Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда и поезд
Изобретение относится к многорежимной высоковольтной системе электроснабжения для многосекционного поезда и поезду. Технический результат - обеспечение многорежимной высоковольтной системы электроснабжения для многосекционного поезда, выполненной с возможностью подачи питания устройствам поезда с использованием электроэнергии в разных режимах электроснабжения в разных регионах, путем определения, подается ли питание в ошибочном режиме, и информирования устройства верхнего уровня при подаче питания в ошибочном режиме для корректировки схемы соединения. Достигается тем, что многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда включает в себя: пантографные токоприемники постоянного и переменного тока, выполненные с возможностью получения питания постоянного и переменного тока от соответствующей контактной сети электроснабжения, изолирующий переключатель, выполненный с возможностью определения, подается ли питание тока, не являющегося постоянным, и прерывания соединения с пантографным токоприемником постоянного тока в случае несоответствия, высоковольтный блок постоянного тока, выполненный с возможностью определения, соответствует ли подаваемое напряжение и подаваемый ток требованию к подаче питания постоянного тока, и прерывания соединения с изолирующим переключателем в случае несоответствия, и высоковольтный блок переменного тока, выполненный с возможностью определения, соответствует ли подаваемое напряжение и подаваемый ток требованию к подаче питания переменного тока, и прерывания соединения с пантографным токоприемником переменного тока в случае несоответствия. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент Китая № 201711331023.0 под названием «MULTI-MODE HIGH-VOLTAGE POWER SUPPLY SYSTEM FOR MULTIPLE-UNIT TRAIN AND TRAIN», поданной 13 декабря 2017 года в Государственное ведомство по интеллектуальной собственности Китайской Народной Республики, которая включена в настоящий документ путем ссылки во всей своей полноте.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Настоящее изобретение относится к области техники электроснабжения поезда и, в частности, к многорежимной высоковольтной системе электроснабжения для многосекционного поезда и поезду.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] В Китае все более развиваются многосекционные поезда и высокоскоростные железные дороги. Как одно из «новых четырех великих изобретений» Китая, которые оказывают постепенное влияние на весь мир, многосекционные поезда и высокоскоростные железные дороги получают все большее внимание и признание со стороны других стран, при этом удовлетворяя внутренний спрос, за счет передовых технологий, удовлетворительного обслуживания и превосходного опыта. В связи с этим от других стран поступают заказы на поставку многосекционных поездов и компонентов для высокоскоростных железных дорог.
[0004] Однако, многосекционные поезда и компоненты для высокоскоростных железных дорог, экспортируемые в целевую страну, должны соответствовать стандартам целевой страны в отношении соответствующих параметров, например, режиму электроснабжения, ширине рельса и сигнальной системе, из-за различий в географическом положении, культурных традициях, особых требований, связанных с определенным периодом, и других факторов в разных странах. В связи с этим специалистам в области техники необходимо сосредоточить внимание на адаптации устройств, используемых в многосекционных поездах и на высокоскоростных железных дорогах в Китае, к экспортируемым поездам, чтобы экспортный поезд работал в целевой стране с той же эффективностью, что и в Китае.
[0005] В связи с этим задача, которую необходимо решить специалистам в данной области техники, заключается в обеспечении многорежимной высоковольтной системы электроснабжения для многосекционного поезда, которая может использовать питание в двух режимах электроснабжения, и выполнена с возможностью определения режима электроснабжения, что исключает какую-либо опасность.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении многорежимной высоковольтной системы электроснабжения для многосекционного поезда, которая выполнена с возможностью подачи питания устройствам поезда с использованием электроэнергии в разных режимах электроснабжения в разных регионах, определения, подается ли питание в ошибочном режиме, и информирования устройства верхнего уровня при подаче питания в ошибочном режиме для корректировки схемы соединения. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда может быть адаптирована к ситуации, в которой имеется два режима электроснабжения, что исключает необходимость замены поезда при пересечении поездом границы между разными регионами, тем самым значительно улучшая впечатления пассажира от поездки.
[0007] Другая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении поезда, оборудованного вышеуказанной многорежимной высоковольтной системой электроснабжения для многосекционного поезда.
