一種地鐵再生制動回饋變流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種采用功率單元并聯(lián)技術(shù)的地鐵再生制動回饋變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的快速增長，城市軌道交通迎來了迅猛的發(fā)展。地鐵再生制動回饋變流器以逆變回饋的方式將地鐵列車制動時產(chǎn)生的多余能量回饋至交流電網(wǎng)，最大程度地發(fā)揮地鐵再生制動的優(yōu)勢，具有節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定可靠、投資低的突出優(yōu)勢，是未來地鐵再生制動能量吸收的發(fā)展方向。
[0003]從地鐵實際應(yīng)用角度出發(fā)，地鐵再生制動回饋變流器應(yīng)采用大功率(MW以上)，高功率密度、高可靠性、高效率發(fā)熱量低等特點。為了滿足大功率回饋變流器的設(shè)計需求，目前一般采用功率單元級聯(lián)和IGBT并聯(lián)的連接方式:(I)如圖1所示，每個功率單元由對應(yīng)于A、B、C三相的三個半橋子模塊構(gòu)成，每個子模塊對應(yīng)一個直流母線電容和一個吸收電容，多個功率單元再級聯(lián)形成整個換流器的功率組件；(2)為了增大功率，采用對每個半橋子模塊進行IGBT并聯(lián)的方式連接，如圖2所示，即每一相對應(yīng)的功率組件中具有4個IGBT管。
[0004]上述兩種方式均能增大功率，但是在實際運用中存在如下問題:1)故障時變流器完全退出，無法實現(xiàn)降額運行，可靠性有待進一步提高:當單個功率單元發(fā)生故障時，變流器即整體退出運行，無法繼續(xù)回饋制動能量，這樣在變流器故障時間內(nèi)機車只能采用混合制動，粉塵污染大，機車剎車系統(tǒng)維護成本高；2)圖2中采用功率器件直接并聯(lián)的方案其均流效果主要依賴于功率器件一致性，適應(yīng)性差，均流度低，會影響到裝置長期運行可靠性；3)無法實現(xiàn)功率單元隨回饋功率大小逐級投入切除:機車制動功率特性呈現(xiàn)間歇式，并且在每個周期內(nèi)呈現(xiàn)三角狀，制動功率從低到高再降低，現(xiàn)有方式在回饋時功率單元全部投入，在回饋功率較小時損耗大，整體效率低，并且功率單元工作時間與回饋功率大小無關(guān)，變流器使用壽命受限。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種地鐵再生制動回饋變流器，以解決現(xiàn)有變流器功率單元間均流控制、獨立投退控制等問題。
[0006]為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種地鐵再生制動回饋變流器，包括兩組及兩組以上的功率單元及其控制系統(tǒng)，各功率單元的直流端直接并聯(lián)后用于與直流接觸網(wǎng)連接，其交流端分別通過對應(yīng)的濾波電抗并聯(lián)后用于與交流電網(wǎng)連接；各功率單元均與控制系統(tǒng)相連接。
[0007]所述功率單元的交流端設(shè)有用于采集對應(yīng)功率單元各相交流電流的電流傳感器，各電流傳感器均與控制系統(tǒng)連接。
[0008]所述功率單元的直流端設(shè)有用于采集回饋變流器直流輸入電壓的電壓傳感器，所述電壓傳感器與控制系統(tǒng)連接。
[0009]所述控制系統(tǒng)用于采集各功率單元中各相交流電流及回饋變流器直流電壓，輸出各功率單元的對應(yīng)驅(qū)動信號。
[0010]所述控制系統(tǒng)采用光纖信號隔離驅(qū)動對應(yīng)的功率單元。
[0011]本實用新型的地鐵再生制動回饋變流器采用功率單元外接濾波電抗后并聯(lián)拓撲在擴大容量的同時，提高了系統(tǒng)運行的可靠性，實現(xiàn)各功率單元間良好均流效果；當某一個功率單元故障時故障單元單獨退出，變流器仍可降額運行，功率單元隨回饋功率大小逐級投退，降低各功率單元平均運行時間，裝置輕載效率提高，使用壽命增加。
【附圖說明】
[0012]圖1是功率單元級聯(lián)連接示意圖；
[0013]圖2是IGBT并聯(lián)連接示意圖；
[0014]圖3是本實用新型的再生制動回饋變流器主回路及控制框系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本實用新型進行進一步介紹。
[0016]如圖3所示，本實用新型的地鐵再生制動回饋變流器由多個(2個及2個以上)功率單元并聯(lián)來實現(xiàn)擴容，各功率單元直流端直接并聯(lián)接入直流接觸網(wǎng)，交流端通過濾波電抗后并聯(lián)接入交流電網(wǎng)；各功率單元均與控制系統(tǒng)相連接。每個功率單元均由3相逆變橋功率單元組成，包含IGBT、IGBT驅(qū)動器、吸收電容、母線電容、散熱器、散熱風機、疊排等元件組成圖中未示出)，本實施例中涉及到的功率單元的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。
[0017]本實施例的功率單元的各交流端設(shè)有用于采集對應(yīng)功率單元各相交流電流的電流傳感器，各電流傳感器均與控制系統(tǒng)連接。功率單元的直流端設(shè)有用于采集回饋變流器直流輸入電壓的電壓傳感器，所述電壓傳感器與控制系統(tǒng)連接。
