蔡林华
苏州市轨道交通集团有限公司运营一分公司 江苏省苏州市 215000
摘要：地铁作为城市轨道交通中重要的一员为城市交通的正常运行提供了很大帮助，同时由于地铁本身运输效果好、运输空间大、耗能小等特点让全世界范围都广泛地采用了这一承载方式并使其得到快速发展。但是地铁在运行的过程中，因为空间环境的原因需要频繁制动，其牵引负荷的用电量就占据了整体用电量的一半以上，而这个过程中产生的再生制动能量很多却没有得到有效地利用和回收，大约45%的能量都被无效消耗。如果能够有效利用在牵引过程中产生的再生制动能量将会为地铁的运行提供一个新的发展方向。
关键词：地铁；再生制动能量；控制系统
引言：
随着城市的飞速建立，经济的高度发展，地铁为了方便社会的发展和满足人类生活需求而被创造和建立，而地铁也对社会和人类的发展起着极为重要的作用，从多个方面方便了社会生活。但是，地铁作为交通工具中的后起之秀，还有着更加宽广的发展空间和发展前景。地铁站之间空间狭小，车辆来往快速造成需要频繁制动的局面，所产生的制动电能大部分是被制动电阻以热能的形式消耗，这种形式的消耗并没有能够有效地利用起这部分再生制动能量。所以应采取更好的能量回馈方式把再生成的能量有效利用，为地铁的运行提供新的方案和思路。
一、传统模式下对再生制动能量的利用方式
大部分地铁的运行往往采取传统的模式，对再生制动能量的处理同样也是采用的传统方案，包括有电容储能、逆变回馈方式等，其中最常采用的是逆变回馈方式。这种方式在实际运用过程中成本较低、消耗较小、系统操作简单便捷，且节能效果更为优秀，所以大部分地铁工程会采用该方式进行再生制动能量的回收。但这个方式在实际应用过程中同样存在着不足之处。如图1所示，当地铁面临刹车的时候，刹车电开始进行制动，使得直流接触网上的电压开始逐渐增高，这就催使变流器进入逆变回馈状态并与能馈装置共同作用把制动能量再收集到压环网上，在这个环节其中一小部分能量通过变压器被反馈回地铁的照明系统、空调设备等耗电设备进行能量的再次利用，但不能被耗电设备消耗处理的能量则只能再经过压环网传递给其他站进行负载消耗处理，而这个处理无法在系统中起到任何作用反而容易带给系统负担。在这个回馈和处理的过程中，经历了用直流牵引网回收再生制动能量，用各项负载设备处理消耗再生制动能量两大步骤，这两个流程虽然看似简单便捷却经过了两次变压转换过程，这两次变压转换所产生的损耗非常大，与此同时，这个方式之下系统对再生制动能量的回收利用效率却并不突出。两相比较之下，这个方式虽然开始尝试去回收利用再生制动能量回馈给系统，但是这个过程带来的消耗也给系统的高效运行带来了不小的问题，其回馈给系统的能量并不足以完全弥补这个缺陷。显然，在对再生制动能量的有效利用方面，逆变回馈方式虽然做出了明显地改变但是并不能良好地把大部分的再生制动能量反馈给系统，反而在逆变回馈方式运行的过程中为系统产生不小的负担。且在解决再生制动能量的有效利用问题之外，还应该提出更加行之有效的方案来解决对再生制动能量的无效消耗问题。
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图 1逆变回馈方式流程示意图
二、关于再生制动能量高效反馈系统的相关研究
通过对逆变回馈方式的探讨和研究，已经能够发现该方式在具体运行过程中存在的优缺点。那么，根据逆变回馈方式对其缺点进行改良，也就能够得出另外一种新的帮助系统获取再生制动能量的方式。
（一）对串联变流器的阐述
关于串联变流器的原理，如图2所示，让能量通过直流牵引网再进入到非对称的串联变流器中，一组依旧和逆变回馈方式中的能量流向相同，从变压器中回馈到压环网上，但是另外一组却不通过变压器进行能量反馈，而是通过与配电网的合作和联合把再生制动能量供给给供本站，以供应其负载消耗处理，若在这个过程中还有部分剩余能量留存下来则再转回压环网中，形成循环利用的闭环通道，保证再生制动能量得到最大化的再利用。与逆变回馈方式相比较，利用串联变流器能够减少对变压器的依赖，不再进行二次变压器转换，大大减小了系统运行中的消耗能量，减弱了对机器的损耗，同时也加大了对再生制动能量的高效利用，更加的节能减排。不仅方便了地铁整体系统的运行，同时也降低了地铁系统关于对再生制动能量有效利用方面的成本费用，为地铁运行提供了一个更加优良的方案。根据对串联变流器的原理研究过程，可以看出串联变流器在实际操作过程中比传统方案更具优势和特点，也有着更加广泛的发展前景。
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图 2串联变流器的工作原理
（二）用多模式参与的方式协助能量反馈回系统
在地铁的实际运行过程中也不能仅仅依靠串联变流器的参与来帮助对再生制动能量的有效利用，在这个过程中，需要多方协同发展共同解决，从多个角度把再生制动能量反馈给系统从而帮助系统有效利用能量，达到节能减排的目的同时也解决能量的无效消耗问题。在串联变流器的操作过程中可以配合再生制动能量的分布范围广的特点，与无功与绕组谐波的补偿方案相结合，综合运用多方的负载特点和工作时间特点等帮助解决对再生制动能量的利用问题。采用该综合策略能够有效地让各个装置之间协同合作，扬长避短。比如，在该综合方案下，能够增强对再生制动能量的利用，同时还能帮助减少对无功补偿设备的损耗，从而降低了成本节约了资源。
三、结束语
随着新时代的高速发展，城市也在不断地更新完善，随之而来的就是对交通运输行业的更高要求，最重要的便是对地铁运输的变革，地铁运行的正常和高效率将直接影响着一个城市的工作速度和地面交通状况。因此，对再生制动能量的利用方案的研究需要引起高度重视，在现有科技水平下发展和创新新的地铁运行方案和能量再利用策略，为以后的城市交通发展提供一个新的发展前途。
参考文献：
[1]王文清. 地铁再生制动能量回馈装置控制系统设计及应用[J]. 机电信息, 2018, 564（30）:52-53.
[2]张驰, 谭南林, 刘敏杰,等. 地铁再生制动系统仿真及节能优化研究[J]. 中国铁道科学, 2019, 40（03）:112-118.