RU2009053C1 - D c power supply system of electric traction - Google Patents

D c power supply system of electric traction Download PDF

Info

Publication number
RU2009053C1
RU2009053C1 SU4888049A RU2009053C1 RU 2009053 C1 RU2009053 C1 RU 2009053C1 SU 4888049 A SU4888049 A SU 4888049A RU 2009053 C1 RU2009053 C1 RU 2009053C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
keys
key
common output
sensor
energy
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Н. Пупынин
В.А. Никитин
Original Assignee
Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
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 Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта filed Critical Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
Priority to SU4888049 priority Critical patent/RU2009053C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2009053C1 publication Critical patent/RU2009053C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: town electric transport. SUBSTANCE: D C power supply system includes rectifier traction substation connected to contact system and rail, energy storage, control center, pickup of approaching vehicle, pickup of energy recuperation and pickup of contact system voltage. Energy storage is manufactured in the form of switched-over capacitor storage. Its employment makes it possible to improve use of recuperation energy. EFFECT: reduced losses of energy in contact system from recuperated currents, use of recuperated energy for subsequent acceleration of vehicle. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к тяговой сети постоянного тока электрифицированного транспорта и может быть использовано в тяговых сетях городского наземного транспорта, метрополитенов и пригородных участков электрических железных дорог. The invention relates to a DC traction network of electrified transport and can be used in traction networks of urban land transport, subways and suburban sections of electric railways.

Известна система тягового электроснабжения (СТЭ) с накопителем энергии (НЭ) (прототип), содержащая датчик приближения транспортного средства (ДПТС), двигатель-генератор, маховик. A known traction power supply system (STE) with an energy storage device (NE) (prototype), comprising a vehicle proximity sensor (DPTS), an engine generator, a flywheel.

Недостатком указанной системы является наличие масс (маховик и ротор двигатель-генератора), вращающихся с большой скоростью, требующих тщательной балансировки, магнитного подвеса, вакуумных камер для их размещения. Мощный двигатель-генератор при этом используется нерационально. Все это выливается в невысокий КПД, не превышающий 0,7
Целью изобретения является повышение КПД СТЭ с НЭ.
The disadvantage of this system is the presence of masses (flywheel and rotor of the engine-generator), rotating at high speed, requiring careful balancing, magnetic suspension, vacuum chambers for their placement. A powerful engine-generator is used irrationally. All this translates into low efficiency, not exceeding 0.7
The aim of the invention is to increase the efficiency of STE with NE.

Это достигается тем, что в СТЭ, содержащей стационарный НЭ, ДПТС, вводятся устройство, регистрирующее наличие пульсаций в выпрямленном напряжении тяговой сети, присутствующих при работе выпрямителей подстанции и отсутствующих при запирании выпрямителей постоянным напряжением рекуперирующего транспортного средства датчик рекуперации ДР), датчик напряжения контактной сети (ДНКС), а в качестве накопителя энергии используется емкостной накопитель энергии (ЕНЭ), контрольные выходы которого соединены с соответствующими входами обратной связи узла управления, а управляющие входы - с соответствующими выходами узла управления, при этом датчик рекуперации энергии и датчик напряжения контактной сети включены между контактной сетью и соответственно вторым и третьим сигнальными входами узла управления. This is achieved by the fact that in the STE, which contains a stationary NE, DPTS, a device is introduced that records the presence of ripples in the rectified voltage of the traction network, which are present during operation of the substation rectifiers and absent when the rectifiers are locked with the DC voltage of the recovering vehicle, the recovery sensor DR), the voltage sensor of the contact network (DNAS), and as an energy storage device, a capacitive energy storage device (CES) is used, the control outputs of which are connected to the corresponding inputs of the reverse ides node management, and control inputs - the management node to the respective outputs, wherein the sensor and energy recovery catenary voltage sensor connected between the catenary and the second and respectively the third control signal node inputs.

