ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Российский патент 2020 года по МПК B60L9/18 B60L50/53 B61C3/02 B60L1/00 

Изобретение относится к электрической сети для рельсового транспортного средства, к рельсовому транспортному средству, а также к способу эксплуатации электрической сети.

Известно, что электрические сети рельсовых транспортных средств содержат так называемую высоковольтную секцию. Эта высоковольтная секция может быть, например, через пантограф электрически соединена с контактным проводом, причем контактный провод имеет высоковольтный потенциал, например 600 В, 750 В, 900 В, 1000 В, 1200 В, 1500 В или 3000 В. Высоковольтные потенциалы раскрыты в DIN EN 50163:2005-07. Кроме того, известно, что транспортное средства, прежде всего, трамваи, имеют также так называемую низковольтную секцию, причем низковольтная секция может иметь низковольтный потенциал 24 В, 48 В, 72 В, 96 В или 110 В. При этом низковольтные потенциалы раскрыты в DIN EN 50155 VDE 0155-200:2008-03 и в DIN EN 60077-1:2003-04 и DIN EN 60077-2:2003-04. В низковольтной секции могут быть размещены так называемые низковольтные потребители, например осветительные устройства, вентиляционные устройства и другие потребители.

Высоковольтная секция и низковольтная секция, как правило, электрически соединены через преобразователь постоянного напряжения. В низковольтной секции, как правило, также размещена так называемая низковольтная батарея, которая накапливает энергию для обеспечения низковольтных потребителей. Электрические линии снабжения низковольтной секции в данном случае проходят через все вагоны рельсового транспортного средства, в которых могут быть размещены низковольтные потребители. Для возможности с низковольтным потенциалом обеспечения достаточной для эксплуатации потребителя энергии требуются относительно большие поперечные сечения проводов, чтобы проводить требуемый ток.

DE 10 2012 216 312 А1 раскрывает рельсовое транспортное средство и способ эксплуатации рельсового транспортного средства, которое пригодно для батарейного питания и которое содержит промежуточный контур и батарею, причем он содержит средство для обеспечение напряжения промежуточного контура и средство для снижения и/или повышения напряжения промежуточного контура между первым и вторым уровнем напряжения, причем второй уровень напряжения соответствует напряжению батареи.

WO 2009/010417 А2 раскрывает электрическую систему привода, прежде всего, для рельсового транспортного средства. При этом предусмотрено, что электрическая система привода содержит электрический узел привода и соединенное с узлом привода непосредственно или опосредованно энергоаккумулирующее устройство, причем энергоаккумулирующее устройство содержит по меньшей мере один электрический аккумулятор энергии и по меньшей мере один электрохимический аккумулятор энергии.

WO 2015/039871 относится к энергоаккумулирующему устройству с аккумулятором энергии, который является подключаемым через понижающий преобразователь и дросселирующее устройство к электрическому энергоснабжению. Кроме того, энергоаккумулирующее устройство содержит преобразователь.

Существует техническая проблема разработки электрической сети для рельсового транспортного средства, рельсового транспортного средства, а также способа эксплуатации электрической сети, которые снижают вес и затраты на монтаж электрической сети и одновременно делают возможным надежное энергоснабжение низковольтных потребителей.

Решение технической проблемы следует из предметов с признаками п.п. 1, 11 и 12 формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Основной идеей изобретения является выполнение по меньшей мере двух разных высоковольтных секций в электрической сети рельсового транспортного средства, причем отдельные низковольтные потребители или группы низковольтных потребителей могут обеспечиваться энергией через вентильный преобразователь из этой высоковольтной секции. Вентильный преобразователь может быть преобразователем постоянного напряжения. За счет этого получается децентрализованное обеспечение низковольтных потребителей, причем отсутствует использовавшаяся до сих пор низковольтная секция электрическое сети.

Предлагается электрическая сеть для рельсового транспортного средства. Рельсовое транспортное средство может быть, прежде всего, трамваем. Впрочем, также возможно, что рельсовое транспортное средство является так называемым магистральным подвижным составом. При этом электрическая сеть может обозначать электрическую сеть рельсового транспортного средства. Электрическая сеть может содержать называемую тяговую сеть рельсового транспортного средства. Кроме того, электрическая сеть может служить для энергоснабжения высоковольтных потребителей и низковольтных потребителей.

Электрическая сеть содержит первую высоковольтную секцию. Первая высоковольтная секция может называться также высоковольтной частичной сетью, причем первая высоковольтная частичная сеть является частью электрической сети.

