CN110581572A - 一种能量吸收装置及地铁再生制动能量混合能吸设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种能量吸收装置及地铁再生制动能量混合能吸设备，包括电压传感器、逆变器、斩波器和斩波耗能电阻；当装置停机后逆变器的脉冲，电压传感器检测中间直流母线上的电压是否超过预设的启动条件，如果是，则启动斩波器的斩波脉冲，当电压传感器检测中间直流母线上的电压低于预设的停止条件，则封锁斩波器的斩波脉冲；本申请通过电压传感器检测中间直流母线上的电压是否满足启动条件或停止条件，从而判断是否令斩波脉冲驱动斩波器，以使逆变器和斩波器各自的储能电容的电能消耗在斩波耗能电阻上，从而降低中间直流母线的电压，仅利用斩波耗能电阻完成放电，无需额外放电设备，减少了设备的***损耗，降低了设备的成本。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，特别涉及一种能量吸收装置及地铁再生制动能量混合能吸设备。
背景技术
21世纪的城市轨道交通将是追求节能环保的绿色交通***，在整个城市轨道交通***中，车辆能耗的占比一般都超过整个***能耗的50％，随着城市轨道交通技术的迅猛发展，国内外各厂家对城轨车辆制动时产生能量的吸收和利用的研究越来越多，目前城市轨道交通的制动能量的吸收方式主要分为三种类型，分别是电阻消耗型、储能型和逆变回馈型号。
在大功率的混合型地铁能量吸收装置中，其功率模块的直流侧需要配置大容量的直流支撑电容来维持直流母线电压，当装置停机后需维修或者测试时，为了避免危险，需要将对直流电容放电，否则在检修或者维护时容易发生触电危险，目前采用的放电方式为在直流母线上并联大电阻R，但存在考虑电阻的绝缘，耐压，散热，安装方式等因素时会带来安全耐压高，成本高，需增加散热器件等弊端，此外，由于该电阻R在装置直流侧充电后会一直处于通电状态，如果电阻选取过小，在通电状态下，增加了***的损耗，带来了发热等隐患，由此造成需要装置增加通风条件所导致二次能量损耗；如果电阻选取过大，又会造成放电时间过长，工作人员在等待放电结束后才能进行测试或者维护，会造成人力资源的浪费，同时存在潜在的安全隐患。
因此，针对以上问题，需要提供一种能量吸收装置，能够减少***损耗，降低成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能量吸收装置及地铁再生制动能量混合能吸设备，能够减少***损耗，降低成本。其具体方案如下：
一种能量吸收装置，包括电压传感器、逆变器、斩波器和斩波耗能电阻；所述电压传感器、所述逆变器和所述斩波器相互并联，所述斩波器和所述斩波耗能电阻串联，所述逆变器和所述斩波器各自均包括储能电容，所述电压传感器、所述逆变器和所述斩波器的公共端与直流电源相连，所述逆变器的另一端与交流电源连接，所述电压传感器用于检测所述逆变器和所述斩波器各自的储能电容；
当装置停机后，封锁所述逆变器的脉冲，所述电压传感器检测中间直流母线上的电压是否超过预设的启动条件，如果是，则启动所述斩波器的斩波脉冲，以使与所述斩波器相连的所述耗能电阻消耗储能电容的能量，当所述电压传感器检测所述中间直流母线上的电压低于预设的停止条件，则封锁所述斩波器的斩波脉冲。
可选的，还包括直流开关，所述直流开关串联在所述直流电源与所述公共端之间；当装置停机后，所述直流开关断开所述直流电源与所述公共端之间的回路。
可选的，所述直流开关包括相互并联的预充电接触器和短接接触器。
可选的，还包括：
与所述电压传感器连接的电压提示装置，当所述电压传感器检测到所述中间直流母线上的电压高于所述停止条件，则所述电压提示装置提示用户当前电压高，当所述电压传感器检测到所述中间直流母线上的电压低于所述停止条件，则所述电压提示装置提示用户当前电压安全。
可选的，还包括：
用于对所述斩波耗能电阻散热的散热器。
可选的，所述启动条件等于所述停止条件为预设的安全电压。
可选的，所述安全电压为36V。
可选的，所述逆变器为全桥逆变器，包括相互并联的储能电容和三组全控型开关器件组；每组全控型开关器件组包括第一全控型开关器件和第二全控型开关器件，所述第一全控型开关器件的输出端与所述第二全控型开关器件的输入端相连。
