董志杰，杨振龙，林 晨，尚国旭

0 引言

电气化铁路是以电能作为驱动力的运输方式，随着重载、高速铁路快速发展，对电能需求越来越大。电能消耗是铁路运营成本中的重要部分，降低电能损耗是牵引供电系统设计中一个重要环节。随着国内交直交牵引动车组和电力机车大规模应用，在制动过程中不可避免产生再生电能，电气化铁路采用交流系统，再生电能一部分被同行的机车吸收，剩余部分将返送至电网，提高再生电能利用率也是提高电能利用率的一种途径[1，2]。

国内城市轨道交通再生能利用应用广泛，对再生电能特性掌握比较深入，在设备参数选择方面有成熟经验可以借鉴[3]。但交流电气化铁路运输工况不同，再生制动的特性也不尽相同，需针对不同再生制动特性，设计合理的技术方案。如何在牵引供电系统内部进一步提升再生制动电能的利用率，改善牵引网功率潮流特性，对我国电气化铁路的节能高效运行具有重要意义。

1 再生电能产生原理

当交流机车再生制动时，牵引电机作为发电机通过逆变器将三相交流电压整流输出直流电压，而四象限脉冲整流器则工作在逆变状态，将直流电逆变为单相交流电。

再生制动时，通过控制为牵引电机供电的变频调速装置，即交直交传动系统，使牵引电机转子的旋转频率高于定子的电压频率，使交流牵引电机运行在发电状态，发出的电能与牵引工况时反向，电能经原先的逆变器（此时工作在整流状态）变换为直流电，再经中间直流环节及原先的整流器（此时工作在逆变状态），使电能转换为与电网同频率、同相位的电能，并反馈到电网中再生循环使用。……