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. Соответствующая система содержит электрическую проводниковую структуру для выработки переменного электромагнитного поля и переноса посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству. Проводниковая структура содержит несколько сегментов, каждый сегмент в которой простирается вдоль разных участков пути движения транспортного средства. По меньшей мере один из сегментов связан с источником тока через соответствующий источник постоянного по величине тока, выполненный для поддержания электрического тока через сегмент постоянным по величине независимо от электрической мощности, которая передается к одному или более транспортным средствам, перемещающимся вдоль сегмента. 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 движения по полосе движения и для приведения в действие 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 приводимый в действие электричеством ходовой двигатель. Транспортное средство может быть также транспортным средством, имеющим гибридную двигательную установку, то есть систему, которая может эксплуатироваться электрической энергией или другой энергией, такой как электрохимически запасенная энергия или топливо (например, природный газ, бензин).
WO 2010/031593 A1 описывает систему и способ для передачи электрической энергии к транспортному средству, причем система содержит упомянутые выше характерные особенности. Раскрыто, что система содержит структуру из электрических проводников для выработки переменного электромагнитного поля и для переноса посредством него энергии к транспортному средству. Электрическая проводниковая система содержит по меньшей мере две линии, причем каждая линия выполнена для передачи одной из фаз переменного электрического тока. Проводниковая структура содержит несколько сегментов, каждый сегмент в которой 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 A1 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. Возможны комбинации, например, два сегмента могут быть подключены к источнику постоянного тока через общий инвертор.
В любом случае, выработка постоянного по величине переменного тока в линии или линиях сегментов имеет несколько преимуществ по сравнению с работой сегментов при постоянном по величине 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, которые должны 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.
Чтобы передавать достаточную мощность для приведения в движение транспортного средства (прежде всего, трамваем 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, соответственно, большие объемы. В дополнение, эти компоненты создают значительную часть стоимости производства таких систем.
Целью настоящего изобретения является разработка системы передачи электромагнитной энергии от дороги к транспортному средству или нескольким транспортным средствам, которая содержит по меньшей мере один сегмент электрической проводниковой структуры, который подключен к источнику тока через источник постоянного тока, в которой эффективность управления сегментом высокая, и в которой объем работ по изготовлению и установке системы уменьшен. Еще одной целью изобретения является разработка соответствующего способа изготовления системы и соответствующего способа управления системой.
Система согласно настоящему изобретению содержит источник тока для передачи электрической энергии к нескольким сегментам. Сегменты электрически соединены параллельно друг другу с источником тока, то есть каждый из сегментов, который питается источником тока, работает с использованием одинакового напряжения. Общий источник тока для нескольких сегментов не исключает наличия дополнительных сегментов, которые подключены к другому отдельному второму источнику тока. Кроме того, не все сегменты, которые питаются от источника тока, должны быть сегментами для обеспечения энергией транспортных средств на одной и той же полосе движения. Скорее рельсовый путь или дорога могут содержать, например, две полосы движения, проходящие параллельно друг другу, и каждая полоса движения может быть оснащена следующими друг за другом сегментами. По меньшей мере, некоторые из сегментов на разных полосах движения могут быть запитаны от общего источника тока.
Например, каждый нескольких сегментов может быть связан с источником тока через соответствующий переключающий блок, выполненный для включения или выключения сегмента путем подключения сегмента к источнику или отключения от источника. Каждое переключающее устройство может содержать определенное количество переключателей, которое соответствует числу линий соответствующих сегментов, причем линии выполнены для передачи разных фаз переменного тока. Предпочтительно, переключатели переключающего устройства включаются и выключаются синхронно, например, путем использования общего управляющего устройства для управления работой переключателей.
Каждый сегмент может быть связан с источником тока через источник постоянного по величине тока, выполненный для поддержания протекающего через сегмент тока постоянным по величине, пока сегмент эксплуатируется, независимо от электрической мощности, которая передается к одному или более транспортным средствам, перемещающимся вдоль сегмента. Термин «связан» включает в себя прямое электрическое соединение и альтернативно включает в себя индуктивную связь, например посредством трансформатора. Согласно прилагаемым пунктам формулы изобретения по меньшей мере один из сегментов связан с источником тока через источник постоянного по величине тока.
Каждый источник постоянного по величине тока содержит первую индуктивность, и в некоторых случаях более чем одну индуктивность, и содержит первую емкость, и в некоторых случаях более чем одну емкость. Индуктивность (индуктивности) и емкость (емкости) адаптированы друг к другу и к напряжению на входной стороне источника постоянного по величине тока так, что желательный ток постоянной величины выводится к выходной стороне, то есть стороне сегмента. Следовательно, входная сторона источника постоянного по величине тока является стороной источника тока. Первая индуктивность расположена в линии источника постоянного по величине тока, которая соединяет входную сторону с выходной стороной, и по меньшей мере одна точка соединения на линии соединена с первой емкостью.
Другими словами, по меньшей мере первая индуктивность и первая емкость, и в некоторых случаях дополнительные импедансы источника постоянного по величине тока и возможно 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 ток колеблется с резонансной частотой, 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 разной фазы переменного тока, источник постоянного по величине тока содержит соответствующее число линий, которые соединены в каждом случае с соответствующей линией сегмента, так что осуществляется последовательное соединение линии источника постоянного по величине тока с соответствующей линией сегмента. В случае нескольких линий каждая линия источника постоянного по величине тока содержит первую индуктивность, и первый импеданс подключен к линии через точку соединения. Прежде всего, точки соединения разных линий источника постоянного по величине тока могут быть подключены к общей точке звезды через соответствующую первую емкость. В любом случае на линии могут быть две точки соединения, 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, то цепь может быть названа П-образной цепью. Если на каждой линии имеется лишь одна точка соединения, то цепь может быть названа Т-образной цепью. В предпочтительном варианте осуществления согласно настоящему изобретению используется Т-образная цепь.
Любой сегмент, который выполнен для выработки электромагнитного поля для передачи энергии к транспортному средству, обладает внутренней индуктивностью. Согласно основной идее настоящего изобретения, внутренняя индуктивность используется для поддержания реактивной мощности на низком уровне. Следовательно, предлагается, что первая индуктивность и первая емкость, а также вторая индуктивность, которая образована, по меньшей частично (предпочтительно полностью), внутренней индуктивностью сегмента, адаптированы друг к другу и любой дополнительной емкости в сегменте так, что сегмент может работать на соответствующей резонансной частоте, и вырабатываемая сегментом реактивная мощность равна по существу нулю. Предпочтительно, вторая индуктивность полностью образована внутренней индуктивностью сегмента или линии сегмента. Кроме того, является предпочтительным, чтобы сегмент не содержал дополнительную емкость, которая компенсирует внутреннюю(-ие) индуктивность(-ти) сегмента, для предотвращения выработки сегментом реактивной мощности. Другими словами, реальная мощность, называемая также активной мощностью, 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.
