ES2600510T3

ES2600510T3 - Sistema de impulsión de vehículo eléctrico

Info

Publication number: ES2600510T3
Application number: ES11877372.0T
Authority: ES
Inventors: Yoshio Nagatsuka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2031-12-12
Also published as: KR101591218B1; EP2792530B1; EP2792530A1; KR20140102257A; CN103987561B; US9225268B2; JP5638704B2; CN103987561A; EP2792530A4; WO2013088497A1; US20140368134A1; JPWO2013088497A1

Abstract

Un sistema de impulsión de vehículo eléctrico que comprende: un dispositivo de conversión de potencia (11) de vehículo eléctrico que convierte potencia de CC o potencia de CA suministrada desde un cable aéreo (50) a potencia de CA deseada para impulsar un motor eléctrico (7) como carga; un primer disyuntor (2) que bloquea una corriente eléctrica que fluye entre el cable aéreo y el dispositivo de conversión de potencia de vehículo eléctrico; y un conmutador de toma tierra (4) que conecta a tierra el primer disyuntor, en donde el dispositivo de conversión de potencia (11) de vehículo eléctrico incluye una unidad de circuito principal y un segundo disyuntor (3), donde la unidad de circuito principal incluye al menos una unidad de circuito suavizador (16) que contiene un condensador de filtro (16a) que recibe y almacena en el mismo potencia suministrada desde el cable aéreo, y un inversor (12) que convierte una tensión de CC desde la unidad de circuito suavizador en una tensión de CA para impulsar el motor eléctrico (7) como una carga, y donde el segundo disyuntor bloquea un recorrido de suministro de energía entre el primer disyuntor y el inversor, en donde el conmutador de toma tierra (4) se configura como un conmutador unidireccional que incluye tres o más contactos de conmutación de polo (4a, 4b, 5), y en donde un reóstato predeterminado (15b) que es uno de los elementos de circuito que constituyen la unidad de circuito principal se conecta a un contacto de conmutación (5) del conmutador de toma tierra de manera que cuando se cierra el contacto de conmutación (5) del conmutador de toma tierra, el reóstato predeterminado (15b) se conecta eléctricamente entre un electrodo positivo y un electrodo negativo del condensador de filtro (16a).

Description

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DESCRIPCION

Sistema de impulsion de vetnculo electrico Campo

La presente invencion esta relacionada con un sistema de impulsion de vetnculo electrico.

Antecedentes

Un dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico funciona al recibir un suministro de ene^a desde un cable aereo. Debido a que la tension de cable aereo es muy alta (por ejemplo, 1500 voltios de CC), incluso cuando se bloquea el suministro de energfa desde el cable aereo, todavfa se almacena una gran cantidad de carga electrica en un condensador de filtro y similares dentro de un circuito principal. Por lo tanto, sigue existiendo el riesgo de una descarga electrica.

Por ejemplo, un dispositivo de control de vetnculo electrico descrito en la Documentacion de Patente 1 mencionada mas adelante incluye un circuito en serie que esta constituido por una pluralidad de contactores y un reostato, y que se conecta entre un convertidor e inversores. En el momento de inspeccion y mantenimiento de un vetnculo electrico, los contactores son activados por una unidad de control de contactor durante un tiempo predeterminado para descargar carga electrica en condensadores de filtro a traves del reostato. El control se realiza como se ha descrito anteriormente dando consideracion a los operarios para que no reciban una descarga electrica incluso cuando toquen una parte conductora en el momento de inspeccion, mantenimiento y similares de un vetnculo electrico.

Lista de citas

Documentacion de patente

Documentacion de patente 1: Solicitud de patente japonesa abierta a la inspeccion publica n° H08-019101

Compendio

Problema tecnico

Sin embargo, segun la tecnica convencional mencionada anteriormente, se necesita un circuito logico para controlar una pluralidad de contactores conectados en serie a un reostato de descarga, y tambien se necesita una fuente de energfa adicional para controlar el circuito logico. Por lo tanto, con el fin de descargar de manera fiable la carga electrica en condensadores de filtro en el momento de inspeccion, mantenimiento y similares de un vetnculo electrico, se necesitan diversas mejoras en la configuracion de circuito y la configuracion de sistema. Por consiguiente, existe un problema de aumento tanto de tamano de circuito como de coste de circuito.

Se ha logrado la presente invencion para resolver los problemas anteriores, y un objeto de la presente invencion es proporcionar un sistema de impulsion de vetnculo electrico que pueda descargar de manera simple y fiable carga electrica en un condensador de filtro mientras se suprime un aumento tanto en tamano de circuito como coste de circuito.

