CN101085601B - 铁路车辆的供电系统及方法、转换器、控制单元和空调单元 - Google Patents

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Abstract

一种铁路车辆的供电系统,包括:转换器,能从在供电单元和空调单元之间的传输网络接收信息,并且根据所述信息推导出每个空调单元的电功率请求,该请求指明了这个空调单元冷却和/或干燥它所被安装的车厢内的空气所需要的电功率,以及第一转换器(90),装备有幅度和/或频率调节模块(100),用于根据每个空调单元所发送的请求,调节供电网络系统中的三相电压的幅度和/或频率。

Description

铁路车辆的供电系统及方法、转换器、控制单元和空调单元
技术领域
本发明涉及为铁路车辆供电的系统和方法,以及该系统的转换器、控制单元和空调单元。
技术背景
现存的铁路车辆包括:
第一和第二电转换器,每一个电转换器都能将通过悬链线接收的单相或直流电压转换为三相电压,将三相电压分别传送给在车上的第一和第二三相供电网络,每一个供电网络都能将电功率分配到铁路车辆的多个车厢,该第一和第二网络相互之间是电隔离的。
多个空调单元,分别安装在多个车厢内,每个空调单元包括至少一个产生冷空气的压缩机,这些冷空气被排进车厢的内部,该压缩机与第一网络电连接,以从第一转换器接收三相电压功率,以及
压缩机之外的辅助电负载,与第二供电网络电连接,由第二转换器供给三相电压。
术语“悬链线”用来指悬挂在空中的导线和铺设在地面上的附加轨道,其中,集电弓沿着所述导线滑动以提供电功率给铁路车辆,而集电靴挤压所述附加轨道从而为铁路车辆供电。后一个技术术语已知称为“第三轨”。
这里“冷空气”指的是温度低于车厢内环境温度的空气。
按照惯例,为了平衡第一和第二转换器上的负载,一半空调单元的压缩机与第一转换器电连接,而另一半则与第二转换器连接。因为同样的原因,在第一和第二转换器之间分配辅助负载。
因为辅助负载需要靠一般固定在50Hz和60Hz之间频率的电压供电,所以第一和第二转换器中的每一个将该固定频率的交流电压传送给他们相应的系统。在这种情形下,每个空调单元的压缩机也由固定的电压和频率来供电,从而每个空调单元拥有同样的电功率来供给它各自的压缩机或压缩机组。
在现代的空调单元中,压缩机系统地吸收在它所连接的电力系统上的最大可利用的功率,从而保证车厢内乘客的高空调舒适度。
因此,必须提供一种机构,针对在第一系统上的相同的最大可用电功率,调节所排出的冷空气的温度。一些调节机构实际上只是或多或少地降低空调单元的能量效率。例如,当压缩机吸收电功率P时,如果能量效率是Δ,则冷空气的温度将会是X度,并且如果能量效率比Δ小,那么冷空气的温度将会在X度以上。
因此将会理解的是,在现存的铁路车辆中,不用管所排出的冷空气的属性(特别是温度和湿度)如何,每个空调单元吸收或消耗的电功率是相同的。
发明内容
在文中,本发明提供了一种铁路车辆,其中,可以调节空调单元消耗的电功率。
因此,本发明涉及一种铁路车辆,其中:
第一转换器能够从用于在供电单元和空调单元之间传输信息的网络接收信息,并且能够根据该信息推导出来自每个空调单元的电功率需求,该需求指明了该空调单元冷却和/或干燥在它所被安装的车厢内的空气所需要的电功率,以及
第一转换器包括幅度和/或频率调节模块,用于根据每个空调单元发送的需求,调节由第一供电网络传送的三相电压的幅度和/或频率。
在上述的系统中,第一转换器传送的三相电压的幅度和/或频率不是恒定的,相反地,根据与每个空调单元的电功率需求相关的信息而被调节。这些功率需求可以具体表现为每个空调单元传送的电功率需求的形式。更具体地,可以调节第一网络中的电压和/或频率,以 允许空调单元刚好吸收为保持在车厢内的环境温度接近设定的温度值而需要的电功率。在这些条件下,该空调单元在最大能量效率下运行。由于不需要空调单元减小它的能量效率,因此,这限制了空调单元达到参考温度所消耗的电功率。
因此,总体来说,火车的空调单元的功率消耗减小了。
另外,因为第一转换器对于多个空调单元是公共的,所以,这些空调单元的供电系统被简化,并且比提供合并在每个空调单元内的转换器的系统成本低。
最后,例如,与运行在全有或全无基础上的空调单元相比,当压缩机运行在低负载条件下时,乘客的舒适感增加,
