ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к системе для подвода электрической мощности, причем система содержит входной фильтр со входом, выполненным с возможностью соединения с источником энергии постоянного тока, промежуточную вставку постоянного тока, соединенную с выходом входного фильтра, преобразователь со входом, соединенным с промежуточной вставкой постоянного тока, и выходом, выполненным с возможностью соединения с упомянутым первым потребителем электрической мощности, блок, выполненный с возможностью управления преобразователем для достижения подвода электрической мощности, запрашиваемой упомянутым первым потребителем, независимо от изменений напряжения на промежуточной вставке постоянного тока, и узел, выполненный с возможностью стабилизации напряжения на промежуточной вставке постоянного тока при изменении этого напряжения, а также относится к способу подвода электрической мощности в соответствии с преамбулой независимого пункта прилагаемой формулы изобретения на способ.
Первый потребитель электрической мощности может быть любым потребителем электрической мощности, таким, как электрическая машина, а в случае упомянутой системы на борту рельсового транспортного средства для сообщения движения транспортному средству или во вспомогательной системе энергоснабжения, выдающей электрическую мощность в распределительную сеть для розеток, осветительных, нагревательных и иных приборов на борту транспортного средства. Промежуточная вставка постоянного тока может быть соединена с источником энергии постоянного тока в виде электрических аккумуляторов или линии питания постоянного тока, такой, как предназначенная для подвода электрической мощности к рельсовым транспортным средствам. Возможен преобразователь любого типа, такой, как преобразователь постоянного тока в переменный или постоянного тока в постоянный, управляемый упомянутым блоком, чтобы осуществить переключение, такое, как посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для преобразования мощности, которую надо подвести к упомянутому первому потребителю.
Упомянутый входной фильтр выполнен с возможностью сглаживания тока, потребляемого из источника энергии постоянного тока через промежуточную вставку постоянного тока. Чтобы обеспечить приемлемое подавление гармоник коммутации по высокой частоте посредством экономичных и энергосберегающих фильтров, эти фильтры в типичных случаях делают слабо демпфированными. Когда преобразователь, как в данном случае, демонстрирует поведение нагрузки при постоянной мощности (НпПМ), это означает, что мощность, потребляемая упомянутым первым потребителем, является приближенно независимой от напряжения на промежуточной вставке постоянного тока, а уменьшение или увеличение напряжения на промежуточной вставке постоянного тока требует увеличения или уменьшения потребляемого тока, чтобы сохранить потребление мощности неизменным. В связи со слабо демпфированным входным фильтром, вероятным результатом такого поведения будет нестабильность системы, приводящая к аварийным остановам системы из-за недостаточного или избыточного напряжения. Это является причиной снабжения такой системы узлом, выполненный с возможностью стабилизации напряжения на промежуточной вставке постоянного тока при изменении этого напряжения. Вместе с тем, целью стабилизации является не только стабилизация системы, но и достижение желаемого демпфирования во избежание наступления аварийных остановов системы из-за недостаточного или избыточного напряжения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Можно попытаться решить задачу достижения упомянутой стабилизации путем введения пассивных демпфирующих компонентов, таких, как дополнительные или укрупненные фильтры, но это привело бы к недостатку, заключающемуся в добавлении сложности, стоимости, веса, занимаемого места и суммарных потерь мощности системы. Это причина для того, чтобы попытаться достичь упомянутой стабилизации в виде так называемой активной стабилизации - вместо достижения ее путем управления преобразователем - с добавлением первой составляющей мощности в мощность, подлежащую подводу к упомянутому первому потребителю, для достижения стабилизации напряжения на вставке постоянного тока при возникновении изменения этого напряжения. Такое стабилизирующее воздействие не влечет за собой упомянутые недостатки добавления пассивных компонентов в виде фильтров. Однако этот путь достижения упомянутой стабилизации также имеет недостатки, поскольку присущие ему высокоприоритетные цели управления мощностью силовой нагрузки могут мешать изменениям мощности, генерируемым для стабилизации. В таких случаях нельзя гарантировать ни стабильность системы, ни достижение внутрисистемных целей управления. Внутрисистемные цели управления включают в себя функции защиты, подобные ограничениям тока, крутящего момента и мощности, а также достижение заданных рабочих характеристик, требующее большой ширины полосы пропускания системы управления. Одним примером является управление тягой электрифицированных транспортных средств, где для максимизации сцепления в условиях скользкой дороги или скользкого пути может потребоваться быстрое управление мощностью. Ограничения активной стабилизации также могут быть обусловлены физическими ограничениями, такими, как блокированные преобразователи. Применение данного изобретения рассматривается в этом описании главным образом на системах в рельсовых транспортных средствах, чтобы осветить изобретение и задачи, подлежащие решению с его помощью, не ограничивая изобретение этим применением.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать систему того типа, которая охарактеризована во введении, усовершенствуемую по отношению к уже известным таким системам, о которых шла речь при рассмотрении вышеупомянутых проблем.