Solucion al problema

La presente invencion se dirige a un sistema de impulsion de vetnculo electrico que logra el objeto. El sistema de impulsion de vetnculo electrico incluye un dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico que convierte potencia de CC o potencia de CA suministrada desde un cable aereo a potencia de CA deseada para impulsar un motor electrico como una carga, un primer disyuntor que bloquea una corriente electrica que fluye entre el cable aereo y el dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico, y un conmutador de toma tierra que conecta a tierra el primer disyuntor. El dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico incluye una unidad de circuito principal y un segundo disyuntor, en el que la unidad de circuito principal incluye al menos una unidad de circuito suavizador que contiene un condensador de filtro que recibe y almacena en el mismo potencia suministrada desde el cable aereo, y un inversor que convierte una tension de CC desde la unidad de circuito suavizador en una tension de CA para impulsar un motor electrico como una carga, y en el que el segundo disyuntor bloquea un recorrido de suministro de energfa entre el primer disyuntor y el inversor. El conmutador de toma tierra se configura como un conmutador unidireccional que incluye tres o mas contactos de conmutacion de polo. Un reostato predeterminado, que es uno de elementos de circuito que constituyen la unidad de circuito principal, se conecta a un contacto de conmutacion del conmutador de toma tierra de manera que cuando se cierra el contacto de conmutacion del conmutador de toma tierra, el reostato predeterminado se conecta electricamente entre un electrodo positivo y un electrodo negativo del condensador de filtro.

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Efectos ventajosos de la invencion

Segun la presente invencion, es posible descargar carga electrica en un condensador de filtro de manera simple y fiable mientras se suprime un aumento tanto de tamano de circuito como de coste de circuito.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 representa una configuracion de partes principales de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun una primera realizacion.

La figura 2 representa una configuracion de partes principales de otro sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la primera realizacion que es diferente del sistema mostrado en la figura 1.

La figura 3 representa una configuracion de partes principales de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun una segunda realizacion.

La figura 4 representa una configuracion de partes principales de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun una tercera realizacion.

La figura 5 representa una configuracion de partes principales de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun una cuarta realizacion.

La figura 6 representa una configuracion de partes principales de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun una quinta realizacion.

Descripcion de realizaciones

A continuacion se explicaran en detalle realizaciones ejemplares de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la presente invencion con referencia a los dibujos adjuntos. La presente invencion no se limita a las siguientes realizaciones.

Primera realizacion

La figura 1 representa una configuracion de partes principales de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun una primera realizacion de la presente invencion. Como se muestra en la figura 1, el sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la primera realizacion se configura para incluir un pantografo 1, un disyuntor de alta velocidad (en lo sucesivo, "HB") 2, que sirve como primer disyuntor, un conmutador de toma tierra (en lo sucesivo, "EGS") 4 que sirve como conmutador de toma tierra, un dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico, y un motor electrico 7. El dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico se configura para incluir un disyuntor de lmea (en lo sucesivo, "LB") 3 que sirve como segundo disyuntor proporcionado dentro del dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico, una unidad de circuito suavizador 16 que incluye un condensador de filtro 16a que recibe y almacena en el mismo potencia de CC suministrada desde un cable aereo 50 a traves del pantografo 1, el HB 2 y el LB 3, un inversor (en lo sucesivo, "INV") 12 que convierte una tension de CC de la unidad de circuito suavizador 16 en una tension de CA para impulsar el motor electrico 7 como una carga, y un circuito 14 de ctiopper de freno (en lo sucesivo, "BCH") que consume el exceso de potencia, que no se puede devolver tiacia el cable aereo 50, cuando el motor electrico 7 funciona como generador de energfa. La unidad de circuito suavizador 16, el INV 12, el circuito BCH 14, y similares constituyen una unidad de circuito principal del dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico.

Como se muestra en la figura 1, por ejemplo, el dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico se instala bajo el piso de un vetnculo 6, y el Hb 2 y el EGS 4 se instalan en la parte superior del vetnculo 6. Se usan cables de equipamiento dispuestos dentro del vetnculo 6 para conexiones electricas entre estas unidades.

En la figura 1, un extremo del dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico se conecta al cable aereo 50 a traves del LB 3, el HB 2 y el pantografo 1, y el otro extremo del dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico se conecta a traves de una rueda 9 a un carril 54 que tiene el mismo potencial que la tierra. La potencia de CC suministrada desde el cable aereo 50 se almacena en el condensador de filtro 16a, que se usa como energfa de funcionamiento para el INV 12.

Sobre la base de una senal de control (una senal para controlar un elemento de conmutacion (no se muestra) en la PWM) que se saca desde una unidad de control (no se muestra), el INV 12 genera potencia de CA deseada (una tension de CA) para impulsar el motor electrico 7. El motor electrico 7 se acopla con una rueda 8 para transmitir una fuerza de impulso a la rueda 8.

El HB 2 es un conmutador que bloquea una corriente electrica que fluye entre el cable aereo 50 y el dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico. El EGS 4 es un conmutador controlado manualmente que se configura como conmutador unidireccional de triple polo que incluye unidades de contactos de conmutacion 4a, 4b y 5. Entre las unidades de contactos de conmutacion 4a, 4b y 5, las unidades de contactos de conmutacion 4a y 4b se

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han usado convencionalmente. Por otro lado, la unidad de contacto de conmutacion 5 se proporciona con el fin de resolver los problemas de la presente invencion.

