СИСТЕМА И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ К ТРАНСПОРТНОМУ СРЕДСТВУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕГМЕНТОВ ПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ, КОТОРЫЕ МОГУТ ЭКСПЛУАТИРОВАТЬСЯ НЕЗАВИСИМО ДРУГ ОТ ДРУГА Российский патент 2016 года по МПК B60L5/00 B60L9/00 H02J50/00 

Изобретение относится к передаче электрической энергии к транспортному средству, прежде всего к привязанному к полосе движения транспортному средству, такому как легкое рельсовое транспортное средство (например, трамвай) или дорожный автомобиль, такой как автобус или частный автомобиль. Соответствующая система содержит электрическую проводниковую структуру для выработки переменного электромагнитного поля и передачи посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству. Проводниковая структура содержит несколько сегментов, причем каждый сегмент простирается вдоль разных участков пути движения (полосы движения) транспортного средства. Изобретение также относится к соответствующему способу изготовления системы и к соответствующему способу эксплуатации системы.

Привязанные к полосе движения транспортные средства, такие как обычные рельсовые транспортные средства, монорельсовые транспортные средства, троллейбусы и транспортные средства, которые направляются по полосе движения другими средствами, такими как другие механические средства, магнитные средства, электронные средства и/или оптические средства, требуют электрическую энергию для перемещения по полосе движения и для эксплуатации вспомогательных систем, которые не вырабатывают тяговое усилие для транспортного средства. Подобными вспомогательными системами являются, например, системы освещения, отопления и/или кондиционирования воздуха, вентиляции и системы информирования пассажиров. Однако, говоря более конкретно, настоящее изобретения относится к системе для передачи электрической энергии к транспортному средству, которое не обязательно (но предпочтительно) является привязанным к полосе движения транспортным средством. Транспортным средством, не являющимся привязанным к полосе движения, является, например, автобус. Областью применения изобретения является передача энергии транспортному средству для общественного транспорта. Вообще говоря, транспортное средство может быть, например, транспортным средством, имеющим эксплуатируемый посредством электричества ходовой двигатель. Транспортное средство может быть также транспортным средством, имеющим гибридную двигательную установку, то есть систему, которая может эксплуатироваться посредством электрической энергии или другой энергией, такой как электрохимически запасенная энергия или топливо (например, природный газ, бензин).

WO 2010/031593 А1 описывает систему и способ передачи электрической энергии к транспортному средству, причем система содержит упомянутые выше признаки. Раскрыто, что система содержит структуру из электрических проводников для выработки переменного электромагнитного поля и для передачи посредством него энергии к транспортному средству. Электрическая проводниковая структура содержит по меньшей мере две линии, причем каждая линия выполнена для передачи одной из фаз переменного электрического тока. Проводниковая структура содержит несколько сегментов, причем каждый сегмент простирается вдоль разных участков пути движения транспортного средства. Каждый сегмент содержит секции по меньшей мере из двух линий, и каждый сегмент может быть включен или выключен отдельно от других сегментов. Каждый из последовательно расположенных сегментов проводниковой структуры может быть подключен через отдельный переключатель для подключения или отключения элемента к главной линии.

WO 2010/000495 А1 более подробно описывает область техники изобретения и возможные варианты осуществления проводниковой структуры. Прежде всего, для настоящего изобретения также может быть выбран вариант осуществления проводниковой структуры извилистой формы.

Каждый сегмент может быть подключен к источнику постоянного тока через инвертор для преобразования постоянного тока в переменный ток для выработки электромагнитного поля. Альтернативно, сегменты могут быть подключены к источнику переменного тока, например, через преобразователь напряжения переменного тока. Возможны комбинации, например два сегмента могут быть подключены к источнику постоянного тока через общий инвертор.

US 2003/0200025 А1 раскрывает систему питания электрического транспортного средства от дорожного полотна, содержащую сеть дорог, электрифицированных посредством нескольких дорожных энергопередающих модулей, встроенных в дорожное полотно в выбранных местах, причем каждый из этих энергопередающих модулей подключен так, чтобы получать энергию от электрической установки. Документ также раскрывает, что дорожные энергопередающие модули могут быть сгруппированы в кластеры по пять модулей с каждым модулем, питаемым он одного и того же источника стабилизированного энергопитания. Кластеры распределены вдоль длины дорожного полотна с неэлектрифицированными участками дорожного полотна, разделяющими участки с кластерами. Следовательно, соседние модули кластера питаются от одного и того же стабилизатора напряжения. Однако для обеспечения непрерывной передачи энергии к электрическому транспортному средству, источник стабилизированного энергопитания должен одновременно питать энергией более чем один модуль или переключаться между соответствующими модулями кластера. Одновременная эксплуатация более чем одного модуля может неблагоприятным образом уменьшать передачу мощности к эксплуатируемому модулю и/или может неблагоприятным образом изменять желательные параметры, например, номинальное значение или среднеквадратичное значение рабочего переменного тока источника питания. Переключение между модулями также может неблагоприятным образом изменить качество электропитания электрического транспортного средства, например, в случае необходимости запитать несколько сегментов для доставки дополнительной мощности к транспортному средству. Это, например, имеет место, когда транспортное средство, например рельсовое транспортное средство или троллейбус, содержат более чем один приемник и перекрывают более чем один сегмент так, что мощность должна передаваться близко расположенными сегментами, например соседними сегментами.

Чтобы передать достаточную мощность для обеспечения движения транспортных средств (прежде всего, трамваев или автобусов), требуются токи по меньшей мере в несколько десятков ампер и напряжения по меньшей мере в несколько десятков вольт, то есть передаваемая мощность должна быть в пределах по меньшей мере нескольких кВт. В случае трамвая, например, напряжение на сегменте может быть в пределах 500-1000 В и эффективный ток через сегмент может быть в пределах 150-250 А.

Соответствующие импедансы, прежде всего индуктивности, требуют тяжелых компонентов, имеющих большие объемы. В дополнение, эти компоненты образуют значительную часть затрат на производство подобной системы.

Система согласно настоящему изобретению разработана для создания системы для передачи электромагнитной энергии от дорожного полотна к транспортному средству или нескольким транспортным средствам, например к привязанному к полосе движения транспортному средству, такому как легкое рельсовое транспортное средство (например, трамвай), или к дорожному транспортному средству, такому как автобус.

Система содержит по меньшей мере одну электрическую проводниковую структуру для выработка переменного электромагнитного тока и передачи посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству. Проводниковая структура содержит несколько сегментов, причем каждый сегмент простирается вдоль участка пути движения транспортного средства, предпочтительно вдоль разного участка пути по сравнению с другими сегментами проводниковой структуры, так что сегменты являются последовательно расположенным вдоль пути сегментами. Сегменты могут быть расположенными тесно, то есть с расстоянием между двумя соседними сегментами менее нескольких метров.

Каждый сегмент содержит одну линию на каждую фазу переменного тока, который должен переноситься сегментом для выработки электромагнитного поля.

Кроме того, система содержит несколько блоков питания для обеспечения сегментов переменным током и источник тока для передачи электрической энергии к нескольким блокам питания. Несколько блоков питания соединены параллельно друг другу относительно источника тока.

Первый блок питания из нескольких блоков питания выполнен с возможностью подключения к каждому сегменту первого комплекта по меньшей мере из двух сегментов (предпочтительно, по меньшей мере два из сегментов комплекта являются сегментами одной полосы движения, то есть одного пути движения транспортного средства) по меньшей мере одной проводниковой структуры. Другими словами, проводниковая структура содержит первый комплект по меньшей мере из двух сегментов, причем каждый из сегментов первого комплекта сегментов выполнен с возможностью подключения к первому блоку питания. Сегменты первого комплекта сегментов закреплены за первым блоком питания, что означает, что сегменты первого комплекта сегментов могут эксплуатироваться первым блоком питания.