Решение этой задачи в соответствии с изобретением достигается путем разработки такой системы с признаками, перечисляемыми в отличительной части независимого п.1 прилагаемой патентной формулы изобретения.
С помощью устройства, выполненное с возможностью измерения по меньшей мере одного параметра, связанного с системой, указывающего, может ли блок управления способствовать достижению упомянутой стабилизации за счет добавления упомянутой первой составляющей мощности, можно обнаружить, возникает ли какая-либо из вышеупомянутых ситуаций, где восприятие управления преобразователем для достижения упомянутой стабилизации имеет недостатки, и предпочтительной была бы другая процедура стабилизации. В таком случае, упомянутым вторым потребителем электрической мощности, подсоединенным параллельно с преобразователем к выходу входного фильтра, можно управлять так, чтобы потребление второй составляющей мощности позволяло одно из: a) способствования управлению преобразователем для достижения упомянутой стабилизации; и b) автономного принятия мер по этой стабилизации, когда упомянутый блок неспособен сам достичь этого за счет добавления упомянутой первой составляющей мощности при управлении преобразователем. Тогда - вместо этого - бороться с вышеупомянутыми изъянами стабилизации с использованием управления преобразователем можно за счет управления упомянутым вторым потребителем так, чтобы происходило потребление упомянутой второй составляющей мощности. Вместе с тем, подчеркнем, что стабилизация за счет управления преобразователем будет применяться автономно, когда это возможно, поскольку такое управление к минимальным дополнительным потерям мощности или будет происходить вообще без них, как только этот преобразователь окажется неспособным сам достичь упомянутой стабилизации; т.е., при благоприятном ходе процесса достичь стабилизации, на которую он направлен, можно с помощью опции управления упомянутым вторым потребителем так, что потребляться будет вторая составляющая мощности.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения упомянутый второй потребитель мощности содержит последовательное соединение сопротивления и полупроводникового переключателя, соединенное с промежуточной вставкой постоянного тока между входным фильтром и преобразователем, а упомянутый управляющий элемент системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем так, чтобы потребление упомянутой второй составляющей мощности происходило за счет управления полупроводниковым переключателем, чтобы включить электрическую мощность в ток, текущий затем через сопротивление, которое предпочтительно реализуется резистором. Таким образом, потребление упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации напряжения на промежуточной вставке постоянного тока тогда оказывается возможным за счет тепла, вырабатываемого в сопротивлении посредством текущего через него тока. Такой второй потребитель электрической мощности в случае упомянутой системы на борту рельсового транспортного средства уже есть и вводить его не нужно, поскольку он присутствует для воздействия в качестве так называемого тормозного прерывателя. Такой прерыватель дает возможность управляемого отключения энергии, аккумулированной в промежуточной вставке постоянного тока, такой, как в упомянутом входном фильтре, обеспечивает защиту при больших напряжениях межуточной вставки постоянного тока и может быть использован для потребления электрической мощности в случае торможения транспортного средства без какой-либо возможности возврата мощности, генерируемой в упомянутом первом потребителе в виде электрической машины, в линию питания постоянного тока. Последнее возможное применение являются причиной назвать такого потребителя тормозным прерывателем.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения упомянутое устройство выполнено с возможностью измерения электрического тока, текущего через упомянутый преобразователь, а упомянутый управляющий элемент системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем так, чтобы происходило потребление упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда измеренный ток превышает некоторое предварительно определенное значение, приводя стабилизацию - за счет добавления упомянутой первой составляющей мощности - к возможному превышению некоторого минимального запаса, остающегося до некоторого максимального тока, допустимого для преобразователя. Это означает, что запасов по току нет, а превышение размеров системы для достижения стабилизации, на которую оно направлено, не требуется, когда ток близок к максимальному току, допустимому для преобразователя, поскольку тогда вместо этого ток будет сдвинут для достижения упомянутой стабилизации посредством управления вторым потребителем.