Un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 4a se conecta a un extremo del HB 2 (el extremo de conexion en el lado del pantografo 1), y el otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 4a se conecta a tierra. Un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 4b se conecta al otro extremo del HB 2 (el extremo de conexion en el lado del dispositivo de conversion de potencia 11 de vetuculo electrico), y el otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 4b se conecta a tierra. Por otro lado, un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5 se conecta a una barra colectora de CC positiva 30A (o a un extremo que tiene el mismo potencial que la barra colectora de CC positiva 30A) en el dispositivo de conversion de potencia 11 de vetuculo electrico. El otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5 se conecta a un extremo de conexion 32A entre un elemento de conmutacion 15a y una resistencia de freno 15b en el circuito BCH 14.

A continuacion, con referencia a la figura 1 se explica un funcionamiento de partes pertinentes del sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la primera realizacion.

En el momento de inspeccion, mantenimiento y similares de un vetuculo electrico, el HB 2 y el LB 3 se abren, y el pantografo 1 se desconecta del cable aereo 50. Despues de estas operaciones o controles, el EGS 4 se controla manualmente para cerrar cada contacto. A traves del control manual en el EGS 4, ambos extremos del HB 2 se conectan a tierra y por lo tanto estan al potencial de tierra. Un EGS convencional no incluye la unidad de contacto de conmutacion 5, y por consiguiente ser realiza una operacion para hacer que ambos extremos del HB 2 esten al potencial de tierra para lograr el objeto.

Por otro lado, en el sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la primera realizacion, la barra colectora de CC positiva 30A y el extremo de conexion 32A entre el elemento de conmutacion 15a y la resistencia de freno 15b se conectan electricamente entre los mismos mediante la unidad de contacto de conmutacion 5. Con esta operacion, el electrodo positivo y el electrodo negativo del condensador de filtro 16a se conectan electricamente a traves de la resistencia de freno 15b, formando de ese modo un circuito de descarga que descarga carga electrica almacenada en el condensador de filtro 16a. La carga electrica almacenada en el condensador de filtro 16a se descarga segun la curva de descarga que sigue la constante de tiempo determinada por el producto de la capacitancia del condensador de filtro 16a y el valor de resistencia de la resistencia de freno 15b.

En un control de descarga convencional, como se describe en la Documentacion de patente 1, mencionada anteriormente, se configura un circuito adicional de control de descarga, y tambien se establece una unidad de control particular para ejecutar el control de descarga. Por lo tanto, en el metodo convencional, se necesita un circuito de control de descarga adicional y una unidad de control adicional, lo que aumenta tanto el tamano de circuito como el coste de circuito.

Por otro lado, en el sistema de impulsion de vehuculo electrico segun la primera realizacion, no se necesita un circuito de control particular ni una unidad de control particular para el control de descarga. Los puntos principales del sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la primera realizacion se pueden lograr configurando un EGS como conmutador unidireccional de triple polo en lugar de un conmutador unidireccional de doble polo convencional, y conectando electricamente el contacto de la unidad de contacto de conmutacion 5, proporcionada adicionalmente al EGS, al circuito BCH 14 a traves de un cable de equipamiento. El circuito BCH 14 es una unidad de circuito que se proporciona en la mayona de dispositivos de conversion de potencia 11 de vetuculo electrico.

Como se ha descrito anteriormente, en el sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la primera realizacion, es posible descargar de manera simple y fiable carga electrica en el condensador de filtro 16a mientras se suprime un aumento tanto del tamano de circuito como del coste de circuito.

Ademas, en el sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la primera realizacion, la carga electrica en el condensador de filtro 16a se puede descargar en coordinacion con el EGS 3. Por lo tanto, es posible reducir la carga de los operarios, sin la necesidad de una operacion particular para descargar carga electrica.

Ademas, para la mayor parte, el sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la primera realizacion no es dependiente del funcionamiento de circuito. Por lo tanto, se pueden tener efectos de mejorar la fiabilidad del control para descargar carga electrica y ayudar a que los operarios tengan una mejor sensacion de seguridad.

El circuito BCH 14 mostrado en la figura 1 se puede configurar mediante una pluralidad de circuitos BCH que se conectan en paralelo. En este caso, es suficiente seleccionar cualquiera de los circuitos BCH y conectarlo a la unidad de contacto de conmutacion 5. Por ejemplo, en la configuracion que se muestra en la figura 2, es suficiente, entre dos circuitos BCH 14a y 14b, seleccionar el circuito BCH 14a, y un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5 se conecta a la barra colectora de CC positiva 30A a la que se conecta el circuito BCH 14a, mientras el otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5 se conecta a un extremo de conexion entre un elemento de conmutacion 15aa y una resistencia de freno 15ba en el circuito BCH 14a.

Segunda realizacion

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En la primera realizacion, se ha descrito el caso como un ejemplo, en el que se instala un dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico en un vetnculo que esta equipado con un pantografo. Sin embargo, en una segunda realizacion, con referencia a la figura 3 se explica un caso en el que un dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico se instala en un vetnculo que no esta equipado con un pantografo. La figura 3 representa una configuracion de partes principales de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la segunda realizacion.

