城市轨道交通能量运行控制系统

李红波，张 超，黄子昊，王 雄，罗文广，张志学

（中车株洲电力机车研究所有限公司，湖南 株洲 412001）

0 引言

2015年12月获批的《巴黎协定》其中心目标是将全球平均气温比工业化前水平升高幅度控制在2 ℃以内，并努力将温度升高幅度控制在1.5 ℃以下[1]。公路运输在温室气体排放中占据主要地位[2]，若要减少80%的总体碳足迹，就必须减少95%的公路运输[3]。然而，经济增长需要加强运输能力，这将导致温室气体排放量上升。针对减少温室气体排放和增加运输这两种要求相互矛盾的难题，城市电气化轨道交通由于具备良好的零碳排放和较强的运输能力，其重要性日益凸显[4]。

现有城市轨道交通（简称“城轨”）电网通常采用多脉波（12脉冲或24脉波）整流器，其将35 kV或10 kV的中压交流电转换为750 V或1 500 V的直流电给列车供电[5]。由于二极管整流器具有单向工作特性，再生制动能量无法被回收，导致直流母线电压升高，直接危害列车以及车载电气设备安全运行。

在过去的几十年中，轨道交通系统通常通过配置额外的制动电阻器来耗散多余的再生制动能量，以避免直流母线电压过冲。城市电气轨道交通是兆瓦级系统，再生制动能量巨大，所以制动电阻产生的热量会导致地铁隧道和车站内温度升高[6]。制动电阻器解决方案不仅浪费再生制动能量，同时还增加了环境控制系统的能耗。

为了解决这个问题，业界开展了再生制动能量回收技术的研究。再生制动能量回收技术可以分为两种：一种是通过能量回馈逆变器将再生制动能量回馈至35 kV电网，以用于其他负载，例如电站中的辅助设备[7]；……