地鐵能量回饋中點箝位（NPC）三電平變流器的電能質(zhì)量高、重量體積小,可以將地鐵制動時的再生能量回饋到交流電網(wǎng),極大地節(jié)約了電能。首先分析了地鐵能量回饋系統(tǒng)的工作原理,然后給出了多模塊并聯(lián)的地鐵能量回饋變流器主電路參數(shù)與控制策略的設(shè)計方法,最后設(shè)計了1臺額定容量為2 MW,8個NPC三電平模塊交直流側(cè)并聯(lián)的地鐵能量回饋變流器,并搭建了RTDS仿真系統(tǒng),完成了仿真實驗,實驗結(jié)果表明所設(shè)計的地鐵能量回饋變流器可以滿足地鐵能量回饋的要求,并且電流諧波小、均流精度高、電容電壓均衡度好。 

【文章來源】：電力電子技術(shù). 2020,54(08)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

圖１地鐵供電系統(tǒng)圖??Ｆｉｇ．?１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｕｂｗａｙ?ｐｏｗｅｒ?ｓｕｐｐｌｙ?ｓｙｓｔｅｍ??

２地鐵能饋系統(tǒng)工作原理??地鐵供電系統(tǒng)圖見圖１，地鐵牽引供電系統(tǒng)??是由并聯(lián)的雙１２脈波整流器組成２４脈波整流??器。能饋系統(tǒng)在地鐵直流網(wǎng)和交流網(wǎng)中開辟新的??能量通道，將地鐵制動再生能量回饋到交流系統(tǒng)中。??圖３能饋變流器功率模組拓?fù)鋱D??Ｆｉｇ．?３?Ｐｏｗｅｒ?ｍｏｄｕｌｅ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｅｎｅｒｇｙ?ｆｅｅｄｂａｃｋ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ??３．１?主電路參數(shù)設(shè)計??能饋系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：額定功率２?ＭＷ，額定交??流電壓３５?ｋＶ，額定交流電流３３?Ａ，直流電壓為??ｌ．５￣２?ｋＶ。變壓器參數(shù)設(shè)置：額定功率２?ＭＷ，變比??３５ｋＶ：ｌ?ｋＶ，短路阻抗６％。子模塊參數(shù)設(shè)置：額定??功率２５０?ｋＷ，額定交流電壓１?ｋＶ，額定交流電流??１４５?Ａ，直流電壓為１．６￣１．８ｋＶ，最大直流電壓２ｋＶ。??３．２功率模組器件的選擇??３．２．１?功率半導(dǎo)體器件??能饋變流器工作的最高直流電壓設(shè)置為２?ｋＶ，??由于功率模組采用ＮＰＣ三電平結(jié)構(gòu)，ＩＧＢＴ可以選??擇１．７?ｋＶ等級。在額定交流電壓的輸入下，單個??功率模組的額定功率為２５０?ｋＷ。ＩＧＢＴ輸出的額??定電流為１４４?Ａ，考慮１０％的紋波電流，則流過??ＩＧＢＴ的最大峰值電流為２２５?Ａ。根據(jù)ＩＧＢＴ的工??作電壓和電流，ＩＧＢＴ選用１．７?ｋＶ／３００?Ａ半橋模??塊，型號為ＦＦ３００Ｒ１７ＭＥ４。同時考慮成本和封裝??結(jié)構(gòu)，將ＦＦ３００Ｒ１７ＭＥ；４的ＩＧＢＴ封脈沖處理作為??箝位二極管。??３．２．２?直流電容??直流電容的設(shè)計需考慮如下方面：①變流器??抗直流負(fù)載的擾動能力；②電網(wǎng)發(fā)生不對稱跌落??引起的直流電壓波動；

預(yù)設(shè)的電壓啟動門檻，能饋變流器以控制直流電??壓為目標(biāo)解鎖ＰＷＭ脈沖信號，使地鐵制動再生??能量回饋到交流電網(wǎng)中。為防止能饋系統(tǒng)與牽引??整流器形成環(huán)流，能饋系統(tǒng)的啟動電壓門檻的設(shè)??置要大于牽引整流器的空載電壓｜５＿７１。??２．２?能饋系統(tǒng)待機??能饋系統(tǒng)實時檢測交流電流和直流電流，當(dāng)??交流電流小于設(shè)定值或者直流電流反向，表示地??鐵己制動完成或己牽引啟動，封鎖能饋變流器??ＰＷＭ脈沖信號，能饋系統(tǒng)進入待機狀態(tài)。??３能饋變流器主電路參數(shù)設(shè)計??能饋變流器主電路拓?fù)淙鐖D２所示，能饋接??入地鐵牽引供電的３５?ｋＶ交流電網(wǎng)與１．５?ｋＶ直??流電網(wǎng)中間。能饋變流器共８個功率模組，所有模??組直流側(cè)Ｐ，Ｎ并聯(lián)后接入１．５?ｋＶ直流電網(wǎng)，直流??側(cè)的０點并聯(lián)。交流側(cè)通過電抗器ｉ并聯(lián)后通過??變壓器Ｔ接入３５?ｋＶ交流電網(wǎng)。??圖２能饋變流器主電路拓?fù)鋱D??Ｆｉｇ．?２?Ｅｎｅｒｇｙ?ｆｅｅｄｂａｃｋ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ?ｍａｉｎ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ??圖３為能饋變流器功率模組拓?fù)�，為典型�??ＮＰＣ三電平拓?fù)洹??９３??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3216529