В этом контексте «выполненный с возможностью подключения» означает, что каждая линия соответствующего сегмента может быть электрически связана с блоком питания. Термин «связанный» включает в себя прямое электрическое соединение и, альтернативно, включает в себя индуктивную связь, например с использованием трансформатора. Соединение первого блока питания может быть включено или выключено. Если соединение включено, то электроэнергия может быть направлена к соответствующему сегменту. Если соединение выключено, то к сегменту не может быть направлена никакая электроэнергия.

Сегменты могут быть расположены параллельно друг другу относительно блока питания, то есть каждый из сегментов, который может эксплуатироваться питания, может эксплуатироваться с использованием переменного тока.

Следовательно, по меньшей мере один блок питания системы подключен к источнику тока на своей входной стороне и может быть подключен к нескольким сегментам на своей выходной стороне. Это значит, что возможно подключение двух и более сегментов к одному и тому же блоку питания.

Однако является предпочтительным, что только один из сегментов обеспечивается блоком питания электроэнергией в каждый момент времени. Максимальное число сегментов, которые могут эксплуатироваться одним блоком питания, зависит от рассеяния тепловой мощности (то есть тепло, которое вырабатывается во время работы блока питания, должно быть отведено от блока питания), и/или разделения транспортных средств (то есть не должно происходить так, что разные транспортные средства на одной полосе движения получают электроэнергию от сегментов, которые в одно и то же время питаются от одного и того же блока питания), и/или расстояния между блоками питания и сегментами, подключаемыми к соответствующему блоку питания (то есть никакое из расстояний не должно быть слишком большим).

Общий источник тока для нескольких блоков питания не исключает существования дополнительных блоков питания, которые подключены к отдельному, второму источнику тока. Кроме того, не все сегменты, которые могут эксплуатироваться посредством общего блока питания, должны быть сегментами для обеспечения энергией транспортных средств на одной и той же полосе движения. Скорее железнодорожный путь или дорога могут содержать, например, две полосы движения, проходящие параллельно друг другу, и каждая из полос движения может быть оснащена последовательно расположенными сегментами. По меньшей мере, некоторые из сегментов разных полос движения могут эксплуатироваться посредством общего блока питания.

Согласно одному аспекту изобретения, прежде всего в случае, когда все сегменты полосы движения является последовательно расположенными сегментами, каждый соседний сегмент каждого сегмента первого комплекта сегментов выполнен с возможностью подключения исключительно к другому блоку питания. Вообще говоря, «соседний сегмент» обозначает соседний или следующий сегмент относительно возможного направления движения транспортного средства вдоль сегмента. «Исключительно» означает, что соседний сегмент не выполнен с возможностью подключения к первому блоку питания, по меньшей мере во время заранее заданного режима работы. Это значит, что система выполнена так, что ни одни из сегментов первого комплекта сегментов не имеет соседнего сегмента, который выполнен с возможностью подключения к первому преобразователю напряжения.

В другом варианте осуществления первый блок питания выполнен или расположен так, что внутренние импедансы соединений первого блока питания с сегментами первого комплекта сегментов одинаковы. Прежде всего, это означает, что индуктивности все соединений с сегментами, «видимые» на выходе первого блока питания, одинаковы. Этот вариант осуществления предпочтительно выбирается, когда блок питания содержит источник постоянного по величине тока. Как описано ранее, любой сегмент, включая его соединение с блоком питания, содержит внутреннюю индуктивность, и является желательным адаптировать первую индуктивность и первую емкость источника постоянного по величине тока, а также вторую индуктивность, которая образована, по меньшей мере, частично (предпочтительно, полностью), внутренней индуктивностью сегмента, друг к другу и к любой дополнительной емкости в сегменте так, чтобы сегмент мог эксплуатироваться на соответствующей резонансной частоте, и вырабатываемая сегментом реактивная мощность была по существу равна нулю. В этом случае один источник постоянного по величине тока может быть выгодным образом использован для эксплуатации сегментов, являющихся подключаемыми к блоку питания, так как один источник постоянного по величине тока может быть выполнен так, чтобы быть адаптированным ко всем сегментам.

Как описано ниже, блок питания может, например, содержать или стоять из преобразователя напряжения (такого как преобразователь переменного напряжения или инвертор) и/или источника постоянного по величине тока. Источник постоянного по величине тока может образовывать пассивную цепь, которая поддерживает переменный ток через сегмент постоянным, в то время как нагрузка или связь с вторичной стороной (стороной приемника транспортного средства) изменяется. Источник постоянного по величине тока может поставлять переменный ток с постоянным эффективным значением или значением RMS (среднеквадратическое значение).

Предлагаемое изобретение делает возможной передачу выгодным образом энергии к электрическому транспортному средству с использованием более чем одного сегмента из комплекта нескольких тесно расположенных сегментов одновременно, в то время как обеспечиваются желательные характеристики мощности, например желательный уровень мощности.

Поскольку предлагаемое изобретение также делает возможным использование одного блока питания для эксплуатации или обеспечения энергией комплекта сегментов, то число придорожных блоков питания может быть уменьшено. Например, если каждый блок питания выполнен для обеспечения энергией двух сегментов, то число придорожных блоков питания уменьшается в 2 раза. Однако продолжительность включения каждого блока питания увеличивается в 2 раза, и, следовательно, рассеяние тепловой мощности увеличивается.

В другом варианте осуществления блок питания выполнен с возможностью подключения к сегменту посредством переключающего блока. Например, каждый из сегментов первого комплекта сегментов может быть связан с блоком питания через соответствующий переключающий блок, выполненный для включения и выключения сегмента путем подключения или отключения сегмента к блоку питания/от блока питания. Однако, особенно в случае только двух сегментов на комплект сегментов, один блок питания может иметь два состояния переключения. В первом состоянии переключения блок питания подключен к первому сегменту, а во втором состоянии переключения блок питания подключен ко второму сегменту. Каждый переключающий блок может содержать количество переключателей, которое соответствует количеству линий соответствующих сегментов, причем линии выполнены для передачи разных фаз переменного тока. Предпочтительно, переключатели переключающего блока включаются и выключаются синхронно, например, путем использования общего управляющего устройства для управления работой переключателей. Переключающее устройство может содержать, например, один или более полупроводниковых переключателей, например, один в каждой фазовой линии. Следовательно, переключающее устройство делает возможным подключение нескольких сегментов к источнику тока через блок питания.

Это выгодным образом делает возможной простую реализацию электрического соединения, которое может быть включено или выключено.

В другом варианте осуществления блок питания содержит преобразователь напряжения. Преобразователь напряжения может изменять (преобразовывать) данное входное напряжение, например, входное напряжение, поставляемое источником тока, в желательное выходное напряжение.

Преобразователем напряжения может быть трансформатор. В этом случае источником тока может быть источник переменного тока, и преобразователь напряжения преобразует данное входное переменное напряжение в желательное выходное переменное напряжение.

Альтернативно, преобразователем напряжения может быть инвертор. В этом случае источником тока может быть источник постоянного тока, и преобразователь напряжения преобразует данное входное напряжение постоянного тока в желательное выходное напряжение переменного тока.

Например, преобразователь напряжения может содержать преобразующий блок, например, два преобразующих блока, причем два преобразующих блока имеют общий выход. Таким образом, максимальная электрическая мощность увеличивается.

Следовательно, сегмент может быть подключен к источнику тока через преобразователь напряжения, например, трансформатор или инвертор.

