1 引言

　　地鐵、城鐵等多數有軌車輛所需電源為(wei) 直流電源。在車輛刹車、製動時產(chan) 生的能量向直流母線回饋。此時，將抬高直流母線的電壓。如果直流電壓超過限製值，用以引起與(yu) 直流母線相連接的設備損壞，甚至是產(chan) 生嚴(yan) 重的安全事故。傳(chuan) 統上，當電壓超過安全範圍時，采用電阻絲(si) 將其能量以熱量的形式消耗掉。這就造成了能源浪費和環境汙染兩(liang) 個(ge) 問題。

　　隨著電力電子技術的發展，這個(ge) 問題已經有了現實的解決(jue) 方法。我公司研製了軌道交通能量回饋裝置，將車輛刹車流到直流母線的電能逆變位與(yu) 電網同步的電能，並回饋至交流電網。單機功率達到1.5mw，填補了國內(nei) 技術空白。

2 設備硬件電路

　　此種類型的設備功率達到1.5mva，采用單元級聯結構。係統機構如圖1所示。係統包括主電路、檢測部分、控製部分。主電路的關(guan) 鍵是開關(guan) 元件igbt，本部分的作用為(wei) 完成電力的轉換，將直流電網富餘(yu) 的電能轉換為(wei) 交流電並網。檢測部分主要由傳(chuan) 感器組成，其主要作用為(wei) 檢測交流電網的電壓、電流、相位，檢測直流側(ce) 的電壓、電流，並將檢測到的物理信號轉換為(wei) 弱電信號，將其送入控製單元。控製單元的作用為(wei) 根據傳(chuan) 感器輸入的信號和外部輸入的信號做出判斷，輸出pwm信號控製igbt動作，使其完成電能的轉換；控製單元還具有輸入輸出的接口，接受外部指令信號，並將本係統的狀態傳(chuan) 給相關(guan) 的係統。元件每個(ge) 單元內(nei) 部采用三點平逆變結構。圖紙幅度所限，在此隻給出每個(ge) 單元的主電路拓撲如圖2所示。采用電解電容作為(wei) 逆變前的儲(chu) 能元件，降低直流母線的電壓波動。主開關(guan) 器件選用igbt，輸出側(ce) 使用電抗器濾波。核心控製芯片采用ti公司的tms320lf2000係列的芯片，此係列的芯片是專(zhuan) 門為(wei) 電力電子轉換而設計的芯片，有豐(feng) 富的片內(nei) 外設功能。包含有如下外設：事件管理器：定時器和用於(yu) 數字電機控製的pwm發生器；can接口；具有16通道10位a/d；spi串行外設接口；sci串行通信接口。

3 主要性能及技術特點

　　在多年研製大功率變頻器及能量並網回饋裝置的技術基礎上，成功研製出軌道交通能量回饋裝置。經過一年的成功運行證明，該產(chan) 品有如下技術特點：

　　（1）控製上采用電壓電流雙閉環矢量控製，呈現電流源特性，電流環是本裝置的控製核心；

　　（2）采用多單元並聯，理論上功率可以無限擴展，各個(ge) 單元之間采用多重化載波移相技術，極大的減小了網側(ce) 電流總諧波。在某個(ge) 單元發生故障時，不影響其他單元的運行，整機可以將額使用；

　　（3）網側(ce) 逆變器采用三電平電路拓撲，適應網側(ce) 電壓範圍廣，同時也有益於(yu) 減小網側(ce) 電流總諧波；

　　（4）並網變流器采用先進的pwm控製技術，不但可以向交流電網回饋有功功率，而且可以回饋無功功率，超前和滯後的無功功率均能靈活調節；

　　（5）具有動態響應快，根據直流母線電壓及上級控製信號，可以瞬時滿足大範圍功率變化要求，適應性強；

　　（6）具有溫度、過流、短路、旁路、網側(ce) 電壓異常等各種保護功能；

　　（7）具有多種模擬量和數字量接口，具有can總線或rs485串行總線等接口，與(yu) 網絡中的其他設備連接方便，控製靈活；

　　（8）此種設備在短時工作製條件下工作，采用自然冷卻的方式。由於(yu) 不使用冷卻風機，從(cong) 而提高了整機效率及可靠性。

4 整機運行效果

　　在做試驗時發現隨著整機電流的增加，整機效率成增加之勢，整機諧波電流成減小之勢。圖3為(wei) 整機回饋電網電流2000a時的三相電流波形圖。通過檢測設備得知饋網電流完全滿足國家標準。

5 結束語

　　正是由於(yu) 此類設備采取了本文所述的措施，具有本文所述的特點。此類設備自投入運行以來運行良好，為(wei) 用戶節約了能源，減少了用戶對環境的汙染，並且給用戶帶來了可觀的經濟效益。