RU2364524C1 - Method of electric power supply to vehicle loads and system to this end - Google Patents

Method of electric power supply to vehicle loads and system to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2364524C1
RU2364524C1 RU2008116330/11A RU2008116330A RU2364524C1 RU 2364524 C1 RU2364524 C1 RU 2364524C1 RU 2008116330/11 A RU2008116330/11 A RU 2008116330/11A RU 2008116330 A RU2008116330 A RU 2008116330A RU 2364524 C1 RU2364524 C1 RU 2364524C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
consumers
level
output
inverter
Prior art date
Application number
RU2008116330/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович Ильинский (RU)
Юрий Александрович Ильинский
Анатолий Анатольевич Лабутин (RU)
Анатолий Анатольевич Лабутин
Руслан Фаритович Сайфутдинов (RU)
Руслан Фаритович Сайфутдинов
Дмитрий Игоревич Хоцянов (RU)
Дмитрий Игоревич Хоцянов
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Московский Электромашиностроительный Завод Памяти Революции 1905 Года"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Московский Электромашиностроительный Завод Памяти Революции 1905 Года" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Московский Электромашиностроительный Завод Памяти Революции 1905 Года"
Priority to RU2008116330/11A priority Critical patent/RU2364524C1/en
Priority to PCT/RU2009/000186 priority patent/WO2009134163A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2364524C1 publication Critical patent/RU2364524C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/53Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells in combination with an external power supply, e.g. from overhead contact lines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. ^ SUBSTANCE: proposed system DC power supply source features two voltage levels, i.e. low voltage level and high voltage level, produced by three-phase generator with two output windings. Variable voltage from the generator two output windings is rectified. In operation DC loads are supplied with low-level constant voltage, while VC loads are supplied with high-level voltage. Note here that low-level voltage is increased by reversible independent converter to feed it, via inverter, to VC loads. In stationary conditions variable voltage coming from stationary VC circuit is rectified and fed to VC loads before its inversion. Rectified voltage is fed to independent converter to reduce voltage level for it to be fed to DC loads. Proposed system comprises DC power supply to feed two-level voltage, VC stationary circuit, inverter, rectifier and reversible independent converter. ^ EFFECT: higher reliability and efficiency. ^ 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электрооборудования транспортных средств.The invention relates to the field of electrical equipment of vehicles.

Известна система электроснабжения потребителей на транспортном средстве (ТС), содержащая источник питания постоянного тока, к выходу которого подключены потребители постоянного тока ТС, стационарную сеть переменного тока и автономный источник питания переменного тока, предназначенные для альтернативного питания потребителей переменного тока ТС соответственно в стационарном и эксплуатационном режимах ТС, а также трансформатор и переключающий коммутатор (RU 2168435 С2, 10.06.2001).A known system of power supply to consumers on a vehicle (TS), containing a DC power source, the output of which is connected to the DC consumers of the TS, a stationary alternating current network and an autonomous AC power source, designed for alternative power supply of alternating current consumers of the TS in stationary and operational vehicle modes, as well as a transformer and a switching switch (RU 2168435 C2, 06/10/2001).

Известная система электроснабжения потребителей на ТС реализует способ, согласно которому потребители постоянного тока ТС питают от источника питания постоянного тока, а для питания потребителей переменного тока ТС альтернативно используют стационарную сеть переменного тока или автономный источник питания переменного тока соответственно в стационарном и эксплуатационном режимах ТС.The well-known power supply system of consumers on a vehicle implements a method according to which DC consumers of a vehicle are supplied with a direct current power source, and alternatively use a stationary alternating current network or an autonomous AC power source for supplying alternating current consumers in the stationary and operational modes of the vehicle.

Недостатками указанных способа и системы электроснабжения потребителей на ТС являются:The disadvantages of the specified method and system of power supply to consumers on the vehicle are:

- при использовании в качестве основного звена автономного источника питания переменного тока многокаскадного инвертора с повышением амплитудного напряжения выход из строя элементов любого из каскадов, например силовых модулей или управляющих цепей, ведет к потере питания потребителей переменного тока;- when using a multi-stage inverter with an increase in amplitude voltage as the main link of an autonomous AC power source, failure of elements of any of the cascades, for example power modules or control circuits, leads to a loss of power to AC consumers;

- трансформатор используется только для питания от стационарной сети переменного тока;- the transformer is used only for power supply from a stationary alternating current network;

- при движении ТС преобразование энергии для питания потребителей переменного тока осуществляют последовательно через каскады инвертора, и поэтому все его силовые элементы должны быть рассчитаны на полную мощность преобразования.- when the vehicle is moving, energy conversion for supplying AC consumers is carried out sequentially through the stages of the inverter, and therefore all its power elements must be designed for the full conversion power.

Наиболее близким является способ электроснабжения потребителей на транспортном средстве, согласно которому в эксплуатационном режиме работы питание потребителей постоянного тока производят от источника постоянного тока, а питание потребителей переменного тока производят от этого же источника постоянного тока, постоянное напряжение которого преобразуют в переменное инвертированием, в стационарном режиме работы питание потребителей переменного тока производят от стационарной сети переменного тока, а питание потребителей постоянного тока производят от стационарной сети переменного тока, переменное напряжение которого понижают трансформированием и преобразуют в постоянное (RU 2301156 С1, 20.06.2007).The closest is the method of power supply to consumers on a vehicle, according to which, in the operational mode of operation, the power of DC consumers is produced from a direct current source, and the power of AC consumers is produced from the same direct current source, the constant voltage of which is converted to variable by inversion, in stationary mode AC power consumers are powered by a stationary AC network, and DC consumers are powered th current produced by a stationary AC, AC voltage is reduced by transformation and converted into a permanent (RU 2301156 C1, 20.06.2007).