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения упомянутое устройство выполнено с возможностью определения, заблокирован ли упомянутый преобразователь или нет, а упомянутый управляющий элемент системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем так, чтобы происходило потребление второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда преобразователь заблокирован. Таким образом, демпфирование системы с заблокированным преобразователем может быть улучшено для достижения упомянутой стабилизации посредством управления упомянутым вторым потребителем.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения система выполнена с возможностью подвода электрической мощности к первому потребителю в виде электрической машины.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения упомянутое устройство выполнено с возможностью измерения крутящего момента, генерируемого электрической машиной, а упомянутый управляющий элемент системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем так, чтобы происходило потребление упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда измеренный крутящий момент превышает некоторое предварительно определенное значение, приводя стабилизацию - за счет добавления упомянутой первой составляющей мощности - к возможному превышению некоторого минимального запаса, остающегося до некоторого максимального крутящего момента, допустимого для электрической машины.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения такая система на борту рельсового транспортного средства выполнено с возможностью измерения угловой скорости электрической машины, а упомянутый управляющий элемент системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем так, чтобы происходило потребление упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда измеренная скорость ниже некоторого предварительно определенного значения. Это означает, что ограниченные возможности изменения мощности электродвигателя (электрической машины) на низких скоростях электрической машины можно компенсировать за счет использования упомянутого второго потребителя мощности, такого, как тормозной прерыватель, чтобы улучшить демпфирование системы.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения система выполнена с возможностью подвода электрической мощности к первому потребителю на борту рельсового транспортного средства, такому как для сообщения движения транспортному средству, или во вспомогательной системе энергоснабжения транспортного средства.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения система выполнена с возможностью подвода электрической мощности к электрической машине на борту рельсового транспортного средства для сообщения движения транспортному средству, упомянутое устройство выполнено с возможностью измерения некоторого параметра, указывающего степень проскальзывания на путях, по которым движется упомянутое транспортное средство, а упомянутый управляющий элемент системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем так, чтобы происходило потребление второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда обнаруживаются скользкие пути, требующие устройства противоюзной защиты рельсового транспортного средства. Это означает, что управление стабилизацией, которое осуществляют путем использования упомянутого второго потребителя, такого, как тормозной прерыватель, не будет мешать регулированию крутящего момента (противоюзной защите), необходимому для достижения эффективного влияния электрической машины на колеса транспортного средства в условиях проскальзывания колес.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения упомянутый второй потребитель представляет собой так называемый тормозной прерыватель, выполненный с возможностью управления так, чтобы происходило потребление электрической мощности при торможении рельсового транспортного средства без возможности возврата электрической мощности в упомянутый источник энергии постоянного тока. Поскольку такой тормозной прерыватель в любом случае уже есть в рельсовом транспортном средстве, не вносящее никаких дополнительных затрат применение этого прерывателя в качестве упомянутого второго потребителя является предпочтительным.
Изобретение также относится к способу подвода электрической мощности в соответствии с независимым пунктом прилагаемой формулы изобретения на способ. Признаки и преимущества такого способа и варианты его осуществления, охарактеризованные в зависимых пунктах формулы изобретения, очевидны из приведенного выше обсуждения системы в соответствии с изобретением.
Изобретение также относится к приводному устройству для рельсового транспортного средства, а также к рельсовому транспортному средству в соответствии с пунктами прилагаемой формулы изобретения на такое устройство и транспортное средство.
Дополнительные преимущества, а также полезные признаки изобретения станут очевидными из нижеследующего описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже, со ссылками на прилагаемые чертежи, будет представлено конкретное описание варианта осуществления изобретения, приводимого в качестве примера.
