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再生制动

再生制动亦称反馈制动,是一种使用在电动车辆上的制动技术。在制动时把车辆的动能转化及储存起来;而不是变成无用的热。

再生制动在制动工况将电动机切换成发电机运转,利用车的惯性带动电动机转子旋转而产生反转力矩,将一部分的动能或势能转化为电能并加以储存或利用,因此这是一个能量回收的过程。

再生制动被广泛应用于纯电动车、混合动力汽车、铁路机车车辆上。

电动机在运转中如果降低指令频率,即电动机的转速低于机械负载的转速,则电动机变为异步发电机工作状态,在电动机的轴上产生的力矩,该力矩的方向与转速的方向相反,即在轴上产生机械制动力矩。这种制动叫再生制动(也叫回馈制动)。

从电动机再生出来的能量储存在变频器的滤波电容中,由于电容器的容量和耐压的关系,通用变频器的再生制动力矩约为额定转矩的10-~20-,如采用选用件制动单元,可以达到50-~100-。

牵引电机的电动机工况转变为发电机工况,将列出动能转化为电能,电能通过转换电器和 受电弓反馈给供电触网,可提供给相邻运行的列车使用的制动方式。

再生制动的三种不同的制动控制策略:

1、具有最佳制动感觉的串联制动

2、具有最佳能量回收率的串联制动;

3、以及并联制动。

在前轮上的再生制动比后轮上的再生制动将更为有效,同时大部分制动能量消耗在10~50km/h的车速范围内。

这是在 变频器直流回路中并联一个制动电阻,通过检测直流母线电压来控制一个功率管的通断。在直流母线电压上升至700V左右时,功率管导通,将再生能量通入电阻,以热能的形式消耗掉,从而防止直流电压的上升。由于再生能量没能得到利用,因此属于能量消耗型。同为能量消耗型,它与直流制动的不同点是将能量消耗于电机之外的制动电阻上,电机不会过热,因而可以较频繁的工作。

适用于多电机传动系统(如牵伸机),在这个系统中,每台电机均需一台变频器,多台变频器共用一个网侧变流器,所有的逆变部并接在一条共用直流母线上。这种系统中往往有一台或数台电机正常工作于制动状态,处于制动状态的电机被其它电动机拖动,产生再生能量,这些能量再通过并联直流母线被处于电动状态的电机所吸收。在不能完全吸收的情况下,则通过共用的制动电阻消耗掉。这里的再生能量部分被吸收利用,但没有回馈到电网中。

能量回馈型的 变频器网侧变流器是可逆的,当有再生能量产生时,可逆变流器将再生能量回馈给电网,使再生能量得到完全利用。但这种方法对电源的稳定性要求较高,一旦突然停电,将发生逆变颠覆。

再生制动可以用于所有电动机械中,而电动机械主要是旋转式,例如电动机,所以再生制动常见于电动机拖动的系统中,简称 电力拖动系统

把电动机械的无用的或不需要的或有害的惯性转动产生的动能转化为电能,并回馈电网,同时产生制动力矩,使电动机械快速停止无用的惯性转动。

电动机械是一个电能转化为机械能的带有运动部件的装置,常见为旋转运动,例如电动机。而这个转化过程常见的是通过电磁场的能量变化来传递能量和转化能量的,从更直观的力学角度来讲,是磁场大小的变化。电动机接通电源,产生电流,构建了磁场。交变的电流产生了交变的磁场,当绕组们在物理空间上呈一定角度布置时,将产生圆形旋转磁场。

运动是相对的,等于该磁场被其空间作用范围内的导体进行了切割,于是导体两端建立了感应电动势,通过导体本身和连接部件,构成了回路,产生了电流,形成了一个载流导体,该载流导体在旋转磁场中将受到力的作用,这个力最终成为电动机输出的扭矩中的力。当切除电源时,电动机惯性转动,此时通过电路切换,往转子中提供相比而言功率较小的励磁电源,产生磁场,该磁场通过转子的物理旋转,切割定子的绕组,定子于是感应出电动势,此电动势通过电力装置接入电网,即为能量回馈。同时转子受力减速,此为制动。合称再生制动。

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