Наиболее близкой является система электроснабжения потребителей на транспортном средстве, содержащая источник питания постоянного тока, подсоединенный к потребителям постоянного тока, стационарную сеть переменного тока, инвертор, обеспечивающий преобразование постоянного напряжения в переменное и подсоединенный к потребителям переменного тока, первый выпрямитель и источник питания переменного тока (RU 2301156 С1, 20.06.2007).The closest is a vehicle power supply system containing a direct current power source connected to direct current consumers, a stationary alternating current network, an inverter capable of converting direct voltage to alternating current and connected to alternating current consumers, a first rectifier and an alternating current power source ( RU 2301156 C1, 06.20.2007).

Известная система электроснабжения потребителей на ТС реализуют способ, согласно которому потребители постоянного тока питают от источника питания постоянного тока, а для питания потребителей переменного тока ТС альтернативно используют стационарную сеть переменного тока или автономный источник питания переменного тока соответственно в стационарном и эксплуатационном режимах ТС.The well-known power supply system of consumers on a vehicle implements a method according to which consumers of direct current are supplied from a direct current power source, and alternatively use a stationary alternating current network or an autonomous AC power source for supplying alternating current consumers in stationary and operational modes of the vehicle.

Ограничениями известного способа и системы электроснабжения потребителей на ТС являются:The limitations of the known method and system of power supply to consumers on the vehicle are:

- при использовании в эксплуатационном режиме в качестве основного источника питания потребителей переменного тока только автономного источника питания постоянного тока выход его из строя приводит к потере питания потребителей переменного тока;- when in the operational mode, as the main power source of AC consumers, only an autonomous DC power source is used, its failure results in loss of power to AC consumers;

- в эксплуатационном режиме энергия питание потребителей переменного тока осуществляется только через каскады преобразовательных устройств (автономного источника энергии, инверторов), поэтому их силовые элементы должны быть рассчитаны на полную мощность преобразования;- in the operational mode, the energy is supplied to AC consumers only through cascades of converting devices (autonomous energy source, inverters), therefore their power elements must be designed for the full conversion power;

- отсутствует гальваническая развязка между сетью постоянного тока и потребителями переменного тока, что необходимо для обеспечения условий безопасности.- there is no galvanic isolation between the DC network and AC consumers, which is necessary to ensure safety conditions.

Система достаточно сложна, имеет большие габариты и массу.The system is quite complex, has large dimensions and weight.

Решаемая изобретением задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик.The problem solved by the invention is the improvement of technical and operational characteristics.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа, - повышение надежности, КПД.The technical result that can be obtained by implementing the method is to increase reliability, efficiency.

Технический результат, который может быть получен при выполнении системы изобретения, - повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей.The technical result that can be obtained by performing the system of the invention is to increase reliability and improve overall dimensions.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном способе электроснабжения потребителей на транспортном средстве, в котором в эксплуатационном режиме работы питание потребителей постоянного тока производят от источника постоянного тока, а питание потребителей переменного тока производят от этого же источника постоянного тока, постоянное напряжение которого преобразуют в переменное инвертированием, в стационарном режиме работы питание потребителей переменного тока производят от стационарной сети переменного тока, а питание потребителей постоянного тока производят от стационарной сети переменного тока, переменное напряжение которого понижают и преобразуют в постоянное, согласно изобретению источник питания постоянного тока выполняют с двумя уровнями напряжений - низким уровнем напряжения и высоким уровнем напряжения, для чего используют трехфазный генератор с двумя выходными обмотками, а переменное напряжение с его двух выходных обмоток выпрямляют, в эксплуатационном режиме работы постоянным напряжением низкого уровня питают потребителей постоянного тока, а напряжением высокого уровня - потребителей переменного тока, при этом дополнительно напряжение низкого уровня повышают автономным преобразователем, выполненным обратимым, и подают это дополнительное постоянное напряжение к потребителям переменного тока до его инвертирования, в стационарном режиме работы переменное напряжение от стационарной сети переменного тока выпрямляют и подают выпрямленное напряжение к потребителям переменного тока до его инвертирования, и одновременно это выпрямленное напряжение подают на автономный преобразователь, которым понижают уровень выпрямленного напряжения, и подают его к потребителям постоянного тока.To solve the problem with the achievement of the specified technical result in a known method of power supply to consumers in a vehicle, in which in operational mode the power supply of direct current consumers is produced from a direct current source, and the supply of alternating current consumers is produced from the same direct current source, whose constant voltage transform into variable by inversion, in a stationary mode of operation, the power of consumers of alternating current is produced from a stationary alternating current network, and the DC consumers are supplied from a stationary alternating current network, the alternating voltage of which is reduced and converted to direct, according to the invention, the direct current power supply is performed with two voltage levels - a low voltage level and a high voltage level, for which a three-phase a generator with two output windings, and the alternating voltage from its two output windings is rectified, in the operational mode of operation by a constant voltage of low The ram feeds consumers of direct current, and high voltage - consumers of alternating current, while additionally low voltage is increased by an autonomous converter made reversible, and this additional constant voltage is supplied to consumers of alternating current before it is inverted, in stationary operation, the alternating voltage from stationary AC networks rectify and supply rectified voltage to AC consumers until it is inverted, and at the same time it is rectified ennoe voltage is applied to standalone converter, which lowers the level of the rectified voltage, and fed it to the consumers DC.