Известно устройство заряда накопительного конденсатора. Однако оно не может быть использовано в СТЭ, так как не обеспечивает перехода режима заряда накопительного конденсатора от источника постоянного напряжения (в схеме СТЭ это соответствует заряду ЕНЭ от тяговой подстанции) в режим заряда от источника тока (в схеме СТЭ это соответствует заряду ЕНЭ током рекуперирующего транспортного средства (ТС)), а также не обеспечивает перехода от указанных режимов заряда ЕНЭ к режиму его разряда в тяговую сеть на нагрузку. A device for charging a storage capacitor is known. However, it cannot be used in an STE, since it does not ensure the transition of the charge capacitor charge mode from a constant voltage source (in the STE scheme this corresponds to the charge of the CES from the traction substation) to the charge mode from the current source (in the STE scheme this corresponds to the charge of the CES by the regenerative current vehicle (TS)), and also does not provide a transition from the indicated charge modes of the CES to the mode of its discharge into the traction network to the load.

Предлагаемая схема ЕНЭ в СТЭ отличается наличием датчиков тока и ключей в цепях дозирующих реакторов и в цепи блока накопительных конденсаторов (БНК), наличием вновь введенных цепей, соединяющих "плюс" и "минус" шины БНК через ключи соответственно с контактной сетью и рельсами, а также блоком управления, выполняющим более широкие функции, нежели в известном устройстве заряда накопительных конденсаторов, а именно управляющим не только работой тиристоров, но и всех упомянутых ключей. The proposed CES scheme in STE is characterized by the presence of current sensors and keys in the circuits of the metering reactors and in the circuit of the storage capacitor bank (BNC), by the presence of newly introduced circuits connecting the plus and minus of the BNK bus through the keys, respectively, to the contact network and rails, and also a control unit that performs broader functions than in the known storage device for the charge of storage capacitors, namely, controlling not only the operation of the thyristors, but also all the keys mentioned.

Из научно-технической и патентной литературы СТЭ с ЕНЭ, выполненная по предлагаемой схеме, не известна, поэтому предлагаемая СТЭ с ЕНЭ обладает новизной. Наличие ключей и датчиков тока в ЕНЭ, отличающее его от известной схемы заряда накопительного конденсатора, также не известно, поэтому предлагаемая схема ЕНЭ обладает существенными отличиями. From the scientific, technical and patent literature, STE with ENE, performed according to the proposed scheme, is not known, therefore, the proposed STE with ENE has novelty. The presence of keys and current sensors in the CES, which distinguishes it from the known storage capacitor charge circuit, is also not known, therefore, the proposed CES circuit has significant differences.

На фиг. 1 показана схема СТЭ с ЕНЭ; на фиг. 2 - диаграмма работы ЕНЭ в режиме заряда от тяговой подстанции; на фиг. 3 - диаграмма работы ЕНЭ в режиме заряда от рекуперирующего электропоезда; на фиг. 4 - диаграмма работы ЕНЭ в режиме разряда на тяговую нагрузку; на фиг. 5 - схема ЕНЭ с добавочным сопротивлением. In FIG. 1 shows a diagram of a STE with a CES; in FIG. 2 is a diagram of the operation of the CES in the charge mode from the traction substation; in FIG. 3 is a diagram of the operation of the CES in charge mode from a recuperating electric train; in FIG. 4 is a diagram of the operation of the CES in the mode of discharge to traction; in FIG. 5 is a diagram of the CES with added resistance.