[0008] Для решения вышеуказанных задач обеспечена многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда, которая включает в себя:
пантографный токоприемник постоянного тока, выполненный с возможностью получения питания постоянного тока от контактной сети электроснабжения;
пантографный токоприемник переменного тока, выполненный с возможностью получения питания переменного тока от контактной сети электроснабжения;
изолирующий переключатель, соединенный с пантографным токоприемником постоянного тока и выполненный с возможностью определения, подается ли питание, которое не находится в режиме постоянного тока, и прерывания соединения с пантографным токоприемником постоянного тока в случае подачи питания, которое не находится в режиме постоянного тока;
высоковольтный блок постоянного тока, соединенный с изолирующим переключателем и выполненный с возможностью определения, соответствуют ли напряжение и ток, подаваемые в высоковольтный блок постоянного тока, требованию к подаче питания постоянного тока, и прерывания соединения с изолирующим переключателем в случае несоответствия напряжения и тока, подаваемых в высоковольтный блок постоянного тока, требованию к подаче питания постоянного тока; и
высоковольтный блок переменного тока, соединенный с пантографным токоприемником переменного тока и выполненный с возможностью определения, соответствует ли напряжение и ток, подаваемые в высоковольтный блок переменного тока, требованию к подаче питания переменного тока, и прерывания соединения с пантографным токоприемником переменного тока в случае несоответствия напряжения и тока, подаваемых в высоковольтный блок переменного тока, требованию к подаче питания переменного тока.
[0009] Необязательно, пантографный токоприемник постоянного тока может быть выполнен с возможностью выдерживания питания переменного тока.
[0010] Необязательно, изолирующий переключатель может включать в себя:
устройство обнаружения перегрузки по току, соединенное с пантографным токоприемником постоянного тока и выполненное с возможностью определения, находится ли ток, подаваемый в устройство обнаружения перегрузки по току, за пределами заранее заданного диапазона, и передачи сигнала предупреждения о перегрузке по току в случае нахождения тока, подаваемого в устройство обнаружения перегрузки по току, за пределами заранее заданного диапазона; и
устройство защиты от перегрузки по току, соединенное с устройством обнаружения перегрузки по току и выполненное с возможностью прерывания соединения с устройством обнаружения перегрузки по току при приеме сигнала предупреждения о перегрузке по току.
[0011] Необязательно, высоковольтный блок постоянного тока может включать в себя:
трансформатор напряжения постоянного тока, соединенный с изолирующим переключателем и выполненный с возможностью определения, соответствует ли напряжение, подаваемое в трансформатор напряжения постоянного тока, требованию к напряжению постоянного тока, и передачи сигнала предупреждения о напряжении в случае несоответствия напряжения, подаваемого в трансформатор напряжения постоянного тока, требованию к напряжению постоянного тока;
трансформатор тока постоянного тока, соединенный с изолирующим переключателем и трансформатором напряжения постоянного тока и выполненный с возможностью определения, соответствует ли ток, подаваемый в трансформатор тока постоянного тока, требованию к току постоянного тока, передачи сигнала предупреждения о токе в случае несоответствия тока, подаваемого в трансформатор тока постоянного тока, требованию к току постоянного тока, и передачи сигнала предупреждения о напряжении; и
быстродействующий выключатель, соединенный с трансформатором тока постоянного тока и выполненный с возможностью прерывания соединения с изолирующим переключателем в случае приема одного из сигнала предупреждения о напряжении и сигнала предупреждения о токе.
[0012] Необязательно, многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда может дополнительно включать в себя:
тяговый трансформатор, соединенный с высоковольтным блоком переменного тока и выполненный с возможностью понижения напряжения питания переменного тока, подаваемого от высоковольтного блока переменного тока; и
тяговый вспомогательный трансформатор тока, имеющий входную клемму, соединенную с тяговым трансформатором, и выходную клемму, соединенную с тяговым двигателем, и выполненный с возможностью выполнения вспомогательной трансформации тока, подаваемого от тягового трансформатора, по мощности для получения тягового напряжения, используемого тяговым двигателем.
[0013] Необязательно, тяговый вспомогательный трансформатор тока может включать в себя:
выпрямитель, выполненный с возможностью выпрямления питания, подаваемого от тягового трансформатора, для получения выпрямленного напряжения; и
инвертор, соединенный с выпрямителем и выполненный с возможностью преобразования выпрямленного напряжения в тяговое напряжение, используемое тяговым двигателем.
[0014] Необязательно, инвертор может быть дополнительно соединен с высоковольтным блоком постоянного тока и может быть выполнен с возможностью преобразования питания постоянного тока, подаваемого от высоковольтного блока постоянного тока, в тяговое напряжение, используемое тяговым двигателем.
