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1 引言

軌道交通有著(zhù)運量大、速度快、安全可靠、準點(diǎn)舒適的技術(shù)優(yōu)勢正逐步成為主要城市的交通工具，同時(shí)也被視為城市交通體系的骨干力量。城市軌道交通工程中，普遍采用直交變壓變頻的傳動(dòng)方式，車(chē)輛的制動(dòng)方式為“電制動(dòng)（再生制動(dòng)）+機械制動(dòng)”，運行中以電制動(dòng)為主，機械制動(dòng)為輔。列車(chē)在運行過(guò)程中，由于站間距較短，列車(chē)啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁，制動(dòng)能量相當可觀(guān)。目前國內城市軌道交通在地面采用電阻能耗吸收裝置處理列車(chē)運行過(guò)程中的再生能量，這不僅浪費能量，而且也增加了站內空調通風(fēng)裝置的負擔，并使城軌建設費用和運行費用增加。如能將這部分能量?jì)Υ嬖倮茫@些問(wèn)題將迎刃而解。

目前，吸收裝置所采用的吸收方案主要有電阻耗能型、電容儲能型、飛輪儲能型和逆變回饋型等四種。而重慶軌道交通所采用的吸收裝置主要有電阻耗能型和逆變回饋型，逆變回饋型時(shí)將車(chē)輛制動(dòng)時(shí)的直流電逆變成工頻交流電與車(chē)站內380V電網(wǎng)并網(wǎng)，將電能消耗在站內電梯、照明、通風(fēng)等用電設施上，該吸收方案有利于能源的綜合利用，實(shí)現了節能。
2 重慶軌道交通（集團）有限公司改造現場(chǎng)
2.1 公司簡(jiǎn)介

重慶市軌道交通（集團）有限公司創(chuàng )建于1992年，是重慶市唯一承擔城市軌道交通建設、運營(yíng)和沿線(xiàn)資源開(kāi)發(fā)一體化的大型國有控股軌道交通客運企業(yè)。軌道集團現有資產(chǎn)700多億元，職工上萬(wàn)人，具有甲級軌道交通設計資質(zhì)，甲級工程管理資質(zhì)，甲級設備監理資質(zhì)，甲級工程咨詢(xún)資質(zhì)，二級房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)資質(zhì)；擁有一批長(cháng)期從事軌道交通技術(shù)研究與工程建設管理的技術(shù)骨干，以及接受過(guò)國內外大型地鐵公司系統培訓的軌道交通專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才和運營(yíng)管理隊伍；具有承擔城市軌道交通規劃、建設和運營(yíng)管理以及軌道交通技術(shù)咨詢(xún)的能力，為實(shí)現重慶軌道交通的規劃目標提供了技術(shù)和人才保障。

軌道集團成功建成并運營(yíng)了國內首條跨座式單軌交通線(xiàn)路——重慶市軌道交通2號線(xiàn)。目前運營(yíng)線(xiàn)路已有4條，運營(yíng)里程達到170公里。到2015年，將建成208公里軌道交通線(xiàn)路；2020年，將建成軌道交通線(xiàn)網(wǎng)300多公里，日客運量達到600萬(wàn)人次。
2.2 牽引供電系統概況

重慶某線(xiàn)路牽引供電系統主要分為直流牽引網(wǎng)和交流配電網(wǎng)兩部分。主變電所將三相35kV高壓交流送至各牽引所，經(jīng)整流變壓器、整流器變成適合軌道車(chē)輛應用的1500V直流母線(xiàn)，饋電線(xiàn)再將直流電送到接觸網(wǎng)上，接觸網(wǎng)是沿車(chē)輛走行軌架設的特殊供電線(xiàn)路，軌道車(chē)輛通過(guò)其受流器與接觸網(wǎng)的直接接觸而獲得電能。

牽引變電所一般設兩臺牽引整流機組。目前采用兩臺整流機組并聯(lián)運行構成等效24脈波整流方式。其容量按遠期運量設計，根據國標GB／T 10411-2005《城市軌道交通直流牽引供電系統》規定，牽引整流機組的負載能力應滿(mǎn)足：100％額定輸出連續；150％額定輸出2h；300％額定輸出lmin。允許電壓波動(dòng)范圍為1000V～1800V。走行軌構成牽引供電回路的一部分。回流線(xiàn)將軌道回流引向牽引變電所。

