动车组牵引再生制动分析

李鹏达?张泽侃

摘 要 动车组列车作为当下人们出行首选的交通工具，在我国客运上起到了重要的作用。牵引系统作为动车组提供动力的核心系统，在动车组车辆能量流动方面至关重要。再生制动一直是牵引能量回收最常见也是最有效的节能方式，本文通过对动车组牵引系统的介绍，讨论再生制动在动车组上的应用分析。

关键词 动车组;牵引系统;再生制动;应用分析

1研究背景

随着我国综合国力的提升，科学技术的不断创新，我国高速轨道行业已成为我国高科技产品走出国门的一大亮点。动车组列车作为高速轨道行业的代表，运行速度快，安全平稳，载客量大，能够很好地满足人们中长途出行的需求。动车组列车使用电气牵引，将电能转化为列车的牵引力保证车辆的安全快速行驶。在车辆制动过程中，需要将车辆巨大的动能转化为其他能量才能保证车辆的制动。在制动过程中，常规的制动方式都是将动能转化为制动盘的热量然后散失到环境中，造成能源的浪费。本文通过对动车组牵引进行分析，讨论再生制动的幾种应用方式[1]。

2牵引系统分析

牵引控制系统是动车组列车将转化高压弓网电能转化为动车组动能的重要系统。牵引系统采用“交-直-交”的传动能量转化方式，整个能量流动过程可以分为交-直流变换和直-交流变换两个部分。“交-直”的转换过程被称为整流过程，“直-交”过程被称为逆变过程。动车组牵引系统主电路结构原理图如图1所示[2]。

3再生制动

当动车组列车在运行过程中牵引电机作为牵引力产生单位，将电能转化为动能，而当制动时牵引电机成为发电机将动能转化为电能反馈出来。这是目前最常见的能量回收方式，当然也有利用地面设备与车上设备的相互作用收集制动力的方式。但是利用牵引电机是目前最简单也最有效的方式。利用牵引电机再生制动的能量回收只要有并网回馈型、能量存储型两种，两种方式都能够实现能量的回收与在利用[3]。

3.1 并网回馈型

并网回馈方式指的是利用逆变器反馈再生制动技术，当列车运行过程中制动时，再生制动能量经过逆变器转化成了三相交流电能，所得到的三相交流电能通过升压AC-DC整流器整流之后回馈至牵引变电所的电网中。这种技术在地铁中较为常见，可以将转化的能量直接用于地铁隧道中的设备，在动车组中使用的较少，动车组列车中直接反馈给弓网。并网回馈方式实现了制动能量的转化与收集，也是动车组最常见的方式方法。

3.2 能量储存型

利用储能装置将能量收集就可以实现制动能量的回收利用。常见的储能装置有电池储能装置，飞轮储能装置，超级电容储能装置。镍氢电池和锂电池是目前较为适合的电池选型，寿命长储能稳定，但是工作温度范围较窄，环境要求很高，而且体积大、重量大。飞轮储能系统，主要由飞轮转子，轴承，电动发电机，电力电子变换器和真空室组成，能够将能量收集转化为飞轮的动能，便于后期的使用。飞轮能够快速响应车辆再生制动能要求，但是受飞轮本身机构及功能的限定，飞轮储存的能量是有限的，整体的能量密度并不是很高，尤其是动车组列车这种瞬间能量回收的情况对飞轮要很高。超级电容是新兴发展的储能系统，性能优良，能够储备大容量并且有优良的脉冲充放电，充放电速度很快，寿命很长，十分适合在动车组列车这种情况下收集能量[4]。

4结束语

随着我国轨道行业的快速发展，动车组列车能量的使用被大家广泛研究。节约创效是当下各行各业的主流，动车组列车制动能量巨大，利用先进技术将能量收集，能够实现能量的回收也能减少传统摩擦制动造成的损耗。本文通过介绍牵引系统的主电路结构，讨论了再生制动的并网回馈型、能量存储型两种形式，并总结了超级电容储能方式或许成为今后再生制动的一大新方式。

参考文献

[1] 吴昊.电气化铁路再生制动能量回馈系统控制技术研究[D].成都：西南交通大学，2017.

[2] 李建林，马会萌，惠东.储能技术融合分布式可再生能源的现状及发展趋势[J].电工技术学报，2016，31（14）：1-10.

[3] 刘舒，李正力，王翼，等.含分布式发电的微电网中储能装置容量优化配置[J].电力系统保护与控制，2016，44（3）：78-84.

[4] 陈俊宇，胡海涛，王科，等.一种考虑列车运行图的高速铁路牵引供电系统再生能量评估方法[J].中国铁道科学，2019，40（1）：102-110.