СПОСОБ ПИТАНИЯ РЕЗЕРВНЫХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА

1. Способ питания резервных вспомогательных потребителей (22) железнодорожного транспортного средства посредством аккумуляторного устройства (32) накопления электрической энергии, установленного в транспортном средстве и выполненного с возможностью накопления количества энергии, достаточного для обеспечения работы резервных вспомогательных потребителей в аварийном режиме в течение более тридцати минут от этого единственного источника энергии, при этом в нормальном режиме (180) устройство (32) накопления электрической энергии заряжается зарядным устройством (100), выполненным с возможностью подачи выпрямленного постоянного напряжения, позволяющего заряжать устройство (32) накопления электрической энергии, путем преобразования трехфазного напряжения, получаемого за счет электрической энергии, снимаемой на контактной линии (4), причем зарядное устройство (100) содержит:
три входных контакта (102-104), каждый из которых соединен с одной из фаз трехфазного напряжения;
два выходных контакта (106, 108), соединенные с устройством накопления электрической энергии, на которые подается выпрямленное постоянное напряжение;
H
B
три плеча (112-114), параллельно соединенные между двумя выходными контактами, при этом каждое плечо содержит два управляемых выключателя (I, I), последовательно соединенные в центральной точке (116-118), при этом каждая центральная точка соединена с соответствующим входным контактом, и
блок (130) управления коммутацией выключателей для выпрямления трехфазного напряжения,
отличающийся тем, что включает следующие этапы, на которых
в каждом выключателе устанавливают управляемый электронный элемент (120, 124) коммутации мощности, выполненный с возможностью управляемого размыкания в непропускном состоянии и замыкания в пропускном состоянии и с возможностью коммутации тока, циркулирующего в плече, где он установлен;
в нормальном режиме блок (130) управления свободно управляет (210) коммутацией управляемых электронных элементов (120, 124) из пропускного состояния в непропускное состояние и наоборот в определенные моменты для выпрямления трехфазного напряжения, при этом частота коммутации управляемых электронных элементов (120, 124) в по меньшей мере двадцать раз превышает основную частоту трехфазного напряжения;
в аварийном режиме резервные вспомогательные потребители (22) переменного напряжения соединены с входными контактами зарядного устройства при помощи вспомогательной сети (12) трехфазного среднего напряжения;
блок (130) управления свободно управляет (210) переключением электронных элементов из пропускного состояния в непропускное состояние и наоборот в определенные моменты для подачи трехфазного напряжения на вспомогательную сеть (12), обеспечивающую работу резервных вспомогательных потребителей (22), при этом указанное трехфазное напряжение получают за счет энергии, накопленной в устройстве накопления электрической энергии.
2. Способ по п.1, в котором в аварийном режиме частота коммутации электронных элементов превышает в двадцать раз основную частоту производимого трехфазного напряжения.
3. Способ по любому из пп.1 или 2, в котором в нормальном режиме трехфазный трансформатор (48) выдает трехфазное среднее напряжение от 350 до 550 В на вспомогательную сеть (12) за счет энергии, снимаемой на контактной линии, для питания вспомогательных потребителей (20, 22), которые соединены с этой вспомогательной сетью (12).
4. Способ по п.3, в котором контактная линия (4) является линией постоянного напряжения, а в нормальном режиме инвертор (44) производит трехфазное напряжение на входе трехфазного трансформатора (48) за счет энергии, снимаемой на контактной линии.
5. Способ по п.3, в котором контактная линия (4) является линией переменного напряжения, а в нормальном режиме однофазный выпрямительный мост производит выпрямленное постоянное напряжение на входе инвертора (44), соединенного на входе с трехфазным трансформатором (48).
6. Способ по любому из пп.4 или 5, в котором в нормальном режиме блок (130) управления может синхронно управлять управляемыми выключателями трех плеч (112-114) и инвертора (44).
7. Способ по п.1, в котором управляемые электронные элементы мощности являются транзисторами, в частности транзисторами типа IGBT или GTO.
8. Способ по п.1, в котором в нормальном режиме
d
блок управления устанавливает (198) величину (I), характеризующую активную мощность на основании измерений трехфазного тока и трехфазного напряжения, произведенных на входе зарядного устройства,
блок управления программируют (196) с заданным значением реактивной мощности, которое определяет значение активной мощности, передаваемой зарядным устройством, между входными и выходными контактами, а также направление передачи реактивной мощности между его контактами,
блок управления определяет (210) моменты коммутации управляемых электронных элементов коммутации мощности в зависимости от разности между заданным значением активной мощности и установленной величиной, характеризующей активную мощность.
9. Способ по п.1, в котором в нормальном режиме
q
блок управления устанавливает (198) величину (I), характеризующую реактивную мощность на основании измерений трехфазного тока и трехфазного напряжения,
блок управления считывает (196) заданное значение реактивной мощности, которое определяет значение реактивной мощности, передаваемой зарядным устройством между входными и выходными контактами, а также направление передачи реактивной мощности между его контактами,
блок управления определяет (210) моменты коммутации транзисторов в зависимости от разности между заданным значением реактивной мощности и установленной величиной, характеризующей реактивную мощность.