Прежде всего, предлагается следующее: система для передачи электрической энергии к транспортному средству, прежде всего к привязанному к полосе движения транспортному средству, такому как легкое рельсовое транспортное средство, или к дорожному автомобилю, такому как автобус, причем
- система содержит электрическую проводниковую структуру для выработки электромагнитного поля и для переноса посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству,
- проводниковая структура содержит несколько сегментов, причем каждый сегмент простирается вдоль участка пути движения транспортного средства,
- каждый сегмент содержит одну линию для каждой фазы переменного тока, который должен передаваться сегментом для выработки электромагнитного поля,
- система содержит источник тока для передачи электрической энергии к нескольким сегментам, причем сегменты электрически соединены параллельно друг другу с источником тока,
- по меньшей мере один из сегментов связан с источником тока через соответствующий источник постоянного по величине тока, выполненный для поддержания протекающего через сегмент тока постоянным по величине, пока сегмент эксплуатируется, независимо от электрической мощности, которая передается к одному или более транспортным средствам, перемещающимся вдоль сегмента,
- каждый источник постоянного по величине тока содержит первую индуктивность, и факультативно более чем одну индуктивность, и содержит емкость, и факультативно более чем одну емкость, причем индуктивности и емкости адаптированы друг к другу и к напряжению на входной стороне источника постоянного по величине тока так, что желательный ток постоянной величины выводится к выходной стороне, то есть стороне сегмента,
- первая индуктивность расположена в линии источника постоянного по величине тока, которая соединяет входную сторону с выходной стороной, и по меньшей мере одна точка соединения на линии соединена с первой емкостью,
- первая индуктивность и первая емкость, а также вторая индуктивность, которая, по меньшей мере частично, образована внутренней индуктивностью сегмента, адаптированы друг к другу и любой дополнительной емкости в сегменте так, чтобы сегмент мог работать на соответствующей резонансной частоте, и вырабатываемая сегментом реактивная мощность по существу равна нулю.
Кроме того, предложен способ изготовления системы для передачи электрической энергии к транспортному средству, прежде всего, системы по одному из предшествующих пунктов, 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 как части проводниковой структуры так, чтобы каждый сегмент простирался 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 источника тока для направления электрический энергии к нескольким сегментам, причем сегменты электрически соединены параллельно друг другу с источником тока,
- соединение по меньшей мере одного из сегментов с источником тока через соответствующий источника постоянного по величине тока, который выполнен для поддержания протекающего через сегмент электрического тока постоянным по величине, пока сегмент эксплуатируется, независимо от электрической мощности, которая передается к одному или более транспортным средствам, перемещающимся вдоль сегмента,
- оснащение каждого источника постоянного по величине тока первой индуктивностью, и факультативно более чем одной индуктивностью, и первой емкостью, и в факультативно более чем одной емкостью, причем индуктивности и емкости адаптированы друг к другу 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,
- помещение первой индуктивности в линию источника постоянного по величине тока, которая соединяет входную сторону с выходной стороной, и подключение по меньшей мере одной точки соединения к первой емкости,
- задание величин первой индуктивности источника постоянного по величине тока и первой емкости, а также второй индуктивности, которая образована, по меньшей мере частично, внутренней индуктивностью сегмента, так, чтобы сегмент мог работать на соответствующей резонансной частоте, и вырабатываемая сегментом реактивная мощность по существу равна нулю.
В дополнение, предложен способ эксплуатации системы для передачи электрической энергии к транспортному средству, прежде всего системы по одному из предшествующих пунктов, включающий в себя шаги:
- выработка переменного электромагнитного поля и передача посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству путем использования электрической проводниковой структуры,
- использование нескольких сегментов как частей проводниковой структуры, в которой каждый сегмент простирается вдоль разных участков пути 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,
- передача электрической энергии к нескольким сегментам путем использования источника тока, причем сегменты электрически соединены параллельно друг другу с источником тока,
- поддержание протекающего по меньшей мере через один из сегментов тока постоянным по величине, пока сегмент эксплуатируется, независимо от электрической мощности, которая передается к одному или более транспортным средствам, перемещающимся вдоль сегмента, путем использования источника постоянного по величине тока, который связан с сегментом на одной стороне и с источником тока на другой стороне,
- использование в каждом источнике постоянного по величине тока первой индуктивности, и факультативно более чем одной индуктивности, и первой емкости, и факультативно более чем одной емкости, причем индуктивности и емкости адаптированы друг к другу 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, причем первая индуктивность помещена в линии источника постоянного по величине тока, которая соединяет входную сторону с выходной стороной, и причем по меньшей мере одна точка соединения линии подключена к первой емкости,
- эксплуатация сегмента так, что реактивная мощность, вырабатываемая сегментом, равна по существу нулю путем использования первой индуктивности и первой емкости, а также второй индуктивности, которая образована, по меньшей мере частично, внутренней индуктивностью сегмента, величины которых выбраны соответствующим образом.
Прежде всего, сегмент работает при резонансной частоте комбинации, которая образована сегментом, первой индуктивностью, первой емкостью, второй индуктивностью и другими необязательными компонентами.
Предпочтительно, каждый нескольких сегментов связан с источником тока через соответствующий источник постоянного по величине тока, который выполнен, как описано выше или ниже.
Сегменты могут содержать несколько линий, причем каждая линия выполнена для передачи разных фаз многофазного переменного тока, причем каждая линия нескольких сегментов связана с соответствующей линией источника постоянного по величине тока. Предпочтительно, сегменты и, следовательно, электрическая проводниковая структура содержат три линии. Однако также возможно, что имеются только две или более чем три фазы, передаваемые соответствующим числом линий. Прежде всего, каждый из сегментов может содержать участки каждой из линий так, что каждый сегмент вырабатывает электромагнитное поле, которое вызывается тремя фазами.
Первая индуктивность и первая емкость, предпочтительно, являются частями общего модуля, который электрически подключен к сегменту. В случае нескольких линий общий модуль предпочтительно содержит первые индуктивности и первые емкости всех линий источника постоянного по величине тока. Объединение нескольких компонентов в общий модуль облегчает монтаж системы на месте выполнения работ. Прежде всего, общий модуль может быть зарыт в землю. Кроме того, уменьшаются затраты труда не только на размещение блоков, но и также затраты труда на создание электрических соединений между компонентами и к внешним блокам (источник тока на одной стороне и сегмент на другой стороне). Общий модуль может также содержать дополнительное оборудование, такое как вентилятор охлаждения или устройство для жидкостного охлаждения. Кроме того, в общий модуль могут быть встроены инвертор, в случае источника постоянного тока, и устройство управления вышеупомянутым переключающим блоком или инвертором.