Первая высоковольтная секция может, прежде всего, содержать по меньшей мере одну электрическую линию, которая имеет первый высоковольтный потенциал. При этом первый высоковольтный потенциал может измеряться относительно опорного потенциала, например потенциала массы, рельсового транспортного средства или относительно потенциала рельса. Первый высоковольтный потенциал может находиться, например, в диапазоне от 600 В до 3 кВ. Прежде всего, такие высоковольтные потенциалы установлены в DIN EN50163:2005-07 как напряжения контактного провода. Прежде всего, первый высоковольтный потенциал может быть равен 750 В или 600 В. Первая высоковольтная секция может быть соединяемой, прежде всего, с внешней сетью энергоснабжения, например, через контактный провод, например через токоприемник. Разумеется, электрическое соединение между первой высоковольтной секцией и контактным проводом, то есть внешней сетью энергоснабжения, может также происходить через по меньшей мере один предохранительный элемент, например защитный орган, электрической линии. Таким образом, первый высоковольтный потенциал может соответствовать так называемому напряжению контактного провода.

Однако также возможно, что первая высоковольтная секция соединена с секцией промежуточного контура электрической сети рельсового транспортного средства, причем в секции промежуточного контура расположен так называемый конденсатор промежуточного контура. При этом первый высоковольтный потенциал может быть потенциалом промежуточного контура. Секция промежуточного контура может быть соединена, например, через выпрямитель или четырехквадрантный преобразователь, с внешней сетью энергоснабжения. Это соединение может дополнительно происходить через трансформатор. Также, первая высоковольтная секция может быть электрически соединена с секцией промежуточного контура через преобразователь постоянного напряжения.

К первой высоковольтной секции могут быть подключены так называемые высоковольтные потребители. Высоковольтный потребитель может быть, например, нагревательным устройством. Также к первой высоковольтной секции может быть подключен вентильный преобразователь, прежде всего инвертор, для выработки электрической энергии для тягового двигателя рельсового транспортного средства. Кроме того, к первой высоковольтной секции может быть подключен другой вентильный преобразователь, например инвертор, для выработки электрической энергии для потребителей переменного напряжения/переменного тока.

Таким образом, по меньшей мере один входной разъем упомянутых элементов может быть электрически соединенным или соединяемым с первой высоковольтной секцией. Выходной разъем упомянутых элементов может быть электрически соединенным или соединяемым с опорным потенциалом, например секцией опорного потенциала.

Далее электрическая сеть содержит по меньшей мере один низковольтный потребитель. Предпочтительно, электрическая сеть содержит несколько низковольтных потребителей или групп из более чем одного низковольтного потребителя. При этом низковольтный потребитель может обозначать элемент, допустимое напряжение питания которого ниже, чем высоковольтный потенциал первой высоковольтной секции. Прежде всего, максимально допустимое напряжение питания для низковольтного потребителя может составлять 24 В. Низковольтный потребитель может быть, например, осветительным устройством или частью вентиляционного устройства рельсового транспортного средства. Разумеется, рельсовое транспортное средство может содержать другие низковольтные потребители. Кроме того, электрическая сеть содержит по меньшей мере один вентильный преобразователь. Этот вентильный преобразователь может служить, прежде всего, для подключения по меньшей мере одного низковольтного потребителя или группы из нескольких низковольтных потребителей.

По меньшей мере один или несколько низковольтных потребителей могут быть размещены в низковольтной секции. Однако не все низковольтные потребителя рельсового транспортного средства могут быть подключены к низковольтной секции. Электрическая сеть может содержать несколько низковольтных секций, прежде всего, одну низковольтную секцию на вагон рельсового транспортного средства. Низковольтная секция может быть также названа децентрализованной низковольтной секцией. Подключенные к низковольтной секции низковольтные потребители могут быть электрически соединены параллельно и/или последовательно. Также, к низковольтной секции могут быть подключены логические схемы, прежде всего, логические защитные схемы.

Согласно изобретению электрическая сеть содержит по меньшей мере одну другую высоковольтную секцию, причем первая высоковольтная секция и по меньшей мере одна другая высоковольтная секция электрические соединены через по меньшей мере один высоковольтный преобразователь постоянного напряжения. Прежде всего, первая и другая высоковольтная секция могут быть электрически отделенными друг от друга высоковольтными секциями без электрического соединения через по меньшей мере один высоковольтный преобразователь постоянного напряжения. При этом по меньшей мере одна другая высоковольтная секция может также обозначаться как частичная высоковольтная сеть электрической сети. Также эта другая высоковольтная секция может содержать по меньшей мере одну электрическую линию. Другая высоковольтная секция может иметь другой высоковольтный потенциал. Другой высоковольтный потенциал может быть, прежде всего, равен первому высоковольтному потенциалу. Кроме того, другой высоковольтный потенциал может быть больше, чем низковольтный потенциал.

