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摘 要：当下的燃油汽车面临着清洁能源和环境保护的双重压力，世界上各个国家都在提倡生产出零排放、无污染的电力机车。可实际上的问题是电力机车一次性充电过后其行驶的路程要远远低于传统的燃油汽车，所以这一缺点很大程度上抑制了电力机车的全面推广。因此，我们可以利用电力机车再生制动能量转化来有效的提升行驶路程，然而这样就产生了一个新问题，就是要如何高效的利用和回收再生能源。本文就电力机车再生制动能量转化进行了一系列讨论。
关键词：电力机车；再生制动；能量转化
从汽车发明到如今汽车迈入每家每户这一个多世纪以来，它为人类的社会生产和日常需求带来巨大的便利，到了21世纪，它已经成为了人们生活中不可或缺的交通工具。汽车工业在世界经济发展中也发挥着相当大作用，它不仅人们创造了大量的就业机会，还带来了方便与快捷。汽车产业也成为了世界上最庞大的产业之一，是工业化国家的主要经济支柱，但是科学本身就是一柄双刃剑，它在带来便利的同时也同样带来了极大的负面影响，如燃油汽车需要大量的石油消耗，不仅造成了极其恶劣的环境污染，还制造了不少噪音。在不可再生能源日渐缺少的今天，如何实现汽车的可持续发展已经是世界各地的一个重要课题。
一、电力机车再生制动能量的现状
当前关于电动机车的研究主要集中在蓄电池和检测管理等方面，其中，实现再生制动能源回收利用是电子机车需要面临的一大难题。再生制动技术起初是用于电力机车，在机车减速这方面有效的回收能源，自从在上世纪60年代将这项技术用在汽车方面上后，发现节能效果显著，于是人们就开始尝试将其用在电力机车上，并且获得了极大的成功，然而由于当时的蓄电池技术还没有得到突破，所以就导致了此项技术在电力机车上的应用发展缓慢。
目前关于电力机车再生制动能源的研究中，制动力如何分配制动能源是控制研究的主要问题，它的设计目的就是为了能够提高能量的回收率和让驾驶员能够有较好的驾驶体验，国外研究学者认为，提高电力机车的制动力分配比例能够提升机车的能量整体回收率，而且经过他们的专业分析表明，通过准确的设计电力机车的制动力门限值，能够让制动能量回收系统和ABS系统兼容合作。此外，他们还提出了一种能够区分常规主动和紧急制动的逻辑分配，意思就是通过调节制动系统的转矩来实现回收利用电机所回馈的能量，然而这种利用软件来区分制动能量的方式在很大程度上增加了软件开发的难度。制动能量回收系统和ABS系统可以同时对门限值进行判断，所以在车轮出现抱死状况时，两套系统就需要在同一时间进行切换工作，极大提升了系统的错误率。
二、电力机车再生制动的原理及目的
原理：再生制动也可以称之为再生回馈制动，它的原理就是汽车制动时将惯性节省出来的能量传递到电机中，电机再以发电机的方式工作，将动能转化为电能，这部分节省出来的能量再由二极管回馈到直流这一侧，将蓄电池上充电，进而实现能量的回收利用。而电机内部也将进行一系列变化：电机旋臂的旋转速度将超过同等频率下的转速，再超过同步磁场中的转速，从而让切割磁感应线反向切割，最终达到将动能转化为电能的效果。再生制动不仅可以大大提高能源的利用率，还能够减小机械在制动方面山的磨损，从而更好的实现汽车制动。一般来说，当汽车在公路上踩制动板减速或者刹车时，再生制动系统就是在这时启动，当汽车正常减速的时候，再生制动的力矩一般处在最大负荷状态，但是由于发电机不足，电力机车的再生制动不能像传统的燃油汽车一样给汽车提供足够的减速制动。与此同时，如果储存能量的装置能源已经完全被填满，再生制动转换的能源就无处可放，汽车所需要的制动力就只能够依靠液压来完成。所以在一般的汽车中，再生制动通常和液压系统同时存在。
目的：电机将由惯性产生的动能转化为电能，并全部回馈到电网中，这个过程中也会产生制动力，让电动机能够及时的停止没有用的惯性转动。电动机常用的将动能转换为电能的方式就是旋转运动，一般是切割磁感应线来达到这一目的，依靠这一原理产生的再生制动能够很好的减少损耗能量。
