铁路车辆的供电系统及方法、转换器、控制单元和空调单元技术方案

一种铁路车辆的供电系统，包括：转换器，能从在供电单元和空调单元之间的传输网络接收信息，并且根据所述信息推导出每个空调单元的电功率请求，该请求指明了这个空调单元冷却和／或干燥它所被安装的车厢内的空气所需要的电功率，以及第一转换器（９０），装备有幅度和／或频率调节模块（１００），用于根据每个空调单元所发送的请求，调节供电网络系统中的三相电压的幅度和／或频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及为铁路车辆供电的系统和方法，以及该系统的转换器、控制单元和空调单元技术背景现存的铁路车辆包括第一和第二电转换器，每一个电转换器都能将通过悬链线接收的单相或直流电压转换为三相电压，将三相电压分别传送给在车上的第一和第二三相供电网络，每一个供电网络都能将电功率分配到铁路车辆的多个车厢，该第一和第二网络相互之间是电隔离的。多个空调单元，分别安装在多个车厢内，每个空调单元包括至少一个产生冷空气的压缩机，这些冷空气被排进车厢的内部，该压缩机与第一网络电连接，以从第一转换器接收三相电压功率，以及压缩机之外的辅助电负载，与第二供电网络电连接，由第二转换器供给三相电压。术语“悬链线”用来指悬挂在空中的导线和铺设在地面上的附加轨道，其中，集电弓沿着所述导线滑动以提供电功率给铁路车辆，而集电靴挤压所述附加轨道从而为铁路车辆供电。后一个技术术语已知称为“第三轨”。这里“冷空气”指的是温度低于车厢内环境温度的空气。按照惯例，为了平衡第一和第二转换器上的负载，一半空调单元的压缩机与第一转换器电连接，而另一半则与第二转换器连接。因为同样的原因，在第一和第二转换器之间分配辅助负载。因为辅助负载需要靠一般固定在50Hz和60Hz之间频率的电压供电，所以第一和第二转换器中的每一个将该固定频率的交流电压传送给他们相应的系统。在这种情形下，每个空调单元的压缩机也由固定的电压和频率来供电，从而每个空调单元拥有同样的电功率来供给它各自的压缩机或压缩机组。在现代的空调单元中，压缩机系统地吸收在它所连接的电力系统上的最大可利用的功率，从而保证车厢内乘客的高空调舒适度。因此，必须提供一种机构，针对在第一系统上的相同的最大可用电功率，调节所排出的冷空气的温度。一些调节机构实际上只是或多或少地降低空调单元的能量效率。例如，当压缩机吸收电功率P时，如果能量效率是Δ，则冷空气的温度将会是X度，并且如果能量效率比Δ小，那么冷空气的温度将会在X度以上。因此将会理解的是，在现存的铁路车辆中，不用管所排出的冷空气的属性(特别是温度和湿度)如何，每个空调单元吸收或消耗的电功率是相同的。
技术实现思路
在文中，本专利技术提供了一种铁路车辆，其中，可以调节空调单元消耗的电功率。因此，本专利技术涉及一种铁路车辆，其中第一转换器能够从用于在供电单元和空调单元之间传输信息的网络接收信息，并且能够根据该信息推导出来自每个空调单元的电功率需求，该需求指明了该空调单元冷却和/或干燥在它所被安装的车厢内的空气所需要的电功率，以及第一转换器包括幅度和/或频率调节模块，用于根据每个空调单元发送的需求，调节由第一供电网络传送的三相电压的幅度和/或频率。在上述的系统中，第一转换器传送的三相电压的幅度和/或频率不是恒定的，相反地，根据与每个空调单元的电功率需求相关的信息而被调节。这些功率需求可以具体表现为每个空调单元传送的电功率需求的形式。更具体地，可以调节第一网络中的电压和/或频率，以允许空调单元刚好吸收为保持在车厢内的环境温度接近设定的温度值而需要的电功率。在这些条件下，该空调单元在最大能量效率下运行。由于不需要空调单元减小它的能量效率，因此，这限制了空调单元达到参考温度所消耗的电功率。因此，总体来说，火车的空调单元的功率消耗减小了。另外，因为第一转换器对于多个空调单元是公共的，所以，这些空调单元的供电系统被简化，并且比提供合并在每个空调单元内的转换器的系统成本低。最后，例如，与运行在全有或全无基础上的空调单元相比，当压缩机运行在低负载条件下时，乘客的舒适感增加，该系统的实施例可以包括下列特征的一个或更多一组接触器，它们能够将空调单元的压缩机只连接到第一转换器，使得从第一转换器为这些压缩机供电，并且将辅助负载只连接到第二转换器，使得从第二转换器为辅助负载供电，或者，将压缩机只连接到第二转换器，使得从第二转换器为这些压缩机供电，在第一转换器中的故障检测器，以及用于操作所有接触器的单元，其能够响应于在第一转换器中检测到故障，而自动地使压缩机与第一转换器之间的连接转为相同压缩机与第二转换器之间的连接；一组可控接触器，能够将辅助负载只连接到第二转换器，使得从第二转换器为这些负载供电，或者，将辅助电负载只连接到第一转换器，使得从第一转换器为这些负载供电，在第二转换器中的故障检测器，和用于操作这组接触器的单元，其能够响应于在第二转换器中检测到故障，而自动地使辅助电负载与第二转换器之间的连接转为辅助电负载与第一转换器之间的连接。