WO2009134163A1 - Способ снабжения потребителей на транспортном средстве и система для его реализации - Google Patents

Способ снабжения потребителей на транспортном средстве и система для его реализации Download PDF

Info

Publication number
WO2009134163A1
WO2009134163A1 PCT/RU2009/000186 RU2009000186W WO2009134163A1 WO 2009134163 A1 WO2009134163 A1 WO 2009134163A1 RU 2009000186 W RU2009000186 W RU 2009000186W WO 2009134163 A1 WO2009134163 A1 WO 2009134163A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
consumers
output
level
inverter
Prior art date
Application number
PCT/RU2009/000186
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Юрий Александрович ИЛЬИНСКИЙ
Анатолий Анатольевич ЛАБУТИН
Руслан Фаритович САЙФУТДИНОВ
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"
Publication of WO2009134163A1 publication Critical patent/WO2009134163A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/53—Electric 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
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical equipment of vehicles.
  • a well-known vehicle power supply system comprising a direct current power supply, to the output of which a direct current consumers TC, a stationary alternating current network and an autonomous AC power source are provided, designed for alternative supply of TC alternating current consumers in stationary and operational TC modes, as well as a transformer and a switching switch (RU, N ° 2168435).
  • the well-known consumer power supply system on TC implements a method according to which TC consumers use DC power from a DC power source, and alternatively use a stationary AC network or an autonomous AC power source for TC power consumers, respectively, in the TC stationary and operational modes.
  • the transformer is used only for power supply from a stationary alternating current network
  • the closest is the method of power supply to consumers on a vehicle, according to which in the operational mode of operation the SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) DC consumers are powered from a direct current source, and AC consumers are powered from the same DC source, whose constant voltage is converted into alternating current by inversion, in stationary mode, AC consumers are powered from a stationary AC network, and DC consumers are powered current is produced from a stationary alternating current network, the alternating voltage of which is reduced by transformation and converted into constant new (RU, N ° 2301156).
  • 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, N ° 2301156).
  • the well-known consumer power supply system on TC implements a method according to which direct current consumers use a direct current power supply, and alternatively use a stationary alternating current network or an autonomous alternating current power source for supplying alternating current consumers TC in stationary and operational TC modes.
  • the limitations of the known method and system of power supply to consumers on TC are:
  • 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; - there is no galvanic isolation between the DC network and AC consumers, which is necessary to ensure safety conditions.
  • converting devices autonomous energy source, inverters
  • the basis of the present invention is the task of creating a method of power supply to consumers on a vehicle and implementing this method of the system, which can improve reliability, efficiency (COP), improve the overall dimensions of the system, and, thus, improve technical and operational characteristics.
  • COP reliability, efficiency
  • the direct current power source 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 the voltage from its two output windings is rectified, in the operational mode of operation, constant voltage of a low level is supplied to direct current consumers, and for example high-level consumers of alternating current, in addition, the low-level voltage is increased by an autonomous converter made reversible, and
  • 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 from a second rectifier and a third connected respectively to its output windings a rectifier, a second rectifier - to the output winding of a low voltage level, and a third rectifier - to the output winding of a high voltage level, while the output of the power supply toyannogo current low-voltage consumers connected to a direct current and to a first input / output low-level auxiliary voltage converter which is connected to the consumers constant
  • the stand-alone 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 stand-alone converter, the second inverter is configured to
  • converting direct voltage to alternating voltage and vice versa and is connected by an electrical circuit for transmitting alternating voltage to a step-down winding of a transformer
  • a third inverter is connected by an electric circuit of transmitting AC voltage to a step-up winding of a transformer and the ability to convert AC voltage to DC and, conversely, the input / output of the third inverter serves as the second input / output of a high voltage level of an autonomous converter.
  • Figure 1 shows a functional diagram of the claimed system.
  • the power supply system of consumers on the vehicle 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.
  • 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
  • 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 stationary AC network 3, and its output and the second input / output of a high voltage level of the autonomous converter 8 are combined and connected to the input of the inverter 5.
  • Stand-alone Converter 8 can be performed in a structurally different way.
  • 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 low-voltage input / output 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 electric transmission circuit of alternating voltage to the step-down winding of the transformer 11.
  • the third inverter 13 (also reversible) is connected by an electric circuit - transmission is variable .transformatora of voltage to step-up coil 11 and configured to convert AC to DC or 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.
  • Consumers 2 of direct current can include a rechargeable battery (AB) operating in various modes as a consumer and a source of electrical energy.
  • the stationary AC network 3, the inverter 5 and the first rectifier 6 can be made in single-phase and three-phase versions.
  • the consumer power supply system operates on the vehicle (Fig. 1) as follows.
  • the DC consumers 2 are supplied directly from the low voltage output of the DC power supply 1. 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.
  • an output with a high voltage level of DC source 1 and an autonomous converter 8 (individually 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.
  • the power supply system is operated without the use of source 1.
  • the AC voltage of the stationary network 3 is sequentially converted by the first rectifier 6, autonomous converter 8 and supplied to consumers 2 of direct current, and also through rectifier 6, inverter 5 to consumers 4 of alternating current.
  • the described system implements the following method of power supply to consumers on a vehicle: - 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;
  • the power of the consumers of alternating current is produced from a stationary network of alternating current
  • 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;
  • 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;
  • 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;
  • - 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.
  • 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.
  • 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 source generator 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 as well, the autonomous converter 8 is underloaded and TDP is low.
  • the three-phase voltage 380 V of the stationary network 3 is rectified by the first rectifier 6 and through The inverter 5 is supplied to consumers 4 of alternating current, and through an autonomous converter 8 to consumers 2 of direct current, and the energy consumption of the latter is limited.
  • the technical result in the operational mode of operation namely, reduction in comparison with analogues of the cascades of transformations, increased efficiency, reliability, improvement of the mass-dimensional parameters 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. Second high-voltage output winding of a three-phase source generator