Например, общий модуль может содержать кожух и/или стойку, причем компоненты и блоки размещены внутри кожуха и/или закреплены на стойке.
Прежде всего, общий модуль может содержать первый и второй соединительные выводы для подключения разных секций источника питания к общему модулю. Это значит, что общий модуль сам содержит дополнительную секцию источника тока. Эта дополнительная секция электрические соединяет первый и второй соединительные выводы для подключения внешних секций источника тока.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, источник постоянного по величине тока соединен с источником тока через трансформатор, причем трансформатор выполнен для выработки входного напряжения, подводимого к источнику постоянного по величине тока так, что источником постоянного по величине тока вырабатывается желательный постоянный по величине ток. Трансформатор может быть также использован, согласно описанному в этом описании одному из вариантов осуществления, когда внутренняя индуктивность сегмента не используется для минимизации реактивной мощности. Другими словами, использование трансформатора может быть отдельной идеей или может комбинироваться с описанным выше изобретением.
Является предпочтительным, что вторая индуктивность полностью образована внутренней индуктивностью сегмента или линии сегмента, то есть трансформатор адаптирован ко второй индуктивности, так что вырабатывается входное напряжение, которое приводит к желательному постоянному по величине току.
Трансформатор увеличивает универсальность, поскольку он позволяет приспособить входное напряжение источника постоянного по величине тока к потребностям. Прежде всего, желательный постоянный по величине ток через сегмент может быть установлен путем выбора коэффициента трансформации трансформатора. Кроме того, трансформаторы, имеющие разные коэффициенты трансформации входного напряжения и выходного напряжения, могут быть использованы для подключения сегментов разного типа (в особенности имеющих разную длину линий и, следовательно, разную индуктивность) к одному источнику тока.
Варианты осуществления и примеры изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые фигуры. На фигурах показано:
Фиг. 1 структура, содержащая полосу движения для рельсового транспортного средства и автомобиля, в которой полоса движения оснащена несколькими сегментами для выработки электромагнитных полей и в которой сегменты подключены к источнику переменного тока через модули, содержащие переключающий блок и источник постоянного по величине тока,
Фиг. 2 структура, подобная показанной на фиг. 1 структуре, в которой сегменты соединены параллельно друг другу с источником постоянного тока,
Фиг. 3 структура, содержащая несколько сегментов, в которой пары сегментов подключены к одному и тому же инвертору для преобразования постоянного тока,
Фиг. 4 модуль, содержащий инвертор, источник постоянного по величине тока и структуру из двух переключающих устройств для подключения пары сегментов к источнику постоянного по величине тока,
Фиг. 5 принципиальная схема источника постоянного по величине тока, включающая в себя индуктивность для минимизации реактивной мощности, причем принципиальная схема показывает упрощенную версию для однофазного тока,
Фиг. 6 принципиальная схема, показывающая комбинацию источника постоянного по величине тока согласно фиг. 5 с сегментом,
Фиг. 7 принципиальная схема структуры, подобной показанной на фиг. 6 структуре, в которой часть внутренней индуктивности сегмента используется для минимизации реактивной мощности,
Фиг. 8 принципиальная схема структуры, подобной показанной на фиг. 7 структуре, в которой вся внутренняя индуктивность сегмента используется для минимизации реактивной мощности,
Фиг. 9 принципиальная схема, показывающая структуру согласно фиг. 8, которая подключена к трансформатору,
Фиг. 10 принципиальная схема структуры, подобной показанной на фиг. 9 структуре, в которой индуктивность источника постоянного по величине тока объединена с индуктивностью рассеяния трансформатора для уменьшения числа дискретных компонентов,
Фиг. 11 принципиальная схема структуры, подобной показанной на фиг. 10 структуре, в которой только часть внутренней индуктивности сегмента используется для минимизации реактивной мощности,
Фиг. 12 вариант осуществления модуля, содержащего переключающий блок и источник постоянного по величине тока, прежде всего, один из модулей согласно фиг. 1,
Фиг. 13 еще один вариант осуществления модуля, содержащего переключающий блок и источник постоянного по величине тока, в котором модуль также содержит управляющее устройство для управления работой переключателей и также содержит датчик тока для измерения тока через по меньшей мере одну из линий, которые должны быть подключены к линиям соответствующего сегмента,
Фиг. 14 другой вариант осуществления модуля, дополнительно содержащего емкости для компенсации индуктивности линий соответствующего сегмента,
Фиг. 15 еще одна модификация модуля, содержащего трансформатор для преобразования переменного напряжения на стороне источника переменного тока в другое напряжение на стороне сегмента, в котором индуктивность рассеяния на вторичной стороне трансформатора служит как индуктивность (то есть первая индуктивность) со стороны входа источника постоянного по величине тока, и
Фиг. 16 модификация модуля согласно фиг. 4, выполненная для обеспечения пары сегментов постоянным по величине током, в котором соответствующие источники постоянного по величине тока используют общую первую индуктивность, и в котором переключатели используются для приведения эксплуатации первого сегмента, второго сегмента или ни одного из сегментов.
На фиг. 1 схематически показано транспортное средство 81, прежде всего легкое рельсовое транспортное средством, такое как трамвай, перемещающееся вдоль рельсового пути. В этом особом варианте осуществления транспортное средство 81 содержит два приемника 1a, 1b для приема электромагнитного поля, которое создается сегментами Т1, …, Т6 рельсового пути. 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 5a, 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 передатчиков сигналов излучаются в направлении полосы движения.
Как упоминалось, рельсовый путь содержит серию расположенных последовательно сегментов T1, T2, T3, T4, T5, T6 (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.
В показанной на фиг. 1 ситуации 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, ТЗ, Т5, Т6 не эксплуатируются (то есть находятся в выключенном состоянии, через сегменты не течет никакой ток).
В показанном на фиг. 1 примере каждый сегмент подключен к линии 3 источника переменного тока через модуль M1, М2, M3, M4, M5, M6. Модуль M содержит переключающий блок, выполненный для включения и выключения сегмента путем подключения или отключения сегмента T к/от источника 3. Поскольку каждый сегмент в показном на фиг. 1 примере содержит три линии для передачи разных фаз переменного тока, каждый переключающий блок содержит три переключателя, по меньшей мере один переключатель на линию.
Кроме того, модули M содержат источник постоянного по величине тока. Источник 3 переменного тока питается переменным током посредством инвертора 55.
На всех фигурах одинаковые ссылочные обозначения указывают на элементы и устройства, имеющие одинаковые или похожие функции.
В противоположность структуре, показанной на фиг. 1, структура согласно фиг. 2 содержит источник 4 постоянного тока, имеющий первую линию 4a при первом электрическом потенциале и вторую питающую линию 4b при другом электрическом потенциале. Источник S энергии подключен к линиям 4a, 4b. Каждый сегмент содержит несколько линий (прежде всего, три линии) для передачи отдельных фаз переменного тока. В структуре, показанной на фиг. 2, на каждый сегмент имеется один инвертор K.