La figura 3 representa un vetnculo 6A que esta equipado con el pantografo 1 y un vetnculo 6B que no esta equipado con el pantografo 1. Un dispositivo de conversion de potencia 11A de vetnculo electrico se instala en el vetnculo 6A. Un dispositivo de conversion de potencia 11B de vetnculo electrico se instala en el vetnculo 6B. Las configuraciones individuales de los dispositivos de conversion de potencia 11A y 11B de vetnculo electrico, y la configuracion de sus conexiones al cable aereo 50 son identicas a las descritas en la primera realizacion. Elementos constituyentes relacionados con el vetnculo 6A estan denotados con signos de referencia con un sufijo "A". Elementos constituyentes relacionados con el vetnculo 6B estan denotados con signos de referencia con un sufijo "B".

Mientras, en la segunda realizacion, el EGS 4 se configura como un conmutador unidireccional de cuadruple polo que incluye las unidades de contactos de conmutacion 4a y 4b y las unidades de contactos de conmutacion 5a y 5B. Esto es, en el EGS 4, en la segunda realizacion, la unidad de contacto de conmutacion 5B se anade al EGS 4 de la primera realizacion.

En la figura 3, la unidad de contacto de conmutacion 5A corresponde a la unidad de contacto de conmutacion 5 de la figura 1, y los destinos de conexion de la unidad de contacto de conmutacion 5A son identicos a los del caso de la figura 1. Espedficamente, un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5A se conecta a la barra colectora de CC positiva 30A (o a un extremo que tiene el mismo potencial que la barra colectora de CC positiva 30A) en el dispositivo de conversion de potencia 11A de vetnculo electrico. El otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5A se conecta al extremo de conexion 32A entre un elemento de conmutacion 15aA y una resistencia de freno 15bA en un circuito BCH 14A. Por otro lado, un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5B se conecta a una barra colectora de CC positiva 30B (o a un extremo que tiene el mismo potencial que la barra colectora de CC positiva 30B) en el dispositivo de conversion de potencia 11B de vetnculo electrico. El otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5B se conecta a un extremo de conexion 32B entre un elemento de conmutacion 15aA y una resistencia de freno 15bB en un circuito BCH 14B.

Con las conexiones anteriores, cuando se controla manualmente el EGS 4, se cierra simultaneamente cada contacto de las unidades de contactos de conmutacion 4a y 4b y cada contacto de las unidades de contactos de conmutacion 5A y 5B. Cuando se cierra el contacto de la unidad de contacto de conmutacion 5A, la barra colectora de CC positiva 30A y el extremo de conexion 32A se conectan electricamente entre los mismos. Con esta operacion, el electrodo positivo y el electrodo negativo de un condensador de filtro 16aA se conectan electricamente a traves de la resistencia de freno 15bA. Por lo tanto, la carga electrica almacenada en el condensador de filtro 16aA se descarga inmediatamente. Cuando se cierra el contacto de la unidad de contacto de conmutacion 5B, la barra colectora de CC positiva 30B y el extremo de conexion 32B se conectan electricamente entre los mismos. Con esta operacion, el electrodo positivo y el electrodo negativo de un condensador de filtro 16aB se conectan electricamente a traves de la resistencia de freno 15bB. Por lo tanto, la carga electrica almacenada en el condensador de filtro 16aB se descarga inmediatamente.

Como se ha descrito anteriormente, tampoco se necesita un circuito de control particular para el control de descarga para el sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la segunda realizacion. La finalidad del sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la segunda realizacion se puede lograr configurando un EGS como al menos un conmutador unidireccional de cuadruple polo en lugar de un conmutador unidireccional de doble polo convencional, y conectando electricamente los contactos de las unidades de contactos de conmutacion 5A y 5B, proporcionados adicionalmente al EGS, respectivamente a los circuitos BCH 14A y 14B a traves de cables de equipamiento.

Como se ha descrito anteriormente, en el sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la segunda realizacion, se proporcionan adicionalmente dos unidades de contactos de conmutacion a un EGS proporcionado en un vetnculo que esta equipado con un pantografo, de manera que el contacto de una de las dos unidades de contactos de conmutacion y un circuito BCH, en un dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico instalado en un vetnculo que no esta equipado con un pantografo, se conectan electricamente entre los mismos. Por lo tanto, incluso cuando se mezclan juntos un vetnculo que no esta equipado con un pantografo, pero tiene un dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico instalado en el mismo, y un vetnculo que esta equipado con un pantografo y tiene un dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico instalado en el mismo, es posible obtener efectos identicos a los descritos en la primera realizacion.

Tercera realizacion

En la primera realizacion, se tia explicado el caso en el que la unidad de contacto de conmutacion, proporcionada adicionalmente al EGS, y el circuito BCH en el dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico se conectan electricamente entre los mismos. Sin embargo, en una tercera realizacion, con referencia a la figura 4 se

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explica un caso en el que se usa un circuito de carga como un ejemplo de una alternativa al circuito. La figura 4 representa una configuracion de partes principales de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la tercera realizacion. En la figura 4, elementos constituyentes iguales o equivalentes a los mostrados en la figura 1 se denotan por signos de referencia semejantes y se omitiran explicaciones redundantes de los mismos.

