RU192722U1 - Устройство электропитания приборов мониторинга электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока - Google Patents
Устройство электропитания приборов мониторинга электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU192722U1 RU192722U1 RU2019121096U RU2019121096U RU192722U1 RU 192722 U1 RU192722 U1 RU 192722U1 RU 2019121096 U RU2019121096 U RU 2019121096U RU 2019121096 U RU2019121096 U RU 2019121096U RU 192722 U1 RU192722 U1 RU 192722U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- power
- output
- input
- power supply
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к вторичным источникам питания, преобразующим высоковольтное напряжение первичного источника тока в стабилизированное низковольтное напряжение, и может быть использована для питания приборов мониторинга электрической энергии, работающих в тяговой сети железных дорог постоянного тока напряжением 3,3 кВ и имеющих в своем составе радиоканал для передачи данных.Целью полезной модели является повышение коэффициента полезного действия устройства в режиме малых нагрузок.Указанная цель достигается тем, что в выходную часть устройства введен накопитель электроэнергии, который накапливает электроэнергию в режиме малых нагрузок и отдает ее в режиме номинальной мощности устройства. Это позволило реализовать равномерное во времени потребление электроэнергии от параллельного стабилизатора, снизить его мощность и обеспечить его работу в режиме максимального КПД, что привело к повышению КПД всего устройства.Представленное техническое решение позволило повысить коэффициент полезного действия устройства в режиме малых нагрузок. Устройство может быть использовано на электровозах и железнодорожных тяговых подстанциях постоянного тока напряжением 3,3 кВ в качестве источника питания приборов мониторинга электрической энергии, содержащих в своем составе радиоканал для передачи данных.
Description
Полезная модель относится к вторичным источникам питания, преобразующим высоковольтное напряжение первичного источника тока в стабилизированное низковольтное напряжение, и может быть использована для питания приборов мониторинга электрической энергии, работающих в тяговой сети железных дорог постоянного тока напряжением 3,3 кВ и имеющих в своем составе радиоканал для передачи данных.
Приборы мониторинга электроэнергии, содержащие в своем составе радиоканал для передачи результатов измерений, характеризуются неравномерным во времени потреблением электроэнергии от источника питания. Это обусловлено тем, что в таких приборах процесс измерения производится непрерывно, и, по мере накопления данных, включается радиоканал, осуществляющий передачу всех последних результатов измерений в виде одного пакета. Мощность, потребляемая прибором от источника питания в режиме передачи данных, зависит от мощности выходного каскада передатчика радиоканала, и может превышать потребляемую мощность в режиме измерения более чем в десять раз. Временные паузы между передачами пакетов могут превышать время передачи пакетов более чем в сто раз. Таким образом, для питания таких приборов требуется устройство, обладающее высоким коэффициентом полезного действия (КПД) как в режиме номинальной выходной мощности, когда производится передача данных, так и в режиме малых нагрузок, когда производятся измерения.
Известен блок питания с гальванической развязкой, реализованный в составе счетчика электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта [1], выполненный в виде делителя напряжения, состоящего из последовательно включенного первого и второго плеч, вход которого подключен к шинам тягового напряжения, выпрямителя мостового типа, входы которого подключены параллельно первому плечу делителя напряжения, а выходы соединены с конденсатором и входами импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, к выходам которого подключаются цепи питания измерительного оборудования.
Достоинством этого решения является независимость работы питаемого оборудования от наличия и состояния внешних питающих сетей, поскольку питание осуществляется от измеряемого тягового напряжения.
К недостаткам этого решения можно отнести низкий КПД и высокую рассеиваемую тепловую мощность, обусловленную малым значением напряжения преобразования электрической энергии ввиду использования импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное с низким значением максимального входного напряжения, составляющим порядка нескольких сотен вольт. В этом случае, при работе от тяговой сети постоянного тока напряжением 3,3 кВ, в устройстве приходится использовать резистивный делитель с большим коэффициентом деления, в результате чего на его втором плече рассеивается значительная тепловая мощность.
Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство электропитания приборов мониторинга и учета электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока [2], содержащее входной делитель напряжения, состоящий из последовательно включенного первого и второго плеч, на вход которого подается напряжение тяговой сети, выпрямитель мостового типа, входы которого подключены параллельно первому плечу делителя напряжения, а выходы соединены с входами импульсного блока питания с гальванической развязкой, выходы которого являются выходами устройства, причем импульсный блок питания с гальванической развязкой реализован в виде n одинаковых ячеек, соединенных последовательно по входам и выходам, а каждая из ячеек состоит из гальванически развязанного стабилизированного импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное и ограничителя его входного напряжения в виде стабилитрона, подключенного параллельно его входу (прототип).
Достоинством устройства, принятого за прототип, является независимость работы питаемого оборудования от наличия и состояния внешних электрических сетей, поскольку питание осуществляется от измеряемого тягового напряжения.
К недостаткам устройства, принятого за прототип, можно отнести низкий КПД в режиме малых нагрузок по сравнению с КПД в режиме номинальной выходной мощности. Это обусловлено тем, что при малых нагрузках устройство представляет собой параллельный стабилизатор напряжения, реализованный на резисторах входного делителя и стабилитронах ячеек, к которому подключены импульсные преобразователи постоянного напряжения в постоянное, питающие выход устройства. Как известно, параллельный стабилизатор напряжения обладает низким КПД в режиме малых нагрузок, поскольку в этом режиме он рассеивает на своих элементах мощность, являющуюся разностью его номинальной выходной мощности и мощности, отдаваемой в режиме малых нагрузок. При питании приборов мониторинга электроэнергии, содержащих радиоканал, режим малых нагрузок занимает большую часть времени работы, что приводит к значительному снижению КПД устройства.
Целью полезной модели является повышение коэффициента полезного действия устройства в режиме малых нагрузок.
Указанная цель достигается тем, что в выходную часть устройства введен накопитель электроэнергии, который накапливает электроэнергию в режиме малых нагрузок и отдает ее в режиме номинальной мощности устройства. Это позволило реализовать равномерное во времени потребление электроэнергии от параллельного стабилизатора, снизить его мощность и обеспечить его работу в режиме максимального КПД, что привело к повышению КПД всего устройства. Для этого разработано устройство электропитания приборов мониторинга электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока, содержащее делитель напряжения, своим входом подключенный к входным клеммам устройства, к выходу которого подключен вход блока питания, к выходу которого подключен вход формирователя напряжения, к выходу которого подключены выходные клеммы устройства, причем блок питания состоит из n одинаковых гальванически развязанных стабилизированных импульсных преобразователей постоянного напряжения в постоянное, включенных последовательно по их входам и выходам, и n стабилитронов, подключенных параллельно входам преобразователей, отличающееся тем, что формирователь напряжения состоит из включенных последовательно ограничителя тока, накопителя электроэнергии на основе конденсаторной либо аккумуляторной батареи, и стабилизатора напряжения, причем вход ограничителя тока является входом формирователя напряжения, а выход стабилизатора напряжения является его выходом.
Достоинством предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом является высокий КПД устройства как в режиме номинальной выходной мощности, так и в режиме малых нагрузок.
Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг. 1.