На чертежах:
фиг.1 иллюстрирует - весьма схематично - систему для подвода электрической мощности к электрической машине на рельсовом транспортном средстве в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.2 иллюстрирует принцип, на котором основано данное изобретение;
фиг.3 иллюстрирует реализуемую путем изменения пропорций упомянутых первой и второй составляющих мощности функцию стабилизации напряжения для упомянутого узла в системе в соответствии с вариантом осуществления изобретения; и
на фиг.4a—d представлены графики, демонстрирующие результаты моделирования стабилизирующего воздействия, оказываемого при изменении напряжения на промежуточной вставке постоянного тока в системе в соответствии с изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Общее строение системы для подвода электрической мощности к первому потребителю электрической мощности в виде электрической машины 1 на борту рельсового транспортного средства 2 для сообщения движения транспортному средству схематически иллюстрируется на фиг.1. Система имеет входной фильтр 6 со входом, выполненным с возможностью соединения с источником энергии постоянного тока в виде линии 5 питания постоянного тока. Входной фильтр представлен в виде индуктивно-емкостного фильтра 6 с дросселем 7, имеющим индуктивность 8, и сопротивлением 9 и конденсатором 10. Промежуточная вставка 3 постоянного тока соединена с выходом 14 входного фильтра. Преобразователь 12, здесь - инвертор напряжения источника, имеет вход 13, соединенный с промежуточной вставкой 3 постоянного тока, и выход 15, через который преобразователь подводит электрическую мощность переменного тока к электрической машине 1. Блок 16 управления выполнен с возможностью управления преобразователем с помощью широтно-импульсной модуляции для подвода электрической мощности переменного тока к электрической машине. Переключение силовых полупроводниковых устройств, таких, как биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗы), преобразователя вызовет подавление гармоник на стороне входа преобразователя упомянутым фильтром 6. Блок управления выполнен с возможностью достижения подвода электрической мощности, запрашиваемой электрической машиной, независимо от изменений напряжения на промежуточной вставке постоянного тока. Второй потребитель электрической мощности в виде резистора 17 соединен последовательно с полупроводниковым переключателем 18, таким, как БТИЗ, а параллельно конденсатору 10 индуктивно-емкостного фильтра 6 - с выходом 14 фильтра. Эта компоновка составляет так называемый тормозной прерыватель 19, через который мощность, генерируемую при торможении рельсового транспортного средства электрической машиной 1, затем функционирующей как генератор, можно потреблять, когда возможность возврата генерируемой мощности в линию 5 питания постоянного тока, отсутствует. Управляющий элемент 20 системы выполнен с возможностью управления полупроводниковым переключателем 18, а за счет этого - и упомянутым вторым потребителем, так, чтобы происходило потребление электрической мощности посредством тока, текущего через резистор 17 и нагревающего последний. Этот управляющий элемент 20 может быть встроен в блок 16 управления, как показано на фиг.1, или может быть образован некоторым отдельным блоком.
Система имеет узел, выполненный с возможностью стабилизации напряжения промежуточной вставки постоянного тока при изменении этого напряжения. Если, например, упомянутое напряжение внезапно уменьшается, что в случае управления преобразователем для подвода некоторой постоянной мощности к электрической машине приводило бы к внезапному увеличению тока, чтобы поддерживать мощность неизменной, это дополнительно понижало бы напряжение и - соответственно - приводило бы к нестабильности напряжения на промежуточной вставке постоянного тока. Вместе с тем, этому поведению можно противодействовать, предписывая блоку 16 управления управление преобразователем 12 так, чтобы добавлять первую составляющую мощности в мощность, подлежащую подводу к электрической машине, вследствие чего произойдет не уменьшение тока для электрической машины, а незначительное кратковременное увеличение подводимой ней мощности. Это означает, что эффективная стабилизации напряжения на вставке постоянного тока при возникновении изменения этого напряжения достигается, не вызывая дополнительные потери мощности. Вместе с тем, в некоторых ситуациях эффективное проведение такой процедуры стабилизации невозможно. В таком случае, вместо этого, управляющий элемент 20 может управлять тормозным прерывателем 19 так, чтобы происходило потребление второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации напряжения на промежуточной вставке постоянного тока при возникновении изменения этого напряжения. Система содержит устройство, выполненное с возможностью измерения по меньшей мере одного параметра, связанного с системой, указывающего, может ли блок управления способствовать достижению упомянутой стабилизации за счет добавления упомянутой первой составляющей мощности для управления преобразователем. Затем блок управления может принять решение о том, как следует сочетать эти две возможные процедуры стабилизации. Это схематически иллюстрируется на фиг.2, где позиция 30 обозначает суммарное изменение мощности для стабилизации как составляющую мощности, подлежащую добавлению к мощности, потребляемой электрической машиной, для достижения стабилизации. Это можно реализовать посредством первой составляющей 31 мощности, подлежащей потреблению электрической машиной, и/или второй составляющей 32 мощности, потребляемой тормозным прерывателем (вторым потребителем). Верхний и нижний пределы, задаваемые блоком 33, динамически изменяются вместе с рабочей точкой системы, чтобы реализовать требуемые рабочие характеристики стабилизации с минимальным использованием тормозного прерывателя для минимизации потерь мощности. Поскольку опорная мощность для тормозного прерывателя была бы положительной, если бы тормозной прерыватель не смог реализовать отрицательные отклонения, вставлен блок 34 ограничения в виде блока для «понижения ограничения до нуля». Вместе с тем, можно обеспечить управление тормозным прерывателем со смещением, дающим возможность динамического снижения потребления мощности прерывателем и достижения таким образом упомянутых отрицательных отклонений.