[0015] Необязательно, многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда может дополнительно включать в себя:
устройство оповещения, соединенное с устройством обнаружения перегрузки по току и выполненное с возможностью преобразования принимаемого сигнала предупреждения о перегрузке по току в сигнал оповещения.
[0016] Необязательно, пантографный токоприемник постоянного тока может представлять собой пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 750 В, пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 1,5 кВ или пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 3 кВ.
[0017] Для решения вышеуказанных задач в соответствии с настоящим изобретением дополнительно обеспечен поезд. Поезд включает в себя: корпус поезда, устройства потребления электроэнергии поезда и систему электроснабжения поезда, причем система электроснабжения поезда обеспечена многорежимной высоковольтной системой электроснабжения, как описано выше.
[0018] Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда, обеспеченная в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя: пантографный токоприемник постоянного тока, выполненный с возможностью получения питания постоянного тока от контактной сети электроснабжения; пантографный токоприемник переменного тока, выполненный с возможностью получения питания переменного тока от контактной сети электроснабжения; изолирующий переключатель, соединенный с пантографным токоприемником постоянного тока и выполненный с возможностью определения, подается ли питание, которое не находится в режиме постоянного тока, и прерывания соединения с пантографным токоприемником постоянного тока в случае подачи питания, которое не находится в режиме постоянного тока; высоковольтный блок постоянного тока, соединенный с изолирующим переключателем и выполненный с возможностью определения, соответствуют ли напряжение и ток, подаваемые в высоковольтный блок постоянного тока, требованию к подаче питания постоянного тока, и прерывания соединения с изолирующим переключателем в случае несоответствия напряжения и тока, подаваемых в высоковольтный блок постоянного тока, требованию к подаче питания постоянного тока; и высоковольтный блок переменного тока, соединенный с пантографным токоприемником переменного тока и выполненный с возможностью определения, соответствует ли напряжение и ток, подаваемые в высоковольтный блок переменного тока, требованию к подаче питания переменного тока, и прерывания соединения с пантографным токоприемником переменного тока в случае несоответствия напряжения и тока, подаваемых в высоковольтный блок переменного тока, требованию к подаче питания переменного тока.
[0019] Очевидно, что в соответствии с техническим решением настоящего изобретения поезд оборудован другим устройством подачи питания, которое может использовать питание постоянного тока, в дополнение к оригинальному устройству подачи питания переменного тока, для адаптации к конкретным условиям целевой страны, что изменяет текущую ситуацию, когда поезд, соответствующий определенным стандартам, должен быть заменен при прохождении границы между регионами, в которых обеспечены разные режимы электроснабжения. В дополнение, полностью учтена возможность подачи питания в ошибочном режиме, в результате чего обеспечен изолирующий переключатель для предотвращения повреждения устройства, которое не может выдерживать высокое напряжение, ошибочно подаваемым высоким напряжением. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда может быть адаптирована к ситуации, в которой имеется два режима электроснабжения, что исключает необходимость замены поезда при пересечении поездом границы между разными регионами, тем самым значительно улучшая впечатления пассажира от поездки. В соответствии с настоящим изобретением обеспечен поезд, включающий в себя корпус поезда, устройства потребления электроэнергии поезда и систему электроснабжения поезда, причем система электроснабжения поезда обеспечена вышеуказанной многорежимной высоковольтной системой электроснабжения. Поезд также имеет вышеуказанные полезные эффекты и повторно не описывается в настоящем документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0020] Далее будут кратко описаны чертежи, используемые в описании вариантов осуществления изобретения или традиционной технологии, так что технические решения в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения или в соответствии с традиционной технологией станут более понятными. Очевидно, что чертежи в следующем далее описании иллюстрируют только некоторые варианты осуществления настоящего изобретения. Специалистами в области техники могут быть получены другие чертежи в соответствии с этими чертежами без осуществления какой-либо изобретательской деятельности.
[0021] Фигура 1 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее схему многорежимной высоковольтной системы электроснабжения для многосекционного поезда в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0022] Основной замысел настоящего изобретения заключается в обеспечении многорежимной высоковольтной системы электроснабжения для многосекционного поезда и поезда. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда выполнена с возможностью подачи питания устройствам поезда с использованием электроэнергии в разных режимах, обеспеченных в разных регионах, определения, подается ли питание в ошибочном режиме, и информирования устройства верхнего уровня при подаче питания в ошибочном режиме для корректировки схемы соединения. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда может быть адаптирована к ситуации, в которой имеется два режима электроснабжения, что исключает необходимость замены поезда при пересечении поездом границы между разными регионами, тем самым значительно улучшая впечатления пассажира от поездки.