Возможен дополнительный вариант осуществления способа, в котором целесообразно, чтобы в эксплуатационном режиме напряжение высокого уровня от источника питания постоянного тока понижали автономным преобразователем и подавали пониженное напряжение к потребителям постоянного тока.An additional variant of the method is possible, in which it is advisable that in the operational mode the high-level voltage from the direct current power source is lowered by an autonomous converter and the reduced voltage is supplied to direct current consumers.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной системе электроснабжения потребителей на транспортном средстве, содержащей источник питания постоянного тока, подсоединенный к потребителям постоянного тока, стационарную сеть переменного тока, инвертор, обеспечивающий преобразование постоянного напряжения в переменное и подсоединенный к потребителям переменного тока, первый выпрямитель и источник питания переменного тока, согласно изобретению введены автономный преобразователь, выполненный обратимым и предназначенный для преобразования низкого уровня напряжения в высокий уровень напряжения и наоборот, второй выпрямитель и третий выпрямитель, при этом источник питания постоянного тока выполнен из источника питания переменного тока в виде трехфазного генератора с двумя выходными обмотками для формирования двух уровней напряжений - низкого уровня и высокого уровня, и из подсоединенных соответственно к его выходным обмоткам второго выпрямителя и третьего выпрямителя, второго выпрямителя - к выходной обмотке низкого уровня напряжения, а третьего выпрямителя - к выходной обмотке высокого уровня напряжения, при этом выход источника питания постоянного тока с низким уровнем напряжения подсоединен к потребителям постоянного тока и к первому входу/выходу низкого уровня напряжения автономного преобразователя, который подсоединен к потребителям постоянного тока, а выход источника питания постоянного тока с высоким уровнем напряжения подсоединен к входу инвертора, первый выпрямитель подсоединен к стационарной сети переменного тока, а его выход и второй вход/выход высокого уровня напряжения автономного преобразователя объединены и подсоединены к входу инвертора.To solve the problem with the achievement of the specified technical result in a well-known power supply system for consumers on a vehicle, containing a DC power source connected to DC consumers, a stationary AC network, an inverter that converts DC voltage to AC and connected to AC consumers, the first rectifier and an AC power source, according to the invention introduced a stand-alone converter, made reversible and designed to convert a low voltage level to a high voltage level and vice versa, a second rectifier and a third rectifier, while the DC power source is made of an AC power source in the form of a three-phase generator with two output windings to form two voltage levels - low level and a high level, and from the second rectifier and the third rectifier connected, respectively, to its output windings, the second rectifier to the low output winding voltage level, and the third rectifier to the output winding of a high voltage level, while the output of the DC power source with a low voltage level is connected to DC consumers and to the first low-voltage input / output of a stand-alone converter, which is connected to DC consumers, and the output of the DC power source with a high voltage level is connected to the inverter input, the first rectifier is connected to a stationary AC network, and its output and the second stroke / high level output voltage auxiliary converter are combined and connected to the input of the inverter.

Возможны дополнительный вариант выполнения устройства, в котором целесообразно, чтобы автономный преобразователь был выполнен из трансформатора, второго инвертора и третьего инвертора, при этом вход/выход второго инвертора служит первым входом/выходом низкого уровня напряжения автономного преобразователя, второй инвертор выполнен с возможностью преобразования постоянного напряжения в переменное и наоборот и подсоединен электрической цепью передачи переменного напряжения к понижающей обмотке трансформатора, а третий инвертор подсоединен электрической цепью передачи переменного напряжения к повышающей обмотке трансформатора и выполнен с возможностью преобразования переменного напряжения в постоянное и наоборот, при этом вход/выход третьего инвертора служит вторым входом/выходом высокого уровня напряжения автономного преобразователя.An additional embodiment of the device is possible, in which it is advisable that the stand-alone converter be made of a transformer, a second inverter and a third inverter, while the input / output of the second inverter serves as the first input / output of a low voltage level of the stand-alone converter, the second inverter is configured to convert DC voltage into alternating current and vice versa and is connected by an electric circuit for transmitting AC voltage to the step-down winding of the transformer, and the third inverter under oedinen electrical alternating voltage to the transmission circuit and the step-up transformer configured to convert AC to DC or vice versa, the input / output of the third inverter serves as the second input / output of the high-level auxiliary voltage converter.

Указанные преимущества, а также особенности изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж.These advantages, as well as features of the invention are illustrated by the best option for its implementation with reference to the accompanying drawing.

На чертеже изображена функциональная схема заявленной системы.The drawing shows a functional diagram of the claimed system.

Поскольку заявленный способ реализуется при функционировании системы, то его сущность будет раскрыта в разделе описания работы устройства.Since the claimed method is implemented during the operation of the system, its essence will be disclosed in the description section of the device.

Система электроснабжения потребителей на транспортном средстве (см. чертеж) содержит источник 1 питания постоянного тока, подсоединенный к потребителям 2 постоянного тока. Стационарная сеть 3 переменного тока предназначена для питания потребителей 4 переменного тока и потребителей 2 постоянного тока в стационарном режиме. Инвертор 5 обеспечивает преобразование постоянного напряжения в переменное и подсоединен к потребителям 4 переменного тока. Система также содержит первый выпрямитель 6 и источник 7 питания переменного тока.The power supply system of consumers on the vehicle (see drawing) contains a DC power supply 1 connected to DC consumers 2. Stationary AC network 3 is designed to power consumers 4 AC and consumers 2 DC in stationary mode. The inverter 5 provides the conversion of direct voltage to alternating current and is connected to consumers 4 of alternating current. The system also includes a first rectifier 6 and an AC power source 7.