Устройство смонтировано в диэлектрическом корпусе (условно не показан), имеющим четыре клеммы для внешних подключений. Входные клеммы устройства, обозначенные как «Вход -» (1) и «Вход +» (2), подключены к входам высоковольтного делителя напряжения ВД (3) состоящего из резисторов R1 (4) R2 (5). К выходам ВД (3) подключены входы блока питания БП (6) состоящего из n одинаковых гальванически развязанных стабилизированных импульсных преобразователей постоянного напряжения в постоянное П1 (7), П2 (8) … Пn (9) и n ограничителей их входного напряжения в виде стабилитронов VD1 (10), VD2 (11) … VDn (12), подключенных параллельно их входам. Положительные и отрицательные входы преобразователей обозначены как In+ и In-, а положительные и отрицательные выходы преобразователей обозначены как Out+ Out-. В составе БП (6) все преобразователи П1 (7), П2 (8) … Пn (9) соединены последовательно по входам и выходам, причем крайние входы цепочки преобразователей являются входами БП (6), а крайние выходы цепочки преобразователей являются его выходами. Формирователь напряжения ФН (13), состоит из включенных последовательно ограничителя тока ОТ (14), накопителя электроэнергии на основе конденсаторной либо аккумуляторной батареи НК (15) и стабилизатора напряжения СТН (16). Аналогично элементам П1 (7), П2 (8) … Пn (9), положительные и отрицательные входы и выходы этих блоков обозначены на схеме как In+, In-, Out+ и Out-. Входами ФН (13) являются входы ОТ (14), подключенные к выходам БП (6). Выходами ФН (13) являются выходы СТН (16), к которым подключены клеммы «Выход -» (17) и «Выход +» (18), являющиеся выходными клеммами устройства.
Устройство работает следующим образом.
Напряжение тяговой сети поступает на входные клеммы «Вход -» (1) и «Вход +» (2) согласно их полярности. Далее оно понижается высоковольтным делителем ВД (3) и поступает на вход блока питания БП (6). БП (6) преобразует поступающее на его вход высоковольтное постоянное напряжение в низковольтное выходное постоянное напряжение, обеспечивая необходимую гальваническую развязку между входом и выходом устройства. Существующая распространенная элементная база не позволяет создавать импульсные преобразователи напряжения с максимальным входным напряжением выше нескольких сотен вольт, поэтому, в целях повышения максимального входного напряжения БП (6), в его составе использовано n низковольтных преобразователей П1 (7), П2 (8) … Пn (9), включенных последовательно по входам и выходам. Использование стабилитронов VD1 (10), VD2 (11) … VDn (12) совместно с ВД (3) позволяет защитить входы преобразователей от превышения максимально допустимого входного напряжения и реализовать параллельный стабилизатор напряжения, включающийся в работу при снижении отдаваемой преобразователями мощности, либо при повышении входного напряжения устройства. Выходное напряжение БП (6) поступает на вход формирователя напряжения ФН (13), в частности на ограничитель тока ОТ (14), который позволяет при неизменном выходном напряжении БП (6) ограничить его выходную мощность на требуемом уровне. С выхода ОТ (14) напряжение поступает на вход накопителя электроэнергии НК (15), который может быть выполнен как на основе батареи электролитических конденсаторов, так и на основе аккумуляторной батареи. В последнем случае в состав НК (15) дополнительно вводится контроллер заряда и разряда, который на схеме не показан. НК (15) накапливает электроэнергию, когда устройство работает в режиме малых нагрузок, и отдает ее, когда нагрузка возрастает, тем самым делая нагрузку БП (6) равномерной во времени и поддерживая ее на уровне, обеспечивающим максимальный КПД устройства. В процессе работы напряжение на накопителе изменяется в широких пределах, поэтому на выходе ФН (13) использован стабилизатор напряжения СТН (16), поддерживающий выходное напряжение устройства на заданном уровне.
Представленное техническое решение позволило повысить коэффициент полезного действия устройства в режиме малых нагрузок. Устройство может быть использовано на электровозах и железнодорожных тяговых подстанциях постоянного тока напряжением 3,3 кВ в качестве источника питания приборов мониторинга электрической энергии, содержащих в своем составе радиоканал для передачи данных.
Библиографический список
1. Счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта. Патент на полезную модель РФ №19327.
2. Устройство электропитания приборов мониторинга и учета электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока. Патент на полезную модель РФ №188203.
