适用范围
交通行业城市轨道交通运输
行业现状
目前我国地铁和轻轨列车刹车制动时，车载电动机转为发电机运行，由此产生的再生制动能量将首先通过直流电网被相邻列车吸收，但当列车运行密度较低或相邻车辆也处于制动工况时，这些电能被吸收利用的几率会大大减小。为了保证牵引供电网电压的稳定和列车安全运营，无法吸收的多余能量将由列车自身携带的制动电阻或地面制动电阻通过发热的形式消耗掉，这部分能量占列车运行牵引能耗的30%左右，造成大量的电能浪费。 成果简介
1、技术原理
采用该技术，在城轨列车制动时，可将原本消耗到车载或地面制动电阻上的列车制动能量回馈
到35kV/33kV/10kV等交流公用电网，供给交流公用电网中的其他用电设备使用，实现能量回收再利用。同时，再生能量回馈装置能够在交流电网功率因数较低时，作为静态无功补偿（SVG）装置运行，向交流电网补偿无功功率，提高功率因数，减少无功能量损耗，降低系统运营成本。
2、关键技术
（1）高可靠性和高可用性的再生能量回馈系统技术
在牵引供电系统中设置单独的再生能量回馈支路，该支路与二极管牵引整流机组在电路结构和系统保护方面具备良好的兼容性，具有多级交/直流过压保护、多级过流保护、温度保护、框架保护等系统保护功能，且回馈支路和二极管牵引整流机组支路互相独立工作，保证了整个系统的高可靠性和高可用性。
（2）城市轨道交通供电系统应用的底层控制技术
底层控制技术包括基于空间矢量的两电平双模式过调制技术、高效锁相及电网故障判别技术和基于多绕组变压器的载波移相技术，能更好满足供电系统的应用要求。
（3）轴向多分裂高漏抗高解耦率变压器技术
通过多绕组分裂式结构，解决变压器各绕组间相互耦合的难题，便于降低回馈系统工作时注入电网的谐波，保证回馈到公用电网的能量具备很好的清洁度，同时便于实现多支路并联，以适应不同情况下功率扩展的需求。
（4）再生能量回馈装置产品技术及模块化结构技术
建立稳定的产品控制平台，模块化的结构设计实现了系统容量的灵活扩展，可维护性能好。
（5）再生能馈装置脉冲功率源测试技术
解决城市轨道系统再生负荷周期性、多变性特点对装置温升等经济技术指标评估带来的难题，建立了在100%容量条件下再生能量回馈系统对城轨列车负荷特性适应性的考核方法和试验平台。
（6）变流器模块控制技术
采用三相电压源型四象限PWM（脉冲宽度调制）变流器，控制方法采用最稳定、经典的电
压外环、电流内环控制算法。
3、工艺流程
城市轨道交通再生能量回馈装置包括直流馈线柜、能馈变流器、升压变压器及高压开关柜。电力变流器采用大功率IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为逆变电路元件，高压开关柜采用高可靠性的GIS开关柜（气体绝缘组合电器设备）。采用双DSP（数字信号处理）+FPGA（现场可编程逻辑门阵列）的控制平台，通过电压电流双闭环控制策略及零序分量注入式SPWM调制（正弦脉宽调制）方式，实现能量回馈系统全功率回馈能量及无功功率连续补偿，达到节能效果。再生能量回馈系统构成见图1。
图1 城市轨道交通再生能量回馈装置系统示意图
主要技术指标
再生能量回馈装置主要技术指标如下：
1、峰值回馈功率：3.6MW，30s/120s，间歇工作制；
2、额定回馈功率：2MW，持续工作制；
3、标称电压：DC1500V；
4、额定频率：50Hz 2%；
5、馈入点功率因数：≥0.98（测量点在能馈变压器原边35kV侧）；
6、系统效率：＞95％（额定负荷）；
7、回馈装置动作电压范围：DC1700-1900V；
8、谐波指标：≤3%（计算至50次），满足GB/T14549-1993（测量点在能馈变压器原边35kV侧，短路容量为200MVA）；
9、节能率：≥30%（北京地铁14号线试运行报告）。
技术水平
该技术获得国家发明专利1项，实用新型专利7项。于2013年通过湖南省科技成果鉴定，2014年获得湖南省科技进步奖二等奖，相关产品通过了铁道部产品质量监督检验中心牵引电气设备检验站检验测试，所测试验项目均为合格。
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