[发明专利]新型城市轨道交通再生电能回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及城市轨道交通再生电能回收领域，具体是指一种新型城市轨道交通再生电能回收系统。

背景技术

城市轨道交通运量大、安全、快捷、准时，渐已成为大都市居民出行的首选方式。目前很多二级城市也在大力修建城轨。城市轨道交通相对于城际铁路，具有站点多、站间距离短、乘客上下数量波动大、发车频率高的特点，这对车辆启动、加速和制动都有很高的要求。现代城市轨道交通车辆的制动系统主要包括动力制动系统、空气制动系统、指令和通信网络系统。动力制动方式一般配合空气制动系统应用于依靠牵引电机来驱动车轮的电力机车和某些电传动内燃机车上，一般包括再生制动和电阻制动两种。这种机车在制动时，将电机线反接，牵引电机就会变成发电机，用多余的动能发出电能，产生的电能可通过巨大电阻转换成热能消耗掉，即电阻制动，这种制动方式一般应用于直流车。或者机车制动产生的电能经整流以后回馈到机车牵引电网供给同一电网内的其他列车使用，即再生制动，这种方式一般应用在交流机车上。

再生制动的最大优点是节能，但再生电能并不是都能被其它牵引车辆吸收，剩余部分则消耗在车辆制动电阻上并转变为热能散发到空气中。车辆采用电阻制动方式吸收电能比较稳定，但制动能量消耗在电阻上，既不能加以利用，又需在车辆上装设大容量制动电阻而导致车下设备的总体布置困难，车体重量和列车牵引耗电增加，同时还加大了对环境的污染。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种综合上述再生制动和电阻制动两种方式优势尽可能提供制动能量利用率的新型城市轨道交通再生电能回收系统。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：新型城市轨道交通再生电能回收系统，其特征在于，包括：

微处理器控制模块用于完成电压、电流、温度等检测信号的采集与预处理，并输出相应控制信号协调控制下述各功能模块的工作实现能量回收与释放的控制策略；

斩波器模块，与轨道列车发动机组连接，受微处理器控制模块控制按制动控制指令不断改变导通角，调节制动输出的电压和电流的大小；制动时，制动能量经斩波器模块输出，再经DC/DC模块向超级电容组储能模块充电；轨道列车牵引时，斩波器模块开启，将超级电容中能量反送回直流牵引电网供轨道列车发动机组使用；

超级电容器组储能模块，与DC/DC模块连接，受微处理器控制模块控制实现能量的存储与释放；

DC/DC模块，受微处理器控制模块控制完成电压双向调整；

电阻制动模块，与轨道列车发动机组及斩波器模块连接，三者形成电流环路组成直流斩波控制电阻制动电路实现轨道机车制动，电阻制动模块还用于释放超级电容器组储能模块储存的不能利用的多余电能。

具体的，所述微处理器控制模块采用TMS320F2812系列DSP处理器。

具体的，所述DC/DC变换器模块采用多通道交错并联的Buck/Boost变换器。

与现有技术相比，本发明所述系统综合再生制动及电阻制动的优点，并配置超级电容器组，将轨道机车制动能量进行合理分配，当列车制动时，制动能量会通过反馈系统反馈到直流电网上，若有临近列车经过，则由临近列车吸收；若检测到反馈电压没有得到释放，则将其转换后储存起来，当下一趟列车经过时释放；若储存的电压一直没来得释放，则可开启电阻制动模块，释放多余电能。相对于电阻制动方式，所述系统不但能够实现能源再利用，并能有效减少所需的电阻数量和体积，利于机车整体设计；相对于再生制动方式，所述系统采用超级电容器组储能能够进一步提高能源利用率，必要时候采用电阻释放电能保证机车牵引电网的安全稳定运行。 

附图说明：

图 1 所述系统组成原理示意框图；

图 2 直流斩波控制电阻制动电路组成示意图；

图 3 超级电容器组储能模块实施例原理示意图。

具体实施方式：

以下结合附图和具体实施例对本发明的结构和工作原理作详细的描述。

本发明揭示的新型城市轨道交通再生电能回收系统如图1所示，其包括微处理器控制模块及与其连接的斩波器模块、超级电容器组储能模块、DC/DC模块；还包括电阻制动模块，电阻制动模块与轨道列车发动机组及斩波器模块连接。所述斩波器模块采用直流斩波器。