В систему введены автономный преобразователь 8, выполненный обратимым и предназначенный для преобразования низкого уровня напряжения в высокий уровень напряжения и наоборот, второй выпрямитель 9 и третий выпрямитель 10. Источник 1 питания постоянного тока выполнен из источника 7 питания переменного тока в виде трехфазного генератора (подвагонного) с двумя выходными обмотками для формирования двух уровней напряжений - низкого уровня и высокого уровня, и из подсоединенных соответственно к его выходным обмоткам второго выпрямителя 9 и третьего выпрямителя 10. Второй выпрямитель 9 подсоединен к выходной обмотке низкого уровня напряжения, а третий выпрямитель 10 - к выходной обмотке высокого уровня напряжения. Выход источника 1 питания постоянного тока с низким уровнем напряжения подсоединен к потребителям 2 постоянного тока и к первому входу/выходу низкого уровня напряжения автономного преобразователя 8. Первый вход/выход низкого уровня напряжения автономного преобразователя 8 также подсоединен к потребителям 2 постоянного тока. Выход источника 1 питания постоянного тока с высоким уровнем напряжения подсоединен к входу инвертора 5. Первый выпрямитель 6 подсоединен к стационарной сети 3 переменного тока, а его выход и второй вход/выход высокого уровня напряжения автономного преобразователя 8 объединены и подсоединены к входу инвертора 5.A self-contained converter 8 is introduced into the system, made reversible and designed to convert a low voltage level to a high voltage level and vice versa, a second rectifier 9 and a third rectifier 10. The DC power supply 1 is made from an AC power source 7 in the form of a three-phase generator (subcar) with two output windings for the formation of two voltage levels - a low level and a high level, and from the second rectifier 9 and one third connected respectively to its output windings its rectifier 10. The second rectifier 9 is connected to the output winding of a low voltage level, and the third rectifier 10 is connected to the output winding of a high voltage level. The output of the low-voltage DC power supply 1 is connected to the DC consumers 2 and to the first low-voltage input / output of the autonomous converter 8. The first low-voltage input / output of the autonomous converter 8 is also connected to the DC consumers 2. The output of the high voltage DC power source 1 is connected to the input of the inverter 5. The first rectifier 6 is connected to the stationary AC network 3, and its output and the second high voltage input / output of the autonomous converter 8 are combined and connected to the input of the inverter 5.

Автономный преобразователь 8 может быть выполнен конструктивно различным образом. Для простоты устройства он может быть выполнен из трансформатора 11, второго инвертора 12 и третьего инвертора 13. Вход/выход второго инвертора 12 служит первым входом/выходом низкого уровня напряжения автономного преобразователя 8. Второй инвертор 12 (обратимый) выполнен с возможностью преобразования постоянного напряжения в переменное и наоборот и подсоединен электрической цепью передачи переменного напряжения к понижающей обмотке трансформатора 11. Третий инвертор 13 (также обратимый) подсоединен электрической цепью передачи переменного напряжения к повышающей обмотке трансформатора 11 и выполнен с возможностью преобразования переменного напряжения в постоянное и наоборот. Вход/выход третьего инвертора 13 служит вторым входом/выходом высокого уровня напряжения автономного преобразователя 8.Stand-alone Converter 8 can be performed in a structurally different way. For simplicity of the device, it can be made of a transformer 11, a second inverter 12 and a third inverter 13. The input / output of the second inverter 12 serves as the first input / output of the low voltage level of the autonomous converter 8. The second inverter 12 (reversible) is configured to convert DC voltage to alternating and vice versa and is connected by an alternating voltage transmission electric circuit to a step-down winding of a transformer 11. A third inverter 13 (also reversible) is connected by an alternating electric transmission circuit voltage to the boost winding of the transformer 11 and is configured to convert AC to DC and vice versa. The input / output of the third inverter 13 serves as the second input / output of a high voltage level of the autonomous converter 8.

В составе потребителей 2 постоянного тока может быть аккумуляторная батарея (АБ), работающая в различных режимах как потребитель и источник электрической энергии.Consumers 2 of direct current can include a rechargeable battery (AB) operating in various modes as a consumer and a source of electrical energy.

Стационарная сеть 3 переменного тока, инвертор 5 и первый выпрямитель 6 могут быть выполнены в однофазном и трехфазном исполнениях.The stationary AC network 3, the inverter 5 and the first rectifier 6 can be made in single-phase and three-phase versions.

Работает система электроснабжения потребителей на транспортном средстве (см. чертеж) следующим образом.The consumer power supply system operates on the vehicle (see drawing) as follows.

Функционирование системы электроснабжения потребителей 2, 4 в эксплуатационном режиме работы ТС происходит следующим образом.The functioning of the power supply system of consumers 2, 4 in the operating mode of the vehicle is as follows.

Потребителей 2 постоянного тока ТС питают непосредственно с выхода с низким уровнем напряжения источника 1 питания постоянного тока. При необходимости (отказ, перегрузка отдельных элементов схемы) это питание может осуществляться и с выхода с высоким уровнем напряжения источника 1 через автономный преобразователь 8.Consumers 2 DC power supply of the vehicle directly from the output with a low voltage source 1 power DC. If necessary (failure, overload of individual circuit elements), this power can also be supplied from the output with a high voltage level of source 1 through an autonomous converter 8.

Для питания потребителей 4 переменного тока в эксплуатационном режиме работы ТС при отключенной стационарной сети 3 используют выход с высоким уровнем напряжения источника 1 постоянного тока и автономный преобразователь 8 (по отдельности или совместно). Изобретение предусматривает организацию в эксплуатационном режиме двух параллельных потоков передачи энергии от источника 1 постоянного тока (двухуровневого) потребителям 2 постоянного тока и потребителям 4 переменного тока, причем часть энергии потребителям 4 переменного тока от источника 1 может передаваться через автономный преобразователь 8.To power consumers 4 of alternating current in the operating mode of operation of the vehicle when the stationary network 3 is disconnected, an output with a high level of voltage of a direct current source 1 and an autonomous converter 8 are used (separately or jointly). The invention provides for the organization in operational mode of two parallel flows of energy transfer from a direct current source 1 (two-level) to direct current consumers 2 and 4 alternating current consumers, and a part of the energy to alternating current consumers 4 from source 1 can be transmitted through an autonomous converter 8.