En la tercera realizacion, como se muestra en la figura 4, un circuito en serie entre un reactor 21 y un circuito de carga 22 se conecta en paralelo al LB 3, y tambien se conecta en serie entre el HB 2 y el INV 12. El circuito de carga 22 es un circuito que controla la carga del condensador de filtro 16a, e incluye una resistencia de carga 22a y un contactor 22b que desconecta el circuito de carga 22 del circuito. Debido a que operaciones del circuito de carga 22 se conocen publicamente, se omitiran explicaciones de las operaciones.

En la figura 4, el EGS 4 segun la tercera realizacion se configura como un conmutador unidireccional de triple polo que incluye las unidades de contactos de conmutacion 4a, 4b y 5, de manera similar a la primera realizacion. Un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5 se conecta a un extremo de conexion 36 entre la resistencia de carga 22a y el contactor 22b en el circuito de carga 22. El otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5 se conecta a tierra al potencial de tierra.

Con las conexiones anteriores, cuando se controla manualmente el EGS 4 para cerrar el contacto de la unidad de contacto de conmutacion 5, el extremo de conexion 36 entre la resistencia de carga 22a y el contactor 22b se conecta a tierra al potencial de tierra. En este momento, el electrodo positivo y el electrodo negativo del condensador de filtro 16a se conectan electricamente a traves de la resistencia de carga 22a y el carril 54, y carga electrica almacenada en el condensador de filtro 16a se descarga inmediatamente.

Como se ha descrito anteriormente, tampoco se necesita un circuito de control particular para el control de descarga para el sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la tercera realizacion. La finalidad del sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la tercera realizacion se puede lograr configurando un EGS como al menos un conmutador unidireccional de triple polo en lugar de un conmutador unidireccional de doble polo convencional, conectando a tierra un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5 proporcionada adicionalmente al EGS, y conectando electricamente el otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5 a la resistencia de carga 22a a traves de un cable de equipamiento.

Como se ha descrito anteriormente, en el sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la tercera realizacion, se proporciona adicionalmente una unidad de contacto de conmutacion a un EGS proporcionado en un vetnculo que esta equipado con un pantografo, de manera que un extremo de la unidad de contacto de conmutacion se conecta a tierra, mientras el otro extremo se conecta electricamente a una resistencia de carga incluida en un circuito de carga dentro de un dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico. Por lo tanto, es posible obtener efectos identicos a los del caso que usa un circuito BCH que se explica en la primera realizacion.

En la tercera realizacion, se tia explicado el caso como un ejemplo, en el que la unidad de contacto de conmutacion, proporcionada adicionalmente al EGS, y el circuito de carga en el dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico, instalado en un vetnculo que esta equipado con un pantografo, se conectan electricamente entre los mismos. Sin embargo, de manera similar a la segunda realizacion, es innecesario mencionar que la presente invencion se puede aplicar tambien a un caso en el que el dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico se instala en un vetnculo que no esta equipado con un pantografo.

Cuarta realizacion

En las realizaciones primera a tercera, se tia explicado el caso en el que el vetnculo electrico es un vetnculo electrico de CC. Sin embargo, en una cuarta realizacion, con referencia a la figura 5 se explica un caso en el que el vetnculo electrico es un vetnculo electrico de CC. La figura 5 representa una configuracion de partes principales de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la cuarta realizacion. En la figura 5, elementos constituyentes iguales o equivalentes a los mostrados en la figura 1 se denotan por signos de referencia semejantes y se omitiran explicaciones redundantes de los mismos.

En un sistema de impulsion de vetnculo electrico que funciona al recibir potencia de CA, se proporciona un transformador 20 en el lado de entrada del dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico como se muestra en la figura 5, y se aplica una tension de CA al dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico. Por lo tanto, en el dispositivo de conversion de potencia 11 de vetnculo electrico, se proporciona un convertidor (en lo sucesivo, "CNV") 18, que convierte una tension de CA, reducida por el transformador 20, en una tension de CC, en el lado de entrada del INV 12. En la unidad de circuito suavizador 16 mostrada en la figura 5, se conectan en serie un condensador de filtro de lado bajo 16a y un condensador de filtro de lado alto 16b para conectarse entre barras colectoras de CC.

En un caso del vetnculo electrico de CA, como se muestra en la figura 5, es general que el punto medio de los condensadores de filtro 16a y 16b que se conectan en serie se conecta a tierra a traves de una resistencia de toma tierra 28, y entre la unidad de circuito suavizador 16 y el INV 12 tambien se proporciona un circuito de supresion de sobretension 26 en el que se conectan en serie un tiristor de supresion de sobretension 26a y una resistencia de

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supresion de sobretension 26b. Debido a que operaciones del circuito de supresion de sobretension 26 se conocen publicamente, se omitiran explicaciones de las operaciones.