Другая высоковольтная секция, как более подробно описано ниже, может также обозначаться как стабилизированная высоковольтная секция и, таким образом, как стабилизированная высоковольтная бортовая сеть.

Далее, по меньшей мере один низковольтный потребитель и по меньшей мере одна высоковольтная секция соединены через по меньшей мере один вентильный преобразователь. Другими словами, по меньшей мере один низковольтный потребитель подключен к другой высоковольтной секции через по меньшей мере один вентильный преобразователь. Таким образом, низковольтная секция, к которой подключен низковольтный потребитель, может быть соединена с другой высоковольтной секцией через по меньшей мере один вентильный преобразователь.

Также возможно, что электрическая сеть содержит несколько низковольтных потребителей, причем каждый из этих низковольтных потребителей соответственно через вентильный преобразователь соединен с другой высоковольтной секцией. Факультативно или дополнительно, группа из более чем одного низковольтного потребителя может быть соединена через соответственно один вентильный преобразователь по меньшей мере с одной другой высоковольтной секцией. Таким образом, в этом случае несколько низковольтных потребителей, которые могут быть электрически подключены, например последовательно или параллельно, через общий вентильный преобразователь соединены с другой высоковольтной секцией или подключены к этой другой высоковольтной секции.

Таким образом, по меньшей мере один низковольтный потребитель не подключен к низковольтной бортовой сети рельсового транспортного средства. Скорее, по меньшей мере одна другая высоковольтная секция, а также по меньшей мере один вентильный преобразователь заменяют низковольтную бортовую сеть для подключения низковольтного потребителя. За счет этого, предпочтительным образом, становится возможным уменьшение поперечного сечения проводов электрических линий, так как для энергоснабжения низковольтных потребителей по причине высоковольтного потенциала в другой высоковольтной секции через электрические линии другой высоковольтной секции не должны протекать большие токи. За счет этого, предпочтительным образом, может уменьшаться вес электрической сети и, таким образом, рельсового транспортного средства, что, в свою очередь, приводит к снижению энергопотребления при приведении в движение рельсового транспортного средства. Далее по причине меньших поперечных сечений проводов, предпочтительным образом, достигается упрощенная установка/монтаж электрической сети в рельсовом транспортном средстве, прежде всего, в области вагонных переходов между двумя вагонами рельсового транспортного средства, поскольку не должны предусматриваться и монтироваться дорогостоящие шарнирные переходные узлы. Кроме того, также, предпочтительным образом, достигается надежное энергоснабжение по меньшей мере одного низковольтного потребителя.

В еще одном варианте осуществления электрическая сеть содержит по меньшей мере одну высоковольтную батарею, причем по меньшей мере одна высоковольтная батарея электрически соединена по меньшей мере с одной другой высоковольтной секцией. При этом высоковольтная батарея может отличаться от так называемой тяговой батареи рельсового транспортного средства. Так, например, рельсовое транспортное средство может содержать тяговую батарею, причем тяговая батарея электрически соединена или является соединяемой с первой высоковольтной секцией.

Номинальное напряжение высоковольтной батареи может быть равна высоковольтному потенциалу по меньшей мере одной другой высоковольтной секции. Факультативно, напряжение холостого хода высоковольтной батареи может быть равно высоковольтному потенциалу другой высоковольтной секции. Высоковольтная батарея может быть заряжаемой батареей. Входной разъем высоковольтной батареи может быть соединен с другой высоковольтной секцией, а выходной разъем высоковольтной батареи соединен с опорным потенциалом. При этом электрическая энергия для зарядки высоковольтной батареи может обеспечиваться через высоковольтный преобразователь постоянного напряжения из первой высоковольтной секции и/или из внешней сети электроснабжения.

Высоковольтный преобразователь постоянного напряжения в данном варианте осуществления может быть, прежде всего, но не исключительно, активным преобразователем постоянного напряжения, причем активный преобразователь постоянного напряжения может через управляемые элементы из входного напряжения, например высоковольтного потенциала первой высоковольтной секции, обеспечивать требуемое выходное напряжение, например, с высоковольтным потенциалов другой высоковольтной секции. При этом может быть, что входное напряжение является переменным во времени, причем высоковольтный преобразователь постоянного тока обеспечивает постоянное во времени или почти постоянное выходное напряжение.