三、再生制动的受到的影响因素以及改善策略
影响因素：在汽车的制动过程中，除去掉一部分空气阻力和汽车本身的行驶阻力所耗费掉的能量，我们希望能够最大程度上的回收其他的可回收能量，在汽车的实际运行当中，并不是所有的制动能量都可以被回收的。在传统汽车上，只有驱动轮上产生的能量能够被送到蓄电池，另外一部分能量损失是无法阻挡的，它们以热量的形式消失掉，而且在能量的转换过程中，在动能转换为热能上机器本身也会损失掉一部分能量。还有一个影响能量回收的方式就是制动器将电能转换为电能，电动机需要的能量本身就是依靠电动机的转速，在它的转速范围内，可以回收的能源和车速成正比关系，当需要的能量超出制动的范围之后，电动机能够吸收的能量就基本保持不变了，超出的这部分将会以摩擦的形式散失。
改善策略：为了提升电力机车能量的回收率，从再生制动分配控制的策略进行了研究，可以从ADVISOR制动力分配策略出发，提出一种模糊控制分配的策略，这种模糊分配策略的能量回收率和汽车的行驶路程都要高于ADVISOR策略，而且它不用依靠于数学模型，具有不错的鲁棒性。所以总的来说，要想提升电力机车再生制动的能量利用率，可以改变它的分配策略方向出发。再就是采用微型计算机来控制制动，它可以保障电力机车行驶时所需要的制动力，通过对电制动和空气制动两个制动的结合和合理运用，让制动方式能够发挥出更好的效果，节省更多能源。
四、总结与展望
本次论文从电力机车的再生制动能量的效率优化出发，简单的讲解了它的现状、原理和目的，并通过列出一些具体影响制动能量转换的因素来提出改善策略，再通过仿真实验说明，提出了模糊分配策略，这种策略不仅大大提升了蓄电池能够回收利用的能量、提升了能量回收率，还很好的提升了电力机车的行驶路程，使制动能量得到了更好的利用。然而由于条件的限制，本次论文还存在不足之处，比如说还可以在目前比较成熟的基础之上选择一款容量巨大的超容电池作为后备辅助能源，这样就能更好的提升电力机车的能源回收率。相信在未来的电力机车发展中，仍是以“节能、环保”为主题，为人类的发展做出更大的贡献。
参考文献
[1]潘家興.电力机车再生制动能量转化的探讨[J].电工技术，2019（05）：21-25.
关键词：电力机车；再生制动；能量转化
从汽车发明到如今汽车迈入每家每户这一个多世纪以来，它为人类的社会生产和日常需求带来巨大的便利，到了21世纪，它已经成为了人们生活中不可或缺的交通工具。汽车工业在世界经济发展中也发挥着相当大作用，它不仅人们创造了大量的就业机会，还带来了方便与快捷。汽车产业也成为了世界上最庞大的产业之一，是工业化国家的主要经济支柱，但是科学本身就是一柄双刃剑，它在带来便利的同时也同样带来了极大的负面影响，如燃油汽车需要大量的石油消耗，不仅造成了极其恶劣的环境污染，还制造了不少噪音。在不可再生能源日渐缺少的今天，如何实现汽车的可持续发展已经是世界各地的一个重要课题。
一、电力机车再生制动能量的现状
当前关于电动机车的研究主要集中在蓄电池和检测管理等方面，其中，实现再生制动能源回收利用是电子机车需要面临的一大难题。再生制动技术起初是用于电力机车，在机车减速这方面有效的回收能源，自从在上世纪60年代将这项技术用在汽车方面上后，发现节能效果显著，于是人们就开始尝试将其用在电力机车上，并且获得了极大的成功，然而由于当时的蓄电池技术还没有得到突破，所以就导致了此项技术在电力机车上的应用发展缓慢。
目前关于电力机车再生制动能源的研究中，制动力如何分配制动能源是控制研究的主要问题，它的设计目的就是为了能够提高能量的回收率和让驾驶员能够有较好的驾驶体验，国外研究学者认为，提高电力机车的制动力分配比例能够提升机车的能量整体回收率，而且经过他们的专业分析表明，通过准确的设计电力机车的制动力门限值，能够让制动能量回收系统和ABS系统兼容合作。此外，他们还提出了一种能够区分常规主动和紧急制动的逻辑分配，意思就是通过调节制动系统的转矩来实现回收利用电机所回馈的能量，然而这种利用软件来区分制动能量的方式在很大程度上增加了软件开发的难度。制动能量回收系统和ABS系统可以同时对门限值进行判断，所以在车轮出现抱死状况时，两套系统就需要在同一时间进行切换工作，极大提升了系统的错误率。