Система содержит выпрямительную тяговую подстанцию 1, контактную сеть 2, транспортное средство (ТС) 3, рельсы 4, датчик приближения транспортного средства (ДПТС) 5, датчик рекуперации (ДР) 6, датчик напряжения контактной сети (ДНКС) 7, блок управления (БУ) 8, емкостный накопитель энергии (ЕНЭ) 9, состоящий из первой и второй параллельных ветвей, составленных из последовательно соединенных соответственно первого и второго ключей 10, 11, первого и второго дозирующих реакторов 12, 13, первого и второго датчиков 14, 15 тока, первого и второго тиристоров 16, 17, между анодами тиристоров включены коммутирующий конденсатор 18 и два встречно соединенных диода 19, 20, общий вывод последних через последовательно включенные третий ключ 21, блок накопительных конденсаторов (БНК) 22, третий датчик 23 тока и четвертый ключ 24 соединен с общим выводом первого и второго ключей 10, 11, общий вывод третьего датчика тока 23 и четвертого ключа 24 через пятый ключ 25 соединен с объединенными катодами тиристоров 16, 17, а общий вывод БНК 22 и третьего ключа 21 через шестой ключ 26 соединен с общим выводом первого 10, второго 11 и четвертого 24 ключей. При этом силовой вход накопителя 27, 28 образован общим выводом первого 10, второго 11 и четвертого 24 ключей и объединенными катодами тиристоров 16, 17, в качестве его управляющих входов использованы управляющие входы ключей 10, 11, 21, 24, 25, 26 и тиристоров 16, 17, а в качестве контрольных выходов - выходы датчиков тока 14, 15, 23. The system contains a rectifying traction substation 1, a contact network 2, a vehicle (TS) 3, rails 4, a vehicle proximity sensor (DPTS) 5, a recovery sensor (DR) 6, a voltage sensor for a contact network (DNA) 7, a control unit (BU ) 8, a capacitive energy storage device (ENE) 9, consisting of the first and second parallel branches, composed of series-connected respectively the first and second keys 10, 11, the first and second metering reactors 12, 13, the first and second current sensors 14, 15, first and second thyristors 16, 17, me the thyristor anodes include a switching capacitor 18 and two counter-connected diodes 19, 20, a common output of the latter through a series-connected third key 21, a block of storage capacitors (BNK) 22, a third current sensor 23 and a fourth key 24 connected to a common output of the first and second keys 10, 11, the common output of the third current sensor 23 and the fourth key 24 through the fifth key 25 is connected to the combined cathodes of the thyristors 16, 17, and the common output of the BNK 22 and the third key 21 through the sixth key 26 is connected to the common output of the first 10, second 11 and quarter 24 keys. The power input of the drive 27, 28 is formed by the common output of the first 10, second 11 and fourth 24 keys and the combined cathodes of thyristors 16, 17, the control inputs of keys 10, 11, 21, 24, 25, 26 and thyristors are used as its control inputs 16, 17, and as control outputs are the outputs of current sensors 14, 15, 23.