[0023] Для того, чтобы цели, технические решения и преимущества настоящего изобретения стали более понятными, техническое решение в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения будет четко и полно описано ниже в сочетании с чертежами. Очевидно, что описанные варианты осуществления представляют собой лишь несколько, а не все варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением. Любые другие варианты осуществления, полученные специалистами в области техники на основе вариантов осуществления в настоящем документе без какой-либо изобретательской деятельности, попадают в объем охраны настоящего изобретения.
[0024] Обратимся к Фигуре 1, которая представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее схему многорежимной высоковольтной системы электроснабжения для многосекционного поезда в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
[0025] Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда включает в себя пантографный токоприемник постоянного тока, пантографный токоприемник переменного тока, изолирующий переключатель, высоковольтный блок постоянного тока и высоковольтный блок переменного тока.
[0026] Пантографный токоприемник постоянного тока выполнен с возможностью получения питания постоянного тока от контактной сети электроснабжения.
[0027] Пантографный токоприемник переменного тока выполнен с возможностью получения питания переменного тока от контактной сети электроснабжения.
[0028] Пантографный токоприемник представляет собой электрическое устройство, используемое в локомотиве на электрической тяге, например, высокоскоростном поезде или многосекционном поезде, для получения питания от контактной сети электроснабжения, и в общем установлен на крыше локомотива или многосекционного поезда. Пантографный токоприемник может быть классифицирован на два типа: однорычажный пантографный токоприемник и двухрычажный пантографный токоприемник, каждый из которых включает в себя подвижную плиту, верхнюю раму, нижний рычаг (нижняя рама в двухрычажном пантографном токоприемнике), раму основания, подъемную пружину пантографного токоприемника, передаточный цилиндр и опорный изолятор и т.п. В соответствии с настоящим изобретением пантографный токоприемник постоянного тока дополнительно выполнен на основе оригинального пантографного токоприемника переменного тока в соответствии с конкретными требованиями целевой страны, как показано на Фигуре 1. Конфигурация двух пантографных токоприемников может быть определена в соответствии с конкретными настройками контактной сети электроснабжения в целевой стране. Например, два пантографных токоприемника могут быть расположены друг за другом или могут быть расположены на дном горизонтальном уровне или т.п., что не ограничивается в настоящем изобретении, и могут быть выбраны в соответствии с фактическими условиями.
[0029] В настоящее время разных странах используются разные режимы постоянного тока. Например, возможна подача питания постоянного тока напряжением 750 В, подача питания постоянного тока напряжением 1,5 кВ, подача питания постоянного тока напряжением 3 кВ и т.п., при этом повсеместно используется подача питания переменного тока напряжением 25 кВ. Соответственно, имеются пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 750 В, пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 1,5 кВ, пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 3 кВ и пантографный токоприемник переменного тока напряжением 25 кВ, где значение напряжения представляет собой напряжение питания, которое может выдерживаться пантографным токоприемником в течение длительного периода времени, и напряжение питания, превышающее значение напряжения, не может выдерживаться пантографным токоприемником в течение длительного периода времени, поскольку пантографный токоприемник не работает надлежащим образом при напряжении питания, превышающем значение напряжения.
[0030] Поскольку имеется два режима электроснабжения, например, подача питания постоянного тока напряжением 3 кВ и подача питания переменного тока напряжением 25 кВ, существует вероятность того, что питание переменного тока напряжением 25 кВ будет ошибочно получено пантографным токоприемником постоянного тока напряжением 3 кВ. В связи с этим пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 3 кВ должен быть выполнен с возможностью выдерживания питания переменного тока напряжением 25 кВ. Пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 3 кВ повреждается при получении питания переменного тока напряжением 25 кВ, если пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 3 кВ не может выдерживать питание переменного тока напряжением 25 кВ, в этом случае не может быть использована подача питания постоянного тока напряжением 3 кВ, и поезд не может эксплуатироваться в регионе, в котором используется подача питания постоянного тока напряжением 3 кВ. Разумеется, нет необходимости, чтобы пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 3 кВ выдерживал питание переменного тока напряжением 25 кВ в течение длительного периода времени, поскольку компонент впоследствии прерывает соединение с пантографным токоприемником постоянного тока напряжением 3 кВ при обнаружении ошибочного режима электроснабжения.