[0018]本實用新型采用功率單元并聯(lián)的地鐵制再生制動回饋變流器含有一套控制系統(tǒng)，采集回饋變流器直流側(cè)電壓及各功率單元中各相交流電流，經(jīng)過控制算法處理后輸出各功率單元驅(qū)動信號，通過光纖傳輸實現(xiàn)信號隔離驅(qū)動。
[0019]如圖1所示，控制系統(tǒng)采用外環(huán)電壓環(huán)內(nèi)環(huán)電流環(huán)雙環(huán)控制模式，首先控制系統(tǒng)采集變流器直流側(cè)電壓Udc_fdb與基準電壓UdC_ref做差，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器處理運算后，電壓環(huán)輸出作為內(nèi)環(huán)電流環(huán)給定值Id_ref，各功率單元電流與此電流基準做差，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器處理后，再經(jīng)過脈沖調(diào)制算法SVPWM產(chǎn)生各功率單元的驅(qū)動脈沖信號。由于各功率單元電流信號均與同一電流基準做負反饋處理，因此可以有效保證各功率單元間均流精度。
[0020]該變流器的控制系統(tǒng)采用各功率單元獨立投退控制技術(shù)，單個功率單元故障后，僅該單元退出運行，其余功率單元不受影響，回饋變流器可繼續(xù)降額運行，有效提高系統(tǒng)可靠性。
[0021]另外，該控制系統(tǒng)還采用功率單元智能休眠控制技術(shù)，各功率單元隨回饋功率大小逐級投入切除，控制系統(tǒng)統(tǒng)計各功率單元累計運行時間，每次優(yōu)先投入累計運行時間最短的功率單元，以降低各功率模塊平均運行時間，提高輕載時系統(tǒng)效率及裝置整體使用壽命O
[0022]本實用新型采用功率單元并聯(lián)技術(shù)設(shè)計地鐵再生制動回饋變流器，采用功率單元外接濾波電抗后并聯(lián)拓撲以及均流環(huán)控制，實現(xiàn)各功率單元間良好均流效果；采用各功率單元獨立控制技術(shù)，故障單元單獨退出，變流器仍可降額運行；采用功率單元智能休眠控制技術(shù)，功率單元隨回饋功率大小逐級投退，裝置輕載效率提高，使用壽命增加。
[0023]以上實施例僅用于幫助理解本實用新型的核心思想，不能以此限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，凡是依據(jù)本實用新型的思想，對本實用新型進行修改或者等同替換，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上所做的任何改動，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種地鐵再生制動回饋變流器，其特征在于:包括兩組及兩組以上的功率單元及其控制系統(tǒng)，各功率單元的直流端直接并聯(lián)后用于與直流接觸網(wǎng)連接，其交流端分別通過對應(yīng)的濾波電抗并聯(lián)后用于與交流電網(wǎng)連接；各功率單元均與控制系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵再生制動回饋變流器，其特征在于:所述功率單元的交流端設(shè)有用于采集對應(yīng)功率單元各相交流電流的電流傳感器，各電流傳感器均與控制系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵再生制動回饋變流器，其特征在于:所述功率單元的直流端設(shè)有用于采集回饋變流器直流輸入電壓的電壓傳感器，所述電壓傳感器與控制系統(tǒng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵再生制動回饋變流器，其特征在于:所述控制系統(tǒng)用于采集各功率單元中各相交流電流及回饋變流器直流電壓，輸出各功率單元的對應(yīng)驅(qū)動信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地鐵再生制動回饋變流器，其特征在于:所述控制系統(tǒng)采用光纖信號隔離驅(qū)動對應(yīng)的功率單元。
【專利摘要】本實用新型公開了一種地鐵再生制動回饋變流器，包括兩組及兩組以上的功率單元及其控制系統(tǒng)，各功率單元的直流端直接并聯(lián)后用于與直流接觸網(wǎng)連接，其交流端分別通過對應(yīng)的濾波電抗并聯(lián)后用于與交流電網(wǎng)連接；各功率單元均與控制系統(tǒng)相連接。本實用新型的地鐵再生制動回饋變流器采用功率單元外接濾波電抗后并聯(lián)拓撲在擴大容量的同時，提高了系統(tǒng)運行的可靠性，實現(xiàn)各功率單元間良好均流效果；當某一個功率單元故障時故障單元單獨退出，變流器仍可降額運行，功率單元隨回饋功率大小逐級投退，降低各功率單元平均運行時間，裝置輕載效率提高，使用壽命增加。
【IPC分類】H02M7-493, H02M7-5387
【公開號】CN204290776
【申請?zhí)枴緾N201420784920
【發(fā)明人】張海龍, ?；i, 姚為正, 張建, 鄭月賓, 孫強強, 王林, 桑福環(huán)
【申請人】許繼電氣股份有限公司, 西安許繼電力電子技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月11日