電力機(jī)車操縱 再生制動(dòng)操縱及特性

再生制動(dòng)任務(wù)一再生制動(dòng)電力機(jī)車機(jī)車另一種電氣制動(dòng)形式就是再生制動(dòng)。電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，電源電壓U大于反電勢(shì)Ea；，電樞電流方向與U同方向，電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)向相同。若保持磁通方向不變，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到一定數(shù)值后，感應(yīng)電勢(shì)&大于電源電壓U，電樞電流方向與同方向，電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反起制動(dòng)作用，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能送回到電網(wǎng)。這種制動(dòng)方法稱為回饋制動(dòng)又叫再生制動(dòng)再生制動(dòng)

電力機(jī)車下坡時(shí)，重力加速度的作用使車速增高，牽引電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)Ea隨之增大，若Ea=U,則Ia=0,牽引電機(jī)就不需要從電網(wǎng)輸人電能，電力機(jī)車由本身的位能自動(dòng)滑行并繼續(xù)加速。轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，將使Ea>U，則Ia反向，牽引電機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，電力機(jī)車下坡的位能，通過電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，回饋給電網(wǎng)。由于電樞電流/a反向，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之反向，起到制動(dòng)作用，車速越高，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，如圖4所示。轉(zhuǎn)速增高到一定程度，下坡時(shí)的位能產(chǎn)生的動(dòng)力轉(zhuǎn)矩與牽引電機(jī)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和摩擦轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí)，電力機(jī)車將恒速穩(wěn)定運(yùn)行(b點(diǎn)）。他勵(lì)和復(fù)勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)時(shí)，需要保持勵(lì)磁電流方向不變，電樞回路的接線不變。串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn)行回饋制動(dòng)時(shí)，由于串勵(lì)發(fā)電機(jī)在許可范圍內(nèi)工作不穩(wěn)定，需要將串勵(lì)繞組改接為他勵(lì)，由較低的電壓供電以得到所需要的勵(lì)磁電流。圖4再生制動(dòng)把直流電變換成交流電稱為逆變。逆變分為有源逆變和無(wú)源逆變。有源逆變電路是把交流側(cè)接在交流電網(wǎng)上，直流電能經(jīng)過直交變換后，向交流電源反饋能量，相應(yīng)的裝置稱為有源逆變器。相控角大于π/2的全控橋?yàn)槌Ｒ姷挠性茨孀兤?。電力機(jī)車的再生制動(dòng)就是將制動(dòng)時(shí)電機(jī)所產(chǎn)生的直流電能回送到交流電網(wǎng)中。①全控橋逆變電路圖5為全控橋電路，（a）為整流狀態(tài)，（b）為逆變狀態(tài)。若變壓器二次側(cè)的交流電壓為

則在晶閘管移相角為a時(shí)，輸出電壓平均值Uda為:1.有源逆變圖5再生制動(dòng)全控橋電路輸出平均電壓是空載整流電壓和移相角α余弦的乘積。當(dāng)控制角a在0?π/2調(diào)節(jié)，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓平均值Uda>0,電流從電機(jī)正端流入，電機(jī)吸收能量，此時(shí)電機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，即機(jī)車工作在牽引工況。在控制角α=π/2時(shí).整流電壓平均值為0,這時(shí)如果電機(jī)電壓亦為零，電機(jī)既不吸收能量也不輸出能量，電機(jī)停轉(zhuǎn)，這種狀態(tài)為從整流狀態(tài)向逆變狀態(tài)過渡的中間狀態(tài)。在控制角a在π/2?π時(shí)觸發(fā)晶閘管，從電路的工作原理和輸出電壓平均值的表達(dá)式都不難看出，電路將有負(fù)的電壓輸出，即Uda<0,極性發(fā)生了改變，從而有可能工作于有源逆變狀態(tài)。全控橋電路在逆變工作狀態(tài)下，若使電機(jī)電勢(shì)的極性發(fā)生改變（上正下負(fù)），且電機(jī)電勢(shì)略高于全控橋輸出電壓平均值，則回路電流的方向不變，但電流是從電機(jī)電勢(shì)正極端流出，電機(jī)輸出能量（電機(jī)此時(shí)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)）；而對(duì)變壓器繞組而言，當(dāng)觸發(fā)晶閘管，電流流過變壓器繞組的方向總是與電勢(shì)實(shí)際方向相反，即變壓器電勢(shì)在逆變電路是起一反電勢(shì)作用，故發(fā)電機(jī)通過變壓器二次側(cè)繞組向電網(wǎng)輸送電能，電網(wǎng)吸收能量，實(shí)現(xiàn)了逆變。由上述分析可見，整流與逆變的轉(zhuǎn)換對(duì)變流器而言，只是控制角的改變，即有負(fù)電壓輸出。對(duì)直流側(cè)電源而言，電壓的極性必須隨著改變。1.有源逆變?cè)偕苿?dòng)②逆變電路的顛覆在整流電路中，如果晶閘管觸發(fā)電路出現(xiàn)故障，使觸發(fā)脈沖消失或者移相超出允許的移相范圍，其后果是沒有輸出電壓。而在逆變電路中若晶閘管觸發(fā)脈沖丟失或移相角（逆變角）超出允許范圍，發(fā)電機(jī)電勢(shì)就與變壓器電勢(shì)順極串聯(lián)疊加而造成嚴(yán)重的短路.這種現(xiàn)象稱之為逆變顛覆，逆變顛覆將產(chǎn)生非常大的短路電流。此外，電力機(jī)車實(shí)施再生制動(dòng)時(shí)，若受電弓脫離接觸網(wǎng)導(dǎo)線，交流電壓消失，此時(shí)發(fā)電機(jī)電勢(shì)將經(jīng)變壓器二次側(cè)繞組及導(dǎo)通的晶閘管元件而發(fā)生失壓短路。無(wú)論是疊加短路還是失壓短路，其結(jié)果都將引起逆變顛覆（再生顛覆），短路電流將燒損電氣設(shè)備，因此再生制動(dòng)必須對(duì)晶閘管及其觸發(fā)電路提出很高的要求。同時(shí)為防止失壓短路，要求機(jī)車雙弓運(yùn)行。1.有源逆變?cè)偕苿?dòng)①再生制動(dòng)時(shí)回饋的電能可供其他電力機(jī)車牽引使用，因此是一種更具有經(jīng)濟(jì)效益的電氣制動(dòng)方式。②再生制動(dòng)具有調(diào)速范圍大，防滑性能好，減少了閘瓦與車輛磨耗。③再生制動(dòng)的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。再生制動(dòng)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，制動(dòng)力的調(diào)節(jié)有兩種方法，即可以通過調(diào)節(jié)電機(jī)的他勵(lì)繞組電流，也可通過調(diào)節(jié)逆變器的電壓來(lái)進(jìn)行。因此控制復(fù)雜且精確度要求高，同時(shí)為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在制動(dòng)電路中增設(shè)附加的穩(wěn)定電阻.以限制制動(dòng)電流的變化。④再生制動(dòng)機(jī)車必須采用全控橋。因此機(jī)車功率因數(shù)低，諧波含量高，同時(shí)對(duì)觸發(fā)系統(tǒng)可靠性要求高。2.再生制動(dòng)的特點(diǎn)電氣制動(dòng)操作任務(wù)二①機(jī)車可以方便地使用電氣制動(dòng)器。②速度調(diào)節(jié)