4断开，节点a接至直流牵引网正端，Uan=Udc/2；反之，当S4导通时S1断开，节点a接至直流牵引网负端，Uan=-Udc/2。同样地，b结点和c结点也上下两开关的通断情况决定各自的电位。A相的输出相电压为两电平，B、C两相同样也为两电平。
装置能量流动示意图如图1所示,在正常牵引工况下，牵引变电所从中压环网1取能，经整流机组后馈送至直流牵引网，机车从直流牵引网获取能量。在牵引网压较低，以PWM四象限变流器5为核心的逆变回馈装置可以起到辅助整流器的作用。由于PWM四象限变流器5的可控性，可设置其调节特性使直流侧网压稳定到目标值。在制动工况下，当机车回馈至牵引网的能量不能完全被其他列车吸收时，牵引网压高于设定值，逆变回馈装置启动，二极管硅整流器退出运行，能量流动方向为机车、直流牵引网、逆变回馈机组、中压环网，系统工作在逆变状态。
如图4所示，在PWM四象限变流器5上还连接有的控制模块9。控制模块9检测和控制整个系统的工作状态，如图4所示的控制模块9中包括有逆变回馈系统中央控制器10，在逆变回馈系统中央控制器10的信号输入端连接有牵引网电压监测模块11、牵引网电流监测模块12、环网电压监测模块13和故障诊断模块14，在逆变回馈系统中央控制器10的信号输出端依次连接有逆变回馈机组15和PWM四象限变流器5，PWM控制器16和多重化控制器17分别连接在PWM四象限变流器5上，PWM控制器16和多重化控制器17控制PWM四象限变流器5。装控制模块9能够实现制动能量的馈网、起到辅助整流器作用，逆变回馈系统中央控制器10负责信号的处理与逆变回馈装置投入切除指令动作的给出，其控制系统根据逆变回馈系统中央控制器10的指令信号实现逆变回馈机组的整流与逆变工况切换。控制模块9在工作时，根据牵引网检测到的电压、电流等信息，判断机车运行状态及功率流向，当牵引网压高于逆变机组设定的启动值时，逆变回馈系统中央控制器10给出指令，机组进入逆变状态，变流器控制单元控制PWM四象限变流器5工作在逆变工况；当网压低于设定值或功率正向（以网侧流向牵引侧为正）流动时，退出逆变回馈机组。当负载增大导致牵引网压低于设定值时，逆变回馈机组进入整流状态，与二极管整流器4组分担负荷；负载减小后，退出逆变回馈机组。
Claims (5)
1.一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置，其特征在于：牵引变压器（3）通过高压开关（2）连接在中压环网（1）上，在牵引变压器（3）的另一端连接有二极管整流器（4）和PWM四象限变流器（5），PWM四象限变流器（5）与牵引变压器（3）之间连接有隔离变压器（6），PWM四象限变流器（5）的直流侧并联稳压电容（7）之后与二极管整流器（4）的直流侧并联，并联后接入直流电抗器（8）之后连接到直流牵引网中，在PWM四象限变流器（5）上还连接有控制模块（9）。
2.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置，其特征在于：牵引变压器（3）下设置有一主一备两套二极管整流器（4）和PWM四象限变流器（5）。
3.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置，其特征在于：所述的二极管整流器（4）由不可控二极管采用三相全桥结构连接构成。
4.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置，其特征在于：所述的PWM四象限变流器（5）由三相绝缘栅晶体管IGBT采用三相全桥结构连接构成。
5.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通整流及再生制动逆变回馈装置，其特征在于：所述的控制模块（9）中包括有逆变回馈系统中央控制器（10），在逆变回馈系统中央控制器（10）的信号输入端连接有牵引网电压监测模块（11）、牵引网电流监测模块（12）、环网电压监测模块（13）和故障诊断模块（14），在逆变回馈系统中央控制器（10）的信号输出端依次连接有逆变回馈机组（15）和PWM四象限变流器（5），PWM控制器（16）和多重化控制器（17）分别连接在PWM四象限变流器（5）上，PWM控制器（16）和多重化控制器（17）控制PWM四象限变流器（5）。
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