Переключающий блок может быть расположен так, что преобразователь напряжения подключен к источнику тока на входной стороне и к переключающему блоку на выходной стороне. По желанию, переключающий блок может эксплуатироваться так, что блок питания подключен к одному или более сегментам, которые выполнены с возможностью подключения к переключающему блоку, или так, что ни один из сегментов, являющихся подключаемыми к переключающему блоку, не подключен к блоку питания.

Это выгодным образом делает возможным подачу к сегментам переменного напряжения с желательными характеристиками.

В одном предпочтительном варианте осуществления блок питания содержит источник постоянного по величине тока. Источник постоянного по величине тока выполнен для поддержания эффективного значения или среднеквадратичного значения протекающего через сегмент электрического тока постоянным, пока сегмент включен или подключен к блоку питания, независимо от электрической мощности, которая передается к одному или более транспортным средствам, перемещающимся вдоль сегмента.

В этом случае сегменты, которые выполнены с возможностью подключения к блоку питания, могут быть соединенными с источником тока через источник постоянного по величине тока.

Каждый источник постоянного по величине тока может содержать первую индуктивность, и факультативно более чем одну индуктивность, и может содержать первую емкость, и факультативно более чем одну емкость. Индуктивность (индуктивности) и емкость (емкости) адаптированы друг к другу, к индуктивности сегмента (сегментов) и к напряжению на входной стороне источника постоянного по величине тока так, что желательный постоянный по величине ток выводится к выходной стороне, то есть стороне сегмента. Следовательно, входная сторона источника постоянного по величине тока является стороной источника тока или выходной стороной преобразователя напряжения. В последнем случае сегмент может быть соединен с источником тока через последовательное соединение преобразователя напряжения и источника постоянного по величине тока.

Первая индуктивность может быть расположена в линии источника постоянного по величине тока, которая соединяет входную сторону с выходной стороной, и по меньшей мере одна точка соединения соединена с первой емкостью.

Другими словами, по меньшей мере, первая индуктивность и первая емкость, и факультативно дополнительные импедансы источника постоянного по величине тока и возможные дополнительные компоненты источника постоянного по величине тока (например, по меньшей мере один резистор) образуют пассивную цепь, которая поддерживает протекающий через сегмент переменный ток постоянным по величине.

Предпочтительно, индуктивность (индуктивности) и емкость (емкости) адаптированы к частоте переменного тока на входной стороне источника постоянного по величине тока так, что протекающий через сегмент переменный ток колеблется на резонансной частоте, которая является резонансной частотой комбинации сегмента с источником постоянного по величине тока.

В случае, когда сегмент содержит несколько линий, причем каждая линия выполнена и подключена для передачи разных фаз переменного тока, источник постоянного по величине тока содержит соответствующее число линий, которые подключены, в каждом случае, к соответствующей линии сегмента так, что выполняется последовательное соединение линии источника постоянного по величине тока и соответствующей линии сегмента. В случае нескольких линий, каждая линия источника постоянного по величине тока содержит первую индуктивность, и первый импеданс (прежде всего, емкость) подключен к линии через точку соединения. Прежде всего, точки соединения разных линий источника постоянного по величине тока могут быть подключены к общей узловой точке через соответствующую первую емкость. В любом случае, могут быть две точки соединения на линию, первая емкость может быть подключена к первой точке соединения линии, а вторая емкость может быть подключена ко второй точке соединения линии. Если первая индуктивность расположена между первой и второй точками соединения, цепь может быть названа П-образной цепью. Если имеется только одна точка соединения на линию и если имеется по меньшей мере одна индуктивность с двух сторон от точки соединения (вторая индуктивность может быть внутренней индуктивностью сегмента), цепь может быть названа Т-образной цепью. В предпочтительном варианте осуществления в качестве источника постоянного по величине тока используется Т-образная цепь.

Любой сегмент, который выполнен для выработки электромагнитного поля для передачи энергии к транспортному средству, содержит внутреннюю индуктивность. Внутренняя индуктивность может быть использована для поддержания реактивной мощности малой. Поэтому предложено, что первая индуктивность и первая емкость, а также вторая индуктивность, которая образована, по меньшей мере, частично (предпочтительно, полностью), внутренней индуктивностью сегмента (включая индуктивность электрического соединения источника постоянного по величине тока с сегментом), адаптированы друг к другу, а также к любой дополнительной емкости в сегменте так, что сегмент может эксплуатироваться на соответствующей резонансной частоте, и вырабатываемая сегментом реактивная мощность по существу равна нулю. Предпочтительно, вторая индуктивность полностью образована внутренней индуктивностью сегмента или линии сегмента. Кроме того, является предпочтительным, что сегмент не содержит дополнительной емкости, которая компенсирует внутреннюю индуктивность сегмента для предотвращения выработки сегментом реактивной мощности. Другими словами, реальная мощность, иногда называемая «активная мощность», является насколько возможно высокой.

Поскольку внутренняя индуктивность сегмента используется для оптимизации эффективности передачи энергии, число дискретных компонентов может быть уменьшено. Во-первых, по сравнению с Т-образной цепью, имеющей индуктивности одинаковой величины на обеих сторонах точки соединения, индуктивность на выходной стороне источника постоянного по величине тока может быть уменьшена или исключена. Во-вторых, дополнительные емкости для компенсации внутренней индуктивности сегмента с целью уменьшения или исключения реактивной мощности могут быть исключены или уменьшены до меньшей величины. Как результат, уменьшаются затраты труда на монтаж и стоимость. Кроме того, уменьшается объем усилий по охлаждению индуктивности на выходной стороне источника постоянного по величине тока, поскольку имеется лишь небольшой дискретный компонент (например, небольшой индуктор) или нет никакого дискретного компонента на выходной стороне источника постоянного по величине тока, и индуктивность сегмента является внутренним свойством и поэтому распределена по всему сегменту.

Переключающий блок может быть расположен так, что источник постоянного по величине тока подключен к источнику тока на входной стороне и к переключающему блоку на выходной стороне.

Если источник питания содержит преобразователь напряжения, то переключающий блок может быть расположен так, что преобразователь напряжения подключен к источнику тока на входной стороне и к источнику постоянного по величине тока на выходной стороне, причем источник постоянного по величине тока подключен к переключающему блоку на выходной стороне. Альтернативно, переключающий блок может быть расположен так, что преобразователь напряжения подключен к источнику тока на входной стороне и к переключающему блоку на выходной стороне. В этом случае блок питания может содержать несколько источников постоянного по величине тока, предпочтительно один источник постоянного по величине тока для каждого сегмента, который выполнен с возможностью подключения к преобразователю напряжения. В этом случае переключающий блок подключен к выходу преобразователя напряжения на входной стороне и выполнен с возможностью подключения к выходу источника постоянного по величине тока на выходной стороне. Альтернативно, переключающий блок или элементы переключающего блока, например переключатели переключающего блока, могут быть расположены между первой индуктивностью и первой емкостью источника постоянного по величине тока, например, на выходной стороне первой индуктивности источника постоянного по величине тока.

Выработка постоянного по величине переменного тока (то есть переменного тока с постоянным значением RMS) в линии или линиях сегментов имеет несколько преимуществ по сравнению с работой сегментов при постоянном по величине (RMS) напряжении. Одним преимуществом является то, что постоянный по величине ток может быть синусоидальной функцией от времени. Это значит, что вырабатывается только одна частота электромагнитных волн. Эксплуатация сегмента при постоянном по величине напряжении, наоборот, приводит к выработке несинусоидальных функций, что означает, что вырабатываются гармоники с разными частотами. Кроме того, постоянный по величине ток на первичной стороне (стороне проводниковой структуры вдоль полосы движения) делает возможным уменьшение размера приемника для приема электромагнитного поля на вторичной стороне (стороне транспортного средства).