В исходном положении все ключи разомкнуты, тиристоры находятся в непроводящем состоянии, на управляющие электроды их поступают импульсы тока с частотой f, ток через реакторы не течет, БНК заряжен до минимального напряжения U, меньшего напряжения холостого хода тяговой подстанции Uxx. При прохождении ТС 3 по месту присоединения ДПТС 5 последний срабатывает и передает сигнал в БУ 8, который собирает цепи заряда БНК 22 при помощи дозирующих реакторов 12, 13, для чего БУ 8 выдает команду на замыкание ключей 10, 11, 21, 24. Пусть это происходит в момент времени t1 (фиг. 2), когда импульс тока поступает на управляющий электрод тиристора 16. Тиристор 16 открывается и начинает течь ток по цепи от тяговой подстанции 1 по контактной сети 2, далее через шину 27, ключ 10, реактор 12, ДТ 14, тиристор 16, шину 28 и рельсы 4 к тяговой подстанции 1. Одновременно по цепи через ключ 11, реактор 13, ДТ 15, тиристор 16 заряжается коммутирующий конденсатор 18 до напряжения контактной сети. Через определенное время, задаваемое частотой БУ 8, в момент t2 (фиг. 2) приходит управляющий импульс на тиристор 17, последний открывается и напряжение коммутирующего конденсатора 18 прикладывается к тиристору 16. Тиристор 16 запирается, цепь зарядки реактора 12 разрывается и дозирующий реактор 12 разряжается одновременно на коммутирующий конденсатор 18 и БНК 22. При этом конденсатор 18 перезаряжается, в БНК 22 подзаряжается на величину энергии, накопленной в реакторе 12. Одновременно с разрядом реактора 12 на БНК 22 происходит процесс зарядки другого реактора 13 током от подстанции 1 по контактной сети 2 через шину 27, ключ 11, ДТ 15, тиристор 17, шину 28, рельсы 4 к тяговой подстанции 1. Через промежуток времени, определяемый БУ 8 в момент t3 (фиг. 2) подается управляющий импульс на тиристор 16. Напряжение коммутирующего конденсатора прикладывается к тиристору 17, запирая его. Дозирующий реактор 13 разряжается на конденсатор 18, перезаряжая его, и дополнительно подзаряжает БНК 22. Одновременно повторяется процесс заряда реактора 12 и так далее до тех пор, пока БНК 22 не зарядится до напряжения Uxxтяговой подстанции 1.In the initial position, all the keys are open, the thyristors are in a non-conductive state, current pulses with a frequency f arrive at their control electrodes, the current does not flow through the reactors, the BNC is charged to a minimum voltage U co , less than the open circuit voltage of the traction substation U xx . When TC 3 passes through the connection point of DPTS 5, the latter is triggered and transmits a signal to control unit 8, which collects the charge circuits of BNK 22 using metering reactors 12, 13, for which control unit 8 issues a command to close keys 10, 11, 21, 24. Let this occurs at time t 1 (Fig. 2), when a current pulse enters the control electrode of thyristor 16. Thyristor 16 opens and current flows along the circuit from the traction substation 1 through the contact network 2, then through bus 27, key 10, reactor 12, DT 14, thyristor 16, bus 28 and rails 4 to traction substation 1. At the same time and through the switch 11, the reactor 13, the DT 15, the thyristor 16 is charged commutating capacitor 18 to the contact voltage. After a certain time, set by the frequency of the control unit 8, at time t 2 (Fig. 2), a control pulse arrives at the thyristor 17, the last one opens and the voltage of the switching capacitor 18 is applied to the thyristor 16. The thyristor 16 is locked, the charging circuit of the reactor 12 is broken and the metering reactor 12 is discharged simultaneously to the switching capacitor 18 and BNK 22. In this case, the capacitor 18 is recharged, in the BNK 22 is recharged by the amount of energy stored in the reactor 12. Simultaneously with the discharge of the reactor 12 on the BNK 22, another 13 eaktora current from the substation 1 to 2 catenary via the bus 27, the key 11, the DT 15, thyristor 17, the bus 28, the rails 4 to the traction substation 1. After a period of time determined by the time BU 8 t 3 (FIG. 2) is fed a control pulse to the thyristor 16. The voltage of the switching capacitor is applied to the thyristor 17, locking it. The metering reactor 13 is discharged to the capacitor 18, recharging it, and additionally recharges the BNK 22. At the same time, the process of charging the reactor 12 is repeated and so on until the BNK 22 is charged to the voltage U xx of the traction substation 1.

Вышеописанный режим представляет собой режим заряда ЕНЭ от источника постоянного напряжения (тяговой подстанции), который для повышения КПД и производится с помощью дозирующих реакторов. The above-described mode is the mode of the CES charge from a constant voltage source (traction substation), which is performed using metering reactors to increase the efficiency.

При достижении напряжения на БНК 22 напряжения холостого хода тяговой подстанции 1 БУ 8 переводит ЕНЭ в ждущий режим, из которого в зависимости от ситуации ЕНЭ может перейти или к режиму заряда от источника тока (рекуперирующего ТС) или к продолжению заряда от источника напряжения (тяговой подстанции). When the voltage at the BNC 22 reaches the open circuit voltage of the traction substation 1, the BU 8 puts the CES into standby mode, from which, depending on the situation, the CES can either switch to the charge mode from the current source (recuperating vehicle) or to continue charging from the voltage source (traction substation )

Для перехода в ждущий режим БУ 8 обеспечивает размыкание ключей 10, 11 в бестоковые паузы, которые контролируются ДТ 14 и 15. Предположим, БНК 22 зарядился до Uxx в момент времени t4 (фиг. 4), тогда при достижении тока в реакторе 12 нуля в момент времени t5 (о чем сообщит ДТ 15) начинается размыкание ключа 11, оно должно быть завершено за время бестоковой паузы до момента времени t6. Точно также происходит размыкание ключа 10 в момент времени t7. После этого БУ 8 выдает команду на размыкание rключей 21, 24. Так как все отключения происходят в бестоковые паузы, то специальных требований к ключам не предъявляется, кроме быстродействия. Поэтому ключи могут быть механическими, электромагнитными, статическими (тиристорными). Таким образом БНК 22 переходит в ждущий режим.To switch to standby mode, control unit 8 provides opening of keys 10, 11 in dead-time pauses, which are controlled by DT 14 and 15. Suppose BNK 22 was charged to U xx at time t 4 (Fig. 4), then when current in reactor 12 reached zero at time t 5 (as reported by DT 15), the key 11 opens, it must be completed during a dead time pause until time t 6 . In the same way, the key 10 is opened at time t 7 . After that, the control unit 8 issues a command to open r keys 21, 24. Since all shutdowns occur at dead time, there are no special requirements for the keys, except for speed. Therefore, the keys can be mechanical, electromagnetic, static (thyristor). Thus, the BNK 22 goes into standby mode.