Возможно, что высоковольтный потенциал в первой высоковольтной секции изменяется во времени, прежде всего, по причине изменяющегося напряжения внешней сети электроснабжения или при потере электрического контакта с внешней сетью электроснабжения. Однако в этом случае, предпочтительным образом, за счет высоковольтной батареи может обеспечиваться постоянный во времени высоковольтный потенциал в другой высоковольтной секции. Поэтому другая высоковольтная секция может обозначаться как стабилизированная высоковольтная бортовая сеть.

При этом, предпочтительным образом, повышается надежность энергоснабжения низковольтных потребителей, который подключены через по меньшей мере один вентильный преобразователь к этой другой высоковольтной секции.

В одном расширенном варианте осуществления электрическая сеть содержит по меньшей мере один вентильный преобразователь для подключения по меньшей мере одного низковольтного потребителя на вагон рельсового транспортного средства. Разумеется, также возможно, что электрическая сеть для одного, нескольких или всех вагонов рельсового транспортного средства содержит соответственно более чем один вентильный преобразователь.

За счет этого в каждом вагоне рельсового транспортного средства может быть размещен соответственно один вентильный преобразователь. Через этот вентильный преобразователь по меньшей мере один низковольтный потребитель этого вагона может быть подключен к другой высоковольтной секции.

Например, возможно, что по меньшей мере один низковольтный потребитель или несколько низковольтных потребителей расположены на плите или в электрошкафу, причем эта плита или электрошкаф, в свою очередь, расположены в вагоне рельсового транспортного средства. В этом случае на плите или в электрошкафу также может быть размещен по меньшей мере один вентильный преобразователь.

Также возможно, что рельсовое транспортное средство содержит более чем один вагон, прежде всего, до семи или до девяти вагонов.

За счет размещения по меньшей мере одного вентильного преобразователя на вагон для подключения низковольтных потребителе, предпочтительным образом, получается децентрализованное энергообеспечение низковольтных потребителей, прежде всего в так называемой островной топологии. Прежде всего, предпочтительным образом, возможно, что электрическая линия другой высоковольтной секции может быть проведена в каждый вагон рельсового транспортного средства, за счет чего, как описано выше, уменьшенное поперечное сечение проводов приводит к уменьшенному весу электрической сети и, таком образом, рельсового транспортного средства.

В одном расширенном варианте осуществления низковольтный потребитель вагона рельсового транспортного средства или группа из нескольких низковольтных потребителей вагона рельсового транспортного средства через вентильный преобразователь соединены с другой высоковольтной секцией. Это и соответствующие преимущества уже были разъяснены выше.

В еще одном варианте осуществления вентильный преобразователь для подключения по меньшей мере одного низковольтного потребителя является преобразователем постоянного напряжения. За счет этого, предпочтительным образом, надежно обеспечиваются электрической энергией низковольтные потребителя постоянного напряжения.

В альтернативном варианте осуществления вентильный преобразователь, разумеется, может быть также инвертором, прежде всего, чтобы подключать низковольтные потребители переменного напряжения к другой высоковольтной секции. Это, в свою очередь, делает возможным надежное энергообеспечение таких низковольтных потребителей переменного напряжения.

В еще одном дополнительном варианте осуществления номинальные потенциалы постоянного напряжения в первой и по меньшей мере одной другой высоковольтной секции одинаковы. Прежде всего, это может означать, что требуемые потенциалы постоянного напряжения в первой и по меньшей мере одной другой высоковольтной секции одинаковы. Как разъяснено выше, является возможным, что высоковольтные потенциалы в первой высоковольтной секции и по меньшей мере в одной другой высоковольтной секции изменяются во времени. Однако является существенным, что номинальный потенциал этих высоковольтных секций одинаков. Прежде всего, таким образом также номинальный высоковольтный потенциал в другой высоковольтной секции может составлять 750 В или 600 В. За счет этого, предпочтительным образом, получается недорогая и не сопряженная с потерями эксплуатация высоковольтного преобразователя постоянного напряжения.

Впрочем, также возможно, что потенциал номинального постоянного напряжения в первой и по меньшей мере одной другой высоковольтной секции отличаются друг от друга.