Фиг. 1 и фиг. 2 иллюстрируют разные принципы подачи электрической энергии к сегментам. Согласно принципу фиг. 1, многофазный переменный ток генерируется в центральной установке и подается к сегментам через источник переменного тока. Согласно принципу фиг. 2, источник тока является источником постоянного тока, соединяющим центральный источник энергии с отдельными инверторами. Однако эти принципы могут комбинироваться.
На фиг. 3 показан пример подобной комбинации. Имеются другие пути комбинирования принципов, и настоящее изобретение может быть применено также и к этим другим комбинациям. В структуре, показанной на фиг. 3, несколько инверторов соединены параллельно друг другу с источником 4 постоянного тока, имеющим линии 4a, 4b. Однако в отличие от показанной на фиг. 2 структуры, инверторы P1, Р2, P3 подключены к нескольким источникам переменного тока, и каждый из этих источников соединяет инвертор P с одним сегментом T. Согласно особому варианту осуществления, показанному на фиг. 3, каждый инвертор P подключен к двум сегментам T1, Т4; Т2, Т5; Т3, Т6. Как это схематически обозначено длиной транспортного средства 81, перемещающегося вдоль сегментов T, только один сегмент T1, T2, T3 или T4, T5, T6 пары сегментов T эксплуатируются, когда транспортное средство перемещается в положении, показанном на фиг. 3. Сегменты T2, T3, T4 эксплуатируются для передачи энергии к приемникам 1a, 1b транспортного средства 81. Работа сегментов T1, T5, T6 не приведет к значительному переносу энергии к транспортному средству 81. Если транспортное средство продолжит перемещение слева направо на фиг. 3, сегмент T2 будет выключен, а сегмент Т5 включен.
Как результат, только один из сегментов пары сегментов T, который подключен к одному и тому же инвертору P, будет работать единовременно. Можно объединить инвертор с источником постоянного по величине тока, который выполнен для выработки желательного постоянного по величине тока через один сегмент. В альтернативной структуре будет возможным, например, подключить к одному и тому же инвертору более чем два сегмента и единовременно эксплуатировать только один из этих сегментов.
На фиг. 4 показан модуль, содержащий инвертор W, который может быть сконструирован, как это известно специалисту. Например, если должен вырабатываться трехфазный переменный ток, то в нем могут быть мостики, содержащие последовательное соединение двух полупроводниковых переключателей для каждой фазы. Поскольку конструкция инверторов известна, подробности со ссылкой на фиг. 4 не описываются. На стороне переменного тока инвертор W подключен к источнику 12 постоянного по величине тока. Этот источник 12 постоянного по величине тока стоит из сети пассивных элементов, а именно, одной индуктивности 18a, 18b, 18c в каждой фазовой линии переменного тока и одной емкости 20a, 20b, 20c в соединении, которое соединяет одну из фазовых линий, начинающихся в точках 21а, 21b, 21 с соединения, с точкой 11 звезды.
Как будет описано ниже, источник постоянного по величине тока может также содержать в каждой фазовой линии вторую индуктивность, которая расположена на противоположной стороне точки 21 соединения, чем первая индуктивность 18. Подобная структура может быть названа трехфазной T-образной цепью. Целью второй индуктивности является минимизация реактивной мощности, вырабатываемой сегментом, который подключен к источнику постоянного по величине тока.
В показанном на фиг. 4 примере фазовые линии источника 12 постоянного по величине тока подключены к точкам 7a, 7b, 7c соединения через вторую емкость 42a, 42b, 42c. Емкости 42 служат для компенсации внутренней индуктивности сегментов, которые могут быть подключены к точкам 7 соединения. «Компенсация» в данном случае означает, что вырабатываемая соответствующим сегментом реактивная мощность минимизируется, когда сегмент эксплуатируется. Это иллюстрирует принцип, что компенсирующая емкость может быть встроена в модуль, который также содержит источник постоянного по величине тока. Возможны модификации модуля, показанного на фиг. 4. Например, модуль может не содержать инвертор, поскольку инвертор может быть расположен в центральной установке, и несколько модулей могут быть соединены параллельно друг другу с источником переменного тока, например, как показано на фиг. 1. Кроме того, переключающие блоки 13a, 13b, которые показаны на правой стороне фиг. 4, могут быть опущены или один переключающий блок может быть объединен с источником постоянного по величине тока. В этом случае является предпочтительным, что переключающий блок расположен на входной стороне источника постоянного по величине тока, то есть выключение переключающего блока означает, что источник постоянного по величине тока отсоединен от источника тока.
В показанном на фиг. 4 примере первый переключающий блок 13a, содержащий полупроводниковые переключатели 16a, 16b, 16c, по одному в каждой фазовой линии, подключен к точкам 7a, 7b, 7c соединения, и аналогичным образом полупроводниковые переключатели 16a, 16b, 16c второго переключающего блока 13b также подключены к точкам 7 соединения. Например, первый переключающий блок 13a может быть подключен к источнику 6a, 6c или 6e переменного тока на фиг. 3, а второй переключающий блок 13b может быть подключен к источнику 6b, 6d или 6f переменного тока на фиг. 3.
Показанная на фиг. 5 Т-образная цепь содержит первую индуктивность L6P1 и вторую индуктивность L6P2. Индекс «6P» указывает на то, что источник постоянного по величине тока может быть шестиполюсным фильтром, то есть сетью пассивных компонентов, имеющей три фазовые линии и, следовательно, имеющей три полюса или контакта на входной стороне и три полюса или контакта на выходной стороне источника постоянного по величине тока. Однако изобретение не ограничено тремя фазами. Скорее изобретение может быть применено к работе при постоянном по величине токе сегментов, имеющих только одну фазовую линию, то есть сегменты эксплуатируются с использованием однофазного переменного тока. Кроме того, изобретение может быть применено к любому числу фаз.
Показанные на фиг. 5 - фиг. 11 рисунки относятся к случаю однофазного источника постоянного по величине тока. На фиг. 12-15 показаны соответствующие примеры для случая трех фаз.
В фазовой линии 100 между первой и второй индуктивностями L6P1 и L6P2 расположена точка 21 соединения, к которой подключена емкость C6P. Противоположный полюс емкости подключен к другой линии 101, которая не содержит первую и вторую индуктивности или (в случае многофазной структуры) подключен к точке звезды.
Входная сторона источника 12 постоянного по величине тока показана на фиг. 5 слева. Напряжение на входной стороне обозначено через Ue6p, а ток на входной стороне обозначен через 11. Ток на выходной стороне обозначен через h.