В стационарном режиме работы ТС функционирование системы электроснабжения производится без использования источника 1. Напряжение переменного тока стационарной сети 3 последовательно преобразуется первым выпрямителем 6, автономным преобразователем 8 и подается потребителям 2 постоянного тока, а также через выпрямитель 6, инвертор 5 - потребителям 4 переменного тока.In the stationary mode of operation of the vehicle, the operation of the power supply system is performed without using source 1. The AC voltage of the stationary network 3 is sequentially converted by the first rectifier 6, an autonomous converter 8 and supplied to consumers 2 of direct current, and also through rectifier 6, inverter 5 to consumers 4 of alternating current.

Таким образом, описанная система осуществляет следующий способ электроснабжения потребителей на транспортном средстве:Thus, the described system implements the following method of power supply to consumers on a vehicle:

- в эксплуатационном режиме работы питание потребителей постоянного тока производят от источника постоянного тока, а питание потребителей переменного тока производят от этого же источника постоянного тока, постоянное напряжение которого преобразуют в переменное инвертированием;- in the operational mode of operation, the power of direct current consumers is produced from a direct current source, and the power of alternating current consumers is produced from the same direct current source, the direct voltage of which is converted into alternating voltage by inversion;

- в стационарном режиме работы питание потребителей переменного тока производят от стационарной сети переменного тока, а питание потребителей постоянного тока производят от стационарной сети переменного тока, переменное напряжение которого понижают трансформированием и преобразуют в постоянное;- in a stationary mode of operation, the power of the consumers of alternating current is produced from a stationary network of alternating current, and the power of consumers of direct current is produced from a stationary network of alternating current, the alternating voltage of which is reduced by transformation and converted into constant;

- источник питания постоянного тока выполняют с двумя уровнями напряжений - низким уровнем напряжения и высоким уровнем напряжения, для чего используют трехфазный генератор с двумя выходными обмотками, а переменное напряжение с его двух выходных обмоток выпрямляют;- the DC power supply is performed with two voltage levels - a low voltage level and a high voltage level, for which a three-phase generator with two output windings is used, and an alternating voltage from its two output windings is rectified;

- в эксплуатационном режиме работы постоянным напряжением низкого уровня питают потребителей постоянного тока, а напряжением высокого уровня - потребителей переменного тока, при этом дополнительно напряжение низкого уровня повышают автономным преобразователем, выполненным обратимым, и подают это дополнительное постоянное напряжение к потребителям переменного тока до его инвертирования;- in the operational mode of operation, low-voltage constant voltage is supplied to direct current consumers, and high-level voltage is supplied to alternating current consumers, while additionally, low-level voltage is increased by an autonomous converter made reversible, and this additional direct voltage is supplied to alternating current consumers before it is inverted;

- в стационарном режиме работы переменное напряжение от стационарной сети переменного тока выпрямляют и подают выпрямленное напряжение к потребителям переменного тока до его инвертирования, и одновременно это выпрямленное напряжение подают на автономный преобразователь, которым понижают уровень выпрямленного напряжения, и подают его к потребителям постоянного тока.- in the stationary mode of operation, the alternating voltage from the stationary alternating current network is rectified and the rectified voltage is supplied to the alternating current consumers until it is inverted, and at the same time this rectified voltage is supplied to the stand-alone converter, which reduces the level of the rectified voltage, and it is supplied to the direct current consumers.

Кроме того, в эксплуатационном режиме напряжение высокого уровня от источника питания постоянного тока можно понижать автономным преобразователем и подать пониженное напряжение к потребителям постоянного тока.In addition, in the operational mode, a high level voltage from a DC power source can be lowered by an autonomous converter and a low voltage can be applied to DC consumers.

В практических условиях заявленная система (см. чертеж) функционирует следующим образом.In practical terms, the claimed system (see drawing) operates as follows.

При стоянке ТС, например поезда, питание потребителей 2, 4 осуществляется от вагонной аккумуляторной батареи (АБ). Генератор источника 7 питания переменного тока не работает, стационарная сеть 3 (внешняя сеть) имеет место быть только в отстойнике вагонов. Потребители 2 постоянного напряжения получают питание непосредственно от АБ, а для питания потребителей 4 переменного тока используется автономный преобразователь 8 и инвертор 5. Так как энергетически возможности АБ ограничены, питание потребителей 4 переменного тока производится по минимуму. Обычно это только вентиляция, поэтому и расчетная мощность автономного преобразователя 8 для режима вентиляции невелика.When the vehicle is parked, for example, a train, consumers 2, 4 are powered from the car battery (AB). The generator of the AC power source 7 does not work, the stationary network 3 (external network) takes place only in the sump of the cars. Consumers 2 constant voltage receive power directly from the battery, and to power consumers 4 AC uses an autonomous converter 8 and inverter 5. Since the energy potential of the battery is limited, power consumers 4 AC is produced to a minimum. Usually this is only ventilation, therefore, the calculated power of the stand-alone converter 8 for the ventilation mode is small.