В одном дополнительном варианте осуществления потенциал постоянного напряжения, следовательно высоковольтный потенциал, по меньшей мере в одной другой высоковольтной секции является стабилизированным потенциалом постоянного напряжения. Это может означать, что потенциал постоянного напряжения в другой высоковольтной секции отклоняется не более чем на заданную величину от требуемого номинального потенциала постоянного напряжения, следовательно, номинального высоковольтного потенциала. Прежде всего, максимально допустимое или максимально устанавливаемое отклонение высоковольтного потенциала от номинального потенциала в первой высоковольтной секции может быть больше, чем соответствующее максимально допустимое или максимально устанавливаемое отклонение в другой высоковольтной секции. Как разъяснено выше, это может происходить за счет размещения высоковольтной батареи в другой высоковольтной секции. Факультативно или дополнительно, по меньшей мере один высоковольтный преобразователь постоянного напряжения может эксплуатироваться так, что обеспечивается стабилизированный потенциал постоянного напряжения в другой высоковольтной секции.

В одном дополнительном варианте осуществления по меньшей мере один низковольтный потребитель расположен в заземленной низковольтной секции. Это может означать, что по меньшей мере один разъем низковольтного потребителя, прежде всего выходной разъем, электрически соединен с разъясненным выше опорным потенциалом.

За счет размещения низковольтного потребителя в заземленной низковольтной секции, предпочтительным образом, получается, что просто и надежно может быть обнаруживаемой так называемая первая ошибка и, таким образом, могут быть инициированы мероприятия по исправлению ошибки. Прежде всего, это может означать, что неправильное функционирование такого низковольтного потребителя может быть быстро обнаружено, и за счет соответствующих инициированных мероприятий может быть минимизирован риск для пользователя и обслуживающего персонала рельсового транспортного средства.

В одном факультативном варианте осуществления по меньшей мере один низковольтный потребитель размещен в изолированной низковольтной секции.

Это может означать, что ни один из разъемов низковольтного потребителя не соединен с опорным потенциалом.

За счет размещения низковольтного потребителя в изолированной низковольтной секции, предпочтительным образом, получается, что обеспечивается защита от первой ошибки.

В принципе, размещение низковольтного потребителя в заземленной или изолированной низковольтной секции зависит от соответствующего сценария эксплуатации.

В одном дополнительном варианте осуществления по меньшей мере одна электрическая линия по меньшей мере одной другой высоковольтной секции проходит через два, предпочтительно все, вагоны рельсового транспортного средства. При этом является возможным, что точно одна электрическая линия проходит через все вагоны или более чем один вагон рельсового транспортного средства. Разумеется, также возможно, что другая высоковольтная секция содержит несколько электрических линий, причем, например, по одной электрической линии может проходить через соответственно один вагон рельсового транспортного средства, причем отдельные электрические линии могут проходить через соответственно несколько вагонов, но не все вагоны рельсового транспортного средства. Тогда к электрическим линиям может быть подключен соответственно вентильный преобразователь соответствующего вагона для подключения низковольтного потребителя соответствующего вагона.

За счет этого, предпочтительным образом, получается реализуемая с меньшим весом кабельная разводка низковольтных потребителей в каждом вагоне рельсового транспортного средства.

Кроме того, предлагается рельсовое транспортное средство с электрической сетью согласно одному из описанных в данном раскрытии вариантов осуществления.

При этом рельсовое транспортное средство может иметь один вагон, а предпочтительно несколько вагонов. В каждом вагоне может быть размещен по меньшей мере один низковольтный потребитель. Кроме того, возможно, что в одном из вагонов размещена высоковольтная батарея. Кроме того, в одном вагоне может быть размещен, предпочтительно, в том же вагоне, что и высоковольтная батарея, высоковольтный преобразователь постоянного напряжения. Кроме того, по меньшей мере одна электрическая линия по меньшей мере одной другой высоковольтной секции в одном из вагонов может проходить через несколько, но не все вагоны, или все вагоны рельсового транспортного средства.

За счет этого, предпочтительным образом, получается рельсовое транспортное средство с уменьшенным весом кабельной разводки для энергообеспечения низковольтных потребителей и с уменьшенными затратами на монтаж для прокладки электрических линий электрической сети, прежде всего, поскольку не должны предусматриваться создаваемые с затратами места перехода для электрических линий на переходах вагонов.

Кроме того, предлагается способ эксплуатации электрической сети согласно одному из раскрытий описанных вариантов осуществления. При этом по меньшей мере один вентильный преобразователь обеспечивает низковольтное напряжение по меньшей мере для одного низковольтного потребителя из другой высоковольтной секции.