На фиг. 6 показан источник 12 постоянного по величине тока согласно фиг. 5, подключенный к сегменту Т, который имеет внутреннюю индуктивность LT. Как результат, обычно необходимо компенсировать внутреннюю индуктивность LT посредством дополнительной емкости CT, подключенной последовательно к внутренней индуктивности LT для того, чтобы эксплуатировать сегмент на желательной резонансной частоте и чтобы уменьшить или минимизировать реактивную мощность, которая была бы выработана или вырабатывается, пока сегмент T эксплуатируется.
Согласно настоящему изобретению предлагается использовать по меньшей мере часть внутренней индуктивности сегмента T в качестве части T-образной цепи источника постоянного по величине тока. Например, эта часть всей внутренней индуктивности LT используется для уменьшения или устранения реактивной мощности, вырабатываемой сегментом T.
На фиг. 7 показан случай, в котором используется только часть внутренней индуктивности LT. Штриховая линия, окружающая элементы Т-образной цепи, разрезает внутреннюю индуктивность LT на две части. Как результат, есть еще одна часть внутренней индуктивности LT, которая должна быть компенсирована дополнительной емкостью CT. Однако величина этой компенсирующей емкости меньше по сравнению со случаем, показанным на фиг. 6.
На фиг. 8 показан случай, когда вся внутренняя индуктивность LT используется как часть Т-образной цепи. Однако внутренняя индуктивность LT обычно больше, чем индуктивность, которая необходима для выработки постоянного по величине тока требуемой величины (первая индуктивность L6P1 с данным входным напряжением. С другой стороны, первая и вторая индуктивности Т-образной цепи должны иметь одинаковые размеры, то есть иметь одинаковую величину. Следовательно, индуктивности, показанные на фиг. 8, более длинные (что соответствует большей величине) по сравнению с фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7.
При резонансе индуктивности и емкости источника постоянного по величине тока адаптированы к частоте переменного тока на входной стороне источника постоянного по величине тока так, что протекающий через сегмент переменный ток колеблется с резонансной частотой, которая является резонансной частотой комбинации сегмента с источником постоянного по величине тока; к LC-цепи то есть цепи, содержащей индуктивность L и емкость C, применимо следующее:
,
где jω обозначает комплексную угловую частоту. С учетом фиг. 5 уравнение (1) может быть записано:
,
где L6P обозначает величину первой и второй индуктивности. Ток I2 на выходной стороне источника постоянного по величине тока равен:
.
Что означает, что желательный постоянный по величине ток такой величины может быть достигнут выбором величины входного напряжения Ue6p и индуктивности L6P, соответственно. Другими словами, со ссылкой на фиг. 8, входное напряжение должно быть выполнено для достижения желательного постоянного по величине тока на выходной стороне источника постоянного по величине тока.
Следовательно, является предпочтительным использование трансформатора 52 на входной стороне источника постоянного по величине тока, как показано на фиг. 9. Показанная на фиг. 9 эквивалентная принципиальная схема содержит внутри трансформатора 52 первую индуктивность рассеяния 178 на первичной стороне (входная сторона) трансформатора и вторую индуктивность рассеяния 179 на выходной стороне (вторичная сторона) трансформатора. Напряжение на входной стороне трансформатора обозначено через US. Коэффициент трансформации трансформатора 52 (то есть отношение входного напряжения US к выходному напряжению Ue6p трансформатора) выбрано так, что достигается желательное входное напряжение источника постоянного по величине тока.
Как показано на фиг. 10, число дискретных компонентов может быть дополнительно уменьшено, если индуктивность L6P1 источника постоянного по величине тока реализована тем же дискретным элементом, что и индуктивность на вторичной стороне (выходной стороне, на правой стороне трансформатора 52 на фиг. 10) трансформатора 52. Прежде всего, обмотка на выходной стороне трансформатора 52 может иметь такие размеры, что она имеет величину индуктивности, которая равна величине индуктивности второй индуктивности источника постоянного по величине тока. Это значит, что нет никакого дополнительного дискретного компонента, а только обмотка на вторичной стороне трансформатора. Следовательно,
,
где LS обозначает величину индуктивности рассеяния вторичной стороны трансформатора 52. Понятно, что принципиальные схемы на фиг. 9, фиг. 10 и фиг. 11 эквивалентны. Прежде всего, небольшие индуктивности 178 на первичной стороне трансформатора 52 и 179 на вторичной стороне трансформатора 52 являются индуктивностями обмоток на первичной и вторичной стороне, соответственно.
На фиг. 11 показан вариант согласно фиг. 10, в котором дополнительная емкость CT используется для компенсации части внутренней индуктивности сегмента T.
Трансформатор может быть также использован, если вся внутренняя индуктивность должна быть компенсирована или не компенсирована, то есть если никакая часть внутренней индуктивности не используется для уменьшения или минимизации реактивной мощности.
На фиг. 12 показан модуль 11, содержащий источник 12 постоянного по величине тока и переключающий блок 13. Подобно фиг. 4, здесь имеются три линии для трех фаз трехфазного переменного тока. Каждая линия имеет первый контакт 14a, 14b, 14c для соединения линии с источником переменного тока (например, источником переменного тока 3 согласно фиг. 1). Кроме того, каждая линия имеет второй контакт 15a, 15b, 15c для соединения линии с тремя линиями переменного тока соответствующего сегмента, например, сегментов T1 или T2 согласно фиг. 1. Модуль 11 может быть использован как один из модулей M на фиг. 1. Однако вторая индуктивность 19 (см. ниже и на фиг. 12) может быть частично или полностью опущена, если внутренняя индуктивность сегмента используется для минимизации реактивной мощности. Кроме того, переключающий блок может быть опущен или может быть заменен инвертором или трансформатором.
Вдоль пути тока любой из трех линий модуля 11 между первым контактом 14 и вторым контактом 15 расположены следующие компоненты. В переключающем блоке 13 полупроводниковый переключатель 16, прежде всего IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), и защитный диод 17 соединены параллельно друг другу. Соответствующее управляющее устройство для управления работой переключателей 16 на фиг. 12 не показано. Вдоль пути тока от переключающего устройства 13 ко второму контакту 15 линия подключена к индуктивности или содержит индуктивность 18 с последующей точкой 21 соединения и второй индуктивностью. Точка 21 соединения каждой линии подключена к общей точке 11 звезды через емкость 20.
Прежде всего, первая индуктивность 18 и первая емкость 20 образуют источник постоянного по величине тока, то есть при работе соответствующий сегмент снабжается постоянным по величине переменным током, который является независимым от нагрузки. Вторая индуктивность 19 является не обязательной, но предпочтительной для предотвращения генерирования реактивной мощности во время работы сегмента. Прежде всего, первая и вторая индуктивности выполнены одинаковыми по величине.