Система содержит устройство, выполненное с возможностью измерения по меньшей мере одного параметра, связанного с системой, указывающего, способствует ли блок 16 управления достижению упомянутой стабилизации за счет добавления упомянутой первой составляющей мощности, и это устройство на фиг.3 обозначено посредством стрелки позицией 40, а его конфигурация обеспечивает измерение электрического тока, текущего через преобразователь 12. Управляющий элемент 20 выполнен с возможностью управления вторым потребителем, здесь - тормозным прерывателем 19, так, чтобы происходило потребление упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда измеренный ток превышает некоторое предварительно определенное значение, приводя стабилизацию - за счет добавления упомянутой первой составляющей мощности - к возможному превышению некоторого минимального запаса, остающегося до некоторого максимального тока, допустимого для преобразователя. Это означает, что не требуется превышение размеров системы, чтобы та оказалась способной достичь упомянутой стабилизации за счет добавления упомянутых первых составляющих мощности при управлении преобразователем, которое потребовало бы дополнительных запасов тока для надлежащей работы.
Посредством стрелки 41 на фиг.3 указано, что устройство дополнительно выполнено с возможностью определения, заблокирован ли упомянутый преобразователь 12 или нет, а упомянутый управляющий элемент 20 системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем, здесь - тормозным прерывателем 19, так, чтобы происходило потребление второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда преобразователь заблокирован, и это приводит к улучшенному демпфированию системы.
Посредством стрелки 42 на фиг.3 указано, что устройство дополнительно выполнено с возможностью измерения скорости транспортного средства, а управляющий элемент 20 системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем, здесь - тормозным прерывателем 19, так, чтобы происходило потребление упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда измеренная скорость ниже некоторого предварительно определенного значения. Как упоминалось прежде, посредством этого можно компенсировать ограниченные возможности изменения мощности электродвигателя (электрической машины 1) на низких скоростях за счет использования упомянутого второго потребителя мощности, такого, как тормозной прерыватель, чтобы улучшить демпфирование системы.
Посредством стрелки 43 на фиг.3 указано, как устройство дополнительно выполнено с возможностью измерения некоторого параметра, указывающего степень проскальзывания на путях, по которым движется транспортное средство, а управляющий элемент 20 системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем, здесь - тормозным прерывателем 19, так, чтобы происходило потребление второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда обнаруживаются скользкие пути, требующие устройства противоюзной защиты рельсового транспортного средства. Это означает, что стабилизирующее воздействие отключается от управления мощностью, подводимой к электродвигателю, так что это воздействие может быть направлено только на удовлетворение требований устройства противоюзной защиты. Позиция 45 обозначает фактическое управление, подлежащее осуществлению для достижения упомянутой стабилизации с учетом 40—43.
На фиг.4a-d представлены графики, показывающие, как можно достичь изменения мощности, желаемое для достижения упомянутой стабилизации, сочетая управление преобразователем (управление мощностью электродвигателя) и управление тормозным прерывателем (вторым потребителем). На фиг.4a иллюстрируется зависимость напряжения Ud на промежуточной вставке постоянного тока от времени и то, как это напряжение увеличивается и уменьшается в результате ступенчатых изменений напряжения питания постоянного тока системы. На фиг.4b представлен график зависимости изменения мощности Pстаб, запрашиваемой для достижения упомянутой стабилизации, от времени. На фиг.4c представлен график зависимости крутящего момента T электродвигателя - электрической машины 1 - от времени, показывающий, как желаемое изменение мощности реализуют при уменьшении напряжения и при осуществляемом сначала увеличении напряжения за счет изменения опорного крутящего момента электродвигателя, тогда как упомянутое изменение реализуют посредством тормозного прерывателя при осуществляемом затем увеличении напряжения, как иллюстрируется с помощью фиг.4d, где демонстрируется график зависимости фактической мощности P2 тормозного прерывателя, т.е., упомянутой второй составляющей мощности, от времени.