Источник постоянного по величине тока может быть реализован как пассивная сеть импедансов, что означает, что ни один из компонентов источника постоянного по величине тока не является активно регулируемым, как это было бы в случае транзистора в линии, который используется для ограничения тока.

Источник постоянного по величине тока может быть расположен на входной стороне источника переменного тока, то есть постоянный по величине переменный ток подводится к сегменту через источник тока. Однако это не допускает независимую работу сегментов, если сегменты соединены параллельно друг другу с источником тока. Независимая работа сегментов приведет к протекающим через сегменты токам разной величины.

Поэтому для сегментов, которые соединены параллельно друг другу с источником тока, предпочитают предусматривать источник постоянного по величине тока для каждого сегмента, который должен эксплуатироваться индивидуально. Такое индивидуальное управление имеет то преимущество, что сегмент может быть включен, когда транспортное средство перемещается вдоль сегмента, и может быть выключен в остальных случаях.

В одном предпочтительном варианте осуществления только один сегмент эксплуатируется единовременно. Это означает, что только один сегмент первого комплекта сегментов подключен к первому блоку питания. Предлагаемая система, то есть блок питания, сегменты и соответствующие соединения, может быть расположена и/или выполнена так, что только один сегмент первого комплекта сегментов эксплуатируется единовременно.

В случаях, когда два или более сегментов, которые выполнены с возможностью подключения к одному блоку питания, запускаются для передачи энергии к транспортному средству или более чем к одному транспортному средству, например, если два поезда следуют друг за другом, то блок питания может быть подключен исключительно к сегменту, который является самым первым относительно направления перемещения транспортного средства или транспортных средств.

Этот вариант осуществления является, прежде всего, выгодным, когда блок питания содержит источник постоянного по величине тока, который адаптирован к внутренней индуктивности, предоставляемой каждым сегментом, включая его соединение к источнику постоянного по величине тока комплекта сегментов, подключаемых к блоку питания. Как описано ранее, любой сегмент и его соединение с блоком питания содержит внутреннюю индуктивность. Желательно адаптировать первую индуктивность и первую емкость, а также вторую индуктивность, которая образована, по меньшей мере, частично (предпочтительно, полностью), внутренней индуктивностью сегмента, друг к другу и к любой дополнительной емкости в сегменте так, что сегмент может эксплуатироваться на соответствующей резонансной частоте, и вырабатываемая сегментом реактивная мощность по существу равна нулю.

Если блок питания содержит источник постоянного по величине тока, который адаптирован к внутренним импедансам подключаемого сегмента, эксплуатация более чем одного сегмент одновременно, то есть подключение одновременно более чем одного сегмента к выходу источника постоянного по величине тока, будет неблагоприятным образом изменять характеристики переменного тока, предоставляемого источником постоянного по величине тока, например, значение RMS переменного тока не будет оптимальным и, следовательно, качество передачи энергии уменьшается.

Однако возможно, что предлагаемая система содержит несколько источников постоянного по величине тока, то есть один источник постоянного по величине тока на сегмент. Блок питания может содержать преобразователь напряжения, который выполнен с возможностью подключения к последовательному соединению одного источника постоянного по величине тока и одного сегмента. В этом случае каждому сегменту предназначается один источник постоянного по величине тока из нескольких источников постоянного по величине тока, и соединение между блоком питания, то есть преобразователем напряжения, и сегментом осуществляется через предназначенный источник постоянного по величине тока. В этом случае источник постоянного по величине тока, предназначенный для сегмента, может быть адаптирован к внутреннему импедансу и его соединению с соответствующим сегментом.

Согласно еще одному варианту осуществления, по меньшей мере, первый комплект сегментов (то есть первый комплект сегментов из нескольких комплектов сегментов) содержит (на каждый комплект) четное множество сегментов. Однако также возможно, что все сегменты проводниковой структуры сгруппированы в комплекты сегментов, которые, соответственно, выполнены с возможностью подключения к блоку питания. Предпочтительно, эти комплекты сегментов представляют собой четное число комплектов сегментов. Прежде всего, по меньшей мере один комплект сегментов или каждый комплект сегментов содержит два сегмента.

Предназначение одного блока питания для более чем одного сегмента выгодным образом делает возможным использование уменьшенного числа блоков питания во время поставки или передачи энергии от полосы движения к электрическому транспортному средству.

В другом варианте осуществления по меньшей мере один сегмент, который выполнен с возможностью подключения ко второму блоку питания, размещен между двумя последовательно расположенными сегментами первого комплекта сегментов. По меньшей мере один сегмент, который выполнен с возможностью подключения ко второму преобразователю напряжения, может быть одним сегментом из второго комплекта сегментов по меньшей мере из двух сегментов. Предпочтительно, два сегмента помещены между двумя следующими друг за другом сегментами первого комплекта сегментов, причем один из двух сегментов выполнен с возможностью подключения ко второму блоку питания, а другой из двух сегментов выполнен с возможностью подключения к третьему блоку питания. Сегмент, который выполнен с возможностью подключения ко второму блоку питания, может быть сегментом из второго комплекта по меньшей мере из двух сегментов. Также сегмент, который выполнен с возможностью подключения к третьему блоку питания, может быть сегментом из третьего комплекта сегментов. В этом случае каждый третий сегмент эксплуатируется блоком питания. Согласно другим вариантам, могут быть более или менее чем два сегмента между следующими друг за другом сегментами из первого комплекта сегментов. Однако предпочтительно все сегменты между следующими друг за другом сегментами выполнены с возможностью подключения к разным блокам питания.

Альтернативно или дополнительно, первый блок питания расположен относительно по меньшей мере двух сегментов первого комплекта сегментов так, что расстояние между первым блоком питания и каждым по меньшей мере из двух сегментов одинаково. Если первый комплект сегментов содержит, например, два сегмента, то первый блок питания может быть расположен на одинаковом расстоянии от обоих сегментов. Расстояние относится к длине электрического соединения, связывающего первый блок питания и сегменты. Предпочтительно, сегменты сконструированы одинаковым образом. В этом случае внутренние импедансы, прежде всего индуктивности, сегментов, включая соответствующие электрические соединения с блоком питания, одинаковы.

В другом варианте осуществления первый комплект сегментов содержит первое множество сегментов первой проводниковой структуры и второе множество сегментов второй проводниковой структуры. Первая проводниковая структура может быть, например, предназначена для первой полосы движения, а вторая проводниковая структура может быть предназначена для второй полосы движения, которая является отличной от первой полосы движения. В этом случае, по меньшей мере, первый преобразователь напряжения может быть подключаемым к первому комплекту сегментов первой проводниковой структуры и нескольким сегментам, например другого комплекта сегментов, второй проводниковой структуры.

В другом варианте осуществления первая проводниковая структура предназначена для первой полосы движения, а вторая проводниковая структура предназначена для второй полосы движения. Железная дорога или шоссе могут содержать, например, две полосы движения, распространяющиеся, например, параллельно друг другу, и каждая из полос движения может быть оснащена последовательно расположенными сегментами. По меньшей мере, некоторые из сегментов разных полос движения могут эксплуатироваться посредством общего блока питания.