Из ждущего режима выход может быть двоякий. Если ТС 3 применяет рекуперативное торможение с выдачей электроэнергии в контактную сеть 2, а напряжение в контактной сети не поднимается выше напряжения холостого хода Uхх тяговой подстанции 1, то это означает, что рекуперированный ток питает другое ТС, идущее в тяговом режиме, тогда по окончании рекуперации, спустя какое-то время после прохождения ДПТС, БНК 22 переходит из ждущего режима в вышеописанный режим заряда при помощи дозирующих реакторов 12, 13, который продолжается до тех пор, пока БНК 22 не зарядится до максимально возможного напряжения контактной сети Uкcmax, чтобы накопить энергию для разряда на трогающееся ТС. Для такого накопления энергии хватает времени стоянки ТС.There can be two ways out of standby mode. If the vehicle 3 applies regenerative braking with the release of electricity to the contact network 2, and the voltage in the contact network does not rise above the open circuit voltage U xx of the traction substation 1, then this means that the recovered current supplies another vehicle in traction mode, then at the end recovery, after some time after the passage of DPTS, BNK 22 goes from standby to the above-described charge mode using metering reactors 12, 13, which continues until BNK 22 is charged to the maximum possible voltage contact network U кcmax in order to accumulate energy for a discharge on a moving vehicle. For such energy storage there is enough parking time for the vehicle.

Если ТС 3 применяет рекуперативное торможение с выдачей электроэнергии в тяговую сеть, напряжение в контактной сети становится выше напряжения Uxx, то в момент времени ts (фиг. 3) ЕНЭ по команде ДР 6 переходит в режим приема тока рекуперации. Для этого БУ 8 выдает команды на замыкание ключей 25, 26, которыми БНК 22 непосредственно подключается к тяговой сети. Как только в момент времени t9 (фиг. 3) ток заряда спадет до нуля, о чем сообщит ДТ 23, БУ 8 подает команду на размыкание ключей 25, 26, переводя тем самым БНК 22 в ждущий режим. Ясно, что параметры БНК 22 должны быть рассчитаны таким образом, чтобы за время приема тока рекуперации БНК 22 заряжался до напряжения UБНК max = Uксmax.
Возможен режим, когда прием тока рекуперации осуществляется другим ТС и БНК одновременно. В этом случае по окончании рекуперации БНК 22 дозаряжается до Uкс max с помощью дозирующих реакторов 12, 13, как и в первом случае.
If ТС 3 applies regenerative braking with the release of electric energy to the traction network, the voltage in the contact network becomes higher than the voltage U xx , then at time t s (Fig. 3) CES, by the command of DR 6, enters the mode of receiving the recovery current. To this end, the control unit 8 issues commands to close the keys 25, 26, by which the BNK 22 is directly connected to the traction network. As soon as at time t 9 (Fig. 3), the charge current drops to zero, as reported by DT 23, the control unit 8 sends a command to open the keys 25, 26, thereby putting the BNK 22 into standby mode. It is clear that the parameters of BNK 22 must be calculated in such a way that, during the reception of the recovery current, BNK 22 is charged to a voltage of U BNK max = U k max.
A mode is possible when the recovery current is received by another vehicle and BNK at the same time. In this case, at the end of the recovery, the BNK 22 is recharged to U x max using the metering reactors 12, 13, as in the first case.