При движении, начиная с определенной скорости (обычно 20-25 км/час), питание потребителей 2 постоянного тока, включая заряд АБ, осуществляется от генератора (подвагонного) источника 7 через второй выпрямитель 9. Одновременно от второй более высоковольтной обмотки трехфазного генератора источника 7 питания переменного тока через третий выпрямитель 10 и инвертор 5 питаются потребители 4 переменного тока. Осуществляется также принципиальная возможность передавать энергию от источника 7 через второй выпрямитель 9, сеть постоянного тока, автономный преобразователь 8 и инвертор 5. Этот канал используется для выравнивания нагрузки обмоток трехфазного генератора источника 7, но и в этом случае автономный преобразователь 8 загружен мало, и его расчетная мощность невелика. Основной поток энергии от источника 1 к потребителям 4 переменного тока идет напрямую, минуя автономный преобразователь 8. В случае если низковольтная обмотка трехфазного генератора источника 7 генератора загружена полностью, энергию потребителям 2 постоянного тока можно передавать и со второй (высоковольтной) обмотки трехфазного генератора источника 7 через третий выпрямитель 10, т.е. с выхода источника 1 с высоким уровнем напряжения и через автономный преобразователь 8. В эксплуатируемых сейчас вагонах из-за отсутствия второй обмотки на генераторе любая передача энергии от генератора или АБ потребителям 4 переменного тока происходит только через автономный преобразователь 8, увеличивая потери, ухудшая массогабаритные показатели и стоимость этого автономного преобразователя 8.When driving, starting at a certain speed (usually 20-25 km / h), DC power consumers 2, including the battery charge, are supplied from the generator (subcar) of the source 7 through the second rectifier 9. Simultaneously from the second higher-voltage winding of the three-phase generator of the source 7 AC power through the third rectifier 10 and inverter 5 are powered by consumers 4 AC. It is also possible in principle to transfer energy from a source 7 through a second rectifier 9, a direct current network, an autonomous converter 8 and an inverter 5. This channel is used to equalize the load of the windings of a three-phase generator of a source 7, but in this case too, an autonomous converter 8 is loaded TDP is low. The main flow of energy from source 1 to consumers 4 of alternating current goes directly, bypassing stand-alone converter 8. If the low-voltage winding of a three-phase generator of source 7 of a generator is fully loaded, energy to consumers 2 of direct current can be transferred from the second (high-voltage) winding of a three-phase generator of source 7 through the third rectifier 10, i.e. from the output of source 1 with a high voltage level and through an autonomous converter 8. In the wagons currently in operation, due to the absence of a second winding on the generator, any transfer of energy from the generator or the battery to consumers 4 of alternating current occurs only through the autonomous converter 8, increasing losses, worsening overall dimensions and the cost of this standalone converter 8.

В режиме работы от внешней сети (в отстойнике вагонов) трехфазное напряжение 380 В стационарной сети 3 выпрямляется первым выпрямителем 6 и через инвертор 5 подается потребителям 4 переменного тока, а через автономный преобразователь 8 - потребителям 2 постоянного тока, причем энергопотребление последних ограничивается.In the operation mode from the external network (in the car sump), the three-phase voltage of 380 V of the stationary network 3 is rectified by the first rectifier 6 and is supplied to consumers 4 of alternating current through an inverter 5, and through consumers through an autonomous converter 8 it is limited to 2 direct current consumers, and the energy consumption of the latter is limited.

Технический результат в эксплуатационном режиме работы, а именно сокращение по сравнению с аналогами каскадов преобразований, повышение КПД, надежности, улучшение массогабаритных показателей системы электроснабжения достигается за счет использования трехфазного генератора (подвагонного) с двумя выходными обмотками и за счет общего построения схемы.The technical result in the operational mode of operation, namely a reduction compared with analogues of the cascades of transformations, increased efficiency, reliability, improved overall dimensions of the power supply system is achieved through the use of a three-phase generator (subcar) with two output windings and due to the general construction of the circuit.

Вторая высоковольтная выходная обмотка трехфазного генератора источника 7 выполняется на любое требуемое значение напряжения. При расширении номенклатуры потребителей системы этих обмоток может быть и более двух. Отпадает необходимость дополнительного преобразования (как правило, более технически сложного повышения напряжения) энергии для питания потребителей 4 переменного тока. Автономный преобразователь 8 выполняется на значительно меньшую установленную мощность и используется как вспомогательный. Поэтому объем преобразовательного оборудования, потери в нем меньше (в реальном измерении для конкретной системы электроснабжения пассажирских вагонов в 1,5-2 раза). Установленная мощность и габаритные размеры трехфазного генератора с двумя выходными обмотками источника 7 по сравнению с обычной однообмоточной машиной практически не изменяются. Возможность резервирования питания всех потребителей 2, 4 (а следовательно, повышение надежности электроснабжения потребителей 2, 4) обеспечивается заявленной кольцевой функциональной схемой, показанной на чертеже.The second high-voltage output winding of the three-phase generator of the source 7 is performed at any desired voltage value. With the expansion of the range of consumers, the system of these windings can be more than two. There is no need for additional conversion (as a rule, of a more technically difficult increase in voltage) of energy to power 4 AC consumers. Autonomous converter 8 is performed at a significantly lower installed power and is used as auxiliary. Therefore, the volume of the conversion equipment, the losses in it are less (in the real measurement for a specific power supply system for passenger cars, 1.5-2 times). Installed power and overall dimensions of a three-phase generator with two output windings of source 7 are practically unchanged compared to a conventional single-winding machine. The ability to reserve power for all consumers 2, 4 (and therefore, increase the reliability of power supply to consumers 2, 4) is provided by the claimed ring functional diagram shown in the drawing.

Специалистам понятно, что описанная выше функциональная схема допускает ее дополнение различными техническими средствами, известными из существующего уровня техники, а предложенное техническое решение не исчерпывается описанным выше примером конкретной реализации изобретения, сущность которого отображена независимыми пунктами формулы изобретения.Those skilled in the art will understand that the functional diagram described above can be supplemented by various technical means known from the prior art, and the proposed technical solution is not limited to the above-described specific embodiment of the invention, the essence of which is depicted by independent claims.