Далее, предлагается способ эксплуатации системы для передачи электрической энергии к транспортному средству, прежде всего системы по одному из предшествующих пунктов. В первом шаге вырабатывается переменное электромагнитное поле, и посредством него электрическая энергия передается к транспортному средству путем использования электрической проводниковой структуры. Кроме того, несколько сегментов используются как части проводниковой структуры, причем каждый сегмент простирается вдоль разных участков полосы движения транспортного средства, причем одна линия или несколько линий каждого сегмента используется/используются для передачи соответствующей фазы или соответствующих фаз переменного тока, который вырабатывает электромагнитное поле. Также несколько блоков питания используются для передачи электрической энергии к нескольким сегментам, причем, по меньшей мере, первый блок питания из нескольких блоков питания выполнен с возможностью подключения к первому комплекту по меньшей мере из двух сегментов. Также электрическая энергия подводится к нескольким блокам питания путем использования источника тока, причем блоки питания электрически соединены параллельно друг другу относительно источника тока. Кроме того, электрическая энергия подводится по меньшей мере к одному сегменту первого комплекта сегментов путем подключения первого блока питания по меньшей мере к одному сегменту.

Согласно изобретению электрическая энергия подводится к соседнему сегменту по меньшей мере одного сегмента первого комплекта сегментов путем подключения соседнего сегмента (прежде всего соседнего сегмента в ряду последовательно расположенных сегментов) к другому блоку питания. Электрическая энергия может быть подведена к соседнему сегменту одновременно. Альтернативно, электрическая энергия может быть подведена к соседнему сегменту после или перед подводом энергии к соответствующему сегменту. Помимо этого, первый блок питания выполнен и/или расположен так, что внутренние импедансы соединений первого блока питания с сегментами первого комплекта сегментов одинаковы.

Подключение другого блока питания к соседнему сегменту может быть осуществлено или выполнено так, что обеспечивается гладкое перемещение магнитного поля между соседними сегментами, например, так, что магнитное поле во время перемещения является однородной и непрерывной волной.

Предлагаемый способ делает возможной передачу выгодным образом энергии к электрическому транспортному средству с использованием более чем одного сегмента из комплекта нескольких тесно расположенных сегментов с уменьшенным числом блоков питания при обеспечении, тем не менее, желательных характеристик передаваемой мощности, например желательного уровня мощности.

В другом варианте осуществления во время передачи электрической энергии блок питания подключен исключительно к одному сегменту комплекта сегментов, который выполнен с возможностью подключения к блоку питания.

Это означает, что только один сегмент из комплекта сегментов эксплуатируется единовременно. Во время передачи электрической энергии к одному сегменту первого комплекта сегментов первый блок питания подключен исключительно к одному сегменту. Преимущества этой исключительной передачи мощности были описаны ранее.

Кроме того, предложен способ изготовления системы для передачи электрической энергии к транспортному средству, прежде всего системы по одному из предшествующих пунктов, включающий шаги:

- обеспечение электрической проводниковой структуры для выработки переменного электромагнитного поля и переноса посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству,

- обеспечение нескольких сегментов как части проводниковой структур так, чтобы каждый сегмент распространялся вдоль участка пути движения транспортного средства, причем каждый сегмент содержит одну линию для каждой фазы переменного тока, который должен передаваться сегментом для выработки электромагнитного поля,

- обеспечение нескольких блоков питания,

- обеспечение источника тока для передачи электрический энергии к нескольким блокам питания, причем блоки питания электрически соединены параллельно друг другу по отношению к источнику тока,

- обеспечение для каждого сегмента переключаемого электрического соединения сегмента и блока питания так, что для каждого сегмента, по меньшей мере, первого комплекта по меньшей мере из двух сегментов обеспечивается электрическое соединение между сегментом и первым блоком питания.

Согласно изобретению для каждого сегмента, соседнего с каждым сегментом первого комплекта сегментов, обеспечивается электрическое соединение между соседним сегментом и другим блоком питания. Это значит, что система сконструирована так, что каждый сегмент, соседний с каждым сегментом первого комплекта сегментов, является, например исключительно, подключаемым к другому блоку питания. Помимо этого, первый блок питания выполнен и/или расположен так, что внутренние импедансы соединений первого блока питания с сегментами первого комплекта сегментов одинаковы.

Это выгодным образом позволяет создать систему, которая позволяет передавать мощность к электрическому транспортному средству с использованием более чем одного сегмента из комплекта нескольких тесно расположенных сегментов при обеспечении желательных характеристик передаваемой мощности, например желательного уровня мощности.

В другом варианте осуществления электрические соединение между первым блоком питания и сегментами первого комплекта сегментов обеспечивается так, что первый блок питания является подключаемым исключительно к одному сегменту первого комплекта сегментов. Это значит, что система изготовлена или выполнена так, что единовременно может эксплуатироваться только один сегмент на блок питания. Преимущества этой исключительной передачи мощности были описаны ранее.

Во время работы, когда транспортное средство перемещается вдоль полосы движения, содержащей последовательность следующих друг за другом сегментов, является предпочтительным, что соседний сегмент перед активным сегментом (то есть сегментом, который передает электрическую энергию транспортному средству) включается (то есть становится активным), прежде чем активный сегмент отключается. Прежде всего, в этом случае работа двух соседних сегментов предпочтительно синхронизирована таким образом, что на границе между двумя соседними сегментами имеется непрерывное электромагнитное поле. В случае, когда блоками питания являются преобразователи напряжения, блоки питания, которые обеспечивают энергией два соседних сегмента, соответствующим образом синхронизированы. Следовательно, в любом варианте осуществления настоящего изобретения является предпочтительным, что блоки питания управляются общим управляющим устройством, которое может содержать центральное управляющее устройство для разных блоков питания и/или управляющие устройства разных блоков питания могут быть подключены друг к другу.

Варианты осуществления и примеры изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. На чертежах показано:

фиг.1 - структура, содержащая полосу движения для рельсового транспортного средства и транспортное средство, причем полоса движения оснащена несколькими сегментами для выработки электромагнитных полей и в которой пары сегментов подключены к одному инвертору для преобразования постоянного тока,

фиг.2 - модуль, содержащий инвертор, источник постоянного по величине тока и структуру из двух переключающих блоков для подключения пар сегментов к источнику постоянного по величине тока,

фиг.3 - модификация модуля согласно фиг.2, выполненного для обеспечения пары сегментов постоянным по величине током, в котором соответствующие источники постоянного по величине тока сегментов используют общую первую индуктивность и в которой переключатели используются для приведения в действия первого сегмента, или второго сегмента, или ни одного из сегментов,

фиг.4 - схематическая структура, содержащая полосу движения для рельсового транспортного средства и транспортное средство, причем полоса движения оснащена несколькими сегментами для выработки электромагнитных полей и где пары сегментов подключены к одному и тому же инвертору, и

фиг.5 - принципиальная схема соединения между блоком питания и сегментами двух разных полос движения.

На всех чертежах одинаковые ссылочные обозначения указывают на элементы и устройства, имеющие одинаковые или похожие функции.

На фиг.1 схематически показано транспортное средство 81, прежде всего, легкое рельсовое транспортное средство, такое как трамвай, перемещающееся вдоль полосы движения. В этом особом варианте осуществления транспортное средство 81 содержит два приемника 1a, 1b для приема электромагнитных полей, который вырабатываются сегментами Т1, …, Т6 полосы движения. Приемники 1a, 1b расположены на дне транспортного средства 81 в средней секции передней части и задней части транспортного средства 81. Приемники могут содержать большое число линий для выработки разных фаз переменного тока. Транспортное средство может иметь любое другое число приемников.

Приемники 1a, 1b соединены с другим оборудованием внутри транспортного средства 81, таким как конвертор (не показан) для преобразования переменного тока, выработанного приемником 1 в постоянный ток. Например, постоянный ток может быть использован для зарядки аккумуляторов или других энергоаккумулирующих устройств 5а, 5b транспортного средства 81. Кроме того, постоянный ток может быть преобразован в переменный ток, используемый для питания по меньшей мере одного тягового двигателя транспортного средства 81 электрической энергией.

