再生制動

再生制動亦稱反饋制動，是一種使用在電動車輛上的制動技術。在制動時把車輛的動能轉化及儲存起來；而不是變成無用的熱。

再生制動在制動工況將電動機切換成發電機運轉，利用車的慣性帶動電動機轉子旋轉而產生反轉力矩，將一部分的動能或勢能轉化為電能並加以儲存或利用，因此這是一個能量回收的過程。

再生制動被廣泛套用於純電動車、混合動力汽車、鐵路機車車輛上。

基本介紹

• 中文名：再生制動
• 外文名：regenerative brake
• 使用範圍：電力機車、電動車組
• 含義：把動能轉化為電能來制動
• 效率：約30%的動能
• 別名：反饋制動

含義

電動機在運轉中如果降低指令頻率，即電動機的轉速低於機械負載的轉速，則電動機變為異步發電機工作狀態，在電動機的軸上產生的力矩，該力矩的方向與轉速的方向相反，即在軸上產生機械制動力矩。這種制動叫再生制動(也叫回饋制動)。

從電動機再生出來的能量儲存在變頻器的濾波電容中，由於電容器的容量和耐壓的關係，通用變頻器的再生制動力矩約為額定轉矩的10%~20%，如採用選用件制動單元，可以達到50%~100%。

工作原理

將牽引電機的電動機工況轉變為發電機工況，將列出動能轉化為電能，電能通過轉換電器和受電弓反饋給供電觸網，可提供給相鄰運行的列車使用的制動方式。

再生制動的三種不同的制動控制策略：

1、具有最佳制動感覺的串聯制動；

2、具有最佳能量回收率的串聯制動；

3、以及並聯制動。

在前輪上的再生制動比後輪上的再生制動將更為有效，同時大部分制動能量消耗在10~50km/h的車速範圍內。

方法

能量消耗型

這是在變頻器直流迴路中並聯一個制動電阻，通過檢測直流母線電壓來控制一個功率管的通斷。在直流母線電壓上升至700V左右時，功率管導通，將再生能量通入電阻，以熱能的形式消耗掉，從而防止直流電壓的上升。由於再生能量沒能得到利用，因此屬於能量消耗型。同為能量消耗型，它與直流制動的不同點是將能量消耗於電機之外的制動電阻上，電機不會過熱，因而可以較頻繁的工作。

並聯直流母線吸收型

適用於多電機傳動系統（如牽伸機），在這個系統中，每台電機均需一台變頻器，多台變頻器共用一個網側變流器，所有的逆變部並接在一條共用直流母線上。這種系統中往往有一台或數台電機正常工作於制動狀態，處於制動狀態的電機被其它電動機拖動，產生再生能量，這些能量再通過並聯直流母線被處於電動狀態的電機所吸收。在不能完全吸收的情況下，則通過共用的制動電阻消耗掉。這裡的再生能量部分被吸收利用，但沒有回饋到電網中。

能量回饋型

能量回饋型的變頻器網側變流器是可逆的，當有再生能量產生時，可逆變流器將再生能量回饋給電網，使再生能量得到完全利用。但這種方法對電源的穩定性要求較高，一旦突然停電，將發生逆變顛覆。

再生制動可以用於所有電動機械中，而電動機械主要是旋轉式，例如電動機，所以再生制動常見於電動機拖動的系統中，簡稱電力拖動系統。

意義

把電動機械的無用的或不需要的或有害的慣性轉動產生的動能轉化為電能，並回饋電網，同時產生制動力矩，使電動機械快速停止無用的慣性轉動。

電動機械是一個電能轉化為機械能的帶有運動部件的裝置，常見為旋轉運動，例如電動機。而這個轉化過程常見的是通過電磁場的能量變化來傳遞能量和轉化能量的，從更直觀的力學角度來講，是磁場大小的變化。電動機接通電源，產生電流，構建了磁場。交變的電流產生了交變的磁場，當繞組們在物理空間上呈一定角度布置時，將產生圓形旋轉磁場。

運動是相對的，等於該磁場被其空間作用範圍內的導體進行了切割，於是導體兩端建立了感應電動勢，通過導體本身和連線部件，構成了迴路，產生了電流，形成了一個載流導體，該載流導體在旋轉磁場中將受到力的作用，這個力最終成為電動機輸出的扭矩中的力。當切除電源時，電動機慣性轉動，此時通過電路切換，往轉子中提供相比而言功率較小的勵磁電源，產生磁場，該磁場通過轉子的物理旋轉，切割定子的繞組，定子於是感應出電動勢，此電動勢通過電力裝置接入電網，即為能量回饋。同時轉子受力減速，此為制動。合稱再生制動。