该系统的实施例可以包括下列特征的一个或更多:
一组接触器,它们能够:
将空调单元的压缩机只连接到第一转换器,使得从第一转换器为这些压缩机供电,并且将辅助负载只连接到第二转换器,使得从第二转换器为辅助负载供电,或者,
将压缩机只连接到第二转换器,使得从第二转换器为这些压缩机供电,
在第一转换器中的故障检测器,以及用于操作所有接触器的单元,其能够响应于在第一转换器中检测到故障,而自动地使压缩机与第一转换器之间的连接转为相同压缩机与第二转换器之间的连接;
一组可控接触器,能够:
将辅助负载只连接到第二转换器,使得从第二转换器为这些负载供电,或者,
将辅助电负载只连接到第一转换器,使得从第一转换器为这些负载供电,
在第二转换器中的故障检测器,和用于操作这组接触器的单元,其能够响应于在第二转换器中检测到故障,而自动地使辅助电负载与第二转换器之间的连接转为辅助电负载与第一转换器之间的连接。
在每个安装了空调单元的车厢内的环境温度传感器,和调节 参数计算模块,其根据在安装了空调单元的车厢内测量的温度和必须达到的参考温度来计算三相电压的调节参数,并且其中,调节模块能够根据该调节参数来调节由第一网络传送的三相电压的电压和/或频率,使得在尽可能的范围内需要吸收大部分电功率的压缩机能够这样做;
每个空调单元还包括:
调节机构,用于针对传送给空调单元的压缩机的相同三相电压,调节所排出的冷空气的温度,以及
控制单元,用于根据传送给它的压缩机的三相电压的幅度和/或频率、在安装了空调单元的车厢内测量的温度、和必须达到的参考温度,控制上述调节机构。
本发明还涉及能够在上述供电系统中运行的电转换器、控制单元和空调单元。
最后,本发明还涉及利用上述供电系统的供电方法。
附图说明
参照以完全不受限制的举例方式提供的附图给出下面的具体描述,使得本发明的其它优点和特点将会变得清楚,其中:
图1是铁路车辆的结构的图解;
图2是安装在图1的铁路车辆中的空调单元的结构的图解;
图3是安装在图1的铁路车辆中的供电单元的图解,以及
图4是为图1的铁路车辆中的空调单元供电的过程的流程图。
具体实施方式
在以下的描述中,对本领域技术人员来说熟悉的那些特征和功能将不再详细描述。
图1表示诸如火车的铁路车辆2。车辆2通过悬链线4由交流单相电压供电,并且在轨道6上运行。
车辆2包括机车10和多个车厢12到14。这些车厢例如是用来运载乘客的车厢。
机车10包括变压器16,该变压器16通过断路器18和接着的集电弓20作为媒介连接到悬链线4。来自悬链线4的交流单相电压超过5000Vac,例如25000Vac。变压器16传送单相交流输出电压Uac。设备24用电压Uac来为机车10的牵引电动机26供电(图1中仅示出一个电动机26)。
车辆2装备有为辅助负载和空调单元供电的系统。更具体而言,单元30也用电压Uac为车辆2中的辅助电负载和空调单元供电。为了这个目的,单元30与两个配线网络32和34相连,为火车的各个车厢分配电功率。网络32和34将电功率P1和P2分别传送给与之相连的电设备。在这个实施例中,网络32和34上的三相电压V1和V2位于50Vac和450Vac之间。电压V1是常数,例如等于400Vac
空调单元可以用来冷却和/或干燥在车厢12到14内的空气。
安装在车辆2中的绝大部分辅助负载要求固定幅度和频率的三相电压。这些辅助负载是,例如,用于车辆中压缩空气的压缩机,在车辆2上的头灯,在车厢12到14每一个中的照明设备,风扇和其它装备。为了简化图1,只示出了灯泡38到40,以解释要求固定电压和频率的辅助负载的例子。灯泡38到40每一个都位于各自车厢内并且与网络32相连。灯泡38到40系统地消耗功率P1
每个车厢也包括空调单元42到44。在这个实施例中,空调单元42到44与网络32和34都连接。
每个空调单元42到44也与信息发送网络46相连,该网络46将单元30连接到每个空调单元。这里系统46是位于车辆2中的用于信息发送的双向网络。
在下面的描述中,将会假设空调单元都是相同的。
通过图解的方式,图2更具体地表示了空调单元42的结构。
空调单元42包括将冷却液体传送到压缩机52内部的管道50。压缩机52与网络34电相连,从而接收三相电压电源。这个压缩机52系统地吸收从网络34供给它的最大电功率。空调单元的压缩机一般单独消耗多于为空调单元的运行所需要的总电功率的50%,典型的多于80%。