可选的，所述斩波器包括熔断器、储能电容、第一全控型开关器件和第二全控型开关器件；所述熔断器的一端与所述直流电源的正极相连，所述熔断器的另一端、所述电容的一端与所述第一全控型开关器件的输入端相连，所述第一全控型开关器件的输出端与所述第二全控型开关器件的输入端相连，所述第二全控型开关器件的输出端、所述电容的另一端与所述直流电源的负极相连。
本发明还公开了一种地铁再生制动能量混合能吸设备，包括依次连接的直流母线、第一开关柜、如前述的能量吸收装置、变压器、第二开关柜和三相交流电源。
本发明中，能量吸收装置，包括电压传感器、逆变器、斩波器和斩波耗能电阻；电压传感器、逆变器和斩波器相互并联，斩波器和斩波耗能电阻串联，逆变器和斩波器各自均包括储能电容，电压传感器、逆变器和斩波器的公共端与直流电源相连，逆变器的另一端与交流电源连接，电压传感器用于检测逆变器和斩波器各自的储能电容；当装置停机后，封锁逆变器的脉冲，电压传感器检测中间直流母线上的电压是否超过预设的启动条件，如果是，则启动斩波器的斩波脉冲，以使与斩波器相连的耗能电阻消耗储能电容的能量，当电压传感器检测中间直流母线上的电压低于预设的停止条件，则封锁斩波器的斩波脉冲。
本发明能量吸收装置在退出运行后通过电压传感器检测中间直流母线上的电压是否满足启动条件，如果满足，则启动斩波器的斩波脉冲，令逆变器和斩波器各自的储能电容的电能消耗在斩波耗能电阻上，从而降低中间直流母线的电压，进而使得工作人员能够进行测试或维护，放电速度快，仅利用斩波耗能电阻完成放电，无需额外放电设备，减少了设备的***损耗，降低了设备的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种能量吸收装置结构示意图；
图2为本发明实施例公开的另一种能量吸收装置结构示意图；
图3为本发明实施例公开的逆变器结构示意图；
图4为本发明实施例公开的斩波器结构示意图；
图5为本发明实施例公开的一种地铁再生制动能量混合能吸设备结构示意图；
其中，能量吸收装置—1，逆变器11，斩波器12，斩波耗能电阻13，电压传感器14，直流母线—2，第一开关柜—3，变压器—4，第二开关柜—5和三相交流电源—6。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种能量吸收装置，参见图1所示，包括，包括电压传感器14、逆变器11、斩波器12和斩波耗能电阻13；电压传感器14、逆变器11和斩波器12相互并联，斩波器12和斩波耗能电阻13串联，逆变器11和斩波器12各自均包括储能电容(C1和C2)，电压传感器14、逆变器11和斩波器12的公共端与直流电源相连，逆变器11的另一端与交流电源连接，电压传感器14用于检测逆变器11和斩波器12各自的储能电容(C1和C2)；
当装置停机后，封锁逆变器11和斩波器12的脉冲，电压传感器14检测中间直流母线上的电压是否超过启动条件，如果是，则启动斩波器12的斩波脉冲，以使与斩波器12相连的耗能电阻消耗储能电容(C1和C2)的能量，当电压传感器14检测中间直流母线上的电压低于停止条件，则封锁斩波器12的斩波脉冲。
在实际应用中，能量吸收装置可以应用在地铁再生制动能量混合能吸设备中，当地铁再生制动能量混合能吸设备需要退出运行状态，即需要装置进行停机，装置停机后，切断逆变器11的脉冲，根据电压传感器14检测中间直流母线上的电压是否超过启动条件，即检测逆变器11和斩波器12各自储能电容(C1和C2)中的电压是否超过启动条件，如果是，则启动斩波器12的斩波脉冲，建立起逆变器11和斩波器12各自储能电容(C1和C2)与斩波耗能电阻13的回路，使得两个储能电容(C1和C2)中的电能能够通过斩波耗能电阻13消耗，降低两个储能电容(C1和C2)中的电压，继而降低了中间直流母线上的电压，直到电压传感器14检测到中间直流母线上的电压低于停止阈值，则封锁斩波器12的斩波脉冲，进而完成对中间直流母线电压的释放，使中间直流母线电压满足预设的停止条件，以便维护人员对电路进行测试或维护。
例如，启动条件为大于等于230V，停止条件为小于等于36V，通过电压传感器14检测中间直流母线上的电压是否超过230V，判断是否启动斩波器12的斩波脉冲，通过电压传感器14检测中间直流母线上的电压是否小于等于36V判断是否停止斩波器12的斩波脉冲。