Приемники 1a, 1b могут быть соединены с управляющим устройством для управления работой передатчиков сигналов (не показаны), которые также расположены на дне транспортного средства 81 так, что сигналы, излучаемые передатчиком сигналов, излучаются в направлении полосы движения.

Как упоминалось, рельсовый путь содержит серию расположенных последовательно сегментов T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6 (на практике могут быть предусмотрены дополнительные сегменты), которые могут эксплуатироваться (то есть находиться под напряжением) отдельно друг от друга и которые во время работы вырабатывают электромагнитное поле для передачи энергии к транспортному средству 81. Каждый сегмент простирается вдоль участка пути движения транспортного средства. Показано, что расположенные последовательно сегменты T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6 расположены близко друг к другу.

В ситуации, показанной на фиг.1, приемники 1a, 1b транспортного средства расположены соответственно над сегментами Т2, Т4. Следовательно, эти сегменты Т2, Т4 эксплуатируются (то есть находятся во включенном состоянии, через сегменты течет ток, который вызывает электромагнитное поле), а другие сегменты Т1, Т3, Т5, Т6 не эксплуатируются (то есть находятся в выключенном состоянии, через сегменты не течет никакой ток).

Также показан источник 4 постоянного тока, имеющий первую линию 4а при первом электрическом потенциале и вторую линию питания 4b при другом электрическом потенциале. Источник S энергии подключен к линиям 4а, 4b. Каждый сегмент содержит несколько линий (прежде всего, три линии) для передачи отдельных фаз переменного тока.

В структуре, показанной на фиг.1, несколько инверторов P1, Р2, Р3 соединены параллельно друг другу относительно источника 4 постоянного тока, имеющего линии 4а, 4b. Инверторы P1, Р2, Р3 подключены к нескольким источникам переменного тока, и каждый из этих источников соединяет P1, Р2, Р3 с из одним сегментов T1, Т4 или Т2, Т5 или Т3, Т6. Согласно особому варианту, показанному на фиг.1, каждый инвертор P1, Р2, Р3 подключен к двум сегментам Т1, Т4; Т2, Т5; Т3, Т6.

Первый комплект сегментов содержит сегменты T1, Т4. Второй комплект сегментов содержит сегменты Т2, Т5. Третий комплект сегментов содержит сегменты Т3, Т6. Первый инвертор Р1 выполнен с возможностью подключения к каждому сегменту T1, Т4 первого комплекта сегментов. Второй инвертор Р2 выполнен с возможностью подключения к каждому сегменту Т2, Т3 второго комплекта сегментов. Третий инвертор Р3 выполнен с возможностью подключения к каждому сегменту Т3, Т6 первого комплекта сегментов.

Каждый соседний сегмент Т2, Т3, Т5 каждого сегмента T1, Т4 первого комплекта сегментов T1, Т4 выполнены с возможностью подключения исключительно к другому инвертору Р2, Р3, чем первый инвертор Р1. Также каждый соседний сегмент Т1, Т3, Т4, Т6 каждого сегмента Т2, Т5 второго комплекта из сегментов Т2, Т5 выполнен с возможностью подключения исключительно к другому инвертору Р1, Р3, чем второй инвертор Р2. Также каждый соседний сегмент Т2, Т4, Т5 каждого сегмента Т3, Т6 третьего комплекта из сегментов Т3, Т6 выполнен с возможностью подключения исключительно к другому инвертору P1, Р2, чем третий инвертор Р3.

Как схематически показано длиной транспортного средства 81, перемещающегося вдоль сегментов T1, …, Т6, только один сегмент T1, Т2, Т3 или Т4, Т5, Т6 пар сегментов T1, Т4 или Т2, Т5 или Т3, Т6 эксплуатируются, когда транспортное средство 81 перемещается в показанном на фиг.1 положении. Сегменты Т2, Т3, Т4 эксплуатируются для передачи энергии к приемникам 1a, 1b транспортного средства 81. Если транспортное средство продолжит перемещение на фиг.1 слева направо, то сегмент Т2 будет выключен, а вместо него будет включен сегмент Т5.

Как результат, только один из сегментов T1, Т2, Т3 или Т4, Т5, Т6 пар сегментов T1, Т4 или Т2, Т5 или Т3, Т6, который подключен к одному и тому же инвертору P1, Р2, Р3, будет эксплуатироваться единовременно. Следовательно, можно комбинировать инвертор P1, Р2, Р3 с источником постоянного по величине тока (на фиг.1 не показан), который выполнен для выработки желательного постоянного по величине тока через один сегмент T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6. В альтернативных структурах будет возможно, например, подключать более чем два сегмента Т1, …, Т6 к одному и тому же инвертору P1, Р2, Р3 и единовременно эксплуатировать только один из этих сегментов Т1, …, Т6.

Источник постоянного по величине тока может быть, например, подключен к выходу соответствующего инвертора P1, Р2, Р3, причем сегменты выполнены с возможностью подключения к соответствующему инвертору через источник постоянного по величине тока.

Не показанным на фиг.1 является также переключающий блок, выполненный для включения и выключения сегмента путем подключения или отключения сегмента Т1, …, Т6 к инвертору или от инвертора P1, Р2, Р3. Поскольку каждый сегмент T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6 из примера на фиг.1 содержит три линии для передачи разных фаз переменного тока, каждый переключающий блок содержит три переключателя, по меньшей мере один на линию.

Первый переключающий блок может быть предназначен для первого инвертора Р1 и может быть выполнен для включения и выключения сегмента Т1, Т4 путем подключения или отключения сегмента T1, Т4 к инвертору/от инвертора Р1.

На фиг.2 показан модуль, содержащий инвертор W, который может быть сконструирован, как известно специалисту. Например, в случае, если должен вырабатываться трехфазный переменный ток, то могут иметься мостики, содержащие последовательное соединение двух полупроводниковых переключателей для каждой фазы. Поскольку конструкция инвертора известна, то подробности со ссылкой на фиг.2 не приводятся. На стороне переменного тока инвертор W подключен к источнику 12 постоянного по величине тока. Этот источник 12 постоянного по величине тока состоит из цепи пассивных элементов, а именно одной индуктивности 18а, 18b, 18с в каждой фазовой линии переменного тока и одной емкости 20а, 20b, 20c в соединении, которое подключает одну из фазовых линий, начиная от точки 21а, 21b, 21c, к общей точке 11 звезды.

Источник постоянного по величине тока может также содержать в каждой фазовой линии вторую индуктивность, которая расположена на противоположной стороне точки 21 соединения относительно первой индуктивности 18. Подобная структура может быть названа трехфазной Т-образной цепью. Цель второй индуктивности заключается в том, чтобы минимизировать реактивную мощность, вырабатываемую сегментом, который подключен к источнику постоянного по величине тока.

В примере, показанном на фиг.2, фазовые линии источника 12 постоянного по величине тока подключены к точкам 7а, 7b, 7c соединения через вторую емкость 42а, 42b, 42c. Емкости 42 служат для компенсации внутренней индуктивности сегментов, которые могут быть подключены к точкам 7 соединения. «Компенсация» в данном случае означает, что реактивная мощность, вырабатываемая соответствующим сегментом, минимизирована, когда сегмент эксплуатируется. Это иллюстрирует принцип, что компенсирующая емкость может быть встроена в модуль, который также содержит источник постоянного по величине тока.