压缩机52压缩后的冷却液体然后被注入到管道54中。压缩操作后,在管道54中的液体温度比在管道50中的液体温度高。
热交换器或冷凝器60与管道54的一个末端相连。这个冷凝器被设计来降低压缩液体的温度。例如,压缩机60是空气致冷的。与冷凝器的壁相接触的压缩液体冷却并且凝缩。
冷凝器60冷却后的压缩液体被注入到出口管道64,从而被传向蒸发器66。在冷凝器和蒸发器之间,液体在减压器内被减压。蒸发器66冷却与通过管道67捕获的外部空气混合在一起的环境空气。冷却的环境空气穿过管道68到达风扇70,这个风扇将冷空气排进车厢的内部。
然后,蒸发器66用来冷却环境空气的冷却液体返回管道50,进行再循环。
可以包括在每个空调单元内的用于干燥空气的装置本身是已知的,不再对其进行描述。
例如,除了压缩机52之外,在空调单元42中的其它电子装备,诸如蒸发器66的风扇或冷却器风扇70,与网络32电相连。
空调单元42也包括用于在给压缩机52供应恒定三相电压的情况下调节所排出冷空气的温度的机构72。例如,机构72是转移热液体的机构,已知英文名称为“hot gas bypass(热气旁通)”。这个机构72一方面通过管道74与管道75液体相连,另一方面通过管道76与管道64相连,而没有通过冷凝器60。将可控阀液体地连接在管道74和76之间,以控制直接从管道54传送到管道50的液体流动,而不通过冷凝器60。
空调单元42也包括用于控制空调单元的本地单元82。单元82连接到:
传感器84,位于例如车厢12内,感测环境温度Tm
单元86,用于确定参考温度Tc
温度调节机构72,以及
网络46。
这里,认为传感器84和单元86构成了空调单元42的一部分。
例如,单元86是诸如键盘这样的人机界面,通过其可以输入参考温度Tc的值。响应于在车厢外的温度测量,单元86也能自动地确定参考温度Tc
单元82能够根据温度Tm、参考温度Tc和在网络34中可用的三相电压来控制阀80。
单元82也包括用于计算调节参数的模块88,所述参数用于调节三相电压供电的压缩机52。这个参数指明在网络34上压缩机52所需要的三相电压,使得压缩机52能够吸收保持车厢内环境温度接近参考温度Tc所需要的最小电功率Pmin-i。这里这个调节参数是三相电压供电压缩机52的频率参考值fmin-i。单元82也能够在网络46上发送电功率需求,指明它的压缩机52所需要的电功率。因为这个目的,发送的需求包括对应于电功率Pmin-i的频率fmin-i
图3更具体地说明供电单元30。
单元30包括两个转换器90和92,每一个都被供给单相电压Uac。每个转换器都能将电压Uac转换成三相电压Vac,分别从三相电压输出端94和96传送三相电压Vac
转换器92例如是传送具有固定幅度和频率的三相电压的转换器。
相反地,转换器90是能够改变在输出端94传送的三相电压的转换器,使得由空调单元吸收的电功率P2对应于它们的需求。这里,转换器90通过改变所传送的三相电压的幅度和频率,能改变从网络34吸收的电功率P2。优先地,按照保持电压和频率之间恒定比率的方式来改变三相电压。
为了这个目的,转换器90包括用于调节在输出端94上可用的三相电压的幅度和频率的模块100。这里,模块100与网络46相连,以便接收由每个空调单元42到44发出的电功率需求,更具体的是频率fmin-i的需求。典型地,模块100是软件模块。
在这个实施例中,转换器90和92中每一个能够传送的最大功率足以仅使用其中一个转换器来为优先负载供电。例如,优先负载包括一半压缩机52和一半辅助负载。
输出端94和96通过一组接触器102与网络34和32电相连。
通过图解的方式,该组102包括三个接触器104到106。
接触器104能够将输出端94连接到网络34,或者将输出端94与网络34电隔离。
接触器105能够将网络32到34彼此电连接,或者将网络32与网络34电隔离。
接触器106能够将输出端96连接到网络34,或者将输出端96与网络34电隔离。
为简化图3,接触器104到106是利用单相接触器符号来进行说明的。但这些是三相接触器,能够连接或者断开对应于每个相位的导体。
单元30也包括用于操作接触器组102的单元110。单元110连接到分别对应于转换器90和92的两个故障检测器112和114。响应于检测器112和114传送的故障指示,单元110能够控制接触器104到106的开关。