Конечно, изобретение никоим образом не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления, поскольку многие возможности их изменений в рамках объема притязаний изобретения, охарактеризованных в прилагаемой формуле изобретения, вероятно, будут очевидными для специалиста в данной области техники.
Термин «потребитель электрической мощности» надлежит интерпретировать как элемент, обычно потребляющий мощность, но возможно, что такой элемент в некоторых ситуациях (таких, как в случае электрической машины на борту рельсового транспортного средства) также может генерировать электрическую мощность при торможении рельсового транспортного средства.
Упомянутые первая и вторая составляющие мощности могут быть положительными или отрицательными, что также показано для первых составляющих мощности, добавляемых при управлении в мощность электрической машины, как показано на фиг.4b, при уменьшении напряжения на промежуточной вставке постоянного тока.
Конечно, система может подводить электрическую мощность к множеству первых потребителей, таких, как электрические машины в железнодорожном вагоне.
Упомянутое устройство может обеспечивать измерение любого количества параметров, а также лишь одного.
Входной фильтр может иметь любой внешний вид, отличающийся от индуктивно-емкостного фильтра, показанного на фиг.1.
Термин «измерение скорости» электрической машины или транспортного средства следует интерпретировать не как ограничиваемый измерением скорости, а как охватывающий также ее оценку.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам для подвода электрической мощности к потребителю. Технический результат заключается в разработке усовершенствованной стабилизированной системы. Достигается тем, что система для подвода электрической мощности к первому потребителю содержит: входной фильтр со входом, выполненным с возможностью соединения с источником энергии постоянного тока, и промежуточную вставку постоянного тока, соединенную с выходом входного фильтра. Преобразователь снабжен входом, соединенным с промежуточной вставкой постоянного тока, и имеет выход, подлежащий соединению с упомянутым первым потребителем. Блок управления управляет преобразователем для достижения подвода электрической мощности, запрашиваемой первым потребителем, независимо от изменений напряжения на промежуточной вставке постоянного тока. Узел выполнен с возможностью стабилизации этого напряжения посредством управления преобразователем для добавления первой составляющей мощности в мощность, подлежащую подводу к потребителю. Управление вторым потребителем таково, что происходит потребление второй составляющей мощности либо для того, чтобы способствовать управлению преобразователем для достижения стабилизации, либо для автономного принятия мер с этой целью. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Система для подвода электрической мощности к первому потребителю (1) электрической мощности, причем система содержит:
входной фильтр (6) со входом, выполненным с возможностью соединения с источником энергии постоянного тока;
промежуточную вставку (3) постоянного тока, соединенную с выходом (14) входного фильтра (6);
преобразователь (12) со входом (13), соединенным с промежуточной вставкой (3) постоянного тока, и выходом (15), выполненным с возможностью соединения с упомянутым первым потребителем (1) электрической мощности;
блок (16), выполненный с возможностью управления преобразователем для достижения подвода электрической мощности, запрашиваемой упомянутым первым потребителем (1), независимо от изменений напряжения на промежуточной вставке (3) постоянного тока; и
узел, выполненный с возможностью стабилизации напряжения на промежуточной вставке постоянного тока при изменении этого напряжения,
причем упомянутый узел содержит упомянутый блок (16), выполненный с возможностью управления преобразователем (12) для добавления первой составляющей мощности в мощность, подлежащую подводу к упомянутому первому потребителю, для достижения стабилизации напряжения на вставке постоянного тока при возникновении изменения этого напряжения,
охарактеризованная тем, что эта система содержит устройство (40—43), выполненное с возможностью измерения по меньшей мере одного параметра, связанного с упомянутой системой, указывающего, способен ли блок (16) управления получить упомянутую стабилизацию посредством добавления упомянутой первой составляющей мощности, тем, что узел дополнительно содержит второго потребителя (19) электрической мощности, подсоединенного параллельно с преобразователем (12) к выходу (14) входного фильтра (6), и тем, что управляющий элемент (20) упомянутой системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем (19) для потребления второй составляющей мощности для одного из: a) способствования управлению преобразователем (12) для достижения упомянутой стабилизации; и b) автономного принятия мер по этой стабилизации, когда упомянутый узел неспособен сам достичь этого посредством добавления упомянутой первой составляющей мощности при управлении преобразователем.