Вообще говоря, источник 12 постоянного по величине тока, показанный на фиг. 12, является пассивной цепью, это значит, что ни один компонент источника 12 постоянного по величине тока не является активно регулируемым, как это было бы в случае транзистора в линии, который используется для ограничений тока. Благодаря двум индуктивностям, точке соединения и емкости для каждой линии, показанная на фиг. 12 цепь может быть названа T-образной цепью. Альтернативно, могут быть использованы другие пассивные цепи при условии, что по меньшей мере часть внутренней индуктивности сегмента используется для минимизации реактивной мощности.
Как упоминалось выше, показанная на фиг. 12 комбинация переключающего блока и источника постоянного по величине тока содержит линию, которая соединяет первый контакт 14 со вторым контактом 15. Нет никакой индуктивной связи. Альтернативный вариант, содержащий подобную индуктивную связь, будет описан со ссылкой на фиг. 15.
В дальнейшем варианты, осуществления и альтернативы модуля 11 согласно фиг. 12 будут описаны со ссылкой на фиг. 13 - фиг. 15. Одинаковые ссылочные обозначения будут использованы для указания на компоненты, которые имеют такие же функции, что и компоненты, показанные на фиг. 12. Термин «такие же функции» означает, что величины индуктивностей и емкостей не обязательно должны быть одинаковыми. Кроме того, примеры на фиг. 12 - фиг. 15 содержат три фазовые линии. Однако, хотя это не является обычным, число фаз может отличаться.
Показанный на фиг. 13 модуль 31 дополнительно содержит в каждой линии второй переключатель 32a, 32b, 32c между первым контактом 14a, 14b, 14c и регулируемым переключателем 16a, 16b, 16c. Второй переключатель 32 выполнен для размыкания линии в случае перегрузки по току. Например, причиной перегрузки по току могут быть утечки в землю или замыкание на землю. Вторые переключатели 32 механически или другим образом соединены друг с другом так, что размыкание линии, осуществленное одним из переключателей 32, заставляет другие переключатели также размыкать линию.
Внутри модуля 31 размещен управляющий блок 34 низкого уровня для выполнения действий, необходимых для переключения регулируемых переключателей 16a, 16b, 16c. На практике управляющий блок 34 низкого уровня может быть реализован блоком управления затвором IGBT или другого переключающего элемента. Работа управляющего блока 34 низкого уровня регулируется управляющим устройством 36 высокого уровня. В показанном на фиг. 13 - фиг. 15 примере управляющее устройство 36 получает токовый сигнал от датчика 37 тока на одной из линий, в котором датчик 37 тока соединен с регулирующим устройством 36 через сигнальную линию 35. Управляющее устройство 36 выполнено для оценки токового сигнала и сравнения его со значением для сравнения, которое соответствует ожидаемой величине постоянного по величине тока, который должен вырабатываться источником постоянного по величине тока. Поэтому датчик 37 тока расположен на одной из линий между источником постоянного по величине тока и вторым контактом 15. Альтернативно, датчик тока может быть расположен за пределами модуля 31 в линии сегмента. Например, если расхождение между ожидаемой величиной тока и величиной, измеренной датчиком тока, отличается на величину большую, чем заранее установленная пороговая величина, управляющее устройство 36 управляет управляющим блоком 34 низкого уровня для открывания регулируемого переключателя 16.
Дополнительно или альтернативно, регулирующее устройство 36 подключено к рамочной антенне 38 системы обнаружения для обнаружения присутствия транспортного средства вблизи соответствующего сегмента. Регулирующее устройство 36 выполнено для оценки соответствующего сигнала обнаружения транспортного средства, полученного от рамочной антенны системы обнаружения. В зависимости от присутствия транспортного средства вблизи соответствующего сегмента, регулирующее устройство 36 управляет регулирующим блоком 34 низкого уровня для закрывания или открывания регулируемых переключателей 16 так, что соответствующий сегмент эксплуатируется только тогда, когда транспортное средством находится вблизи сегмента. Прежде всего, в случае зарытых в землю фазовых линий сегмента «вблизи» означает, что транспортное средство расположено или перемещается над сегментом.
На фиг. 13 также показана еще одна другая не обязательная особенность. Две из фаз линий модуля соединены с управляющим устройством 36. Точки соединения 40a, 40b этих соединительных линий 33 с фазовыми линиями расположены между первым контактом 14 и переключателями 16 или, при наличии, вторыми переключателями 32. Следовательно, управляющее устройства 36 может измерять напряжение между двумя из фазовых линий источника питания переменного тока. Эта информация может быть использована для принятия решения, должны ли регулируемые переключатели 16 быть включенными. Например, если напряжение слишком мало, регулирующее устройство 36 не запускает регулирующий блок 34 низкого уровня для переключения переключателя 16. Одной возможной причиной слишком низкого напряжения является повреждение линии (например, замыкание на землю) линий источника переменного тока. Другой возможностью является выход из строя инвертора, который вырабатывает переменный ток, протекающий через источник переменного тока.
Из вышеприведенного описания следует, что некоторая интеллектуальная система, имеющая отношение к правильной работе соответствующего сегмента, может быть встроена в управляющее устройство переключающего блока.
Структура согласно фиг. 13 позволяет питать управляющее устройство непосредственно от источника переменного тока без необходимости дополнительного энергоснабжения для управляющего устройства или управляющего блока.
Управляющее устройство может быть встроено в общий кожух и/или присоединено к общей стойке с переключающим блоком. Вообще говоря, комбинация регулируемых переключателей и управляющего устройства может быть изготовлена заранее и может быть встроена затем на месте проведения работ.
На фиг. 14 показан вариант осуществления, содержащий дополнительные емкости 42a, 42b, 42c. В отличие от первой емкости 20, вторая емкость 42 расположена между точкой соединения 21 и вторым контактом 15 в фазовой линии. Целью второй емкости 42 является компенсация индуктивности соответствующей линии присоединенного сегмента. «Компенсация» в этом аспекте означает настройку сегмента в резонанс при желательной частоте переменного тока источника и предотвращение отбора реактивной мощности.
На фиг. 15 показан модуль 51, содержащий трансформаторное устройство 52 вместо индуктивностей 18 на фиг. 13, фиг. 14. Предпочтительно, трансформаторное устройство 52 обеспечивает гальваническое разделение первичной стороны и вторичной стороны. Первичная сторона является стороной регулируемых переключателей 16. Соответственно, вторичная сторона является стороной вторых контактов 15. Трансформаторное устройство 52 может быть трехфазным трансформатором или набором отдельных трансформаторов для каждой линии. Индуктивности на вторичной стороне трансформаторного устройства в отношении выработки постоянного по величине тока через сегмент работают так же, как индуктивности 18. Модуль 51 может содержать заранее изготовленный блок 53, содержащий трансформаторное устройство 52 и емкости 20, включая точки соединения 21 и точку 10 звезды.