В примере, показанном на фиг.2, первый переключающий блок 13а, содержащий переключатели 16а, 16b, 16c по одному в каждой фазовой линии, подключен к точкам 7а, 7b, 7c соединения, и подобным образом полупроводниковые переключатели 16а, 16b, 16c второго переключающего блока 13b также подключены к точкам 7 соединения. Например, первый переключающий блок 13а может быть подключен к источнику 6а, 6c или 6e переменного тока согласно фиг.1, а второй переключающий блок 13b может быть подключен к источнику 6b, 6d или 6f согласно фиг.1.

Модуль, показанный на фиг.2, может быть использован вместо инверторов P1, Р2, Р3, показанных на фиг.1.

Как упомянуто выше, источники постоянного по величине тока для более чем одного сегмента одной и той же полосы движения могут быть объединены в общий модуль. Прежде всего, подобный модуль может быть заранее изготовлен и может быть установлен на месте проведения работ с малыми трудозатратами. Общий модуль может быть, например, использован вместо инвертора P1, Р2, Р3, показанного на фиг.1.

Пример такого общего модуля для двух сегментов показан на фиг.3, на котором показана модификация модуля согласно фиг.2. Модуль 61 содержит два подблока 22, 23, каждый из которых образует часть соответствующего источника постоянного по величине тока для сегмента, который должен быть подключен ко вторым контактам 15а, 15b, 15c. Как упомянуто выше, одинаковые ссылочные обозначения на разных фигурах указывают на одинаковые или функционально соответствующие элементы.

Подблоки 22, 23 содержат первые емкости 20 и (факультативно) вторые емкости 42а, 42b, 42c источника постоянного по величине тока. В дополнение, подблоки 22, 23 в каждой линии 103а, 103b, 103c (блок 22) или 104а, 104b, 104c (блок 23) содержат переключатель 16а, 16b, 16c. Эти переключатели 16 используются или для эксплуатации первого сегмента (не показан, который подключен ко вторым контактам 15 блока 22), эксплуатации второго сегмента (не показан, который подключен ко вторым контактам 15 блока 23) или не эксплуатации ни одного из сегментов. Следовательно, блоки могут использовать одну и ту же первую индуктивность 18а, 18b, 18c на входной стороне модуля 61.

Входная сторона содержит первые контакты 14а, 14b, 14c для подключения модуля к источнику питания (не показан). Эти контакты 14 подключены к точке 28а, 28b, 28c соединения линиями 100а, 100b, 100c, и каждая из этих линий 100 содержит первую емкость 18. Каждая из точек 28 соединения соединяет одну из линий 100 с соответствующими линиями 03а, 104а; 103b, 104b; 103c, 104c блоков 22, 23. Поскольку одни и те же первые индуктивности используются для эксплуатации нескольких сегментов (аналогичным образом, могут эксплуатироваться более чем два сегмента, если имеется более чем 2 подблока), то число компонентов уменьшается.

На фиг.4 показана схематическая структура, содержащая полосу движения для рельсового транспортного средства и транспортное средство 81, причем полоса движения оснащена несколькими сегментами Т1, …, Т8 для выработки электромагнитных полей, и в которой пары сегментов T1, Т4 или Т2, Т5 или Т3, Т6 подключены к одному и тому же инвертору P1, Р2, Р3, соответственно. В отличие от фиг.1 показано, что сегменты Т1, …, Т6 пар сегментов T1, Т4 или Т2, Т5 или Т3, Т6 выполнены с возможностью подключения к инверторам Р1, Р2, Р3 через источники C1, С2, С3 постоянного по величине тока. Например, первый инвертор Р1 выполнен с возможностью подключения к каждому сегменту T1, Т4 первого комплекта сегментов через первый источник С1 постоянного по величине тока. Также второй инвертор Р2 выполнен с возможностью подключения к каждому сегменту Т2, Т5 второго комплекта сегментов через второй источник С2 постоянного по величине тока. Также третий инвертор Р3 выполнен с возможностью подключения к каждому сегменту Т3, Т6 третьего комплекта сегментов через третий источник С32 постоянного по величине тока. Первый инвертор Р1 и первый источник СТ постоянного по величине тока образуют первый блок питания. Не показаны переключающие модули, которые выполнены для включения и выключения сегмента путем подключения или отключения сегмента Т1, …, Т6 к блокам питания/от блоков питания.

Любой сегмент Т1, …, Т8, включая его соединение с блоком питания, содержит внутреннюю индуктивность. На фиг.4 источники C1, С2, С3 постоянного по величине тока, прежде всего элементы источников постоянного по величине тока, могут быть выполнены так, что сегмент Т1, …, Т6 может эксплуатироваться на соответствующей резонансной частоте, и реактивная мощность, вырабатываемая сегментом Т1, …, Т6 по существу равна нулю. Например, первый источник С1 постоянного по величине тока может быть выполнен так, что сегмент Т1 или Т4 может эксплуатироваться на резонансной частоте, и реактивная мощность, вырабатываемая сегментом Т1 или Т4, по существу равна нулю.

На фиг.5 показана схематическая принципиальная схема соединений между блоком питания и сегментами двух разных полос движения. Инвертор Р выполнен с возможностью подключения к другому комплекту сегментов T1_b, T4_b, который предназначен для второй полосы движения, то есть второго рельсового пути. Первый и второй рельсовые пути могут, например, проходить параллельно друг другу, и каждая полоса движения может быть оснащена последовательно расположенными сегментами. По меньшей мере, некоторые из сегментов T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b разных полос движения могут эксплуатироваться посредством общего инвертора Р.

Соединение показано только для первой фазы переменного тока, однако следует понимать, что соединение в случае другой фазы выполнено одинаково.

Первый выход инвертора Р подключен через индуктивность L к первому переключателю S11. Первый переключатель S11 выполнен для подключения или отключения комплекта сегментов Т1_а, Т4_а, предназначенного для первой полосы движения, к инвертору Р. Также первый переключатель S11 выполнен для подключения или отключения комплекта сегментов T1_b, T4_b, предназначенного для второй полосы движения, к инвертору Р.

Относительно первой полосы движения, выход первого переключателя S11 подключен ко второму переключателю S12. Второй переключатель S12 выполнен для подключения или отключения сегмента Т1_а или сегмента Т4_а комплекта сегментов Т1_а, Т4_а к инвертору Р. Относительно второй полосы движения, выход первого переключателя S11 подключен к третьему переключателю S13. Третий переключатель S13 выполнен для подключения или отключения сегмента T1_b или сегмента Т4_b комплекта сегментов T1_b, T4_b, предназначенного для второй полосы движения, к инвертору Р.

Переключатели S11, S12, S13 встроены на стороне напряжения инвертора Р. Это выгодным образом ограничивает число фильтров индуктора, то есть число индуктивностей L, до одного на фазу.