Claims (1)
- Устройство электропитания приборов мониторинга электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока, содержащее делитель напряжения, своим входом подключенный к входным клеммам устройства, к выходу которого подключен вход блока питания, к выходу которого подключен вход формирователя напряжения, к выходу которого подключены выходные клеммы устройства, причем блок питания состоит из n одинаковых гальванически развязанных стабилизированных импульсных преобразователей постоянного напряжения в постоянное, включенных последовательно по их входам и выходам, и n стабилитронов, подключенных параллельно входам преобразователей, отличающееся тем, что формирователь напряжения состоит из включенных последовательно ограничителя тока, накопителя электроэнергии на основе конденсаторной либо аккумуляторной батареи, и стабилизатора напряжения, причем вход ограничителя тока является входом формирователя напряжения, а выход стабилизатора напряжения является его выходом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019121096U RU192722U1 (ru) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Устройство электропитания приборов мониторинга электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019121096U RU192722U1 (ru) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Устройство электропитания приборов мониторинга электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU192722U1 true RU192722U1 (ru) | 2019-09-27 |
Family
ID=68064169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019121096U RU192722U1 (ru) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Устройство электропитания приборов мониторинга электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU192722U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5545979A (en) * | 1994-09-02 | 1996-08-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power source device for watthour meter |
RU2298195C1 (ru) * | 2005-08-15 | 2007-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта |
US9977476B2 (en) * | 2014-09-02 | 2018-05-22 | Delta Electronics, Inc. | Power supply apparatus |
RU188203U1 (ru) * | 2018-09-14 | 2019-04-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство электропитания приборов мониторинга и учета электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока |
-
2019
- 2019-07-03 RU RU2019121096U patent/RU192722U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5545979A (en) * | 1994-09-02 | 1996-08-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power source device for watthour meter |
RU2298195C1 (ru) * | 2005-08-15 | 2007-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта |
US9977476B2 (en) * | 2014-09-02 | 2018-05-22 | Delta Electronics, Inc. | Power supply apparatus |
RU188203U1 (ru) * | 2018-09-14 | 2019-04-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство электропитания приборов мониторинга и учета электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101630860B (zh) | 电力一体化电源系统及蓄电池放电方法 | |
EA201270285A1 (ru) | Электрическое зарядное устройство | |
RU2014145345A (ru) | Управление емкостью аккумуляторной батареи | |
KR20140143909A (ko) | 친환경 차량의 배터리 충전용 온보드 충전기 | |
FI20185360A1 (fi) | Tehosuuntaaja biosähkökemiallista järjestelmää varten | |
CN200994071Y (zh) | 蓄电池充电器 | |
CN107733055B (zh) | 一种用于油--电混合动力机车车载动力电池的充电系统 | |
RU192722U1 (ru) | Устройство электропитания приборов мониторинга электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока | |
RU94195U1 (ru) | Тяговый электропривод гибридного аккумуляторного транспортного средства | |
KR101840748B1 (ko) | 보조충전부로써 슈퍼커패시터가 적용된 하이브리드 bess 전력변환시스템 | |
RU188203U1 (ru) | Устройство электропитания приборов мониторинга и учета электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока | |
KR101915244B1 (ko) | 보조충전부로써 슈퍼커패시터와 공진회로가 적용된 하이브리드 bess 전력변환시스템 및 그 제어방법 | |
CN203135546U (zh) | 变电站蓄电池活化充电机 | |
KR101893914B1 (ko) | 보조충전부로써 슈퍼커패시터가 적용된 하이브리드 bess 전력변환시스템 및 그 제어방법 | |
CN203151175U (zh) | 一种太阳能便携式应急供电系统 | |
CN112234692B (zh) | 一种电池测试设备的节能系统 | |
CN115684690A (zh) | 一种取能与电流测量装置 | |
RU203358U1 (ru) | Пост секционирования переменного тока с гибридным накопителем электроэнергии | |
CN213960018U (zh) | 安装于箱式发电机组的光伏系统 | |
RU2741054C1 (ru) | Система зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от сетевого напряжения 220 В | |
CN114512976A (zh) | 直流配电系统 | |
RU124851U1 (ru) | Устройство для зарядки аккумуляторной батареи | |
RU182831U1 (ru) | Пост секционирования постоянного тока с гибридным накопителем энергии | |
RU120291U1 (ru) | Система резервного электропитания на суперконденсаторе с бустерной схемой | |
RU189408U1 (ru) | Устройство электропитания приборов мониторинга и учета электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200704 |