可见，本发明实施例中，能量吸收装置在退出运行后通过电压传感器14检测中间直流母线上的电压是否满足启动条件，如果满足，则启动斩波器12的斩波脉冲，令逆变器11和斩波器12各自的储能电容(C1和C2)的电能消耗在斩波耗能电阻13上，从而降低中间直流母线的电压，进而使得工作人员能够进行测试或维护，放电速度快，仅利用斩波耗能电阻13完成放电，无需额外放电设备，减少了设备的***损耗，降低了设备的成本。
本发明实施例公开了一种具体的能量吸收装置，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。参见图2所示，具体的：
在实际应用中，上述能量吸收装置还可以包括直流开关，直流开关串联在直流电源与公共端之间；当装置停机后，直流开关断开直流电源与公共端之间的回路。
进一步的，直流开关还可以包括相互并联的预充电接触器和短接接触器。
其中，直流开关串联在中间直流母线的正极线路上，在正常工作时，先闭合预充电接触器，以便对逆变器11和斩波器12各自的储能电容(C1和C2)进行充电，以稳定中间直流母线的电压，当完成对储能电容(C1和C2)的预充电后，断开预充电接触器，闭合短接接触器，正常运作，当装置停机后后，短接接触器断开连接，与直流母线断开，分离直流侧。
具体的，为便于对启动条件和停止条件进行设置，同时避免中间直流母线上的电压无法满足启动条件却又高于停止条件发生，令启动条件等于停止条件为预设的电压阈值，例如，启动条件等于停止条件为均为36V，当中间直流母线电压大于预设的电压阈值36V，则满足启动条件，当中间直流母线电压小于等于预设的电压阈值36V，则满足停止条件。
具体的，参见图3所示，上述逆变器11可以为全桥逆变器，包括相互并联的储能电容C1和三组全控型开关器件组111；每组全控型开关器件组111包括第一全控型开关器件G1和第二全控型开关器件G2，第一全控型开关器件G1的输出端与第二全控型开关器件G2的输入端相连，第一全控型开关器件G1和第二全控型开关器件G2的公共端与交流侧(A、B或C)相连，第一全控型开关器件G1的输入端与直流电源的正极P相连，第二全控型开关器件G2的输出端与直流电源的负极N相连。
具体的，参见图4所示，上述斩波器12可以包括熔断器FU、储能电容C2、第一全控型开关器件G3和第二全控型开关器件G4；熔断器FU的一端与直流电源的正极P相连，熔断器FU的另一端、储能电容C2的一端与第一全控型开关器件G3的输入端相连，第一全控型开关器件G3的输出端与第二全控型开关器件G4的输入端相连，第二全控型开关器件G4的输出端、储能电容C2的另一端与直流电源的负极N相连，第二全控型开关器件G4与外部的斩波耗能电阻13并联。
本发明实施例中，能量吸收装置，还可以包括：
与所述电压传感器连接的电压提示装置，当所述电压传感器检测到所述中间直流母线上的电压高于所述停止条件，则所述电压提示装置提示用户当前电压高，当所述电压传感器检测到所述中间直流母线上的电压低于所述停止条件，则所述电压提示装置提示用户当前电压安全，令用户可以直观的通过电压提示装置掌握中间直流母线上的电压是否安全，避免放电不完全造成的事故。
例如，当电压传感器检测到中间直流母线上的电压高于所述停止条件，则可以控制电压提示装置中高压提示灯常亮，如，常亮红灯，以提示用户当前电压高；当电压传感器检测到中间直流母线上的电压低于所述停止条件，则可以控制电压提示装置中安全提示灯常亮，如，常亮绿灯，以提示用户当前电压安全，可以进行维护。
可以理解的是，斩波耗能电阻进行耗能时，会产生热量，为了防止设备过热损坏，还可以包括用于对所述斩波耗能电阻散热的散热器；散热器可以为排风扇或空调等制冷设备。
本发明实施例还公开了一种地铁再生制动能量混合能吸设备，参见图3所示，该电路包括依次连接的直流母线2、第一开关柜3、如前述实施例中的能量吸收装置1、变压器4、第二开关柜5和三相交流电源6。
