1．引言：

地(dì / de)鐵、城鐵等多數有軌車輛所需電源爲(wéi / wèi)直流電源。在(zài)車輛刹車、制動時(shí)産生的(de)能量向直流母線回饋。此時(shí)，将擡高直流母線的(de)電壓。如果直流電壓超過限制值，用以(yǐ)引起與直流母線相連接的(de)設備損壞，甚至是(shì)産生嚴重的(de)安全事故。傳統上(shàng)，當電壓超過安全範圍時(shí)，采用電阻絲将其能量以(yǐ)熱量的(de)形式消耗掉。這(zhè)就(jiù)造成了(le／liǎo)能源浪費和(hé / huò)環境污染兩個(gè)問題。

随着電力電子(zǐ)技術的(de)發展，這(zhè)個(gè)問題已經有了(le／liǎo)現實的(de)解決方法。我公司研制了(le／liǎo)軌道(dào)交通能量回饋裝置，将車輛刹車流到(dào)直流母線的(de)電能逆變位與電網同步的(de)電能，并回饋至交流電網。單機功率達到(dào)1.5MW。
2．設備硬件電路

此種類型的(de)設備功率達到(dào)1.5MVA，采用單元級聯結構。系統機構如圖1 所示。

系統包括主電路、檢測部分、控制部分。主電路的(de)關鍵是(shì)開關元件IGBT，本部分的(de)作用爲(wéi / wèi)完成電力的(de)轉換，将直流電網富餘的(de)電能轉換爲(wéi / wèi)交流電并網。檢測部分主要(yào / yāo)由傳感器組成，其主要(yào / yāo)作用爲(wéi / wèi)檢測交流電網的(de)電壓、電流、相位，檢測直流側的(de)電壓、電流，并将檢測到(dào)的(de)物理信号轉換爲(wéi / wèi)弱電信号，将其送入控制單元。控制單元的(de)作用爲(wéi / wèi)根據傳感器輸入的(de)信号和(hé / huò)外部輸入的(de)信号做出(chū)判斷，輸出(chū)PWM信号控制IGBT動作，使其完成電能的(de)轉換；控制單元還具有輸入輸出(chū)的(de)接口，接受外部指令信号，并将本系統的(de)狀态傳給相關的(de)系統。元件每個(gè)單元内部采用三點平逆變結構。圖紙幅度所限，在(zài)此隻給出(chū)每個(gè)單元的(de)主電路拓撲如圖2所示。采用電解電容作爲(wéi / wèi)逆變前的(de)儲能元件，降低直流母線的(de)電壓波動。主開關器件選用IGBT，輸出(chū)側使用電抗器濾波。核心控制芯片采用TI公司的(de)TMS320LF2000系列的(de)芯片，此系列的(de)芯片是(shì)專門爲(wéi / wèi)電力電子(zǐ)轉換而(ér)設計的(de)芯片，有豐富的(de)片内外設功能。包含有如下外設：事件管理器：定時(shí)器和(hé / huò)用于(yú)數字電機控制的(de)PWM發生器；CAN接口 ；具有16通道(dào)10位A/D；SPI串行外設接口；SCI串行通信接口。

3.主要(yào / yāo)性能及技術特點

在(zài)多年研制大(dà)功率變頻器及能量并網回饋裝置的(de)技術基礎上(shàng)，成功研制出(chū)軌道(dào)交通能量回饋裝置。經過一(yī / yì ／yí)年的(de)成功運行證明，該産品有如下技術特點：（1）控制上(shàng)采用電壓電流雙閉環矢量控制，呈現電流源特性，電流環是(shì)本裝置的(de)控制核心。（2）采用多單元并聯，理論上(shàng)功率可以(yǐ)無限擴展，各個(gè)單元之(zhī)間采用多重化載波移相技術，極大(dà)的(de)減小了(le／liǎo)網側電流總諧波。在(zài)某個(gè)單元發生故障時(shí)，不(bù)影響其他(tā)單元的(de)運行，整機可以(yǐ)将額使用。（3）網側逆變器采用三電平電路拓撲，适應網側電壓範圍廣，同時(shí)也(yě)有益于(yú)減小網側電流總諧波。（4）并網變流器采用先進的(de)PWM控制技術，不(bù)但可以(yǐ)向交流電網回饋有功功率，而(ér)且可以(yǐ)回饋無功功率，超前和(hé / huò)滞後的(de)無功功率均能靈活調節。（5）具有動态響應快，根據直流母線電壓及上(shàng)級控制信号，可以(yǐ)瞬時(shí)滿足大(dà)範圍功率變化要(yào / yāo)求，适應性強。（6）具有溫度，過流，短路，旁路，網側電壓異常等各種保護功能。（7）具有多種模拟量和(hé / huò)數字量接口，具有CAN總線或RS485串行總線等接口，與網絡中的(de)其他(tā)設備連接方便，控制靈活。（8）此種設備在(zài)短時(shí)工作制條件下工作，采用自然冷卻的(de)方式。由于(yú)不(bù)使用冷卻風機，從而(ér)提高了(le／liǎo)整機效率及可靠性。
4．整機運行效果

在(zài)做試驗時(shí)發現随着整機電流的(de)增加，整機效率成增加之(zhī)勢，整機諧波電流成減小之(zhī)勢。圖3 爲(wéi / wèi)整機回饋電網電流2000A時(shí)的(de)三相電流波形圖。通過檢測設備得知饋網電流完全滿足國(guó)家标準。

正是(shì)由于(yú)此類設備采取了(le／liǎo)本文所述的(de)措施，具有本文所述的(de)特點。此類設備自投入運行以(yǐ)來(lái)運行良好，爲(wéi / wèi)用戶節約了(le／liǎo)能源，減少了(le／liǎo)用戶對環境的(de)污染，并且給用戶帶來(lái)了(le／liǎo)可觀的(de)經濟效益。