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

Источник питания постоянного тока системы выполняют с двумя уровнями напряжений - низким уровнем напряжения и высоким уровнем напряжения. Для этого используют трехфазный генератор с двумя выходными обмотками. 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 напряжение низкого уровня повышают автономным преобразователем, выполненным обратимым, и подают это дополнительное постоянное напряжение через инвертор к потребителям переменного тока. В стационарном режиме работы переменное напряжение от стационарной сети переменного тока выпрямляют и подают выпрямленное напряжение к потребителям переменного тока до его инвертирования. Одновременно это выпрямленное напряжение подают на автономный преобразователь, которым понижают уровень выпрямленного напряжения, и подают его к потребителям постоянного тока. Система соответственно содержит источник питания постоянного тока, стационарную сеть переменного тока, инвертор, выпрямитель, автономный преобразователь, в которой указанные средства связаны между собой соответствующей схемой.

Description

СПОСОБ СНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
Область техники
Изобретение относится к области электрооборудования транспортных средств.
Предшествующий уровень техники
Известна система электроснабжения потребителей на транспортном средстве (TC), содержащая источник питания постоянного тока, к выходу которого подключены потребители постоянного тока TC, стационарную сеть переменного тока и автономный источник питания переменного тока, предназначенные для альтернативного питания потребителей переменного тока TC соответственно в стационарном и эксплуатационном режимах TC, а также трансформатор и переключающий коммутатор (RU, N° 2168435).
Известная система электроснабжения потребителей на TC реализует способ, согласно которому потребители постоянного тока TC питают от источника питания постоянного тока, а для питания потребителей переменного тока TC альтернативно используют стационарную сеть переменного тока или автономный источник питания переменного тока соответственно в стационарном и эксплуатационном режимах TC.
Ограничениями указанных способа и системы электроснабжения потребителей на TC являются:
- 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;
- трансформатор используется только для питания от стационарной сети переменного тока;
- при движении TC 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
Наиболее близким является способ электроснабжения потребителей на транспортном средстве, согласно которому в эксплуатационном режиме работы ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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, N° 2301156).
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, N° 2301156). Известная система электроснабжения потребителей на TC реализуют способ, согласно которому потребители постоянного тока питают от источника питания постоянного тока, а для питания потребителей переменного тока TC альтернативно используют стационарную сеть переменного тока или автономный источник питания переменного тока соответственно в стационарном и эксплуатационном режимах TC. Ограничениями известного способа и системы электроснабжения потребителей на TC являются:
- 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;
- 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; - отсутствует гальваническая развязка между сетью постоянного тока и потребителями переменного тока, что необходимо для обеспечения условий безопасности.
Система достаточно сложна, имеет большие габариты и массу. Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания способа электроснабжения потребителей на транспортном средстве и реализующей этот способ системы, которые позволяют повысить надежность, коэффициент полезного действия (КПД), улучшить массо-габаритные показатели системы, и, таким образом, улучшить технико-эксплуатационные характеристики.
Для решения поставленной задачи 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. 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. 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
10 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
^ 20υ 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.
25 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
30 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.
Указанные преимущества, а также особенности изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемую фигуру.
Краткое описание чертежей На фигуре 1 изображена функциональная схема заявленной системы.
Лучший вариант осуществления изобретения
Поскольку заявленный способ реализуется при функционировании системы, то его сущность будет раскрыта в разделе описания работы устройства.
Система электроснабжения потребителей на транспортном средстве (фиг. 1) 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.
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 так же 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.
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 (так же 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.
В составе потребителей 2 постоянного тока может быть аккумуляторная батарея (АБ), работающая в различных режимах как потребитель и источник электрической энергии. Стационарная сеть 3 переменного тока, инвертор 5 и первый выпрямитель 6 могут быть выполнены в однофазном и трехфазном исполнениях.
Работает система электроснабжения потребителей на транспортном средстве (фиг. 1) следующим образом.
Функционирование системы электроснабжения потребителей 2, 4 в эксплуатационном режиме работы TC происходит следующим образом.
Потребителей 2 постоянного тока TC 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.
Для питания потребителей 4 переменного тока в эксплуатационном режиме работы TC 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.
В стационарном режиме работы TC 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.
Таким образом, описанная система осуществляет следующий способ электроснабжения потребителей на транспортном средстве: - 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;
- 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.
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.
В практических условиях заявленная система (фиг. 1) функционирует следующим образом.
При стоянке TC, 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.
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 массо-габаритные показатели и стоимость этого автономного преобразователя 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. Технический результат в эксплуатационном режиме работы, а именно сокращение по сравнению с аналогами каскадов преобразований, повышение КПД, надежности, улучшение массо-габаритных показателей системы электроснабжения достигается за счет использования трехфазного генератора (подвагонного) с двумя выходными обмотками и за счет общего построения схемы. 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 фигуре 1. .
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.
Промышленная применимость
Наиболее успешно заявленный способ электроснабжения потребителей на транспортном средстве и система для его реализации промышленно применимы при эксплуатации оборудования пассажирских вагонов с автономным энергоснабжением.

