直-交电路的再生制动

交流制列车进行再生制动时，主电路连接方式不需改变，因为异步电动机的旋转磁场。

如果落后于转子转速，即转差率小于0，三相异步电动机工况就改变为三相交流发电机工况。在列车运行过程中，如果外力（如下坡）使车轮（也就是电动机转子）加速，或人为控制定子频率降低，使转子频率高于定子频率，即可改变其牵引状态而处于制动状态。制动时（图12-2，右侧电动机为三相交流牵引电动机），牵引逆变器控制旋转磁场，定子中的感应电流经续流二极管（VD1～VD6）的整流向电容（C_d）及直流电源侧反馈。这样，牵引逆变器原来的输入端变为输出端，列车的动能转换成了电能。直流端输出的电能可以被本车的辅助电源吸收或被相邻的列车牵引使用，这就是全部的再生制动。

图12-2 交流制列车的直-交逆变电路

但是如果反馈的电能不能被吸收，储存在三相逆变器中间环节电容（C_d）上的电能会造成直流电压（U_d）急剧升高，该电压称为泵升电压，有可能瞬时击穿逆变器元件。因此，必须在电容边并联一个斩波调阻电路（R7和VT7），当直流侧电压高于1800V时，斩波器（VT7）开通，将再生制动电流消耗在电阻器（R7）上，这就变成电阻制动了。斩波器配合牵引逆变器，根据电动机制动特性限制和调节制动电流，使电动机保持恒转差率和恒转矩控制模式。这时动力制动转为部分电阻制动或全部电阻制动。

列车由运动状态逐渐减速直至停止的控制大致经历三个模式：即恒转差率控制模式（恒电压、恒转差频率）、恒转矩1（恒转矩1、恒电压）模式和恒转矩2（恒转矩2、恒磁通）模式。

1.恒转差率控制模式(https://www.daowen.com)

在高速时开始制动，此时三相逆变器电压保持恒定最大值，转差频率保持恒定最大值。随着列车速度的下降，减小逆变频率。电动机电流与逆变频率成反比增加，制动力与逆变频率的平方成反比增加。当电动机电流增大到与恒转矩相符合的值时，将进入恒转矩控制。但当电动机电流增大到逆变器的最大允许值时，则从电动机电流增大到该最大值的时刻起保持电动机电流恒定，在一个小区段内用控制转差频率的方法进行恒流控制。在这种情况下，制动力将随逆变频率成反比增加。

2.恒转矩1模式

逆变器电压保持恒定最大值，控制转差频率与逆变频率的平方成反比，随着速度的下降，减小逆变频率，则转差频率变小至最小值。电动机电流与逆变器频率成正比减小，制动力保持恒定。

3.恒转矩2模式

转差频率保持恒定最小值，此时电动机电流亦保持恒定。随着车辆速度的下降，减小逆变频率。同时采用PWM控制减小电动机电压，即保持V/f_i恒定，则磁通恒定，制动力恒定。

一般制动工况下，列车由高速减速至50km/h期间，大约处于恒电压、恒转差频率区；由50km/h减速至完全停车期间，理论上大约处于恒转矩控制区。但实际上，在10km/h以下的某个点，再生制动力会迅速下降，所以当列车减速至10km/h以下后，为保持恒制动力需要逐步补充摩擦制动。

列车在下较长距离和较大坡度的坡道时，如果重力作用使列车加速运行，这种加速会使动车上的感应电动机转子转速超过旋转磁场转速。列车会自动进入制动工况，制止转速会进一步增加。