En la figura 5, el EGS 4 segun la cuarta realizacion se configura como un conmutador unidireccional de cuadruple polo que incluye unidades de contactos de conmutacion 4a, 4b, 5a y 5b. Las conexiones de las unidades de contactos de conmutacion 4a y 4b son identicas a las descritas en las realizaciones primera a tercera. Por otro lado, un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5a se conecta a una barra colectora de CC negativa 40 (o a un extremo que tiene el mismo potencial que la barra colectora de CC negativa 40). El otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5a se conecta a un extremo de la resistencia de toma tierra 28 (el extremo de lado de conexion a tierra). Un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5b se conecta al punto medio de los condensadores de filtro 16a y 16b (o al otro extremo de la resistencia de toma tierra 28). El otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5b se conecta a un extremo de conexion entre el tiristor de supresion de sobretension 26a y la resistencia de supresion de sobretension 26b en el circuito de supresion de sobretension 26.

Con las conexiones anteriores, cuando se controla manualmente el EGS 4 para cerrar simultaneamente los contactos respectivos de las unidades de contactos de conmutacion 5a y 5b, la barra colectora de CC negativa 40 y un extremo de la resistencia de toma tierra 28 (el extremo de lado de conexion a tierra) se conectan electricamente entre los mismos. Con esta operacion, el electrodo positivo y el electrodo negativo del condensador de filtro 16a, que es un primer condensador de filtro, se conectan electricamente a traves de la resistencia de toma tierra 28. Carga electrica almacenada en el condensador de filtro 16a se descarga inmediatamente. Cuando se cierra el contacto de la unidad de contacto de conmutacion 5b, el punto medio de los condensadores de filtro 16a y 16b y el extremo de conexion entre el tiristor de supresion de sobretension 26a y la resistencia de supresion de sobretension 26b se conectan electricamente.

Con esta operacion, el electrodo positivo y el electrodo negativo del condensador de filtro 16b, que es un segundo condensador de filtro, se conectan electricamente a traves de la resistencia de supresion de sobretension 26b. Carga electrica almacenada en el condensador de filtro 16b se descarga inmediatamente.

Como se ha descrito anteriormente, tampoco se necesita un circuito de control particular para el control de descarga para el sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la cuarta realizacion. La finalidad del sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la cuarta realizacion se puede lograr configurando un EGS como al menos un conmutador unidireccional de cuadruple polo en lugar de un conmutador unidireccional de doble polo convencional, conectando el electrodo positivo y el electrodo negativo del condensador de filtro 16a que es el primer condensador de filtro a la unidad de contacto de conmutacion 5a que se proporciona adicionalmente al EGS de manera que el electrodo positivo y el electrodo negativo del condensador de filtro 16a se conectan electricamente a ambos extremos de la resistencia de toma tierra 28, y conectando el electrodo positivo y el electrodo negativo del condensador de filtro 16b que es el segundo condensador de filtro a la unidad de contacto de conmutacion 5b que se proporciona adicionalmente al EGS de manera que el electrodo positivo y el electrodo negativo del condensador de filtro 16b se conectan electricamente a ambos extremos de la resistencia de supresion de sobretension 26b.

Como se ha descrito anteriormente, en el sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la cuarta realizacion, se proporcionan adicionalmente dos unidades de contactos de conmutacion a un EGS proporcionado en un vetnculo que esta equipado con un pantografo, de manera que el electrodo positivo y el electrodo negativo de un primer condensador de filtro se conectan electricamente a una resistencia de toma tierra mediante una operacion de cierre de una de las dos unidades de contactos de conmutacion, y el electrodo positivo y el electrodo negativo de un segundo condensador de filtro se conectan electricamente a una resistencia de supresion de sobretension mediante una operacion de cierre de la otra unidad de contacto de conmutacion. Por lo tanto, incluso cuando el vetnculo electrico es un vetnculo electrico de CA, es posible obtener efectos identicos a los descritos en la primera realizacion.

En la cuarta realizacion, se tia explicado el caso como un ejemplo, en el que un condensador de filtro en una unidad de circuito suavizador se divide el primer y segundo condensadores de filtro. Sin embargo, cuando el condensador de filtro se configura como un unico condensador de filtro en el que el punto medio del primer y segundo condensadores de filtro no se conecta a tierra, es suficiente anadir unicamente una unidad de contacto de conmutacion al EGS. En este caso, es suficiente que el electrodo positivo y el electrodo negativo del unico condensador de filtro se conecten ya sea a la resistencia de toma tierra o la resistencia de supresion de sobretension.