[0031] Изолирующий переключатель соединен с пантографным токоприемником постоянного тока и выполнен с возможностью определения, подается ли питание тока, не являющегося постоянным, и прерывания соединения с пантографным токоприемником постоянного тока в случае подачи питания тока, не являющегося постоянным.
[0032] Изолирующий переключатель включает в себя устройство обнаружения перегрузки по току и устройство защиты от перегрузки по току.
[0033] Устройство обнаружения перегрузки по току соединено с пантографным токоприемником постоянного тока и выполнено с возможностью определения, находится ли ток, подаваемый в устройство обнаружения перегрузки по току, за пределами заранее заданного диапазона, и передачи сигнала предупреждения о перегрузке по току в случае нахождения тока, подаваемого в устройство обнаружения перегрузки по току, за пределами заранее заданного диапазона.
[0034] Устройство защиты от перегрузки по току соединено с устройством обнаружения перегрузки по току и выполнено с возможностью прерывания соединения с устройством обнаружения перегрузки по току при приеме сигнала предупреждения о перегрузке по току.
[0035] Изолирующий переключатель, который включает в себя устройство обнаружения перегрузки по току и устройство защиты от перегрузки по току, соединен с пантографным токоприемником постоянного тока. Устройство обнаружения перегрузки по току используется для определения, находится ли ток от пантографного токоприемника постоянного тока за пределами заранее заданного диапазона тока для подачи питания постоянного тока, и передачи сигнала предупреждения о перегрузке по току при обнаружении нахождения тока, подаваемого в устройство защиты от перегрузки по току, за пределами заранее заданного диапазона тока. Устройство защиты от перегрузки по току автоматически прерывает соединение с устройством обнаружения перегрузки по току при приеме сигнала предупреждения о перегрузке по току.
[0036] Для определения ошибочного подключения источника питания переменного тока выполняется только обнаружение перегрузки по току, поскольку в области электроснабжения поездов ток от источника питания переменного тока намного больше тока от источника питания постоянного тока, и ситуация, в которой ток от источника питания переменного тока меньше тока от источника питания постоянного тока, не возникает. В частности, для выполнения обнаружения перегрузки по току могут быть использованы различные компоненты, и может быть осуществлен гибкий выбор для получения наиболее подходящего компонента. Устройство защиты от перегрузки по току может представлять собой ограничитель постоянного тока или т.п.
[0037] Дополнительно, сигнал предупреждения о перегрузке по току может быть передан в кабину поезда, так что машинист поезда изменяет режим электроснабжения при приеме сигнала предупреждения о перегрузке по току, тем самым, прежде всего, отключая подачу питания в ошибочном режиме, так что пантографный токоприемник постоянного тока не должен выдерживать питание переменного высокого напряжения тока в течение длительного периода времени, что продлевает срок службы компонентов. Устройство обнаружения перегрузки по току дополнительно может быть соединено с устройством оповещения. Устройство оповещения передает различные сигналы оповещения в соответствии с типом принятого сигнала предупреждения, так что машинист может принимать решения, не отвлекаясь от управления, тем самым исключая ошибки в управлении из-за отвлечения.
[0038] Высоковольтный блок постоянного тока соединен с изолирующим переключателем и выполнен с возможностью определения, соответствует ли напряжение и ток, подаваемые в высоковольтный блок постоянного тока, требованию к подаче питания постоянного тока, и прерывания соединения с изолирующим переключателем в случае несоответствия напряжения и тока, подаваемых в высоковольтный блок постоянного тока, требованию к подаче питания постоянного тока.
[0039] Высоковольтный блок переменного тока соединен с пантографным токоприемником переменного тока и выполнен с возможностью определения, соответствует ли напряжение и ток, подаваемые в высоковольтный блок переменного тока, требованию к подаче питания переменного тока, и прерывания соединения с пантографным токоприемником переменного тока в случае несоответствия напряжения и тока, подаваемых в высоковольтный блок переменного тока, требованию к подаче питания переменного тока.