在图3中,还示出了两组可控断开接触器116和118。组116中的接触器能够选择性地将一个或多个压缩机52与网络34电隔离。同样地,组118中的接触器能选择性地将一个或多个辅助负载与网络32电隔离。
现在将参考图4中的过程描述车辆2的操作。
最初,当转换器90和92正常运行时,车辆2以正常运行模式120运行。当进入这个模式时,在步骤122,控制单元使接触器104和106闭合而使接触器105断开。因此输出端94只与网络34相连,输出端96只与网络32相连,而且网络32和34彼此是电隔离的。
因此将要注意的是,在正常运行中,车辆2中所有的压缩机52由转换器90供电,而压缩机52之外的所有辅助负载由转换器92供电。进一步地,在模式120中,转换器90只用于为压缩机供电,而转换器92只用于为压缩机52之外的辅助负载供电。
并行地,在步骤124中,转换器92传送具有恒定幅度和频率的三相电压给网络32。这对应于在网络32上传送的电功率P1
同样并行地,在步骤126中,安装在车厢内的每个传感器84测量温度Tm。在步骤126的过程中,单元86有可能为给定车厢确定新的参考温度Tc从而刷新存储器中的先前参考温度Tc。
那么,在步骤128中,每个空调单元的单元82计算调节参数fmin-i,fmin-i对应于压缩机52为了将车厢内的环境温度降低到参考温度Tc所需要的功率Pmin-i。例如,该计算只是测量温度Tm和参考温度Tc的函数。更具体地,单元82确立了网络34上的供电电压应该具有的频率fmin-i,以使由它的压缩机从这个系统中吸收的电功率等于功率Pmin-i。一旦步骤128已经完成,在步骤130中的过程中,每个空调单元的模块88通过网络46向调节模块100发送包含频率fmin-i的电功率需求。该电功率需求向模块100指明该空调单元的压缩机需要用来维持车厢内的空气温度接近参考温度Tc的电功率。实际上,这里频率fmin-i用来指示压缩机52所需要的电功率。
模块100通过网络46接收与功率需求相关的信息,并且在步骤132的过程中作出响应,这个模块选择接收到的最高频率fmin-i并且调节三相电压Uac的频率,使其等于接收到的频率fmin-i中的较大者。在步骤132中,模块100还以保持通过网络34传送的电压和频率之间的比例恒定的方式,与接收到的频率fmin-i中的最大者成比例地调节电压。
随后,在步骤134中,转换器90在输出端94提供对应于在步骤132中作出的调节的三相电压。该三相电压对应于由压缩机消耗或吸收的电功率P2。在网络34上的三相电压的频率将会在下面表示为f2
并行于步骤134,在步骤136的过程中,模块100还通过网络46发送它的频率值f2给空调单元42到44中的每一个。
在步骤138中,响应于通过网络46接收频率f2,每个空调单元82确定是否所消耗的来自网络34的功率比在步骤128中计算的功率Pmin-i大或相等。例如,在步骤138的过程中,单元82将在步骤128中已经计算出的频率fmin-i与可用的频率f2进行比较。
如果可用的频率f2等于在步骤128中先前计算出的频率fmin-i,那么在步骤140的过程中,单元82控制阀80完全关闭,以使空调单元 的能量效率是最大的。在这种情形下,注入管道54的液体在没有穿过冷凝器60的情况下不能到达管道64。
如果不是这种情况,也就是说,如果被吸收的功率P2比在步骤128中单元82计算出的功率Pmin-i大,那么在步骤142中,单元82根据安装了该空调单元的车厢内部的测量温度Tm和参考温度Tc以及在网络34上可用的三相电压的特征,控制阀80打开。例如,单元82考虑到的三相电压的特征是频率f2。这样,空调单元能产生温度比其它空调单元温度低的冷空气,而同时,压缩机吸收的电功率与其它空调单元的压缩机吸收的功率相同。
只要没有转换器出现故障,那么步骤122到140就重复。
如果在步骤148的过程中,检测器112检测到转换器90有故障,那么车辆离开正常运行模式并且进入第一降级模式150。当进入第一降级运行模式后,在步骤152的过程中,单元110命令接触器104断开而接触器105和106闭合。因此,在步骤152结束的时候,网络34和32同时与转换器92的输出端96电连接并且与转换器90电隔离。