На КПД заряда ЕНЭ в основном окажут влияние потери в тяговой сети от зарядных токов (при заряде БНК от тяговой подстанции). Учитывая параметры реальных СТЭ. КПД заряда будет лежать в пределах 0,93-0,97. Накопленная в БНК 22 энергия должна быть передана трогающемуся ТС, для этого ЕНЭ должен быть переведен в режим разряда. При трогании ТС в момент времени t10 (фиг. 4) напряжение в контактной сети 2, вследствие больших пусковых токов, скачкообразно уменьшится, о чем и поступит сигнал в БУ 8 от ДНКС 7. БУ 8 выдаст команду на замыкание ключей 25, 26, тем самым переводя БНК 22 из ждущего режима в режим разряда. Разряд длится до тех пор, пока напряжение БНК 22 выше напряжения контактной сети 2. По окончании разряда (в момент времени t11 разрядный ток снижается до нуля и ДТ 23 сообщает об этом) БУ 8 выдает команду на размыкание ключей 25, 26, переводя БНК 22 в ждущий режим до следующего заряд-разрядного цикла. КПД разряда будет максимальный, так как БНК разряжается на тяговую нагрузку, находящуюся в непосредственной близости от ЕНЭ.The efficiency of the UGE charge will mainly be affected by losses in the traction network from charging currents (when the BNC is charged from the traction substation). Given the parameters of real STE. The charge efficiency will lie in the range of 0.93-0.97. The energy accumulated in the BNK 22 must be transferred to the moving vehicle, for this purpose the CES must be transferred to the discharge mode. When starting the vehicle at time t 10 (Fig. 4), the voltage in the contact network 2, due to high inrush currents, will stepwise decrease, which will be the signal to control unit 8 from DNA 7. The control unit 8 will issue a command to close the keys 25, 26, thereby transferring BNK 22 from standby to discharge mode. The discharge lasts until the voltage of the BNK 22 is higher than the voltage of the contact network 2. At the end of the discharge (at time t 11, the discharge current decreases to zero and DT 23 reports this), the BU 8 gives a command to open the keys 25, 26, transferring the BNK 22 to standby until the next charge-discharge cycle. The discharge efficiency will be maximum, since the BNK is discharged to the traction load located in the immediate vicinity of the CES.

Схема ЕНЭ, изображенная на фиг. 1, при определенных параметрах СТЭ, имеет недостаток - низкий коэффициент использования блока накопительных конденсаторов. The CES diagram depicted in FIG. 1, with certain STE parameters, it has the disadvantage of a low utilization factor of the storage capacitor unit.

При заряде БНК 22 от тяговой подстанции при помощи дозирующих реакторов 12, 13 должно выполняться требование, чтобы время заряда дозирующего реактора до максимального тока было больше или равно времени разряда дозирующего реактора на БНК (см. фиг. 2), т. е. t3L≥tpL (1) где
tзL=