Прежде всего, модуль 11, 21, 31 или 41 согласно фиг. 15 может охлаждаться дополнительным охлаждающим устройством, таким как вентилятор. Обычно для каждого модуля достаточно одного охлаждающего устройства. Модуль может быть расположен вблизи сегмента. Если имеются две полосы движения, которые проходят параллельно друг другу и которые определяются последовательно расположенными сегментами, модуль предпочтительно расположен между полосами движения и содержит по меньшей мере один источник постоянного по величине тока для каждого пути. Полосами движения могут быть рельсовые пути для рельсовых транспортных средств или полосы движения для дорожных автомобилей, таких как автобусы.
Модули на фиг. 12 - фиг. 15 могут быть изменены. Прежде всего, датчик 37 тока, регулирующее устройство 36, включая регулирующий блок 34, и/или вторые переключатели 32 могут быть исключены. Прежде всего, компонентам могут быть приданы величины, как описано со ссылками на фиг. 5 - фиг. 11. Как упомянуто выше, источники постоянного по величине тока для более чем одного сегмента одной и той же полосы движения и/или другой полосы движения могут быть встроены в общий модуль. Прежде всего, такой модуль может быть изготовлен заранее и может быть установлен на месте проведения работ с малыми затратами труда.
Пример подобного общего модуля для двух сегментов показан на фиг. 16, которая демонстрирует модификацию модуля согласно фиг. 4. Модуль 61 содержит два подблока 22, 23, каждый из которых образует часть соответствующего источника постоянного по величине тока сегментов, которые должны быть подключены ко вторым контактам 15a, 15b, 15c. Как упомянуто выше, одинаковые номера позиций на разных фигурах обозначают идентичные или функционально соответствующие элементы.
Подблоки 22, 23 содержат первые емкости 20 и (не обязательно) вторые емкости 42a, 42b, 42c источника постоянного по величине тока. В дополнение, подблоки 22, 23 содержат переключатель 16a, 16b, 16c на каждой линии 103a, 103b, 103c (блок 22) или 104a, 104b, 104c (блок 23). Эти переключатели 16 используются или для приведения эксплуатации первого сегмента (не показан, подключен ко вторым контактам 15 блока 22), эксплуатации второго сегмента (не показан, подключен ко вторым контактам 15 блока 23) или не эксплуатации ни одного из сегментов. Следовательно, блоки могут использовать одни и те же первые индуктивности 18a, 18b, 18c на входной стороне модуля 61.
Входная сторона содержит первые контакты 14a, 14b, 14c для подключения модуля к источнику питания (не показан). Эти контакты 14 подключены к точкам 28a, 28b, 28c соединения линиями 100a, 100b, 100c, и каждая из этих линий 100 содержит первую индуктивность 18. Каждая из точек 28 соединения соединяет одну из линий 100 с соответствующими линиями 103a, 104a; 103b, 104b; 103c, 104c блоков 22, 23.
Поскольку одни и те же первые индуктивности 18a, 18b, 18c используются для приведения эксплуатации нескольких сегментов (таким же образом могут эксплуатироваться более чем два сегмента, если имеются более чем 2 подблока), то число компонентов уменьшено.
Варианты осуществления согласно фиг. 16 могут быть изменены. Например, первая индуктивность 18 может быть образована обмоткой на вторичной стороне трансформатора, подобно трансформатору 52, показанному на фиг. 15. Дополнительно или альтернативно, переключатели 16 согласно фиг. 16 могут эксплуатироваться регулирующим блоком и регулирующим устройством, подобным регулирующему блоку 34 или регулирующему устройству 36 согласно фиг. 13 - фиг. 15.
Группа изобретений относится к электроснабжению транспортных средств. Система для передачи электроэнергии к транспортному средству содержит электрическую проводниковую структуру, которая содержит несколько сегментов, причем каждый сегмент простирается вдоль пути движения. Каждый сегмент содержит одну линию для каждой фазы переменного тока. Система содержит источник тока для передачи электрической энергии к нескольким сегментам, которые соединены параллельно друг другу с источником тока. Сегменты связаны с источником тока через соответствующий источник (12) постоянного по величине тока. Каждый источник (12) содержит первую индуктивность (L6P1) и первую емкость (C6P). Индуктивности и емкости адаптированы друг к другу и к напряжению так, что желательный постоянный по величине ток выводится к выходной стороне. Индуктивность (L6P1) расположена в линии (100) источника (12), и линия (100) соединена с емкостью (C6P). Индуктивность (L6P1) и емкость (C6P) адаптированы друг к другу так, что реактивная мощность, выработанная сегментом, равна нулю. Также заявлены способы изготовления и эксплуатации системы. Технический результат заключается в повышении эффективности управления сегментом системы для передачи электроэнергии. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 16 ил.
1. Система для передачи электрической энергии к транспортному средству (81; 91), в которой:
- система содержит электрическую проводниковую структуру (Т) для выработки переменного электромагнитного поля и для переноса посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству,
- проводниковая структура (Т) содержит несколько сегментов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6), причем каждый сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) простирается вдоль участка пути движения транспортного средства,
- каждый сегмент содержит одну линию для каждой фазы переменного тока, который должен передаваться сегментом для выработки электромагнитного поля,
- система содержит источник (3) тока для передачи электрической энергии к нескольким сегментам (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6), причем сегменты (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) электрически соединены параллельно друг другу с источником тока (3),
- по меньшей мере один из сегментов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) связан с источником (3) тока через соответствующий источник (12) постоянного по величине тока, выполненный для поддержания электрического тока через сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) постоянным, пока сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) эксплуатируется, независимо от электрической мощности, которая передается к одному или более транспортным средствам, перемещающимся вдоль сегмента (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6),
- каждый источник (12) постоянного по величине тока содержит первую индуктивность (L6P1), и факультативно более чем одну индуктивность, и содержит первую емкость (C6P), и факультативно более чем одну емкость, причем индуктивности и емкости адаптированы друг к другу 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,
- первая индуктивность (L6P1) расположена в линии (100) источника (12) постоянного по величине тока, которая соединяет входную сторону с выходной стороной, и по меньшей мере одна точка соединения линии (100) соединена с первой емкостью (C6P),
- первая индуктивность (L6P1) и первая емкость (C6P), а также вторая индуктивность (L6P2), которая образована, по меньшей мере частично, внутренней индуктивностью (LT) сегмента (Т), адаптированы друг к другу и к любой дополнительной емкости в сегменте так, что сегмент может эксплуатироваться на соответствующей резонансной частоте, и реактивная мощность, выработанная сегментом (Т), равна по существу нулю.
2. Система по п. 1, в которой первая индуктивность (L6P1) и первая емкость (C6P) являются частями общего модуля, который электрически подключен к сегменту.