可能发生的是,并行于步骤152,组116和118的接触器被命令只将一半压缩机52连接到网络34,并且只将一半辅助负载连接到网络32。优先地,通过网络32或34连接的压缩机和辅助负载是那些被认为对于车辆2的运行及其重要的。
然后,在步骤154中,转换器92在它的输出端96上传送具有固定幅度和频率的三相电压,而不管空调单元发送的电功率需求如何。
因此,第一降级运行模式使得即使转换器90有故障时也有可能继续为一些压缩机52供电。
如果在步骤160的过程中,检测器114检测到转换器92出现故障,那么中断正常运行模式,并且过程通过第二降级运行模式162继续。
在模式162开始时,在步骤164的过程中,单元110命令接触器106断开并且接触器104和105闭合。因此,在步骤164结束时,网络32和34电连接到输出端94并且与输出端96电隔离。
同时,接触器组116和118被控制只将一半压缩机与网络34相连和只将一半辅助负载与网络32相连。
那么,在步骤166的过程中,单元110对转换器90进行操作,以使后者在输出端94上传送具有确定幅度和频率的三相电压,而不管来自空调单元的电功率需求。这个三相电压与转换器92会传送的三相电压一样。
然后,在步骤168中,转换器90同时将对应于在步骤166中的调节的三相电压传送给网络32和34。因此,第二降级操作模式使得当转换器92有故障的时候也有可能继续为一些辅助负载供电。
这里,有故障的转换器指的是在其三相输出端不再能传送所需的电功率的转换器。
许多其它的实施例是可能的。例如,作为一种变形,没有将网络34上的频率f2通过网络46传送到每个空调单元的控制单元。关于由网络34传送的电频率的信息然后由控制单元在本地确定。为了这个目的,将测量压缩机52接收到的电功率、离开压缩机52的压缩液体的温度、或离开蒸发器的空气的温度。
作为一种变形,车辆2被设计成与分配直流电压的悬链线相连接。在这个变形中,典型地不需要变压器16。
在拥有大量车厢的铁路车辆的情况下,可能有必要使用多个诸如单元30的供电单元。在这种情形下,根据需要将单元30和供电网络32和34复制多次,来为每个车厢内的空调单元和辅助负载供电。
也有可能通过只改变转换器90传送的三相电压的幅度或只改变频率,来改变压缩机吸收的电功率。
最后,作为一种变形,将计算模块88合并到调节模块100中。在这个变形中,通过网络46发送到调节模块100的电功率需求包括测量温度Tm和分配给每个空调单元的参考温度Tc
作为一种变形,在系统上发送的与空调单元的功率需求相关的信息可能源自空调单元之外的组件,特别是,独立于空调单元而被定位于车厢内的温度或湿度传感器。然后第一转换器位于某个位置,从该信息中推导出每个空调单元的功率需求。
这里描述的车辆2的各种实施例模式具有下列优点:
接触器组102使得可以在转换器90中出现故障的情况下从转换器92为压缩机供电,也使得可以在转换器92中出现故障的情况下从转换器90为辅助负载供电。
接触器组116和118使得可以避免每一个转换器90和92同时被设定为压缩机52和所有的辅助负载供电。
故障检测器和控制单元能自动地控制从正常运行模式到降级运行模式的转变。
可以调节在转换器90的输出端上的电压和频率,使得该电压和频率允许需要更多功率的空调单元吸收该功率,以将温度调节到参考温度Tc附近。
合并在每个空调单元中的调节机构使得可以在由每个压缩机接收的电功率相同的同时,各自地调节在每个车厢内的温度,特别是在降级模式中。

Claims (11)

1.一种铁路车辆的供电系统,包括:
第一和第二电转换器(90,92),每个电转换器都能将通过悬链线(4)接收到的单相或直流电压转换成三相电压,该三相电压被分别传送到在车上的第一和第二三相供电网络(32,34),每个三相供电网络都能够将电功率分配到所述铁路车辆的多个车厢,所述第一和第二三相供电网络彼此是电隔离的,
多个空调单元(42到44),分别安装在多个车厢内,每个空调单元包括至少一个压缩机(52)来产生排进车厢内部的冷空气,所述至少一个压缩机与所述第一三相供电网络电连接,以从所述第一转换器接收三相电压功率,以及
所述压缩机之外的辅助电负载(38,40),与所述第二三相供电网络电连接,以便由所述第二转换器用三相电压供电;
其特征在于:
所述第一转换器(90)能从用于在供电单元(30)和所述空调单元(42到44)之间传输信息的网络(46)接收信息,并且能根据该信息推导出每个空调单元的电功率需求,该需求指明了每个空调单元冷却和/或干燥它所被安装的车厢内的空气所需要的电功率,以及
所述第一转换器包括幅度和/或频率调节模块(100),用于响应于每个空调单元所发送的所述需求,调节由所述第一三相供电网络传送的三相电压的幅度和/或频率。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述系统包括可控接触器组(102),它们能够:
将所述空调单元的所述压缩机(52)只连接到所述第一转换器,使得从该第一转换器为这些压缩机供电,并且将所述辅助负载只连接到所述第二转换器,使得从该第二转换器为所述辅助负载供电,或者,
将所述压缩机只连接到所述第二转换器,使得从该第二转换器为这些压缩机供电。
3.根据权利要求2所述的系统,其中,所述系统包括:
检测器(12),检测所述第一转换器(90)中的故障,以及
控制所述接触器组(102)的单元(110),能够响应于在所述第一转换器中检测到故障,自动地将所述压缩机与所述第一转换器的连接转成所述压缩机与所述第二转换器的连接。
4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述系统包括可控接触器组(102),它们能够:
将所述压缩机之外的所述辅助电负载只连接到所述第二转换器,使得从该第二转换器为这些负载供电,或者,
将该相同的辅助电负载只连接到所述第一转换器,使得只从该第一转换器为这些负载供电。
5.根据权利要求4所述的系统,其中,所述系统包括:
检测器(114),检测在所述第二转换器中的故障,以及
控制接触器组的单元(110),能够响应于在所述第二转换器中检测到故障,自动地将所述辅助电负载与所述第二转换器的连接转成所述辅助电负载与所述第一转换器的连接。
6.根据权利要求1-5中的任意一项所述的系统,其中,所述系统包括:
传感器(84),用于感测安装有空调单元的每个车厢内的环境温度,
参数计算模块(88),用于根据安装有空调单元的所述车厢内测量的温度和必须达到的参考温度,计算用于调节为所述压缩机供电的所述三相电压的参数,以及
其中,所述调节模块(100)能根据上述调节参数来调节在所述第一三相供电网络中的所述三相电压的幅度和/或频率,使得需要吸收最大电功率量的压缩机能够吸收该最大电功率量。
7.根据权利要求1-5中的任意一项所述的系统,其中,每个空调单元还包括:
温度调节机构(72),用于针对传送给它的压缩机的相同三相电压,调节所排出冷空气的温度,以及
控制单元(82),用于根据传送给它的压缩机的三相电压的幅度和/或频率、在安装有该空调单元的车厢内测量的温度、和必须达到的参考温度,控制上述调节机构。
8.一种适于用在根据权利要求1到7中的任意一项所述的供电系统中的电转换器(90),该转换器能够将通过悬链线(4)接收的单相或直流电压转换为由所述铁路车辆上的所述第一三相供电网络(34)传送的所述三相电压,其特征在于,所述电转换器(90)包括幅度和/或频率调节模块(100),能够响应于每个空调单元发送的所述电功率需求来调节由所述第一三相供电网络传送的所述三相电压的幅度和/或频率。
9.一种用于控制在根据权利要求7所述的供电系统中的空调单元的单元(82),其特征在于,该控制单元(82)能根据传送到它的压缩机的三相电压的幅度和/或频率、在安装有该空调单元的车厢内测量的所述温度、和所述参考温度,控制所述调节机构。
10.一种空调单元(42),其特征在于,它包括根据权利要求9所述的控制单元。
11.一种通过根据权利要求1到7中的任意一项所述的供电系统向铁路车辆供电的方法,其特征在于,该方法包括幅度和/或频率调节步骤(132),用于根据由每个空调单元发送的所述电功率需求,调节由所述第一三相供电网络传送的所述三相电压的幅度和/或频率。
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2927576B1 (fr) * 2008-02-20 2010-03-26 Alstom Transport Sa Architecture d'un reseau d'alimentation auxiliaire repartie.