Наиболее успешно заявленный способ электроснабжения потребителей на транспортном средстве и система для его реализации промышленно применимы при эксплуатации оборудования пассажирских вагонов с автономным энергоснабжением.The most successfully claimed method of power supply to consumers on a vehicle and a system for its implementation are industrially applicable when operating equipment of passenger cars with autonomous power supply.

Claims (4)

1. Способ электроснабжения потребителей на транспортном средстве, согласно которому в эксплуатационном режиме работы питание потребителей постоянного тока производят от источника постоянного тока, а питание потребителей переменного тока производят от этого же источника постоянного тока, постоянное напряжение которого преобразуют в переменное инвертированием, в стационарном режиме работы питание потребителей переменного тока производят от стационарной сети переменного тока, а питание потребителей постоянного тока производят от стационарной сети переменного тока, переменное напряжение которого понижают и преобразуют в постоянное, отличающийся тем, что источник питания постоянного тока выполняют с двумя уровнями напряжений - низким уровнем напряжения и высоким уровнем напряжения, для чего используют трехфазный генератор с двумя выходными обмотками, а переменное напряжение с его двух выходных обмоток выпрямляют, в эксплуатационном режиме работы постоянным напряжением низкого уровня питают потребителей постоянного тока, а напряжением высокого уровня - потребителей переменного тока, при этом дополнительно напряжение низкого уровня повышают автономным преобразователем, выполненным обратимым, и подают это дополнительное постоянное напряжение к потребителям переменного тока до его инвертирования, в стационарном режиме работы переменное напряжение от стационарной сети переменного тока выпрямляют и подают выпрямленное напряжение к потребителям переменного тока до его инвертирования, и одновременно это выпрямленное напряжение подают на автономный преобразователь, которым понижают уровень выпрямленного напряжения, и подают его к потребителям постоянного тока.1. A method of power supply to consumers on a vehicle, according to which, in the operational mode of operation, the power of direct current consumers is produced from a direct current source, and the power of alternating current consumers is produced from the same direct current source, the direct voltage of which is converted into alternating current by inversion, in a stationary mode of operation AC consumers are powered from a stationary AC network, and DC consumers are powered from a stationary alternating current network, the alternating voltage of which is reduced and converted to direct, characterized in that the DC power supply is performed with two voltage levels - a low voltage level and a high voltage level, for which a three-phase generator with two output windings is used, and the alternating voltage with its two output windings are rectified; in the operational mode of operation, constant voltage of a low level is supplied to DC consumers, and a high level voltage is supplied to consumers alternating current, while additionally low-voltage is increased by an autonomous converter made reversible, and this additional direct voltage is supplied to AC consumers before it is inverted, in stationary operation, the AC voltage from the stationary AC network is rectified and the rectified voltage is supplied to AC consumers current before it is inverted, and at the same time this rectified voltage is supplied to an autonomous converter, which lowers the level of yamlennogo voltage and supply it to users DC. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в эксплуатационном режиме напряжение высокого уровня от источника питания постоянного тока понижают автономным преобразователем и подают пониженное напряжение к потребителям постоянного тока.2. The method according to claim 1, characterized in that in the operational mode, the high level voltage from the direct current power source is lowered by an autonomous converter and low voltage is supplied to the direct current consumers. 3. Система электроснабжения потребителей на транспортном средстве, содержащая источник питания постоянного тока, подсоединенный к потребителям постоянного тока, стационарную сеть переменного тока, инвертор, обеспечивающий преобразование постоянного напряжения в переменное и подсоединенный к потребителям переменного тока, первый выпрямитель и источник питания переменного тока, отличающаяся тем, что введены автономный преобразователь, выполненный обратимым и предназначенный для преобразования низкого уровня напряжения в высокий уровень напряжения и наоборот, второй выпрямитель и третий выпрямитель, при этом источник питания постоянного тока выполнен из источника питания переменного тока в виде трехфазного генератора с двумя выходными обмотками для формирования двух уровней напряжений - низкого уровня и высокого уровня, и из подсоединенных соответственно к его выходным обмоткам второго выпрямителя и третьего выпрямителя, второго выпрямителя - к выходной обмотке низкого уровня напряжения, а третьего выпрямителя - к выходной обмотке высокого уровня напряжения, при этом выход источника питания постоянного тока с низким уровнем напряжения подсоединен к потребителям постоянного тока и к первому входу/выходу низкого уровня напряжения автономного преобразователя, который подсоединен к потребителям постоянного тока, а выход источника питания постоянного тока с высоким уровнем напряжения подсоединен к входу инвертора, первый выпрямитель подсоединен к стационарной сети переменного тока, а его выход и второй вход/выход высокого уровня напряжения автономного преобразователя объединены и подсоединены к входу инвертора.3. A vehicle power supply system comprising a DC power source connected to direct current consumers, a stationary alternating current network, an inverter capable of converting direct voltage to alternating current and connected to alternating current consumers, a first rectifier and an alternating current power source the fact that introduced an autonomous converter made reversible and designed to convert a low voltage level to high ur voltage level and vice versa, the second rectifier and the third rectifier, while the DC power source is made from an AC power source in the form of a three-phase generator with two output windings to form two voltage levels - a low level and a high level, and connected respectively to its output the windings of the second rectifier and the third rectifier, the second rectifier to the output winding of a low voltage level, and the third rectifier to the output winding of a high voltage level, at this output of the DC power source with a low voltage level is connected to the DC consumers and to the first input / output of the low voltage level of the autonomous converter, which is connected to the DC consumers, and the output of the DC power source with a high voltage level is connected to the inverter input, the first the rectifier is connected to a stationary AC network, and its output and the second input / output of a high voltage level of an autonomous converter are combined and connected to the inverter input. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что автономный преобразователь выполнен из трансформатора, второго инвертора и третьего инвертора, при этом вход/выход второго инвертора служит первым входом/выходом низкого уровня напряжения автономного преобразователя, второй инвертор выполнен с возможностью преобразования постоянного напряжения в переменное и наоборот и подсоединен электрической цепью передачи переменного напряжения к понижающей обмотке трансформатора, а третий инвертор подсоединен электрической цепью передачи переменного напряжения к повышающей обмотке трансформатора и выполнен с возможностью преобразования переменного напряжения в постоянное и наоборот, при этом вход/выход третьего инвертора служит вторым входом/выходом высокого уровня напряжения автономного преобразователя. 4. The system according to claim 3, characterized in that the autonomous converter is made of a transformer, a second inverter and a third inverter, while the input / output of the second inverter serves as the first input / output of a low voltage level of the autonomous converter, the second inverter is configured to convert DC voltage into alternating current and vice versa, and is connected by an alternating voltage transmission electric circuit to a step-down winding of a transformer, and the third inverter is connected by an alternating voltage electric transmission circuit to maskers to boosting transformer and configured to convert AC to DC or vice versa, the input / output of the third inverter serves as the second input / output of the high-level auxiliary voltage converter.
RU2008116330/11A 2008-04-28 2008-04-28 Method of electric power supply to vehicle loads and system to this end RU2364524C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008116330/11A RU2364524C1 (en) 2008-04-28 2008-04-28 Method of electric power supply to vehicle loads and system to this end
PCT/RU2009/000186 WO2009134163A1 (en) 2008-04-28 2009-04-20 Method for supplying electric power to users of a transportation means and a system for carrying out said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008116330/11A RU2364524C1 (en) 2008-04-28 2008-04-28 Method of electric power supply to vehicle loads and system to this end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2364524C1 true RU2364524C1 (en) 2009-08-20