2. Система по п.1, охарактеризованная тем, что упомянутый второй потребитель (19) мощности содержит последовательное соединение сопротивления (17) и полупроводникового переключателя (18), соединенное с промежуточной вставкой (3) постоянного тока между входным фильтром (6) и преобразователем (12), и тем, что упомянутый управляющий элемент (20) упомянутой системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем для потребления упомянутой второй составляющей мощности посредством управления полупроводниковым переключателем (18) так, чтобы включить электрическую мощность в ток, текущий затем через сопротивление (17).
3. Система по п.1 или 2, охарактеризованная тем, что упомянутое устройство (40) выполнено с возможностью измерения электрического тока, текущего через упомянутый преобразователь (12), и тем, что упомянутый управляющий элемент (20) упомянутой системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем (19) для потребления упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда измеренный ток превышает предварительно определенное значение, приводя стабилизацию посредством добавления упомянутой первой составляющей мощности к возможному превышению минимального запаса, остающегося до максимального тока, допустимого для преобразователя.
4. Система по любому из предыдущих пунктов, охарактеризованная тем, что упомянутое устройство (41) выполнено с возможностью определения, заблокирован ли упомянутый преобразователь (12) или нет, и тем, что упомянутый управляющий элемент (20) упомянутой системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем (19) для потребления второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда преобразователь заблокирован.
5. Система по любому из предыдущих пунктов, охарактеризованная тем, что она выполнена с возможностью подвода электрической мощности к первому потребителю в виде электрической машины (1).
6. Система по п.5, охарактеризованная тем, что упомянутое устройство (40) выполнено с возможностью измерения крутящего момента, генерируемого электрической машиной, и тем, что упомянутый управляющий элемент (20) упомянутой системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем для потребления упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда измеренный крутящий момент превышает предварительно определенное значение, приводя стабилизацию посредством добавления упомянутой первой составляющей мощности к возможному превышению минимального запаса, остающегося до максимального крутящего момента, допустимого для электрической машины.
7. Система по п.6, охарактеризованная тем, что упомянутое устройство (42) выполнено с возможностью измерения угловой скорости электрической машины (1), и тем, что упомянутый управляющий элемент (20) упомянутой системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем (19) для потребления упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда измеренная скорость ниже предварительно определенного значения.
8. Система по любому из пп.5—7, охарактеризованная тем, что она выполнена с возможностью подвода электрической мощности к первому потребителю в виде электрической машины (1) на борту рельсового транспортного средства (2), такой как для сообщения движения транспортному средству, или во вспомогательной системе энергоснабжения транспортного средства.
9. Система по п.8, охарактеризованная тем, что она выполнена с возможностью подвода электрической мощности к электрической машине (1) на борту рельсового транспортного средства (2) для сообщения движения транспортному средству, тем, что упомянутое устройство (43) выполнено с возможностью измерения параметра, указывающего степень проскальзывания на путях, по которым движется упомянутое транспортное средство (2), и тем, что упомянутый управляющий элемент (20) упомянутой системы выполнен с возможностью управления упомянутым вторым потребителем (19) для потребления второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда обнаруживаются скользкие пути, требующие устройства противоюзной защиты транспортного средства.
10. Система по п.8 или 9, охарактеризованная тем, что упомянутый второй потребитель представляет собой так называемый тормозной прерыватель (19), выполненный с возможностью управления для потребления электрической мощности при торможении транспортного средства (2) без возможности подачи электрической мощности обратно в упомянутый источник энергии постоянного тока.