Группа изобретений относится к электроснабжению транспортных средств с электротягой. Система для передачи электрической энергии к транспортному средству содержит электрическую проводниковую структуру, которая содержит несколько сегментов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8), причем каждый сегмент простирается вдоль пути движения. Каждый сегмент содержит одну линию для каждой фазы переменного тока. Система содержит несколько блоков питания для подачи переменного тока к соответствующему сегменту и источник тока для передачи электрической энергии к нескольким блокам питания, которые соединены параллельно относительно источника тока. Первый блок питания выполнен с возможностью подключения к каждому сегменту первого комплекта двух сегментов (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b). Каждый соседний сегмент (Т2, Т3, Т5) выполнен с возможностью подключения исключительно к другому блоку питания. Причем первый блок питания выполнен и/или расположен так, что внутренние импедансы его соединений с сегментами первого комплекта одинаковы. Технический результат заключается в возможности передачи энергии к электрическому транспорту близко расположенными сегментами одновременно, без потери уровня мощности. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система для передачи электрической энергии к транспортному средству (81), причем:
- система содержит по меньшей мере одну электрическую проводниковую структуру для выработки переменного электромагнитного поля и передачи посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству,
- проводниковая структура содержит несколько сегментов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8), причем каждый сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) простирается вдоль участка пути движения транспортного средства (81),
- каждый сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) содержит одну линию для каждой фазы переменного тока, который должен быть передан сегментом (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) для выработки электромагнитного поля,
- система содержит несколько блоков питания для подачи переменного тока к соответствующему сегменту,
- система содержит источник тока для передачи электрической энергии к нескольким блокам питания,
- несколько блоков питания соединены параллельно друг другу относительно источника тока,
- по меньшей мере первый блок питания из нескольких блоков питания выполнен с возможностью подключения к каждому сегменту (T1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) первого комплекта по меньшей мере из двух сегментов (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, Т4_b) по меньшей мере одной проводниковой структуры,
отличающаяся тем, что
- каждый соседний сегмент (Т2, Т3, Т5) каждого сегмента (T1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) первого комплекта сегментов (T1, Т4, Т1_а, Т4_а, T1_b, T4_b) выполнен с возможностью подключения исключительно к другому блоку питания, причем первый блок питания выполнен и/или расположен так, что внутренние импедансы соединений первого блока питания с сегментами (T1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) первого комплекта сегментов (T1, Т4, Т1_а, Т4_а, T1_b, T4_b) одинаковы.

2. Система по п.1, причем блок питания выполнен с возможностью подключения к сегменту (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8, Т1_а, Т4_а, T1_b, Т4_b) посредством переключающего блока (13а, 13b).

3. Система по п.1, причем блок питания содержит преобразователь напряжения.

4. Система по п.1, причем блок питания содержит источник (C1, С2, С3) постоянного по величине тока.

5. Система по п.2, причем блок питания содержит источник (C1, С2, С3) постоянного по величине тока.

6. Система по п.1, причем только один сегмент (T1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) первого комплекта сегментов (T1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) эксплуатируется единовременно.

7. Система по одному из пп.1-6, причем первый комплект сегментов (T1, Т4, Т1_а, Т4_а, T1_b, Т4_b) содержит четное множество сегментов (T1, Т4, Т1_а, Т4_а, T1_b, Т4_b).

8. Система по п.1, причем по меньшей мере один сегмент (Т2, Т3), который выполнен с возможностью подключения ко второму блоку питания, размещен между двумя последовательно расположенными сегментами (T1, Т4, Т1_а, Т4_а, T1_b, T4_b) первого комплекта сегментов (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b).

9. Система по п.1, причем первый блок питания расположен относительно по меньшей мере двух сегментов (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, Т4_b) первого комплекта сегментов (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) так, что расстояния между первым блоком питания и каждым по меньшей мере из двух сегментов (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) одинаковы.

10. Система по одному из пп.1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 или 9, причем первый комплект сегментов (T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) содержит первое множество сегментов (T1_a, Т4_а) первой проводниковой структуры и второе множество сегментов (T1_b, T4_b) второй проводниковой структуры.

11. Система по п.7, причем первый комплект сегментов (T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) содержит первое множество сегментов (T1_a, Т4_а) первой проводниковой структуры и второе множество сегментов (T1_b, T4_b) второй проводниковой структуры.

12. Система по п.10, причем первая проводниковая структура предназначена для первой полосы движения транспортных средств, а вторая проводниковая структура предназначена для второй полосы движения транспортных средств.

13. Система по п.11, причем первая проводниковая структура предназначена для первой полосы движения транспортных средств, а вторая проводниковая структура предназначена для второй полосы движения транспортных средств.

14. Способ эксплуатации системы для передачи электрической энергии к транспортному средству (81), включающий в себя шаги:
- выработка переменного электромагнитного поля и передача посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству (81) путем использования проводниковой структуры,
- использование нескольких сегментов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) как частей проводниковой структуры, причем каждый сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) простирается вдоль разных участков пути движения транспортного средства (81), причем одна линия или несколько линий каждого сегмента (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) используется/используются для передачи соответствующий фазы или соответствующих фаз переменного тока, который вырабатывает электромагнитное поле,
- использование нескольких блоков питания для подачи энергии к нескольким сегментам (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8), причем по меньшей мере первый блок питания из нескольких блоков питания выполнен с возможностью подключения к первому комплекту по меньшей мере из двух сегментов (T1, Т4),
- передача электрической энергии к нескольким блокам питания путем использования источника тока, причем блоки питания электрически соединены параллельно друг другу относительно источника тока,
- передача электрической энергии по меньшей мере к одному сегменту (Т1, Т4) первого комплекта сегментов (T1, Т4) путем подключения первого блока питания по меньшей мере к одному сегменту (T1, Т4),
отличающийся тем, что
электрическую энергию подводят к соседнему сегменту (Т2, Т3, Т5) по меньшей мере одного сегмента (T1, Т4) первого комплекта сегментов (T1, Т4) путем подключения соседнего сегмента (Т2, Т3, Т5) к другому блоку питания, причем первый блок питания выполнен и/или расположен так, что внутренние импедансы соединений первого блока питания с сегментами (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) первого комплекта сегментов (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) одинаковы.

15. Способ по п.14, в котором во время передачи электрической энергии блок питания подключают исключительно к одному сегменту (Т1, Т4; Т2, Т5; Т3, Т6) комплекта сегментов, который выполнен с возможностью подключения к блоку питания.

16. Способ по п.14 или 15, в котором электрическую энергию передают к соседнему сегменту (Т2, Т3, Т5) между двумя из сегментов (T1, Т4) первого комплекта сегментов (T1, Т4) путем подключения соседнего сегмента (Т2, Т3, Т5) к другому блоку питания, причем соседний сегмент (Т2, Т3, Т5), два сегмента (T1, Т4) первого комплекта сегментов и факультативно по меньшей мере еще один сегмент проводниковой структуры образуют последовательность следующих друг за другом вдоль полосы движения сегментов.

17. Способ изготовления системы для передачи электрической энергии к транспортному средству (81), включающий в себя шаги:
- обеспечение электрической проводниковой структуры для выработки переменного электромагнитного поля и переноса посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству,
- обеспечение нескольких сегментов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) как частей проводниковой структуры так, что каждый сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) простирается вдоль участка пути движения транспортного средства (81), причем каждый сегмент содержит одну линию для каждой фазы переменного тока, который должен передаваться сегментом (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) для выработки электромагнитного поля,
- обеспечение нескольких блоков питания,
- обеспечение источника тока для передачи электрический энергии к нескольким блокам питания, причем блоки питания электрически соединены параллельно друг другу по отношению к источнику тока,
- обеспечение для каждого сегмента (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) переключаемого электрического соединения сегмента (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8) и блока питания так, что для каждого сегмента (T1, Т4) по меньшей мере первого комплекта по меньшей мере из двух сегментов (T1, Т4) обеспечивается электрическое соединение между сегментом (T1, Т4) и первым блоком питания,
отличающийся тем, что
- для каждого соседнего сегмента (Т2, Т3, Т5) каждого сегмента (T1, Т4) первого комплекта сегментов (Т2, Т4) обеспечивают электрическое соединение между соседним сегментом (Т2, Т3, Т5) и другим блоком питания, причем первый блок питания выполнен и/или расположен так, что внутренние импедансы соединений первого блока питания с сегментами (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) первого комплекта сегментов (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b) одинаковы.

18. Способ по п.17, в котором электрические соединения между первым блоком питания и сегментами (T1, Т4) первого комплекта сегментов (T1, Т4) обеспечивают так, что первый блок питания является подключаемым исключительно к одному сегменту (T1, Т4) первого комплекта сегментов (Т1, Т4).