Figure 00000001
· ln
Figure 00000002
; tрL=
Figure 00000003
·arctg
Figure 00000004
;
ω =
Figure 00000005
;
ω0= 1/
Figure 00000006
;
a= (rL+rc)/(2˙L);
rTC - приведенное сопротивление тяговой сети, Ом; rL,
rC - активные сопротивления дозирующего реактора и ошиновки модульной конструкции БНК, Ом;
L - индуктивность дозирующего реактора, Гн;
Uxx - напряжение холостого хода тяговой подстанции, В;
Im - максимальный ток дозирующего реактора, А;
С - емкость БНК, Ф. Допуская для упрощения и не сделав большой ошибки, что (rL + rC) -> 0 и принимая во внимание значения параметров реальных систем тягового электроснабжения постоянного тока, переписывают формулу (1):
Figure 00000007
·ln
Figure 00000008
≥ L·
Figure 00000009
, (2) откуда
UСО
Figure 00000010
(3)
При достаточно низком сопротивлении тяговой сети rтс (что необходимо во избежание пережогов контактной сети) и небольшом максимальном токе Im (что необходимо во избежание больших потерь в тяговой сети) величина минимально возможного напряжения "мертвого объема" БНК UCОmin близка к Uxx. Например, подставляют в (3) параметры реальной СТЭ электрических железных дорог: Uxx = 3600 B, Im = 1000 A, rтс = 0,15 Ом
UСО
Figure 00000011
= 3520 В Таким образом, схема заряда БНК при помощи дозирующих реакторов по схеме фиг. 1 сможет работать только лишь начиная с напряжения UCОmin = 3520 В, что предопределяет низкий коэффициент использования БНК.When charging the BNK 22 from the traction substation using the metering reactors 12, 13, the requirement must be met that the charge time of the metering reactor to the maximum current be greater than or equal to the discharge time of the metering reactor on the BNK (see Fig. 2), i.e., t 3L ≥t pL (1) where
t sL =
Figure 00000001
Ln
Figure 00000002
; t pL =
Figure 00000003
Arctg
Figure 00000004
;
ω =
Figure 00000005
;
ω 0 = 1 /
Figure 00000006
;
a = (r L + r c ) / (2˙L);
r TC - reduced resistance of the traction network, Ohm; r L
r C - active resistances of the dosing reactor and busbars of the modular design of the BNK, Ohm;
L is the inductance of the metering reactor, GN;
U xx is the open circuit voltage of the traction substation, V;
I m is the maximum current of the metering reactor, A;
C is the capacity of the BNK, F. Assuming for simplification and without making a big mistake, that (r L + r C ) -> 0 and taking into account the values of the parameters of real DC traction power supply systems, rewrite formula (1):
Figure 00000007
Ln
Figure 00000008
≥ L
Figure 00000009
, (2) where
U CO
Figure 00000010
(3)
With a sufficiently low resistance of the traction network r ts (which is necessary to avoid burnouts of the contact network) and a small maximum current I m (which is necessary to avoid large losses in the traction network), the minimum possible voltage of the “dead volume” of the BNK U СОmin is close to U xx . For example, substitute in (3) the parameters of the real STE of electric railways: U xx = 3600 V, Im = 1000 A, r tf = 0.15 Ohm
U CO
Figure 00000011
= 3520 V Thus, the BNK charge circuit using dosing reactors according to the scheme of FIG. 1 will be able to work only starting from the voltage U CОmin = 3520 V, which determines the low utilization rate of BNK.

Для устранения этого недостатка в схему ЕНЭ введен регулируемый резистор 29, включенный в цепь 27 связи общего вывода первого 10, второго 11 и четвертого 24 ключей с контактной сетью, при этом соответствующий вывод шестого ключа 26 соединен с выводом резистора 29 со стороны контактной сети 2. To eliminate this drawback, an adjustable resistor 29 is included in the CES circuit, included in the circuit 27 for connecting the common output of the first 10, second 11, and fourth 24 keys to the contact network, while the corresponding terminal of the sixth key 26 is connected to the terminal of the resistor 29 from the side of the contact network 2.

Добавочное сопротивление уменьшает скорость нарастания тока в дозирующем реакторе, увеличивая тем самым время заряда реакторов до Im, т. е. добавочное сопротивление увеличивает tзL и не влияет, при этом на tpL (см. формулу (1)).The additional resistance decreases the rate of rise of current in the metering reactor, thereby increasing the charge time of the reactors to Im , i.e., the additional resistance increases t sL and does not affect it, but t pL (see formula (1)).

Формула (3) примет вид
UСО

Figure 00000012
, (4) где rд - величина переменного сопротивления.Formula (3) takes the form
U CO
Figure 00000012
, (4) where r d is the value of the variable resistance.

Подставим в (4) вышепредложенные параметры СТЭ и rд = 0,55 Ом
UСО

Figure 00000013
= 3230 В . Таким образом, при величине дополнительного сопротивления rд = 0,55 Ом - UCОmin = = 3230 В. По мере заряда БНК продолжительность импульса разрядного тока реактора уменьшается, поэтому можно уменьшать и время заряда реактора до Im уменьшая величину добавочного сопротивления. При заряде БНК до напряжения, при котором выполняется условие (3), необходимость в rд отпадет и его величина равна нулю.Substitute in (4) the above parameters of the STE and r d = 0.55 Ohm
U CO
Figure 00000013
= 3230 V. Thus, with the value of the additional resistance r d = 0.55 Ohm - U CОmin = 3230 V. As the BNC charge, the pulse duration of the discharge current of the reactor decreases, therefore, it is possible to reduce the reactor charge time to I m by decreasing the value of the additional resistance. When the BNK is charged to a voltage at which condition (3) is satisfied, the need for r d will disappear and its value will be zero.