具体的，当地铁再生制动能量混合能吸设备退出运行后，能量吸收装置1关闭逆变器11的脉冲，然后关断第一开关柜3和第二开关柜5中的断路器，且断开直流开关柜中的短接接触器，此时再由电压传感器14检测中间直流母线的电压，判断是否满足启动条件，如果是，则启动斩波器12柜的斩波脉冲，令电阻柜接入电路，消耗斩波器12柜和逆变柜各自储能电容(C1和C2)的电能，直到满足停止条件，封锁斩波器12的脉冲，完成对两个储能电容(C1和C2)的放电，是中间直流母线的电压处于安全电压之下，以供维护人员进行维护或测试。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上对本发明所提供的一种能量吸收装置及地铁再生制动能量混合能吸设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种能量吸收装置，其特征在于，包括电压传感器、逆变器、斩波器和斩波耗能电阻；所述电压传感器、所述逆变器和所述斩波器相互并联，所述斩波器和所述斩波耗能电阻串联，所述逆变器和所述斩波器各自均包括储能电容，所述电压传感器、所述逆变器和所述斩波器的公共端与直流电源相连，所述逆变器的另一端与交流电源连接，所述电压传感器用于检测所述逆变器和所述斩波器各自的储能电容；
当装置停机后，封锁所述逆变器和所述斩波器的脉冲，所述电压传感器检测中间直流母线上的电压是否超过预设的启动条件，如果是，则启动所述斩波器的斩波脉冲，以使与所述斩波器相连的所述耗能电阻消耗储能电容的能量，当所述电压传感器检测所述中间直流母线上的电压低于预设的停止条件，则封锁所述斩波器的斩波脉冲。
2.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，还包括直流开关，所述直流开关串联在所述直流电源与所述公共端之间；当装置停机后，所述直流开关断开所述直流电源与所述公共端之间的回路。
3.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，所述直流开关包括相互并联的预充电接触器和短接接触器。
4.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，还包括：
与所述电压传感器连接的电压提示装置，当所述电压传感器检测到所述中间直流母线上的电压高于所述停止条件，则所述电压提示装置提示用户当前电压高，当所述电压传感器检测到所述中间直流母线上的电压低于所述停止条件，则所述电压提示装置提示用户当前电压安全。
5.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，还包括：
用于对所述斩波耗能电阻散热的散热器。
6.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，所述启动条件等于所述停止条件为预设的安全电压。
7.根据权利要求4所述的能量吸收装置，其特征在于，所述安全电压为36V。
8.根据权利要求1至7任一项所述的能量吸收装置，其特征在于，所述逆变器为全桥逆变器，包括相互并联的储能电容和三组全控型开关器件组；每组全控型开关器件组包括第一全控型开关器件和第二全控型开关器件，所述第一全控型开关器件的输出端与所述第二全控型开关器件的输入端相连。
9.根据权利要求1至7任一项所述的能量吸收装置，其特征在于，所述斩波器包括熔断器、储能电容、第一全控型开关器件和第二全控型开关器件；所述熔断器的一端与所述直流电源的正极相连，所述熔断器的另一端、所述电容的一端与所述第一全控型开关器件的输入端相连，所述第一全控型开关器件的输出端与所述第二全控型开关器件的输入端相连，所述第二全控型开关器件的输出端、所述电容的另一端与所述直流电源的负极相连。
10.一种地铁再生制动能量混合能吸设备，其特征在于，包括依次连接的直流母线、第一开关柜、如权利要求1至9任一项所述的能量吸收装置、变压器、第二开关柜和三相交流电源。
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- 2018-06-07 CN CN201810581182.4A patent/CN110581572A/zh active Pending
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