При этом вентильный преобразователь для подключения низковольтного потребителя может быть активным вентильным преобразователем.

Кроме того, возможно, что электрическая энергия передается из другой высоковольтной секции в первую высоковольтную секцию, например, за счет соответствующего управления управляемыми элементами активного высоковольтного преобразователя постоянного напряжения. Например, электрическая энергия для приведения в действие тягового двигателя рельсового транспортного средства может передаваться из другой высоковольтной секции в первую высоковольтную секцию и к тяговому двигателю. Также можно передавать электрическую энергию из другой высоковольтной секции во внешнюю сеть электроснабжения (рекуперация). Это также может происходить за счет соответствующего приведения в действие управляемых элементов высоковольтного преобразователя постоянного напряжения.

Изобретение будет более подробно разъяснено посредством варианта осуществления. На фигурах показано:

Фиг. 1 - схематическая блок-схема электрической сети согласно изобретению, и

Фиг. 2 - схематический вид сбоку рельсового транспортного средства. Ниже одинаковые ссылочные обозначения указывают на элементы с одинаковыми или похожими техническими признаками.

На фиг. 1 показана схематическая блок-схема электрической сети 13 согласно изобретению. Электрическая сеть 13 содержит первую высоковольтную секцию 14. Первая высоковольтная секция 14 через предохранительный элемент 2, например, выполненный в виде защитного органа электрической линии предохранительный элемент 2, соединена с токоприемником 1. Токоприемник 1 может контактировать с контактным проводом 15, причем к контактному проводу приложен высоковольтный потенциал, например 600 В, относительно опорного потенциала внешней сети электроснабжения. Номинальный высоковольтный потенциал первой высоковольтной секции 14 может, таким образом, составлять, например, 600 В.

Входные разъемы электрического высоковольтных потребителей, прежде всего нагревательных устройства 8, являются соединяемыми через переключающие элементы 16 соответственно с первой высоковольтной секцией 14. Выходные разъемы нагревательных устройств 8 электрически соединены с секцией 17 опорного потенциала. Секция 17 опорного потенциала через колесные контакты 9 электрически соединена с рельсом 18, по которому перемещается рельсовое транспортное средством 22 (см. фиг. 2).

Далее показан тяговый инвертор 10, причем выходной разъем тягового инвертора 10 через предохранительный элемент 19 электрической линии, например, через так называемый NH-предохранительный элемент (низковольтный мощный предохранительный элемент), соединен с первой высоковольтной секцией 14. Выходной разъем тягового инвертора 10, в свою очередь, соединен с секцией 17 опорного потенциала. Тяговый инвертор 10 обеспечивает переменное напряжение для приведения в действие тягового двигателя 23 переменного тока рельсового транспортного средства 22.

Далее показан инвертор 11, причем входной разъем инвертора 11 через предохранительный элемент 19 линии электрически соединен с первой высоковольтной секцией 14. Выходной разъем инвертора 11, в свою очередь, соединен с секцией 17 опорного потенциала. Выходные разъемы части 17 переменного напряжения инвертора 11 могут быть электрически соединены с соответствующими потребителями инвертора.

Далее электрическая сеть 13 содержит другую высоковольтную секцию 20. Другая высоковольтная секция 20 через высоковольтный преобразователь 3 постоянного напряжения, который может быть активным преобразователем постоянного напряжения, соединена с первой высоковольтной секцией 14. Далее электрическая сеть 13 содержит высоковольтную батарею 4, причем входной разъем (положительный полюс) высоковольтной батареи 4 соединен с другой высоковольтной секцией 20, а выходной разъем высоковольтной батареи (отрицательный полюс) соединен с секцией 17 опорного потенциала. Другая высоковольтная секция 20 может также иметь номинальный высоковольтный потенциал 600 В.

Также возможно, что высоковольтная батарея 4 соединена с не показанным батарейным выходным разъемом высоковольтного преобразователя 3 постоянного напряжения. В этом случае высоковольтная батарея 4 может быть внутренне через высоковольтный преобразователь 3 постоянного напряжения или внешне через диод (не показан) соединена с другой высоковольтной секцией 20.