11. Способ подвода электрической мощности к первому потребителю (1) электрической мощности посредством системы, содержащей:
входной фильтр (6) со входом, выполненным с возможностью соединения с источником энергии постоянного тока;
промежуточную вставку (3) постоянного тока, соединенную с выходом (14) входного фильтра (6);
преобразователь (12) со входом (13), соединенным с промежуточной вставкой (3) постоянного тока, и выходом (15), выполненным с возможностью соединения с упомянутым первым потребителем (1) электрической мощности; и
блок (16), выполненный с возможностью управления преобразователем для достижения подвода электрической мощности, запрашиваемой упомянутым первым потребителем, независимо от изменений напряжения на промежуточной вставке (3) постоянного тока,
при этом упомянутый способ включает в себя этап, на котором
a) выполняют меры по стабилизации напряжения на промежуточной вставке (3) постоянного тока при изменении этого напряжения,
причем этап а) содержит подэтап, на котором
a1) управляют преобразователем (12) для добавления первой составляющей мощности в мощность, подлежащую подводу к упомянутому первому потребителю (1) для достижения стабилизации напряжения вставки постоянного тока при возникновении изменения этого напряжения,
охарактеризованный тем, что система содержит второго потребителя (19) электрической мощности, подсоединенного параллельно с преобразователем (12) к выходу (14) входного фильтра (6), и тем, что способ дополнительно включает в себя этап, на котором
b) измеряют по меньшей мере один параметр, связанный с упомянутой системой, указывающий, способен ли блок (16) управления получить упомянутую стабилизацию посредством добавления упомянутой первой составляющей мощности,
и дополнительный подэтап для этапа а), на котором
a2) управляют упомянутым вторым потребителем (19) для потребления второй составляющей мощности для одного из: 1) способствования управлению преобразователем (12) для достижения упомянутой стабилизации; и 2) автономного принятия мер по этой стабилизации, когда ее невозможно достичь посредством лишь добавления упомянутой первой составляющей мощности при управлении преобразователем.
12. Способ по п.11, охарактеризованный тем, что на этапе b) измеряют электрический ток, текущий через упомянутый преобразователь (12), и тем, что на этапе a2) управляют упомянутым вторым потребителем (19) для потребления упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда измеренный ток превышает предварительно определенное значение, приводя стабилизацию посредством добавления упомянутой первой составляющей мощности к возможному превышению минимального запаса, остающегося до максимального тока, допустимого для преобразователя.
13. Способ по п.11 или 12, охарактеризованный тем, что на этапе b) определяют, заблокирован ли упомянутый преобразователь (12) или нет, и тем, что на этапе a2) управляют упомянутым вторым потребителем (19) для потребления второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда преобразователь (12) заблокирован.
14. Способ по любому из п.11—13, охарактеризованный тем, что его осуществляют для системы, выполненной с возможностью подвода электрической мощности к первому потребителю (1) в виде электрической машины (1).
15. Способ по п.14, охарактеризованный тем, что на этапе b) измеряют скорость электрической машины, и тем, что на этапе a2) управляют упомянутым вторым потребителем (19) для потребления упомянутой второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда измеренная скорость ниже предварительно определенного значения.
16. Способ по п.14 или 15, охарактеризованный тем, что его осуществляют для потребителя (1) в виде электрической машины на борту рельсового транспортного средства (2).
17. Способ по п.16, охарактеризованный тем, что он предназначен для подвода электрической мощности к электрической машине (1) на борту рельсового транспортного средства (2) для сообщения движения транспортному средству, тем, что на этапе b) измеряют параметр, указывающий степень проскальзывания на путях, по которым движется упомянутое транспортное средство (2), и тем, что на этапе a2) управляют упомянутым вторым потребителем (19) для потребления второй составляющей мощности для достижения упомянутой стабилизации, когда обнаруживаются скользкие пути, требующие устройства противоюзной защиты транспортного средства.
18. Приводное устройство для рельсового транспортного средства, охарактеризованное тем, что оно содержит систему для подвода электрической мощности к первому потребителю (1) электрической мощности на борту рельсового транспортного средства (2) по любому из пп.1—10.
19. Рельсовое транспортное средство, имеющее систему для подвода электрической мощности к первому потребителю (1) электрической мощности на борту транспортного средства (2) по любому из пп.1—10.
| US 6642689 B2, 04.11.2003 | |||
| US 6556460 B2, 29.04.2003 | |||
| RU 2008131964 A, 10.02.2010 | |||
| Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд электровоза | 2016 |
|
RU2612064C1 |