DE102009008549A1 (de) * 2009-02-12 2010-08-19 Bombardier Transportation Gmbh Anordnung zum Betreiben von Verbrauchern in einem Schienenfahrzeug mit elektrischer Energie, wahlweise aus einem Energieversorgungsnetz oder aus einer Motor-Generator-Kombination
WO2011007573A1 (ja) * 2009-07-15 2011-01-20 パナソニック株式会社 電力制御システム、電力制御方法、電力制御装置及び電力制御プログラム
KR100977745B1 (ko) * 2009-12-28 2010-08-24 김연원 전기 화물열차를 이용한 컨테이너 운반용 이동식 전차선 시스템
US9201481B2 (en) * 2011-02-09 2015-12-01 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power supply distribution system and power supply distribution method
JP5777412B2 (ja) * 2011-06-03 2015-09-09 三菱電機株式会社 多電源式鉄道車両用の空調電源システム
DE102011087442A1 (de) * 2011-11-30 2013-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Schienenfahrzeug
JP5744310B2 (ja) * 2012-02-28 2015-07-08 三菱電機株式会社 車両内情報表示システムおよび電力供給方法
DE102012205215A1 (de) * 2012-03-30 2013-10-02 Siemens Aktiengesellschaft Leistungsverwaltungseinrichtung für ein Schienenfahrzeug
CN202661945U (zh) * 2012-05-18 2013-01-09 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 云端服务器模组
CN102661272A (zh) * 2012-05-24 2012-09-12 山东龙都瑞麟祥机电股份有限公司 电动汽车用调频空调压缩机驱动器
CN104602638B (zh) * 2012-06-27 2017-12-19 曼特瑞斯医药有限责任公司 用于影响对组织进行治疗的系统
US8924052B2 (en) 2013-03-08 2014-12-30 Electro-Motive Diesel, Inc. Lead locomotive control of power output by trailing locomotives
US10174979B2 (en) * 2013-12-26 2019-01-08 Thermo King Corporation Method and system for dynamic power allocation in a transport refrigeration system
EP2899055B1 (en) * 2014-01-23 2017-03-15 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Method and a device for controlling the voltage of a catenary supplying electric power to rolling stock
FR3018758B1 (fr) * 2014-03-20 2016-04-29 Alstom Transp Tech Dispositif de climatisation pour un vehicule ferroviaire comportant au moins deux voitures
CN106274492B (zh) * 2015-05-27 2018-10-26 中车大连电力牵引研发中心有限公司 轨道车辆用辅助变流装置及轨道车辆
WO2017212629A1 (ja) * 2016-06-10 2017-12-14 三菱電機株式会社 車両用空調装置及び列車通信システム
WO2018037629A1 (ja) * 2016-08-26 2018-03-01 三菱電機株式会社 空気調和装置
FR3062823B1 (fr) * 2017-02-14 2021-04-23 Alstom Transp Tech Procede de gestion d'energie electrique dans un vehicule ferroviaire, systeme de gestion d'energie correspondant et vehicule ferroviaire correspondant
DE102017222797B4 (de) * 2017-12-14 2021-05-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Spannungswandlers
FR3102406B1 (fr) * 2019-10-24 2021-11-12 Faiveley Transp Tours Procédé de confirmation d’une exécution d’une commande de réduction de consommation
FR3112104B1 (fr) * 2020-07-03 2023-04-07 Alstom Transp Tech Véhicule électrique de traction
CN112060908A (zh) * 2020-09-03 2020-12-11 中车大连机车车辆有限公司 一种自动配置供电制式的列车供电系统及方法
CN112678008B (zh) * 2021-01-25 2024-06-14 中车大连机车研究所有限公司 一种轨道交通车辆空调系统通风机运转的控制系统
CN112721979B (zh) * 2021-01-29 2024-06-04 中车大连机车研究所有限公司 一种轨道交通车辆co2空调系统压力保护控制系统
CN112818286B (zh) * 2021-03-31 2022-10-28 中车青岛四方车辆研究所有限公司 一种地铁车辆空调系统制冷季能耗计算方法及系统
US20220340180A1 (en) * 2021-04-22 2022-10-27 Rodney Glenn Lans Refrigerated railcar system
