本文給出了基于三電平逆變拓?fù)漭敵龉β蔬_(dá)2MW的地鐵制動(dòng)能量回饋控制邏輯及控制策略，并給出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1 雙饋逆變器控制系統(tǒng)

1.1 地鐵列車供電分析

軌道交通列車采用直流牽引供電，安全性與可靠性是城市軌道交通的根本，因此整流機(jī)組采用技術(shù)可靠的24脈波二極管整流方案實(shí)現(xiàn)。二極管的單向?qū)щ娞匦?，使得列車在電制?dòng)時(shí)反饋到直流牽引網(wǎng)的能量無(wú)法回饋到電網(wǎng)，引起電壓攀升，因此需要配置回饋裝置抑制電壓攀升，使列車安全運(yùn)行。

如圖1所示，列車在1500V至1800V的網(wǎng)壓條件下運(yùn)行時(shí)，其牽引系統(tǒng)的電制動(dòng)能力可以正常發(fā)揮，當(dāng)網(wǎng)壓超過(guò)limit1(1800V)時(shí)，其電制動(dòng)能力將隨網(wǎng)壓的升高而線性地下降，直至電壓升高到limit2(1950V)，電制動(dòng)能力降為0，如果接觸網(wǎng)網(wǎng)壓繼續(xù)升高到limit3(2050V)時(shí)，牽引系統(tǒng)控制單元將封鎖IGBT驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行第一級(jí)軟保護(hù)，當(dāng)網(wǎng)壓繼續(xù)越升至limit4(2100V)時(shí)，牽引系統(tǒng)將切斷其供電主回路的高速斷路器，進(jìn)行第二級(jí)硬保護(hù)。

由此可知，需將直流網(wǎng)壓抑制在1800V以內(nèi)。根據(jù)寧波地鐵實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，列車在無(wú)任何吸收的情況下，直流牽引網(wǎng)壓將在300ms內(nèi)攀升至2100V。

整流機(jī)組帶有下垂特性，根據(jù)廣州地鐵九號(hào)線數(shù)據(jù)，負(fù)載為0.5%Ie，電壓不超過(guò)1650V；100%Ie電壓不超過(guò)1500V；300%Ie電壓不低于1320V。

綜上分析，考慮到列車吸收、接觸網(wǎng)阻抗以及避免與整流機(jī)組構(gòu)成環(huán)流，一般回饋啟動(dòng)電壓點(diǎn)設(shè)置為1700左右?？紤]到裝置不會(huì)頻繁啟動(dòng)整流功能，將整流啟動(dòng)電壓點(diǎn)設(shè)定為1500V，在列車牽引時(shí)，將下垂的電壓拉回至1500V。

1.2 系統(tǒng)模型分析

圖2給出了本文設(shè)計(jì)的地鐵制動(dòng)能量回饋裝置的功率回路原理圖，系統(tǒng)由直流柜、變流器柜、變壓器柜三部分組成。直流牽引網(wǎng)通過(guò)直流1500V開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)以及電抗器送到變流器柜輸入，經(jīng)過(guò)三相半橋逆變單元將制動(dòng)能量的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，再通過(guò)升壓變壓器升至33kV并入中壓電網(wǎng)。

系統(tǒng)控制拓?fù)淙鐖D3所示（接觸器、斷路器不參與閉環(huán)控制，這里省略），前級(jí)掛接牽引網(wǎng)，額定電壓1500V，在地鐵運(yùn)行期間直流母線電壓隨地鐵啟動(dòng)和制動(dòng)而波動(dòng)。系統(tǒng)控制主要包括：并網(wǎng)電流控制（含孤島擾動(dòng)、直流分量控制）、電壓控制、限功率控制、鎖相控制、中點(diǎn)電位平衡控制以及SVPWM調(diào)制。