Family

ID=41151158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008116330/11A RU2364524C1 (en) 2008-04-28 2008-04-28 Method of electric power supply to vehicle loads and system to this end

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2364524C1 (en)
WO (1) WO2009134163A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545165C1 (en) * 2013-10-09 2015-03-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Autonomous power supply system based on direct current from movable unit
RU2555746C1 (en) * 2014-02-06 2015-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Супервариатор" Converter assembly for propulsion plant with combustion engine and electromechanical transmission

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0024448A1 (en) * 1979-08-29 1981-03-11 Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung Device for feeding power consumption units, particularly in a rail vehicle
RU2168435C2 (en) * 1998-02-02 2001-06-10 ТОО "Научно-производственный центр "Экспресс" Passenger car power supply complex
RU2301156C1 (en) * 2005-12-02 2007-06-20 Закрытое акционерное общество "КРОСНА-ЭЛЕКТРА" Method for supplying electricity to consumers in a vehicle and system for realization of said method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8518409D0 (en) * 1985-07-22 1985-08-29 Lee G T Automobile electric power generation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0024448A1 (en) * 1979-08-29 1981-03-11 Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung Device for feeding power consumption units, particularly in a rail vehicle
RU2168435C2 (en) * 1998-02-02 2001-06-10 ТОО "Научно-производственный центр "Экспресс" Passenger car power supply complex
RU2301156C1 (en) * 2005-12-02 2007-06-20 Закрытое акционерное общество "КРОСНА-ЭЛЕКТРА" Method for supplying electricity to consumers in a vehicle and system for realization of said method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545165C1 (en) * 2013-10-09 2015-03-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Autonomous power supply system based on direct current from movable unit
RU2555746C1 (en) * 2014-02-06 2015-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Супервариатор" Converter assembly for propulsion plant with combustion engine and electromechanical transmission

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009134163A1 (en) 2009-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10994623B2 (en) Apparatus for energy transfer using converter and method of manufacturing same
CN109383307B (en) Battery-powered traction system for an electric traction rail transit vehicle
RU2474031C2 (en) Method and device for electrical energy transmission (versions)
US8040101B2 (en) Alternating current motor drive circuit and electric vehicle drive circuit
US11097626B2 (en) Vehicle electrical systems, charging system, charging station, and method for transmitting electrical energy
US10763754B2 (en) Power supply device
US20130002186A1 (en) Power converter
CN104377791A (en) Converter apparatus and method of electric vehicle
CN110752632A (en) Device for realizing train fireless loopback by adopting bidirectional charger and control method thereof
KR20120125886A (en) integrated module of inverter and charger circuit
KR20160038348A (en) Device for low voltage dc-dc converter-integrated charger
US20210296890A1 (en) Electrical system comprising at least two modules
CN102149564A (en) Device for recharging a storage system comprising two storage elements and associated methods for using such a recharging device
JP2012244748A (en) Power conversion controller
US20210039506A1 (en) Electric power conversion system for vehicle and control method thereof
RU2364524C1 (en) Method of electric power supply to vehicle loads and system to this end
RU2612075C1 (en) Locomotive traction converter
RU2326774C1 (en) Converting device of the passangers car power supply system
JP6397872B2 (en) Power system
RU2623643C1 (en) Method of regulating the voltage in gas turbine - generator system for power supply of electrical drives of a vehicle
RU2248892C1 (en) Traction electric drive of multisystem electric train
KR101500201B1 (en) Power converting system and driving method thereof
RU2334348C1 (en) Undercarriage device for power supply of passenger railroad carriage
KR20220069832A (en) Method and apparatus for directly charging an electric vehicle at a dc current source
EP3961847A1 (en) Power supply device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120429

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130620

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150429