本實(shí)用新型涉及一種制動(dòng)能量吸收裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的制動(dòng)能量吸收裝置都的控制都是采用簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)IGBT的導(dǎo)通占空比的方式實(shí)現(xiàn)，此種方式最大的優(yōu)點(diǎn)是控制方式簡(jiǎn)單，但是其在吸收功率相對(duì)較大時(shí)，對(duì)直流電網(wǎng)的影響較為明顯，需要配備直流電抗器來降低對(duì)直流電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決以上技術(shù)上的不足，本實(shí)用新型提供了一種響應(yīng)速度快，生產(chǎn)成本低的制動(dòng)能量吸收裝置。

本實(shí)用新型是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型的一種制動(dòng)能量吸收裝置，包括串聯(lián)在直流電源正極與直流電源負(fù)極之間的隔離開關(guān)QS1、主直流接觸器KM1、電抗器L和電容C，所述主直流接觸器KM1并聯(lián)有由緩沖接觸器KM2和電阻R1組成的串聯(lián)支路；所述電容C1并聯(lián)有斬波支路，所述斬波支路包括相串聯(lián)的IGBT模塊V1和快恢復(fù)二極管V2，所述快恢復(fù)二極管V2并聯(lián)有制動(dòng)電阻R2。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型在投入運(yùn)行時(shí)，保證了直流母線電壓不出現(xiàn)大幅波動(dòng)的現(xiàn)象，具有很好的快速性和一定的穩(wěn)定性，而且還具有更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，控制相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)穩(wěn)定牽引網(wǎng)電壓、降低電磁污染、降低運(yùn)營(yíng)成本起到重要作用?？梢詫⒃械闹绷鳛V波電抗器的電感量減小或者去掉，大大降低裝置的整體體積和生產(chǎn)成本，有利于設(shè)備的安裝及維護(hù)，有利于本實(shí)用新型在地鐵的推廣及應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。

圖2為本實(shí)用新型的控制方法演示圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

如圖1所示，本實(shí)用新型的一種制動(dòng)能量吸收裝置，包括串聯(lián)在直流電源正

極與直流電源負(fù)極之間的隔離開關(guān)QS1、主直流接觸器KM1、電抗器L和電容C，主直流接觸器KM1并聯(lián)有由緩沖接觸器KM2和電阻R1組成的串聯(lián)支路；電容C1并聯(lián)有斬波支路，斬波支路包括相串聯(lián)的IGBT模塊V1和快恢復(fù)二極管V2，快恢復(fù)二極管V2并聯(lián)有制動(dòng)電阻R2。

本實(shí)用新型的一種制動(dòng)能量吸收裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟1，確定直流母線電壓允許的波動(dòng)范圍值ΔU，計(jì)算出單次最大允許制動(dòng)電阻的投入時(shí)間Δt；其計(jì)算公式如下：

其中，I表示制動(dòng)電阻R2的瞬時(shí)吸收電流，C表示電容C1的電容值；

步驟2，當(dāng)制動(dòng)初期，保持設(shè)定的制動(dòng)電阻投切頻率，并通過逐漸增加制動(dòng)電阻投入時(shí)間t的方式逐漸提高占空比，當(dāng)制動(dòng)電阻投入時(shí)間t逐漸增大至最大允許制動(dòng)電阻的投入時(shí)間Δt時(shí)，進(jìn)行步驟3；

步驟3，保持最大允許制動(dòng)電阻的投入時(shí)間Δt不變，先逐漸增加制動(dòng)電阻的投切頻率，然后逐漸減小制動(dòng)電阻的投切頻率，當(dāng)制動(dòng)電阻的投切頻率逐漸減小至設(shè)定的制動(dòng)電阻投切頻率時(shí)，進(jìn)行步驟4；