Quinta realizacion

En las realizaciones primera a cuarta, se tia explicado un caso en el que el INV que impulsa un motor electrico es un INV de dos niveles. Sin embargo, en una quinta realizacion, con referencia a la figura 6 se explica un caso en el que el INV que impulsa un motor electrico es un INV de tres niveles. La figura 6 representa una configuracion de partes principales de un sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la quinta realizacion. En la figura 6, elementos constituyentes iguales o equivalentes a los mostrados en la figura 1 se denotan por signos de referencia semejantes y se omitiran explicaciones redundantes de los mismos.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

En la quinta realizacion, como se muestra en la figura 6, se proporciona un INV de tres niveles 12a como convertidor que impulsa el motor electrico 7. Con esta configuracion, en la unidad de circuito suavizador 16, condensadores de filtro 16c y 16d se conectan en serie para conectarse entre barras colectoras de CC. Ademas, con la configuracion de la unidad de circuito suavizador 16, en el circuito BCH 14, se conectan en serie circuitos BCH 14c y 14d para conectarse entre las barras colectoras de CC. Debido a que operaciones del INV de tres niveles 12a se conocen publicamente, se omitiran explicaciones de las operaciones.

En la figura 6, el EGS 4 segun la quinta realizacion se configura como un conmutador unidireccional de triple polo que incluye las unidades de contactos de conmutacion 4a, 4b y 5, de manera similar a la primera realizacion. Las conexiones de las unidades de contactos de conmutacion 4a y 4b son iguales que las descritas en las realizaciones primera a cuarta. Por otro lado, un extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5 se conecta a la barra colectora de CC positiva 30A (o a un extremo que tiene el mismo potencial que la barra colectora de CC positiva 30A). El otro extremo de la unidad de contacto de conmutacion 5 se conecta a un extremo de conexion entre un elemento de conmutacion 15ac y una resistencia de freno 15bc en el circuito BCH 14c en el lado bajo.

Con las conexiones anteriores, cuando el EGS 4 se controla manualmente para cerrar el contacto de la unidad de contacto de conmutacion 5, el electrodo positivo y el electrodo negativo de la unidad de circuito suavizador 16 se conectan electricamente a traves de la resistencia de freno 15bc. Por lo tanto, carga electrica almacenada en los condensadores de filtro 16c y 16d se descarga inmediatamente.

Como se ha descrito anteriormente, tambien es innecesario un circuito de control particular para el control de descarga para el sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la quinta realizacion. La finalidad del sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la quinta realizacion se puede lograr configurando un EGS como al menos un conmutador unidireccional de triple polo en lugar de un conmutador unidireccional de doble polo convencional y conectando el electrodo positivo y el electrodo negativo de la unidad de circuito suavizador 16 a la unidad de contacto de conmutacion 5 que se proporciona adicionalmente al EGS de manera que el electrodo positivo y el electrodo negativo de la unidad de circuito suavizador 16 se conectan electricamente a ambos extremos de la resistencia de freno 15bc.

Como se ha descrito anteriormente, en el sistema de impulsion de vetnculo electrico segun la quinta realizacion, se proporciona adicionalmente una unidad de contacto de conmutacion a un EGS proporcionado en un vetnculo que esta equipado con un pantografo, de manera que el electrodo positivo y el electrodo negativo de una unidad de circuito suavizador se conectan electricamente a una de las resistencias de freno mediante una operacion de cierre de la unidad de contacto de conmutacion. Por lo tanto, incluso cuando se usa un INV de tres niveles en lugar de un INV de dos niveles, es posible obtener efectos identicos a los descritos en la primera realizacion.

Aplicabilidad Industrial

Como se ha descrito anteriormente, la presente invencion es util como sistema de impulsion de vetnculo electrico que puede descargar de manera simple y fiable carga electrica en un condensador de filtro.

Lista de signos de referencia

1 Pantografo

2 Disyuntor de alta velocidad (HB)

3 Disyuntor de lmea (LB)

4 Conmutador de toma tierra (EGS)

4a, 4b, 5, 5A, 5B, 5a, 5b Unidad de contacto de conmutacion 6, 6A, 6B Vetnculo 7 Motor electrico 8, 9 Rueda

11, 11A, 11B Dispositivo de conversion de potencia de vetnculo electrico 12 Inversor (INV)

12a Inversor de tres niveles (INV de tres niveles)

14, 14a a 14d, 14A, 14B Circuito ctiopper de freno (circuito BCH)

15a, 15aa, 15ac, 15aA, 15aB Elemento de conmutacion 15b, 15ba, 15bc, 15bA, 15bB Resistencia de freno

16 Unidad de circuito suavizador

16a a 16d, 16aA, 16aB Condensador de filtro

20 Transformador

21 Reactor

5 22 Circuito de carga

22a Resistencia de carga 22b Contactor

26 Circuito de supresion de sobretension 26a Tiristor de supresion de sobretension 10 26b Resistencia de supresion de sobretension

28 Resistencia de toma tierra 30A, 30B Barra colectora de CC positiva 40 Barra colectora de CC negativa 50 Cable aereo 15 54 Carril

