CZ2017286A3 - Uspořádání obvodu napájecí stanice trakčního vedení - Google Patents

Abstract

Vynález se týká uspořádání obvodu napájecí stanice trakčního vedení, u kterého je k sekundárnímu vinutí napájecího transformátoru (2) do série připojen řízený zdroj střídavého napětí. Zdroj střídavého napětí je vysokonapěťový dvoufázový napěťový střídač v můstkovém zapojení nebo vysokonapěťový dvoufázový napěťový vícehladinový střídač nebo alespoň dva společně řízené do série zapojené střídače.

Description

Uspořádání obvodu napájecí stanice trakčního vedení.

Oblast techniky

Vynález se týká zapojení obvodů měníren pro napájení střídavého trakčního vedení.

Dosavadní stav techniky

Napájecí obvod pro napájení elektrických kolejových vozidel sestává s trolejového vedení, zpětného vedení tvořeného kolejnicemi a napájecí měnírny. Tento obvod je jednofázový a zdrojem pro jeho napájení je jednofázový transformátor umístěný v měnírně.

Trakční vedení je po trase rozděleno na samostatné vzájemně izolované úseky, jejichž napájecí jednofázové transformátory jsou v měnírnách připojovány střídavě k různým fázím třífázové napájecí sítě. Tím je alespoň částečně symetrizován odběr z napájecí distribuční soustavy. Na troleji tak musí být izolované části, oddělující úseky s rozdílným napětím, při jejichž přejezdu ztrácejí vozidla dočasně přívod elektrické energie a tím i tažnou sílu.

Hlavní požadavky na funkce nových měníren jsou v současné době následující:

- Symetrický odběr z napájecí sítě, tj. shodné zatížení všech tří fází v trojfázové napájecí soustavě

- Eliminace odběru jalové energie z napájecí sítě

- Paralelní chod měníren do společné troleje - odstranění izolovaných úseků na troleji.

Poslední požadavek - paralelní chod měníren do společné troleje s sebou přináší následující problém. Trolejový obvod přes napájecí transformátory jednotlivých paralelně pracujících měníren může propojit různé napájecí sítě, jejichž napětí se mohou lišit co do amplitudy i fáze. V takovém případě se přes obvod troleje a kolejí začne uzavírat vyrovnávací proud, jehož prostřednictvím dojde k přelévání energie mezi sítěmi. Tento stav je nežádoucí.

Napájecí transformátor v měnírně také nedokáže zabránit vracení energie z brzdícího vozidla do napájecí sítě u vozidel, které rekuperaci umožňují. Také toto přelévání energie do sítě není většinou žádoucí.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje uspořádání obvodu napájecí stanice trakčního vedení podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že k sekundárnímu vinutí napájecího transformátoru je do série připojen řízený zdroj střídavého napětí.

Zdroj střídavého napětí může být vysokonapěťový dvoufázový napěťový střídaě v můstkovém zapojení nebo vysokonapěťový dvoufázový napěťový vícehladinový střídaě nebo alespoň dva společně řízené do série zapojené střídaěe.

Podstata tohoto obvodu spočívá v zapojení řízeného zdroje střídavého napětí do série se sekundárním vinutím napájecího transformátoru. V trolejovém obvodu se tak k napětí sekundárního vinutí napájecího transformátoru vektorově přičítá napětí tohoto zdroje. Případný nárůst napětí v troleji, který by za normálních okolností měl za následek rekuperaci energie z troleje do napájecí sítě je kompenzován přičtením napětí přidaného zdroje a k přelévání energie do napájecí sítě tak nedojde.

- 1 CZ 2017 - 286 A3

Přehled obrázků na výkresech:

Vynález bude blíže osvětlen pomocí připojených výkresů, kde na Obr.l je elektrické schéma měnírny se symetrizačním obvodem a obvodem pro řízení toku energie. Na Obr.2 je schéma měnírny současného typu s jednofázovým napájecím transformátorem, do které byl přidán obvod pro řízení toku energie. Na Obr. 3 je ukázka jedné z možností vnitřního zapojení obvodu pro řízení toku energie.