Claims

ИФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
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.
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.
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.
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.
PCT/RU2009/000186 2008-04-28 2009-04-20 Способ снабжения потребителей на транспортном средстве и система для его реализации WO2009134163A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008116330/11A RU2364524C1 (ru) 2008-04-28 2008-04-28 Способ электроснабжения потребителей на транспортном средстве и система для его реализации
RU2008116330 2008-04-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009134163A1 true WO2009134163A1 (ru) 2009-11-05

Family

ID=41151158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000186 WO2009134163A1 (ru) 2008-04-28 2009-04-20 Способ снабжения потребителей на транспортном средстве и система для его реализации

Country Status (2)

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

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545165C1 (ru) * 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 Система автономного электроснабжения на постоянном токе подвижного агрегата
RU2555746C1 (ru) * 2014-02-06 2015-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Супервариатор" Блок преобразователей для силовой установки с двигателем внутреннего сгорания и электромеханической трансмиссией

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0024448A1 (de) * 1979-08-29 1981-03-11 Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung Einrichtung zur Versorgung von Nutzverbrauchern, insbesondere in einem Schienenfahrzeug
WO1987000490A1 (en) * 1985-07-22 1987-01-29 Gerald Thomas Lee Electrical generator
RU2168435C2 (ru) * 1998-02-02 2001-06-10 ТОО "Научно-производственный центр "Экспресс" Комплекс электроснабжения пассажирского вагона
RU2301156C1 (ru) * 2005-12-02 2007-06-20 Закрытое акционерное общество "КРОСНА-ЭЛЕКТРА" Способ электроснабжения потребителей на транспортном средстве и система для его реализации

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0024448A1 (de) * 1979-08-29 1981-03-11 Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung Einrichtung zur Versorgung von Nutzverbrauchern, insbesondere in einem Schienenfahrzeug
WO1987000490A1 (en) * 1985-07-22 1987-01-29 Gerald Thomas Lee Electrical generator
RU2168435C2 (ru) * 1998-02-02 2001-06-10 ТОО "Научно-производственный центр "Экспресс" Комплекс электроснабжения пассажирского вагона
RU2301156C1 (ru) * 2005-12-02 2007-06-20 Закрытое акционерное общество "КРОСНА-ЭЛЕКТРА" Способ электроснабжения потребителей на транспортном средстве и система для его реализации

Also Published As

Publication number Publication date
RU2364524C1 (ru) 2009-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10771001B2 (en) Controller for an inductive load having one or more inductive windings
US9315112B2 (en) Power source apparatus for electrically powered vehicle and control method therefor
US9172252B2 (en) Power supply apparatus for electrically powered vehicle and method for controlling the same
US9018792B2 (en) Arrangement for operating consumers in a rail vehicle with electrical energy, selectively from an energy supply network or from a motor-generator combination
US8810206B2 (en) Electric motored vehicle and method for controlling electrically charging the same
US8922050B2 (en) Method for controlling a power supply device having an inverter
KR20190010786A (ko) 전기 자동차
CN106797186B (zh) 电驱动系统和用于运行电车辆的电机的方法
US9225197B2 (en) Charging efficiency using variable isolation
WO2018159022A1 (ja) 充電装置、及び車載電源装置
CN113412566A (zh) 包括变压器和多电平功率变换器的集成充电和电机控制系统
KR20120125886A (ko) 인버터 및 충전 회로 통합 장치
CN110752632A (zh) 采用双向充电机实现列车无火回送的装置及其控制方法
RU2385237C1 (ru) Преобразовательная система
WO2011004588A1 (ja) 電気車制御装置
JP5461113B2 (ja) 双方向コンバータ及びこれを用いた電気自動車の制御装置
CN104079180A (zh) 用于运行机动车车载电网的能量供应单元的方法
RU2326774C1 (ru) Преобразовательное устройство системы электропитания пассажирского вагона
JP5262687B2 (ja) 双方向コンバータ
RU2612075C1 (ru) Преобразователь тяговый локомотива
JP6397872B2 (ja) 電源システム
WO2009134163A1 (ru) Способ снабжения потребителей на транспортном средстве и система для его реализации
JP2016007118A (ja) 回転電機システム
JP2000358305A (ja) ハイブリッド電気自動車の電源装置
CN112217244A (zh) 控制车辆电池的充电的系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09739057

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09739057

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1