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什么是再生制動(反饋制動或回生制動)?

2018-02-02 21:34:53·  來源:汽車百科
再生制動(英語:Regenerative brake),又稱反饋制動或回生制動,是利用電動機的可逆性原理而設(shè)計的制動技術(shù),在制動工況將電動機切換成發(fā)電機運轉(zhuǎn),利用車的慣性帶動電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩,將一部分的動能或勢能轉(zhuǎn)化為電能并加
再生制動(英語:Regenerative brake),又稱反饋制動或回生制動,是利用電動機的可逆性原理而設(shè)計的制動技術(shù),在制動工況將電動機切換成發(fā)電機運轉(zhuǎn),利用車的慣性帶動電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩,將一部分的動能或勢能轉(zhuǎn)化為電能并加以儲存或利用,因此這是一個能量回收的過程。再生制動被廣泛應(yīng)用于純電動車、混合動力汽車、鐵路機車車輛上。

汽車 
汽車采用再生制動時將電動機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài),使車輛產(chǎn)生制動力矩,同時將所產(chǎn)生的電能以飛輪、蓄電池或超級電容等方式儲存,從而有效地回收制動能量,延長汽車行駛里程。

鐵路 
再生制動是應(yīng)用于電力傳動機車車輛的動力制動方式之一。再生制動和另一種原理接近的電阻制動相比,同樣是將牽引電動機轉(zhuǎn)成發(fā)電機使用,把車輛的動能轉(zhuǎn)化成電能,但電阻制動把電能消耗在制動電阻上,使電能轉(zhuǎn)變成熱能并消散于大氣,而再生制動則是將電能反饋到牽引供電系統(tǒng),供同一供電系統(tǒng)中的其它列車使用,因此是一種具有較高節(jié)能效益的動力制動方式。與電阻制動相比,再生制動不僅省略額外的制動電阻及轉(zhuǎn)換開關(guān),還具有提高制動粘著利用系數(shù)、改善制動特性的優(yōu)點,低速運行時亦可保持恒制動力。

在直流電氣化鐵路系統(tǒng)中,使用直流牽引電動機的直流斬波車輛可以利用斬波控制裝置,并通過平波電抗器與磁場繞組的升壓作用方便地實現(xiàn)再生制動,1968年面世的營團6000系電力動車組就是第一款采用電樞斬波調(diào)壓實現(xiàn)再生制動的鐵路車輛;后來,又開發(fā)了以較低成本實現(xiàn)再生制動的磁場附加勵磁控制方式,牽引工況時仍采用傳統(tǒng)的電阻調(diào)壓和串并聯(lián)控制,再生制動時串勵發(fā)電機勵磁繞組由車上的電動發(fā)電機供電,這樣就能夠獨立于電樞電流而連續(xù)地進行磁場控制,這種控制方式的典型例子就是日本國鐵205系電力動車組。

對于交流電氣化鐵路系統(tǒng),法國和蘇聯(lián)很早就在引燃管整流的交流電力機車上試驗再生制動,例如6Y2型電力機車和VL60R型電力機車,但由于功率因數(shù)和可靠性等原因而未被廣泛采用。1960年代以后,隨著電力電子技術(shù)和大功率晶閘管的發(fā)展,促進了晶閘管相控電力機車采用再生制動的發(fā)展,功率因數(shù)及諧波干擾亦有所改善。相控電力機車再生制動的特點是必須采用全控整流橋,再生制動時整流橋處于逆變狀態(tài),并通過控制勵磁電流或控制角來調(diào)節(jié)制動電流,典型例子有法國的一段全控橋加一段半控橋(例如BB 15000型電力機車)、蘇聯(lián)的牽引繞組相連不等分三段全控橋(例如VL80R、VL85型電力機車)等。

從1980年代起,采用三相交流異步電動機作為牽引電動機的交流傳動鐵路車輛漸趨成熟。與過去的直流傳動車輛相比,交流傳動車輛具有功率因數(shù)高、諧波電流小、再生制動功率大的優(yōu)點,使得再生制動在交流傳動電力機車和電力動車組上被廣泛采用。此外,交流傳動車輛的再生制動電路也更為簡單,進行再生制動時不需要改變主電路連接方式,這是因為當(dāng)異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場低于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,即發(fā)生負轉(zhuǎn)差率的情況,異步電動機就會變?yōu)榻涣靼l(fā)電機工況。再生制動時變流裝置的電流方向與牽引時相反,牽引逆變器作為整流器工作,而四象限整流器則作為逆變器向電網(wǎng)反饋電能。