Objasnění výkresů

Uspořádání obvodu napájecí stanice trakčního vedení podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na Obr. 1 je schématicky znázorněn příkladný obvod měnírny. Na Obr. 2 je znázorněn příklad použití obvodu pro řízení toku energie u měníren současného typu. Na Obr. 3 je znázorněn příklad vnitřního zapojení měniče sloužícího jako zdroj napětí pro obvod řízení toku energie.

Příklady uskutečnění vynálezu

Obvod měnírny na Obr. 1 sestává z třífázového napájecího transformátoru 2, symetrizačního obvodu 6, obvodu 1 pro řízení toku energie a pomocného transformátoru 3. Měnírna napájí trakční trolejové vedení 4, napájecí obvod vozidla se uzavírá zpět do měnírny přes koleje 5. Provedení a popis symetrizačního obvodu 6 není předmětem tohoto vynálezu. Obvod 1 pro řízení směru toku energie je zapojen mezi sekundární vinutí napájecího transformátoru 2 a koleje 5.

Řídící systém obvodu pro řízení toku energie snímají okamžité hodnoty napětí na troleji, napětí na sekundárním vinutí transformátoru a proud trolejového vedení a z těchto hodnot řídí fázor napětí vytvářeného měničem obvodu pro řízení toku energie tak, jak je požadováno. Tímto způsobem je možné zamezit přelévání činné energie z troleje do napájecí sítě, případně řídit tok energie jalové.

Na Obr. 2 je znázorněn příklad použití obvodu 1 pro řízení toku energie u měníren současného typu, u kterých je použit jednofázový transformátor 2 a chybí tak obvod pro symetrizaci odběru. Na funkci obvodu J_ pro řízení toku energie tato změna zapojení oproti obvodu z Obr. 1 nemá vliv.

Na Obr. 3 je znázorněn příklad vnitřního zapojení měniče sloužícího jako zdroj napětí pro obvod řízení toku energie. Je zde znázorněn jednofázový můstkový dvouhladinový střídač s IGBT tranzistory tvořený dvěma shodnými fázovými bloky 11 a J_2, které jsou zapojeny ke stejnosměrnému meziobvodu tvořenému kondenzátorem 13. Tento kondenzátor 13 je napájen z diodového usměrňovače 14 pomocným transformátorem 3 na Obr. 1 přes přívody AC . Do obvodu měnírny je měnič připojen vývody A a B.

Pro zdroj napětí obvodu pro řízení toku energie může být použit napěťový střídač libovolné topologie. Kromě příkladu dvouhladinového střídače z Obr. 3 se může jednat o vícehladinové zapojení fázových bloků střídače s plovoucími kondenzátory nebo vícehladinové zapojení fázového bloku střídače s upínacími diodami. Pro zvýšení rozsahu napětí tohoto zdroje je rovněž možné spojovat tyto varianty zapojení střídačů do série.

Průmyslová využitelnost

Uspořádání obvodu podle tohoto vynálezu nalezne uplatnění u zapojení obvodů měníren pro napájení střídavého trakčního vedení.

Claims (4)

1. Uspořádání obvodu napájecí stanice trakčního vedení, vyznačující se tím, že k sekundárnímu vinutí napájecího transformátoru (2) je do série připojen řízený zdroj střídavého napětí.

2. Uspořádání obvodu podle nároku 1, vyznačující se tím, že zdroj střídavého napětí je vysokonapěťový dvoufázový napěťový stři dač v můstkovém zapojení.

3. Uspořádání obvodu podle nároku 1, vyznačující se tím, že zdroj střídavého napětí je vysokonapěťový dvoufázový napěťový vícehladinový střídač.

4. Uspořádání obvodu podle nárokul, vyznačující se tím, že zdroj střídavého napětí jsou alespoň dva společně řízené do série zapojené střídače.

3 výkresy