制動能量吸收裝置的製作方法

2023-11-30 20:31:12

本實用新型涉及一種制動能量吸收裝置。

背景技術：

現有的制動能量吸收裝置都的控制都是採用簡單的調節IGBT的導通佔空比的方式實現，此種方式最大的優點是控制方式簡單，但是其在吸收功率相對較大時，對直流電網的影響較為明顯，需要配備直流電抗器來降低對直流電網電壓的擾動。

技術實現要素：

為解決以上技術上的不足，本實用新型提供了一種響應速度快，生產成本低的制動能量吸收裝置。

本實用新型是通過以下措施實現的：

本實用新型的一種制動能量吸收裝置，包括串聯在直流電源正極與直流電源負極之間的隔離開關QS1、主直流接觸器KM1、電抗器L和電容C，所述主直流接觸器KM1並聯有由緩衝接觸器KM2和電阻R1組成的串聯支路；所述電容C1並聯有斬波支路，所述斬波支路包括相串聯的IGBT模塊V1和快恢復二極體V2，所述快恢復二極體V2並聯有制動電阻R2。

本實用新型的有益效果是：本實用新型在投入運行時，保證了直流母線電壓不出現大幅波動的現象，具有很好的快速性和一定的穩定性，而且還具有更快的動態響應速度，控制相對簡單，對穩定牽引網電壓、降低電磁汙染、降低運營成本起到重要作用。可以將原有的直流濾波電抗器的電感量減小或者去掉，大大降低裝置的整體體積和生產成本，有利於設備的安裝及維護，有利於本實用新型在地鐵的推廣及應用。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理圖。

圖2為本實用新型的控制方法演示圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的描述：

如圖1所示，本實用新型的一種制動能量吸收裝置，包括串聯在直流電源正

極與直流電源負極之間的隔離開關QS1、主直流接觸器KM1、電抗器L和電容C，主直流接觸器KM1並聯有由緩衝接觸器KM2和電阻R1組成的串聯支路；電容C1並聯有斬波支路，斬波支路包括相串聯的IGBT模塊V1和快恢復二極體V2，快恢復二極體V2並聯有制動電阻R2。

本實用新型的一種制動能量吸收裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟1，確定直流母線電壓允許的波動範圍值ΔU，計算出單次最大允許制動電阻的投入時間Δt；其計算公式如下：

其中，I表示制動電阻R2的瞬時吸收電流，C表示電容C1的電容值；

步驟2，當制動初期，保持設定的制動電阻投切頻率，並通過逐漸增加制動電阻投入時間t的方式逐漸提高佔空比，當制動電阻投入時間t逐漸增大至最大允許制動電阻的投入時間Δt時，進行步驟3；

步驟3，保持最大允許制動電阻的投入時間Δt不變，先逐漸增加制動電阻的投切頻率，然後逐漸減小制動電阻的投切頻率，當制動電阻的投切頻率逐漸減小至設定的制動電阻投切頻率時，進行步驟4；

步驟4，保持設定的制動電阻投切頻率，並通過逐漸減小制動電阻投入時間t的方式逐漸提高佔空比。

在步驟1中，其計算公式由電容的充放電電流公式變換得到，電容的充放電電流公式如下：其中，I表示制動電阻R2的瞬時吸收電流，C表示電容C1的電容值。

該控制方法包括工況辨識分析、制動能量吸收動態調節控制。工況辨識分析是判斷制動能量吸收裝置是否投入運行的時機與條件問題，是控制方法的基礎。制動能量吸收動態調節是解決制動能量吸收裝置投入運行後進行實時調節，既要保證所連直流電網電壓不能繼續升高，不損壞連接到直流電網的設備，又要保證在裝置投入運行時，直流母線電壓不能出現大幅波動的現象，具有很好的快速性和一定的穩定性。

通過公式(1)可以看出，電容上的電壓波動與三個因素有關，制動電阻R2的瞬時吸收電流I，容C1的電容值C和制動電阻投入的時間t。在直流電網電壓和制動電阻確定之後，制動電阻的瞬時吸收電流在制動電阻投入後就等於直流電壓除以制動電阻阻值，可以看成是不可調節的。電容的電容值在裝置確定後也是不可調節的。唯一可以調節的是制動電阻的投切時間t。

本實用新型的主要實現方法是根據直流母線電壓允許的波動範圍ΔU、制動電阻的瞬時吸收電流、電容的電容值可以計算出單次最大允許制動電阻的投入時間Δt。本實用新型的主要核心在於在所需要吸收的制動能量較小時，通過調節佔空比的方式，隨著所需要吸收的制動能量的增大，佔空比會逐漸的增大，制動電阻投入的時間隨著增大，當其達到最大所允許的導通時間時，隨著所需吸收的制動能量的進一步增加，常規的做法是進一步增加佔空比，增加制動電阻投入的時間，這樣會引起直流母線的波動增加。本實用新型中，當制動電阻的單次投入時間達到所允許的最大時間後，不再增加制動電阻的投入時間，而是通過增加制動電阻的投切頻率而變相的增加制動電阻投入的佔空比，如此可以達到既可以同等功率的吸收制動能量同時也能降低制動電阻投切所引起的直流電網的電壓波動。

當制動能量相對較小時，制動能量吸收裝置通過調節佔空比的方式實現制動能量吸收的調節控制，當制動能量相對較大時，制動電阻的單次投入時間，通過調節裝置的輸出頻率的方式來實現制動能量吸收的調節控制。通過以上說明可以看出，使用本實用新型所述的方法，可以降低設備中的電抗器L的電感量甚至將其去掉。如此可以大大降低設備的體積和成本。

以上所述僅是本專利的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本專利的保護範圍。