步驟4，保持設(shè)定的制動(dòng)電阻投切頻率，并通過逐漸減小制動(dòng)電阻投入時(shí)間t的方式逐漸提高占空比。

在步驟1中，其計(jì)算公式由電容的充放電電流公式變換得到，電容的充放電電流公式如下：其中，I表示制動(dòng)電阻R2的瞬時(shí)吸收電流，C表示電容C1的電容值。

該控制方法包括工況辨識(shí)分析、制動(dòng)能量吸收動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)控制。工況辨識(shí)分析是判斷制動(dòng)能量吸收裝置是否投入運(yùn)行的時(shí)機(jī)與條件問題，是控制方法的基礎(chǔ)。制動(dòng)能量吸收動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)是解決制動(dòng)能量吸收裝置投入運(yùn)行后進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，既要保證所連直流電網(wǎng)電壓不能繼續(xù)升高，不損壞連接到直流電網(wǎng)的設(shè)備，又要保證在裝置投入運(yùn)行時(shí)，直流母線電壓不能出現(xiàn)大幅波動(dòng)的現(xiàn)象，具有很好的快速性和一定的穩(wěn)定性。

通過公式(1)可以看出，電容上的電壓波動(dòng)與三個(gè)因素有關(guān)，制動(dòng)電阻R2的瞬時(shí)吸收電流I，容C1的電容值C和制動(dòng)電阻投入的時(shí)間t。在直流電網(wǎng)電壓和制動(dòng)電阻確定之后，制動(dòng)電阻的瞬時(shí)吸收電流在制動(dòng)電阻投入后就等于直流電壓除以制動(dòng)電阻阻值，可以看成是不可調(diào)節(jié)的。電容的電容值在裝置確定后也是不可調(diào)節(jié)的。唯一可以調(diào)節(jié)的是制動(dòng)電阻的投切時(shí)間t。

本實(shí)用新型的主要實(shí)現(xiàn)方法是根據(jù)直流母線電壓允許的波動(dòng)范圍ΔU、制動(dòng)電阻的瞬時(shí)吸收電流、電容的電容值可以計(jì)算出單次最大允許制動(dòng)電阻的投入時(shí)間Δt。本實(shí)用新型的主要核心在于在所需要吸收的制動(dòng)能量較小時(shí)，通過調(diào)節(jié)占空比的方式，隨著所需要吸收的制動(dòng)能量的增大，占空比會(huì)逐漸的增大，制動(dòng)電阻投入的時(shí)間隨著增大，當(dāng)其達(dá)到最大所允許的導(dǎo)通時(shí)間時(shí)，隨著所需吸收的制動(dòng)能量的進(jìn)一步增加，常規(guī)的做法是進(jìn)一步增加占空比，增加制動(dòng)電阻投入的時(shí)間，這樣會(huì)引起直流母線的波動(dòng)增加。本實(shí)用新型中，當(dāng)制動(dòng)電阻的單次投入時(shí)間達(dá)到所允許的最大時(shí)間后，不再增加制動(dòng)電阻的投入時(shí)間，而是通過增加制動(dòng)電阻的投切頻率而變相的增加制動(dòng)電阻投入的占空比，如此可以達(dá)到既可以同等功率的吸收制動(dòng)能量同時(shí)也能降低制動(dòng)電阻投切所引起的直流電網(wǎng)的電壓波動(dòng)。

當(dāng)制動(dòng)能量相對(duì)較小時(shí)，制動(dòng)能量吸收裝置通過調(diào)節(jié)占空比的方式實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量吸收的調(diào)節(jié)控制，當(dāng)制動(dòng)能量相對(duì)較大時(shí)，制動(dòng)電阻的單次投入時(shí)間，通過調(diào)節(jié)裝置的輸出頻率的方式來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量吸收的調(diào)節(jié)控制。通過以上說明可以看出，使用本實(shí)用新型所述的方法，可以降低設(shè)備中的電抗器L的電感量甚至將其去掉。如此可以大大降低設(shè)備的體積和成本。

以上所述僅是本專利的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本專利的保護(hù)范圍。