[0040] Каждый из высоковольтного блока постоянного тока и высоковольтного блока переменного тока выполнен с возможностью определения, соответствует ли напряжение и ток, подаваемые в высоковольтный блок постоянного тока или высоковольтный блок переменного тока, требованию к подаче питания для соответствующего режима электроснабжения, и прерывания соединения с устройством верхнего уровня, если напряжение или ток, подаваемые в высоковольтный блок постоянного тока или высоковольтный блок переменного тока, не соответствует требованию к подаче питания для соответствующего режима электроснабжения. Напряжение или ток, не соответствующий требованию к подаче питания для соответствующего режима электроснабжения, указывает, что подается ошибочное питание, для чего имеются различные причины, например, неисправность промежуточного компонента, несоответствующая подача питания от компонента верхнего уровня и т.п. Необходимо повторно выполнить определение в высоковольтном блоке постоянного тока и высоковольтном блоке переменного тока, поскольку неподходящее питание не может быть дополнительно обработано надлежащим образом и в итоге преобразовано в тяговое усилие для приведения поезда в движение.
[0041] Высоковольтный блок постоянного тока включает в себя трансформатор напряжения постоянного тока, трансформатор тока постоянного тока и быстродействующий выключатель.
[0042] Трансформатор напряжения постоянного тока соединен с изолирующим переключателем и выполнен с возможностью определения, соответствует ли напряжение, подаваемое в трансформатор напряжения постоянного тока, требованию к напряжению постоянного тока, и передачи сигнала предупреждения о напряжении в случае несоответствия напряжения, подаваемого в трансформатор напряжения постоянного тока, требованию к напряжению постоянного тока.
[0043] Трансформатор тока постоянного тока соединен с изолирующим переключателем и трансформатором напряжения постоянного тока и выполнен с возможностью определения, соответствует ли ток, подаваемый в трансформатор тока постоянного тока, требованию к току постоянного тока, передачи сигнала предупреждения о токе в случае несоответствия тока, подаваемого в трансформатор тока постоянного тока, требованию к току постоянного тока, и передачи сигнала предупреждения о напряжении.
[0044] Быстродействующий выключатель соединен с трансформатором тока постоянного тока и выполнен с возможностью прерывания соединения с изолирующим переключателем в случае приема одного из сигнала предупреждения о напряжении и сигнала предупреждения о токе.
[0045] Компоненты в высоковольтном блоке переменного тока для подачи питания переменного тока подобны соответствующим компонентам в высоковольтном блоке постоянного тока при условии, что соответствующие компоненты заменены компонентами переменного тока, например, трансформатором тока переменного тока, трансформатором напряжения переменного тока и т.п.
[0046] Кроме того, в дополнение к вышеуказанным устройствам многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда должна быть обеспечена устройствами обработки нижнего уровня, которые могут включать в себя тяговый трансформатор и тяговый вспомогательный трансформатор тока.
[0047] Тяговый трансформатор соединен с высоковольтным блоком переменного тока и выполнен с возможностью понижения напряжения питания переменного тока, подаваемого от высоковольтного блока переменного тока.
[0048] Тяговый вспомогательный трансформатор тока имеет входную клемму, соединенную с тяговым трансформатором, и выходную клемму, соединенную с тяговым двигателем, и выполнен с возможностью выполнения вспомогательной трансформации тока, подаваемого от тягового трансформатора, по мощности для получения тягового напряжения, используемого тяговым двигателем.
[0049] Тяговый двигатель выполнен с возможностью преобразования тягового напряжения в соответствующее тяговое усилие.
[0050] Тяговый вспомогательный преобразователь включает в себя выпрямитель и инвертор.
[0051] Выпрямитель выполнен с возможностью выпрямления питания, подаваемого от тягового трансформатора, для получения выпрямленного напряжения.
[0052] Инвертор соединен с выпрямителем и выполнен с возможностью преобразования выпрямленного напряжения в тяговое напряжение, используемое тяговым двигателем.
[0053] Инвертор дополнительно соединен с высоковольтным блоком постоянного тока. Поскольку напряжение питания постоянного тока, подаваемое от высоковольтного блока постоянного тока, не так высоко, как напряжение питания переменного тока, напряжение питания постоянного тока не должно обрабатываться тяговым трансформатором и выпрямителем, как питание переменного тока, и может непосредственно подаваться в инвертор и преобразовываться в тяговое напряжение, используемое тяговым двигателем.
[0054] Следует отметить, что вышеуказанные компоненты, входящие в многорежимную высоковольтную систему электроснабжения для многосекционного поезда, могут быть реализованы с использованием различных компонентов, имеющих вышеуказанные функции, конкретные спецификации и модели которых могут быть адаптированы в соответствии с требованиями разных производителей поездов, что не ограничено в настоящем документе.