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de impulsion de vetnculo electrico que comprende:

un dispositivo de conversion de potencia (11) de vetuculo electrico que convierte potencia de CC o potencia de CA suministrada desde un cable aereo (50) a potencia de CA deseada para impulsar un motor electrico (7) como carga;

un primer disyuntor (2) que bloquea una corriente electrica que fluye entre el cable aereo y el dispositivo de conversion de potencia de vetuculo electrico; y un conmutador de toma tierra (4) que conecta a tierra el primer disyuntor, en donde el dispositivo de conversion de potencia (11) de vetuculo electrico incluye una unidad de circuito principal y un segundo disyuntor (3), donde la unidad de circuito principal incluye al menos una unidad de circuito suavizador (16) que contiene un condensador de filtro (16a) que recibe y almacena en el mismo potencia suministrada desde el cable aereo, y un inversor (12) que convierte una tension de CC desde la unidad de circuito suavizador en una tension de CA para impulsar el motor electrico (7) como una carga, y donde el segundo disyuntor bloquea un recorrido de suministro de energfa entre el primer disyuntor y el inversor, en donde el conmutador de toma tierra (4) se configura como un conmutador unidireccional que incluye tres o mas contactos de conmutacion de polo (4a, 4b, 5), y en donde un reostato predeterminado (15b) que es uno de los elementos de circuito que constituyen la unidad de circuito principal se conecta a un contacto de conmutacion (5) del conmutador de toma tierra de manera que cuando se cierra el contacto de conmutacion (5) del conmutador de toma tierra, el reostato predeterminado (15b) se conecta electricamente entre un electrodo positivo y un electrodo negativo del condensador de filtro (16a).
2. El sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la reivindicacion 1, en donde la unidad de circuito principal incluye un circuito chopper de freno que consume el exceso de potencia, que no se puede devolver hacia el cable aereo, cuando el motor electrico funciona como generador de energfa, y en donde una resistencia de freno incluida en el circuito chopper de freno se usa como reostato predeterminado.
3. El sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la reivindicacion 2, en donde el circuito chopper de freno incluye una pluralidad de circuitos chopper de freno que se conectan en paralelo, y en donde una resistencia de freno incluida en uno cualquiera de los circuitos chopper de freno se usa como reostato predeterminado.
4. El sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la reivindicacion 1, en donde la unidad de circuito principal incluye un circuito de carga que controla la carga del condensador de filtro, y en donde una resistencia de carga incluida en el circuito de carga se usa como reostato predeterminado.
5. El sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la reivindicacion 1, en donde el sistema de impulsion de vetuculo electrico es un sistema de impulsion que funciona al recibir potencia suministrada desde un cable aereo de CA a traves de un transformador, en donde la unidad de circuito principal incluye ademas un convertidor que convierte una tension de CA reducida por el transformador en una tension de CC, y un circuito de supresion de sobretension que suprime una sobretension de la unidad de circuito suavizador, y en donde una resistencia de supresion de sobretension incluida en el circuito de supresion de sobretension se usa como reostato predeterminado.
6. El sistema de impulsion de vehuculo electrico segun la reivindicacion 1, en donde el sistema de impulsion de vehuculo electrico es un sistema de impulsion que funciona al recibir potencia suministrada desde un cable aereo de CA a traves de un transformador, en donde la unidad de circuito principal esta constituida por incluir ademas un convertidor que convierte una tension de CA reducida por el transformador en una tension de CC, y una resistencia de toma tierra que conecta a tierra un punto medio entre un condensador de filtro y el otro condensador de filtro que constituye la unidad de circuito suavizador y se conectan en serie, y en donde la resistencia de toma tierra se usa como reostato predeterminado.
7. El sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la reivindicacion 1, en donde el sistema de impulsion de vetuculo electrico es un sistema de impulsion que funciona al recibir potencia suministrada desde un cable aereo de CA a traves de un transformador, en donde la unidad de circuito principal incluye ademas un convertidor que convierte una tension de CA reducida por el transformador en una tension de CC, un circuito de supresion de sobretension que suprime una sobretension de la unidad de circuito suavizador, y una resistencia de toma tierra que conecta a tierra un punto medio entre condensadores de filtro de lado bajo y de lado alto que constituyen la unidad de circuito suavizador y se conectan en serie, y en donde la resistencia de toma tierra se usa como uno de los reostatos predeterminados para formar un circuito de descarga para el condensador de filtro de lado bajo, y una resistencia de supresion de sobretension incluida en el circuito de supresion de sobretension se usa como uno de los reostatos predeterminados para formar un circuito de descarga para el condensador de filtro de lado alto.
8. El sistema de impulsion de vetuculo electrico segun la reivindicacion 1, en donde el inversor en la unidad de circuito principal se configura como un inversor de tres niveles, en donde la unidad de circuito suavizador en la unidad de circuito principal incluye condensadores de filtro de lado bajo y de lado alto que se conectan en serie para conectarse entre barras colectoras de CC, en donde la unidad de circuito principal incluye ademas circuitos chopper de freno que se conectan en paralelo respectivamente a los condensadores de filtro de lado bajo y de lado alto en un lado de entrada del inversor de tres niveles, y en donde una resistencia de freno incluida en un condensador de filtro

de lado bajo se usa como reostato predeterminado, y un extremo de la resistencia de freno, que no se conecta a una barra colectora de CC negativa, y un extremo de una barra colectora de CC positiva se conectan al conmutador de toma tierra para formar un circuito de descarga para los condensadores de filtro de lado bajo y de lado alto.