Далее электрическая сеть 13 содержит заземленную низковольтную секцию 6, причем заземленная низковольтная секция 6, в свою очередь, содержит низковольтные потребители 6a, 6b, 6c. В показанном на фиг. 1 примере осуществления низковольтные потребители 6a, 6b, 6c включены электрически параллельно. Далее два низковольтных потребителя выполнены как резистивные низковольтные потребители 6a, 6b, и один низковольтный потребитель выполнен как индуктивный низковольтный потребитель 6c. Однако это только приведенные в качестве примера исполнение и подключение низковольтного потребителя 6a, 6b, 6c.

Через выполненный в виде преобразователя постоянного напряжения вентильный преобразователь 21 для подключения низковольтного потребителя 6a, 6b, 6c первая низковольтная секция 6 электрически подключена к другой высоковольтной секции 20. При этом входные разъемы вентильного преобразователя 21 соединены с другой высоковольтной секцией 20, а также с секцией 17 опорного потенциала. Выходные разъемы вентильного преобразователя 21 соединены с низковольтной секцией 6. Далее показано, что по меньшей мере один разъем низковольтного потребителя 6a, 6b, 6c заземленной низковольтной секции 6 электрические соединены с секцией 17 опорного потенциала.

Далее показана изолированная низковольтная секция 7, которая, в свою очередь, содержит низковольтные потребители 7a, 7b, 7c. Низковольтные потребители 7a, 7b, 7c изолированной низковольтной секции 7, в свою очередь, включены электрически параллельно. Однако это параллельное включение является лишь приведенным в качестве примера расположением. Разумеется, возможны и другие подключения низковольтных потребителей 7a, 7b, 7c. Изолированная низковольтная секция 7 через другой вентильный преобразователь 5 электрически соединена с другой высоковольтной секцией 20. При этом, как разъяснено выше относительно вентильного преобразователя 21, входные разъемы другого вентильного преобразователя 5 соединены с другой высоковольтной секцией 20 и секцией 17 опорного потенциала. Выходные разъемы другого вентильного преобразователя 5 соединены с разъемами изолированной низковольтной секции 7. В изолированной низковольтной секции ни один из разъемов низковольтного потребителя не соединен с секцией 17 опорного потенциала.

Штриховой линией схематически показано разделение электрической сети 13 между разными вагонами W1, W2, W3, W4, W5 рельсового транспортного средства 22 (см. фиг. 2). При этом это разделение показано только в качестве примера. При этом показано, что заземленная низковольтная секция 6 с соответствующими низковольтными потребителями 6a, 6b, 6c размещена в четвертом вагоне W4 рельсового транспортного средства 22. Также в пятом вагоне W5 размещен вентильный преобразователь 21 для подключения заземленной низковольтной секции 6. Изолированная низковольтная секция 7 с низковольтными потребителями 7a, 7b, 7c, а также другой вентильный преобразователь 5 для подключения изолированной низковольтной секции 7 размещены в пятом вагоне W5. Высоковольтный преобразователь 3 постоянного напряжения, высоковольтная батарея 4, а также высоковольтный инвертор 11 размещены в третьем вагоне W3. Тяговый инвертор 10 расположен во втором вагоне W2. Нагревательные устройства 8 размещены в первом и в пятом вагонах W1, W5.

Далее показано, что другая высоковольтная секция 20, прежде всего электрическая линия второй высоковольтной секции 20, простирается через все пять вагонов W1, W5 рельсового транспортного средства 22. Также первая высоковольтная секция 14, прежде всего электрическая линия первой высоковольтной секции 14, а также секция 17 опорного потенциала, прежде всего электрическая линия секции 17 опорного потенциала, проходят через все вагоны W1, W5 рельсового транспортного средства 22. Точками показаны переходы электрических линий между вагонами.

Другая высоковольтная секция 20 в комбинации с вентильными преобразователями 5, 21 заменяет бортовую сеть низкого напряжения рельсового транспортного средства 22. За счет этого может быть уменьшено поперечное сечение проводов электрической линии другой высоковольтной секции 20, а также проще выполняются места перехода между вагонами W1, W5.

Таким образом, в целом достигается снижения веса электрических линий и, таким образом, рельсового транспортного средства 22.