[0055] На основе вышеуказанного варианта осуществления в соответствии с настоящим изобретением дополнительно обеспечен поезд, включающий в себя корпус вагона, устройства потребления электроэнергии поезда и систему электроснабжения поезда. Система электроснабжения поезда обеспечена вышеуказанной многорежимной высоковольтной системой электроснабжения.
[0056] На основе вышеуказанного технического решения в соответствии с настоящим изобретением обеспечена многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда. Поезд оборудован другим устройством питания, которое может использовать питание постоянного тока, в дополнение к оригинальному устройству питания переменного тока, что изменяет текущую ситуацию, когда поезд, соответствующий определенным стандартам, должен быть заменен при прохождении границы между регионами, в которых обеспечены разные режимы электроснабжения. В дополнение, полностью учтена возможность подачи питания в ошибочном режиме, в результате чего обеспечен изолирующий переключатель для предотвращения повреждения устройства, которое не может выдерживать высокое напряжение, ошибочно подаваемым высоким напряжением. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда может быть адаптирована к ситуации, в которой имеется два режима электроснабжения, что исключает необходимость замены поезда при пересечении поездом границы между разными регионами, тем самым значительно улучшая впечатления пассажира от поездки.
[0057] Варианты осуществления в настоящем описании описаны широким образом, причем каждый из них делает акцент на отличиях от других, и одинаковые или подобные части в вариантах осуществления могут ссылаться друг на друга. Поскольку устройство, раскрытое в вариантах осуществления, соответствует способу, его описание является относительно простым, и по соответствующим вопросам могут быть сделаны ссылки на описание способа.
[0058] Специалистам в области техники может быть известно, что примерные блоки и этапы алгоритмов, описанные в сочетании с раскрытыми в настоящем документе вариантами осуществления, могут быть реализованы электронным аппаратным обеспечением, компьютерным программным обеспечением или их сочетанием. Для четкой иллюстрации взаимозаменяемости аппаратного обеспечения и программного обеспечения этапы и структура каждого варианта осуществления были описаны в общем с учетом функций в вышеприведенном описании. Аппаратная или программная реализация функции зависит от применения условия технического решения и проектного ограничения. Для каждого конкретного применения специалисты в области техники могут использовать разные способы реализации описанной функции, и это не выходит за пределы объема охраны изобретения.
[0059] Принципы и реализации объяснены в настоящем документе с использованием конкретных вариантов осуществления. Вышеприведенное описание вариантов осуществления предназначено только для помощи в понимании способа настоящего изобретения и его ключевой концепции. Следует отметить, что многочисленные улучшения и модификация настоящего изобретения могут быть выполнены специалистами в области техники без отклонения от объема охраны настоящего изобретения. Эти улучшения и модификации должны быть включены в объем охраны настоящего изобретения.
[0060] Дополнительно следует отметить, что выражения отношения, например, «первый», «второй» и т.п. используются в настоящем документе только для того, чтобы отличать один объект или операцию от другой, и не указывают или не предполагают фактическое отношение или порядок между объектами или операциями. Кроме того, выражения «включать в себя», «содержать» или любые другие их производные считаются неисключительными. В связи с этим процесс, способ, изделие или устройство, включающее в себя множество элементов, включает в себя не только эти элементы, но и другие элементы, которые не перечислены, или также включает в себя элементы, присущие процессу, способу, изделию или устройству. Если явным образом не указано иное, выражение «содержащий (включающий в себя) один...» не исключает наличия других подобных элементов в процессе, способе, изделии или устройстве.
1. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда, содержащая: пантографный токоприемник постоянного тока, выполненный с возможностью получения питания постоянного тока от контактной сети электроснабжения, пантографный токоприемник переменного тока, выполненный с возможностью получения питания переменного тока от контактной сети электроснабжения, изолирующий переключатель, соединенный с пантографным токоприемником постоянного тока и выполненный с возможностью определения, подается ли питание тока, не являющегося постоянным, и прерывания соединения с пантографным токоприемником постоянного тока в случае подачи питания тока, не являющегося постоянным, высоковольтный блок постоянного тока, соединенный с изолирующим переключателем и выполненный с возможностью определения, соответствуют ли напряжение и ток, подаваемые в высоковольтный блок постоянного тока, требованию к подаче питания постоянного тока, и прерывания соединения с изолирующим переключателем в случае несоответствия напряжения и тока, подаваемых в высоковольтный блок постоянного тока, требованию к подаче питания постоянного тока, и высоковольтный блок переменного тока, соединенный с пантографным токоприемником переменного тока и выполненный с возможностью определения, соответствует ли напряжение и ток, подаваемые в высоковольтный блок переменного тока, требованию к подаче питания переменного тока, и прерывания соединения с пантографным токоприемником переменного тока в случае несоответствия напряжения и тока, подаваемых в высоковольтный блок переменного тока, требованию к подаче питания переменного тока.
2. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда по п. 1, в которой пантографный токоприемник постоянного тока выполнен с возможностью выдерживания питания переменного тока.
3. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда по п. 2, в которой изолирующий переключатель содержит: устройство обнаружения перегрузки по току, соединенное с пантографным токоприемником постоянного тока и выполненное с возможностью определения, находится ли ток, подаваемый в устройство обнаружения перегрузки по току, за пределами заранее заданного диапазона, и передачи сигнала предупреждения о перегрузке по току в случае нахождения тока, подаваемого в устройство обнаружения перегрузки по току, за пределами заранее заданного диапазона, и устройство защиты от перегрузки по току, соединенное с устройством обнаружения перегрузки по току и выполненное с возможностью прерывания соединения с устройством обнаружения перегрузки по току при приеме сигнала предупреждения о перегрузке по току.
4. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда по п. 3, в которой высоковольтный блок постоянного тока содержит: трансформатор напряжения постоянного тока, соединенный с изолирующим переключателем и выполненный с возможностью определения, соответствует ли напряжение, подаваемое в трансформатор напряжения постоянного тока, требованию к напряжению постоянного тока, и передачи сигнала предупреждения о напряжении в случае несоответствия напряжения, подаваемого в трансформатор напряжения постоянного тока, требованию к напряжению постоянного тока, трансформатор тока постоянного тока, соединенный с изолирующим переключателем и трансформатором напряжения постоянного тока и выполненный с возможностью определения, соответствует ли ток, подаваемый в трансформатор тока постоянного тока, требованию к току постоянного тока, передачи сигнала предупреждения о токе в случае несоответствия тока, подаваемого в трансформатор тока постоянного тока, требованию к току постоянного тока, и передачи сигнала предупреждения о напряжении, и быстродействующий выключатель, соединенный с трансформатором тока постоянного тока и выполненный с возможностью прерывания соединения с изолирующим переключателем в случае приема одного из сигнала предупреждения о напряжении и сигнала предупреждения о токе.
5. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда по п. 4, дополнительно содержащая: тяговый трансформатор, соединенный с высоковольтным блоком переменного тока и выполненный с возможностью понижения напряжения питания переменного тока, подаваемого от высоковольтного блока переменного тока, и тяговый вспомогательный трансформатор тока, имеющий входную клемму, соединенную с тяговым трансформатором, и выходную клемму, соединенную с тяговым двигателем, и выполненный с возможностью выполнения вспомогательной трансформации тока, подаваемого от тягового трансформатора, по мощности для получения тягового напряжения, используемого тяговым двигателем.
6. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда по п. 5, в которой тяговый вспомогательный трансформатор тока содержит: выпрямитель, выполненный с возможностью выпрямления питания, подаваемого от тягового трансформатора, для получения выпрямленного напряжения, и инвертор, соединенный с выпрямителем и выполненный с возможностью преобразования выпрямленного напряжения в тяговое напряжение, используемое тяговым двигателем.
7. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда по п. 6, в которой инвертор дополнительно соединен с высоковольтным блоком постоянного тока и выполнен с возможностью преобразования питания постоянного тока, подаваемого от высоковольтного блока постоянного тока, в тяговое напряжение, используемое тяговым двигателем.
8. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда по п. 7, дополнительно содержащая: устройство оповещения, соединенное с устройством обнаружения перегрузки по току и выполненное с возможностью преобразования принимаемого сигнала предупреждения о перегрузке по току в сигнал оповещения.
9. Многорежимная высоковольтная система электроснабжения для многосекционного поезда по п. 8, в которой пантографный токоприемник постоянного тока представляет собой пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 750 В, пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 1,5 кВ или пантографный токоприемник постоянного тока напряжением 3 кВ.
10. Поезд, содержащий корпус поезда, устройства потребления электроэнергии поезда и систему электроснабжения поезда, причем система электроснабжения поезда обеспечена многорежимной высоковольтной системой электроснабжения по любому из пп. 1-9.