10. Способ по п.9, в котором в нормальном режиме заданное значение реактивной мощности является нулевым.
11. Способ по п.1, в котором в аварийном режиме блок (130) управления регулирует напряжение и частоту вспомогательной сети (12) по заранее определенным значениям, введенным в запоминающее устройство (142).
12. Способ по п.1, в котором перед переходом из нормального режима в аварийный режим блок управления определяет (209) моменты коммутации электронных элементов таким образом, чтобы аннулировать разность между фазой трехфазного напряжения, измеренного на вспомогательной сети, и фазой трехфазного напряжения между входными контактами зарядного устройства, причем эта последняя фаза зависит только от моментов коммутации электронных элементов.
13. Вспомогательный преобразователь, выполненный с возможностью использования в железнодорожном транспортном средстве, содержащий:
трехфазный инвертор (44), выполненный с возможностью генерирования трехфазного напряжения за счет электрической энергии, снимаемой с контактной линии,
трехфазный трансформатор (48) с тремя наборами обмоток - первичным, вторичным и третичным, соединенный с трехфазным выходом инвертора (44) через первичный набор обмоток (70-72), при этом узел инвертор/трансформатор (44, 48) выполнен с возможностью преобразования в нормальном режиме напряжения контактной линии в трехфазное среднее напряжение, находящееся в пределах от 350 до 500 В, получаемое на вторичном наборе (74-76) обмоток трансформатора и подаваемое на вспомогательную сеть (12) питания вспомогательных потребителей.
зарядное устройство (100), соединенное с третичным набором обмоток (84-86) трансформатора (48), выполненным с возможностью генерирования в нормальном режиме выпрямленного постоянного напряжения из трехфазного напряжения, выдаваемого трехфазным инвертором (44), при этом зарядное устройство содержит:
три входных контакта (102-104), каждый из которых соединен с обмоткой третичного набора (84-86) трансформатора (48),
два выходных контакта (106, 108), соединяемые с устройством (32) накопления электрической энергии, на которые подается выпрямленное постоянное напряжение,
H
B
три плеча (112-114), параллельно соединенные между двумя выходными контактами, при этом каждое плечо содержит два управляемых выключателя (I, I), последовательно соединенные при помощи центральной точки (116-118), при этом каждая центральная точка соединена с соответствующим входным контактом,
блок (130) управления коммутацией выключателей для выпрямления трехфазного напряжения,
отличающийся тем, что
H
B
каждый из выключателей (I, I) содержит, по меньшей мере, один управляемый электронный элемент (120, 124) коммутации мощности, выполненный с возможностью управляемого размыкания в непропускном состоянии и замыкания в пропускном состоянии и с возможностью коммутации тока, циркулирующего в плече, в котором он находится, путем коммутации из пропускного состояния в непропускное состояние и наоборот,
блок (130) управления выполнен с возможностью управления в нормальном режиме коммутацией управляемых электронных элементов (120), 124) коммутации мощности зарядного устройства из пропускного состояния в непропускное состояние и из непропускного состояния в пропускное состояние в определенные моменты для выпрямления трехфазного напряжения, при этом частота коммутации электронных элементов в по меньшей мере двадцать раз превышает основную частоту трехфазного напряжения,
блок (130) управления выполнен с возможностью управления в аварийном режиме коммутацией управляемых электронных элементов (120, 124) коммутации мощности из пропускного состояния в непропускное состояние и наоборот в определенные моменты для получения трехфазного напряжения между входными контактами (102-104) из постоянного напряжения, присутствующего между его выходными контактами (106, 108).
14. Вспомогательный преобразователь по п.13, отличающийся тем, что в аварийном режиме частота коммутации управляемых электронных элементов (120, 124) коммутации мощности в по меньшей мере двадцать раз превышает частоту получаемого трехфазного напряжения.
15. Преобразователь по п.13, в котором зарядное устройство (100) электрически изолировано от трехфазного инвертора (44) при помощи первичной обмотки (70-72) трехфазного трансформатора (48), когда его используют для питания вспомогательной сети в нормальном режиме.
16. Преобразователь по п.13, в котором управляемые электронные элементы мощности являются транзисторами, в частности транзисторами типа IGBT или GТО.
17. Железнодорожное транспортное средство, питаемое через контактную линию, содержащее:
вспомогательную трехфазную сеть (12),
по меньшей мере один резервный вспомогательный потребитель (12), питание которого должно сохраняться в течение более тридцати минут в аварийном режиме, при этом указанный потребитель соединен с вспомогательной сетью (12),
аккумуляторное устройство (32) накопления электрической энергии, соединяемое с каждым резервным вспомогательным потребителем (22), при этом указанное устройство выполнено с возможностью накапливания достаточного количества энергии для обеспечения работы в аварийном режиме всех резервных вспомогательных потребителей в течение более тридцати минут за счет этого единственного источника энергии,
по меньшей мере один вспомогательный преобразователь для питания вспомогательной сети,
отличающееся тем, что вспомогательный преобразователь (10) выполнен по любому из пп.13-16.