3. Система по п. 2, в которой вторая индуктивность (L6P2) полностью образована внутренней индуктивностью (LT) сегмента (Т) или линии сегмента.
4. Система по п. 1, в которой по меньшей мере один сегмент (Т), который подключен к соответствующему источнику (12) постоянного по величине тока, содержит несколько электрических линий, подключенных к соответствующей линии источника (12) постоянного по величине тока, в которой:
- каждое последовательное соединение линии сегмента и линии источника (12) постоянного по величине тока выполнено для передачи разной фазы многофазного переменного тока,
- каждая линия источника (12) постоянного по величине тока содержит индуктор или систему индукторов, образующих первую индуктивность (L6P1), и содержит конденсатор или структуру конденсаторов, образующих первую емкость (С6P), которая подключена к линии через точку соединения, и
- для каждого из последовательных соединений первая индуктивность (L6P1) и первая емкость (C6P), а также вторая индуктивность (L6P2), которая образована, по меньшей мере частично, внутренней индуктивностью (LT) соответствующей линии сегмента, адаптированы друг к другу и любой дополнительной емкости в сегменте так, что сегмент может эксплуатироваться на соответствующей резонансной частоте, а реактивная мощность, вырабатываемая сегментом, равна по существу нулю.
5. Система по п. 4, в которой первая индуктивность (L6P1) и первая емкость (C6P) являются частями общего модуля, который электрически подключен к сегменту.
6. Система по одному из пп. 1-5, в которой вторая индуктивность (L6P2) полностью образована внутренней индуктивностью (LT) сегмента (Т) или линии сегмента.
7. Система по п. 6, в которой источник (12) постоянного по величине тока подключен к источнику тока через трансформатор и в которой трансформатор выполнен для выработки входного напряжения, подводимого к источнику (12) постоянного по величине тока так, что источником (12) постоянного по величине тока вырабатывается желательный постоянный по величине ток.
8. Система по п. 6, в которой сегмент не содержит дополнительную емкость, которая компенсирует внутреннюю(-ие) индуктивность(-ти) сегмента для предотвращения выработки сегментом реактивной энергии.
9. Система по п. 1, в которой источник (12) постоянного по величине тока подключен к источнику тока через трансформатор и в которой трансформатор выполнен для выработки входного направления, подводимого к источнику (12) постоянного по величине тока так, что источником (12) постоянного по величине тока вырабатывается желательный постоянный по величине ток.
10. Система по п. 9, в которой вторая индуктивность (L6P2) полностью образована внутренней индуктивностью (LT) сегмента или линии сегмента, то есть трансформатор адаптирован ко второй индуктивности (L6P2) так, что вырабатывается входное напряжение, которое приводит к желательному постоянному по величине току.
11. Система по п. 10, в которой индуктивность рассеяния трансформатора действует как первая индуктивность (L6P1) источника постоянного по величине тока.
12. Способ изготовления системы для передачи электрической энергии к транспортному средству, содержащий шаги:
- обеспечение электрической проводниковой структуры (T) для выработки переменного электромагнитного поля и переноса посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству,
- обеспечение нескольких сегментов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) как части проводниковой структуры (Т) так, что каждый сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) простирается вдоль участка пути движения транспортного средства, причем каждый сегмент содержит одну линию для каждой фазы переменного тока, которая должна передаваться сегментом для выработки электромагнитного поля,
- обеспечение источника (3) тока для направления электрический энергии к нескольким сегментам (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6), причем сегменты (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) электрически соединены параллельно друг другу с источником (3) тока,
- соединение по меньшей мере одного из сегментов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) с источником (3) тока через соответствующий источник (12) постоянного по величине тока, который выполнен для поддержания протекающего через сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) электрического тока постоянным по величине, пока сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) эксплуатируется, независимо от электрической мощности, которая передается к одному или более транспортным средствам, перемещающимся вдоль сегмента (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6),
- оснащение каждого источника (12) постоянного по величине тока первой индуктивностью (L6P1), и факультативно более чем одной индуктивностью, и первой емкостью (C6P), и факультативно более чем одной емкостью, причем индуктивности и емкости адаптированы друг к другу 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 (T),
- помещение первой индуктивности (L6P1) в линию (100) источника (12) постоянного по величине тока, которая соединяет входную сторону с выходной стороной, и подключение по меньшей мере одной точки соединения линии (100) к первой емкости (C6P),
- задание величин первой индуктивности (L6P1) источника постоянного по величине тока и первой емкости (C6P), а также второй индуктивности (L6P2), которая образована, по меньшей мере частично, внутренней индуктивностью (LT) сегмента так, чтобы сегмент мог работать на соответствующей резонансной частоте, и вырабатываемая сегментом (Т) реактивная мощность по существу равна нулю.
13. Способ эксплуатации системы для передачи электрической энергии к транспортному средству, включающий в себя шаги:
- выработка переменного электромагнитного поля и перенос посредством него электромагнитной энергии к транспортному средству путем использования электрической проводниковой структуры (Т),
- использование нескольких сегментов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) как частей проводниковой структуры (Т), в которой каждый сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) простирается вдоль разных участков пути 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,
- передача электрической энергии к нескольким сегментам (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) путем использования источника (3) тока, причем сегменты (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) электрически соединены параллельно друг другу с источником (3) тока,
- поддержание протекающего по меньшей мере через один из сегментов (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) тока постоянным по величине, пока сегмент (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) эксплуатируется, независимо от электрической мощности, которая передается к одному или более транспортным средствам, перемещающимся вдоль сегмента (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6), путем использования источника (12) постоянного по величине тока, который связан с сегментом на одной стороне и с источником тока на другой стороне,
- использование в каждом источнике (12) постоянного по величине тока первой индуктивности (L6P1), и факультативно более чем одной индуктивности, и первой емкости (C6P), и факультативно более чем одной емкости, причем индуктивности и емкости адаптированы друг к другу 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, причем первая индуктивность (L6P1) помещена в линии (100) источника (12) постоянного по величине тока, которая соединяет входную сторону с выходной стороной, и причем по меньшей мере одна точка соединения линии (100) подключена к первой емкости (C6P),
- эксплуатация сегмента (Т) так, что реактивная мощность, вырабатываемая сегментом, равна по существу нулю путем использования первой индуктивности (L6P1) и первой емкости (C6P), а также второй индуктивности (L6P), которая образована, по меньшей мере частично, внутренней индуктивностью (LT) сегмента (Т), параметры которых выбраны соответствующим образом.
| WO 2010000495 A1, 07.01.2010 | |||
| Тяговый линейный синхронный электропривод для маршрутной единицы подвижного состава | 1974 |
|
SU563904A3 |
| WO 2010031595 A2, 25.03.2010. | |||