FR3122394A1 (fr) * 2021-05-03 2022-11-04 Alstom Transport Technologies Procédé de fabrication d'au moins une locomotive et ensemble d’au moins deux locomotives correspondant
FR3129041B1 (fr) * 2021-11-10 2023-12-08 Faiveley Transp Tours Procédé et système d’exécution d’un effacement de consommation électrique d’une flotte de véhicules de transport électriques
US20240051406A1 (en) * 2022-08-15 2024-02-15 Hamilton Sundstrand Corporation Power district architecture for a vehicle
CN115694136B (zh) * 2022-11-21 2023-06-09 万维电气(惠州)有限公司 降低损耗的变频器保护系统及变频器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4219071A (en) * 1978-05-26 1980-08-26 Wabco Westinghouse S.P.A. Air-conditioning system for railroad vehicles
US4795859A (en) * 1987-01-14 1989-01-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Control device for electric train
CN1412037A (zh) * 2000-05-04 2003-04-23 阿尔斯托姆公司 用于对轨道车辆的车载电气设备进行通风的方法及装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2564121A (en) * 1949-05-11 1951-08-14 Waukesha Motor Co Power system
US5181553A (en) * 1987-06-15 1993-01-26 Nissan Motor Company, Limited Air conditioner system for automotive vehicle with minimum discharge temperature for rear foot outlet
JPH07186947A (ja) * 1993-12-28 1995-07-25 Hitachi Ltd 鉄道車両用空調装置及びその運転方法
US5754445A (en) * 1995-12-20 1998-05-19 Primex Technologies, Inc. Load distribution and management system
JP3225018B2 (ja) * 1998-03-05 2001-11-05 株式会社東芝 車両用電源装置
US6408766B1 (en) * 1999-06-25 2002-06-25 Mclaughlin Edward M. Auxiliary drive, full service locomotive tender
MY125106A (en) * 2000-11-01 2006-07-31 Aster Gunasekera Darren Automatic vehicle ventilation device
US6615118B2 (en) * 2001-03-27 2003-09-02 General Electric Company Hybrid energy power management system and method
JP2004364412A (ja) * 2003-06-04 2004-12-24 Toshiba Corp 車両用補助電源装置およびそれを用いた電気車
JP2005007983A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Hitachi Ltd 鉄道車両用空調装置とその制御方法
US7405496B2 (en) * 2004-01-27 2008-07-29 General Electric Company Transfer circuit topology for redundant power generator regulators and inverting DC drives
FR2866607A1 (fr) * 2004-02-23 2005-08-26 Herve Benjamin Afriat Systeme d'alimentation en energie electrique a tres basse tension par des rails pour vehicule ferroviaire a stockage d'energie embarque

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4219071A (en) * 1978-05-26 1980-08-26 Wabco Westinghouse S.P.A. Air-conditioning system for railroad vehicles
US4795859A (en) * 1987-01-14 1989-01-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Control device for electric train
CN1412037A (zh) * 2000-05-04 2003-04-23 阿尔斯托姆公司 用于对轨道车辆的车载电气设备进行通风的方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2004-364412A 2004.12.24

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0701706A8 (pt) 2016-08-16
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BRPI0701706A (pt) 2008-02-19

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