二、电力机车再生制动的原理及目的
原理：再生制动也可以称之为再生回馈制动，它的原理就是汽车制动时将惯性节省出来的能量传递到电机中，电机再以发电机的方式工作，将动能转化为电能，这部分节省出来的能量再由二极管回馈到直流这一侧，将蓄电池上充电，进而实现能量的回收利用。而电机内部也将进行一系列变化：电机旋臂的旋转速度将超过同等频率下的转速，再超过同步磁场中的转速，从而让切割磁感应线反向切割，最终达到将动能转化为电能的效果。再生制动不仅可以大大提高能源的利用率，还能够减小机械在制动方面山的磨损，从而更好的实现汽车制动。一般来说，当汽车在公路上踩制动板减速或者刹车时，再生制动系统就是在这时启动，当汽车正常减速的时候，再生制动的力矩一般处在最大负荷状态，但是由于发电机不足，电力机车的再生制动不能像传统的燃油汽车一样给汽车提供足够的减速制动。与此同时，如果储存能量的装置能源已经完全被填满，再生制动转换的能源就无处可放，汽车所需要的制动力就只能够依靠液压来完成。所以在一般的汽车中，再生制动通常和液压系统同时存在。
目的：电机将由惯性产生的动能转化为电能，并全部回馈到电网中，这个过程中也会产生制动力，让电动机能够及时的停止没有用的惯性转动。电动机常用的将动能转换为电能的方式就是旋转运动，一般是切割磁感应线来达到这一目的，依靠这一原理产生的再生制动能够很好的减少损耗能量。
三、再生制动的受到的影响因素以及改善策略
影响因素：在汽车的制动过程中，除去掉一部分空气阻力和汽车本身的行驶阻力所耗费掉的能量，我们希望能够最大程度上的回收其他的可回收能量，在汽车的实际运行当中，并不是所有的制动能量都可以被回收的。在传统汽车上，只有驱动轮上产生的能量能够被送到蓄电池，另外一部分能量损失是无法阻挡的，它们以热量的形式消失掉，而且在能量的转换过程中，在动能转换为热能上机器本身也会损失掉一部分能量。还有一个影响能量回收的方式就是制动器将电能转换为电能，电动机需要的能量本身就是依靠电动机的转速，在它的转速范围内，可以回收的能源和车速成正比关系，当需要的能量超出制动的范围之后，电动机能够吸收的能量就基本保持不变了，超出的这部分将会以摩擦的形式散失。
改善策略：为了提升电力机车能量的回收率，从再生制动分配控制的策略进行了研究，可以从ADVISOR制动力分配策略出发，提出一种模糊控制分配的策略，这种模糊分配策略的能量回收率和汽车的行驶路程都要高于ADVISOR策略，而且它不用依靠于数学模型，具有不错的鲁棒性。所以总的来说，要想提升电力机车再生制动的能量利用率，可以改变它的分配策略方向出发。再就是采用微型计算机来控制制动，它可以保障电力机车行驶时所需要的制动力，通过对电制动和空气制动两个制动的结合和合理运用，让制动方式能够发挥出更好的效果，节省更多能源。
四、总结与展望
本次论文从电力机车的再生制动能量的效率优化出发，简单的讲解了它的现状、原理和目的，并通过列出一些具体影响制动能量转换的因素来提出改善策略，再通过仿真实验说明，提出了模糊分配策略，这种策略不仅大大提升了蓄电池能够回收利用的能量、提升了能量回收率，还很好的提升了电力机车的行驶路程，使制动能量得到了更好的利用。然而由于条件的限制，本次论文还存在不足之处，比如说还可以在目前比较成熟的基础之上选择一款容量巨大的超容电池作为后备辅助能源，这样就能更好的提升电力机车的能源回收率。相信在未来的电力机车发展中，仍是以“节能、环保”为主题，为人类的发展做出更大的贡献。
参考文献
[1]潘家興.电力机车再生制动能量转化的探讨[J].电工技术，2019（05）：21-25.