交流配電網(wǎng)主要是提供站內的照明、通風(fēng)、排水、電梯等基礎設施。
3 新風(fēng)光再生制動(dòng)能量吸收逆變裝置
3.1新風(fēng)光再生制動(dòng)能量吸收逆變裝置簡(jiǎn)介

新風(fēng)光再生制動(dòng)逆變裝置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)逆變裝置）即為逆變回饋型，其回饋能量將用于400V負載。逆變裝置（逆變+電阻）根據各個(gè)傳感器檢測信號，綜合判斷直流電網(wǎng)上是否有列車(chē)處于再生電制動(dòng)狀態(tài)，一旦確認列車(chē)處于再生制動(dòng)狀態(tài)并需要吸收能量時(shí)，系統啟動(dòng)吸收過(guò)程。在控制系統中設置二級判斷基準值，當電網(wǎng)電壓升至到第一級判斷電壓時(shí)，系統首先投入逆變裝置，逆變裝置把機車(chē)剎車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量轉換成AC380V電壓，自動(dòng)跟蹤AC380V母線(xiàn)電壓，并向負載供電，將再生能量消耗在用電設備上；一旦逆變吸收消耗不了該能量，將引起電網(wǎng)電壓進(jìn)一步上升，當電網(wǎng)電壓升到第二級判斷電壓時(shí)，電阻斬波器立即投入工作，電阻吸收裝置將再生制動(dòng)能量消耗，穩定電壓不再上升，確保機車(chē)充分有效利用電制動(dòng)。在直流牽引供電系統中，再生制動(dòng)能量吸收裝置作為一個(gè)子系統工程，其作用關(guān)乎系統的安全。
3.2 逆變裝置的主回路系統

逆變裝置的一次主回路主要有直流接觸器、逆變單元、濾波電抗器、交流接觸器等部分組成。整機主回路圖如圖1所示。

圖1 逆變裝置整機主回路圖

3.3電氣原理
逆變設備單元采取單元并聯(lián)結構。由于該逆變設備回饋功率較大，且電網(wǎng)電壓低，所以總的輸出電流大，采用多單元并聯(lián)的拓撲結構實(shí)現起來(lái)更為容易。單元并聯(lián)主回路圖如圖2所示。

圖2 單元并聯(lián)主回路圖

逆變裝置的單元采用三電平拓撲電路，如圖3所示。逆變輸出電壓波形、輸出電流波形分別如圖4、5所示。

 
                                         圖3  功率單元拓撲結構

3.4工作原理

        本設備在接收到總控裝置啟動(dòng)信號，即啟動(dòng)/退出信號的無(wú)源常開(kāi)結點(diǎn)閉合后，經(jīng)過(guò)控制回路動(dòng)作，送出啟動(dòng)完畢確認信號，即此無(wú)源常開(kāi)結點(diǎn)閉合。總控裝置檢測到啟動(dòng)完畢確認信號后，根據母線(xiàn)電壓幅值給出開(kāi)機結點(diǎn)信號。結點(diǎn)閉合逆變裝置IGBT瞬間開(kāi)通，進(jìn)行能量回饋。逆變設備工作過(guò)程中，時(shí)刻接受總控裝置的控制信號并及時(shí)回復設備內接觸器、各個(gè)單元的工作狀態(tài)信號。圖6為整機的控制原理圖。

圖6 整機控制原理圖

4 運行效果分析
再生制動(dòng)能量吸收逆變裝置，顯著(zhù)節電效果統計（重慶某線(xiàn)路）

據數據分析，以歇臺子站逆變裝置日均回饋電能1444度計，一天節省1444元，（工業(yè)用電1元/度），年節約52萬(wàn)余元。對隧道內通風(fēng)散熱需求降低，運行成本也相應降低，設備運行經(jīng)濟效益顯著(zhù)。
5 結束語(yǔ)

中國城市軌道交通建設已步入了快速發(fā)展時(shí)期。城市軌道交通雖然已是綠色交通工具，但是市場(chǎng)調研顯示，軌道交通現在已經(jīng)成為各城市的用電大戶(hù)，能源消耗過(guò)大現象也非常嚴重。而再生制動(dòng)能量吸收逆變裝置在重慶軌道交通中的應用有著(zhù)良好的節能效果，目前主要在地鐵一號線(xiàn)、三號線(xiàn)、六號線(xiàn)穩定運行，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，適應了國家建設資源節約型社會(huì )的潮流。