На фиг. 2 показан схематический вид сбоку рельсового транспортного средства 22, которое может содержать электрическую сеть 13 согласно показанному на фиг. 1 варианту осуществления. Виден токоприемник 1, который контактирует с контактным проводом 15. Далее видны рельсы 18, по которым движется рельсовое транспортное средство 22. Рельсовое транспортное средство, прежде всего трамвай, может иметь пять вагонов W1, W5. При этом электрическая сеть 13 согласно представленному на фиг. 1 варианту осуществления может быть размещена в этих пяти вагонах W1, W5.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 токоприемник

2 предохранительный элемент

3 высоковольтный преобразователь постоянного напряжения

4 высоковольтная батарея

5 вентильный преобразователь

6 заземленная низковольтная секция

7 изолированная низковольтная секция

8 нагревательное устройство

9 колесный контакт

10 тяговый инвертор

11 инвертор

12 вагонный переход

13 электрическая сеть

14 первая высоковольтная секция

15 контактный провод

16 переключающий элемент

17 секция опорного потенциала

18 рельс

19 сопротивления

20 другая высоковольтная секция

21 вентильный преобразователь

22 рельсовое транспортное средство

23 тяговый двигатель переменного тока.

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Электрическая сеть для рельсового транспортного средства содержит первую высоковольтную секцию, другую высоковольтную секцию, низковольтный потребитель и вентильный преобразователь. Причем первая высоковольтная секция и другая высоковольтная секция электрически соединены через высоковольтный преобразователь постоянного напряжения. Причем низковольтный потребитель и другая высоковольтная секция соединены через вентильный преобразователь. При этом номинальный потенциал постоянного напряжения в первой и другой высоковольтной секциях равны. Также заявлены рельсовое транспортное средство с электрической сетью и способ эксплуатации электрической сети. Технический результат заключается в снижении веса и затрат на монтаж электрической сети при надежном энергоснабжении низковольтных потребителей. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электрическая сеть для рельсового транспортного средства (22), причем электрическая сеть (13) содержит первую высоковольтную секцию (14), причем электрическая сеть (13) содержит по меньшей мере один низковольтный потребитель (6a, 6b, 6с, 7a, 7b, 7c) и по меньшей мере один вентильный преобразователь (5, 21),

причем электрическая сеть (13) содержит по меньшей мере одну другую высоковольтную секцию (20), причем первая высоковольтная секция (14) и по меньшей мере одна другая высоковольтная секция (20) электрически соединены через по меньшей мере один высоковольтный преобразователь (3) постоянного напряжения, причем по меньшей мере один низковольтный потребитель (6a, …, 7с) и по меньшей мере одна другая высоковольтная секция (20) соединены через по меньшей мере один вентильный преобразователь (5, 21),

отличающаяся тем, что

номинальный потенциал постоянного напряжения в первой и по меньшей мере одной другой высоковольтной секции (14, 20) равны.

2. Электрическая сеть по п. 1, отличающаяся тем, что электрическая сеть (13) содержит по меньшей мере одну высоковольтную батарею (4), причем по меньшей мере одна высоковольтная батарея (4) электрически соединена по меньшей мере с одной другой высоковольтной секцией (20).

3. Электрическая сеть по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что электрическая сеть (13) содержит по меньшей мере один вентильный преобразователь (5, 21) на вагон (W1, W2, W3, W4, W5) рельсового транспортного средства (22).

4. Электрическая сеть по п. 3, отличающаяся тем, что низковольтный потребитель (6a, …, 7с) вагона (W1, …, W5) рельсового транспортного средства (22) или группа из нескольких низковольтных потребителей (6a, …, 7c) вагона (W1, …, W5) рельсового транспортного средства (22) соединены через вентильный преобразователь (5, 21) с другой высоковольтной секцией (20).

5. Электрическая сеть по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один вентильный преобразователь (5, 21) является преобразователем постоянного напряжения.

6. Электрическая сеть по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что потенциал постоянного напряжения по меньшей мере в одной другой высоковольтной секции (20) является стабилизированным потенциалом постоянного напряжения.

7. Электрическая сеть по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один низковольтный потребитель (6a, 6b, 6с) размещен в заземленной низковольтной секции (6).

8. Электрическая сеть по одному из пп. 1-7, отличающаяся тем, что по меньшей мере один низковольтный потребитель (7a, 7b, 7с) размещен в изолированной низковольтной секции (7).

9. Электрическая сеть по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна электрическая линия по меньшей мере одной другой высоковольтной секции (20) проходит по меньшей мере в двух вагонах (W1, …, W5) рельсового транспортного средства (22).

10. Рельсовое транспортное средство с электрической сетью (13) по одному из пп. 1-9.

11. Способ эксплуатации электрической сети (13) по одному из пп. 1-9, отличающийся тем, что по меньшей мере один вентильный преобразователь (5, 21) обеспечивает низковольтное напряжение по меньшей мере для одного низковольтного потребителя (6a, …, 7c).