在每个安装了空调单元的车厢内的环境温度传感器，和调节参数计算模块，其根据在安装了空调单元的车厢内测量的温度和必须达到的参考温度来计算三相电压的调节参数，并且其中，调节模块能够根据该调节参数来调节由第一网络传送的三相电压的电压和/或频率，使得在尽可能的范围内需要吸收大部分电功率的压缩机能够这样做；每个空调单元还包括调节机构，用于针对传送给空调单元的压缩机的相同三相电压，调节所排出的冷空气的温度，以及控制单元，用于根据传送给它的压缩机的三相电压的幅度和/或频率、在安装了空调单元的车厢内测量的温度、和必须达到的参考温度，控制上述调节机构。本专利技术还涉及能够在上述供电系统中运行的电转换器、控制单元和空调单元。最后，本专利技术还涉及利用上述供电系统的供电方法。附图说明参照以完全不受限制的举例方式提供的附图给出下面的具体描述，使得本专利技术的其它优点和特点将会变得清楚，其中图1是铁路车辆的结构的图解；图2是安装在图1的铁路车辆中的空调单元的结构的图解；图3是安装在图1的铁路车辆中的供电单元的图解，以及图4是为图1的铁路车辆中的空调单元供电的过程的流程图。具体实施例方式在以下的描述中，对本领域技术人员来说熟悉的那些特征和功能将不再详细描述。图1表示诸如火车的铁路车辆2。车辆2通过悬链线4由交流单相电压供电，并且在轨道6上运行。车辆2包括机车10和多个车厢12到14。这些车厢例如是用来运载乘客的车厢。机车10包括变压器16，该变压器16通过断路器18和接看的集电弓20作为媒介连接到悬链线4。来自悬链线4的交流单相电压超过5000Vac，例如25000 Vac。变压器16传送单相交流输出电压Uac。设备24用电压Uac来为机车10的牵引电动机26供电(图1中仅示出一个电动机26)。车辆2装备有为辅助负载和空调单元供电的系统。更具体而言，单元30也用电压Uac为车辆2中的辅助电负载和空调单元供电。为了这个目的，单元30与两个配线网络32和34相连，为火车的各个车厢分配电功率。网络32和34将电功率P1和P2分别传送给与之相连的电设备。在这个实施例中，网络32和34上的三相电压V1和V2位于50Vac和450Vac之间。电压V1是常数，例如等于400Vac。空调单元可以用来冷却和/或干燥在车厢12到14内的空气。安装在车辆2中的绝大部分辅助负载要求固定幅度和频率的三相电压。这些辅助负载是，例如，用于车辆中压缩空气的压缩机，在车辆2上的头灯，在车厢12到14每一个中的照明设备，风扇和其它装备。为了简化图1，只示出了灯泡38到40，以解释要求固定电压和频率的辅助负载的例子。灯泡38到40每一个都位于各自车厢内并且与网络32相连。灯泡38到40系统地消耗功率P1。每个车厢也包括空调单元42到44。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路车辆的供电系统，包括：第一和第二电转换器（９０，９２），每个电转换器都能将通过悬链线（４）接收到的单相或直流电压转换成三相电压，该三相电压被分别传送到在车上的第一和第二三相供电网络（３２，３４），每个三相供电网络都能够将电功率分配到所述铁路车辆的多个车厢，所述第一和第二网络彼此是电隔离的，多个空调单元（４２到４４），分别安装在多个车厢内，每个空调单元包括至少一个压缩机（５２）来产生排进车厢内部的冷空气，所述至少一个压缩机与所述第一网络电连接，以从所述第一转换器接收三相电压功率，以及所述压缩机之外的辅助电负载（３８，４０），与所述第二供电网络电连接，以便由所述第二转换器用三相电压供电。其特征在于：所述第一转换器（９０）能从用于在供电单元（３０）和所述空调单元（４２到４４）之间传输信息的网络（４６）接收信息，并且能根据该信息推导出每个空调单元的电功率需求，该需求指明了那个空调单元冷却和／或干燥它所被安装的车厢内的空气所需要的电功率，以及所述第一转换器包括幅度和／或频率调节模块（１００），用于响应于每个空调单元所发送的所述需求，调节由所述第一供电网络传送的三相电压的幅度和／或频率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JE马斯鲁斯，
申请(专利权)人：阿尔斯通运输公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]