Наличие добавочного сопротивления негативно скажется на КПД заряда ЕНЭ, однако расчеты, произведенные по приведенному выше примеру, показали, что КПД заряда с применением в схеме ЕНЭ регулируемого резистора, будет лежать в пределах 0,85-0,95. (56) Заявка Японии N 61-35011, кл. В 60 М 3/06, 1986. The presence of additional resistance will negatively affect the efficiency of the ENE charge, however, the calculations made according to the above example showed that the efficiency of the charge using an adjustable resistor in the ENE circuit will lie in the range 0.85-0.95. (56) Japanese Application N 61-35011, cl. B 60 M 3/06, 1986.

Claims (3)

1. СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая выпрямительную тяговую подстанцию, соединенную с контактной сетью и рельсом, к которым подключен силовой вход накопителя энергии, узел управления, первый сигнальный вход которого подключен к выходу датчика приближения транспортного средства, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, в нее введены датчик рекуперации энергии и датчик напряжения контактной сети, а накопитель энергии выполнен в виде переключаемого емкостного накопителя, контрольные выходы которого соединены с соответствующими входами обратной связи узла управления, а управляющие входы - с соответствующими выходами узла управления, при этом датчик рекуперации энергии и датчик напряжения контактной сети включены между контактной сетью и соответственно вторым и третьим сигнальными входами узла управления. 1. DC traction power supply system containing a rectifying traction substation connected to a contact network and a rail to which a power input of the energy storage device is connected, a control unit, the first signal input of which is connected to an output of the vehicle proximity sensor, characterized in that, for the purpose of increasing efficiency, an energy recovery sensor and a contact voltage sensor are introduced into it, and the energy storage device is made in the form of a switched capacitive storage device, the control outputs of which are connected Nena to corresponding inputs of the feedback control unit, and control inputs - the management node to the respective outputs, wherein the sensor and energy recovery catenary voltage sensor connected between the catenary and the second and respectively the third control signal node inputs. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в переключаемом емкостном накопителе первая и вторая параллельные ветви составлены из последовательно соединенных соответственно первого и второго ключей, первого и второго дозирующих реакторов, первого и второго датчиков тока, первого и второго тиристоров, между анодами тиристоров включены коммутирующий конденсатор и два встречно соединенных диода, общий вывод последних через последовательно включенные третий ключ, блок накопительных конденсаторов, третий датчик тока и четвертый ключ соединен с общим выводом первого и второго ключей, общий вывод третьего датчика тока и четвертого ключа через пятый ключ соединен с объединенными катодами тиристоров, а общий вывод блока накопительных конденсаторов и третьего ключа через шестой ключ соединен с общим выводом первого, второго и четвертого ключей, при этом силовой вход накопителя образован общим выводом первого, второго и четвертого ключей и объединенными катодами тиристоров, в качестве его управляющих входов использованы управляющие входы ключей и тиристоров, а в качестве контрольных выходов - выходы датчиков тока. 2. The system according to claim 1, characterized in that in the switched capacitive storage, the first and second parallel branches are composed of series-connected first and second keys, first and second metering reactors, first and second current sensors, first and second thyristors, between the anodes thyristors included a switching capacitor and two counter-connected diodes, a common output of the latter through a series-connected third key, a block of storage capacitors, a third current sensor and a fourth key connected with the common output of the first and second keys, the common output of the third current sensor and the fourth key through the fifth key is connected to the combined cathodes of the thyristors, and the common output of the storage capacitor unit and the third key through the sixth key is connected to the common output of the first, second and fourth keys, while the drive’s power input is formed by the common output of the first, second and fourth keys and the combined thyristor cathodes, the control inputs of the keys and thyristors are used as its control inputs, and as a control nnyh outputs - the outputs of the current sensors. 3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в переключаемый накопитель энергии введен регулируемый резистор, включенный в цепь связи общего вывода первого, второго и четвертого ключей с контактной сетью, при этом соответствующий вывод шестого ключа соединен с выводом резистора со стороны контактной сети. 3. The system of claims. 1 and 2, characterized in that an adjustable resistor is inserted into the switched energy storage device and is included in the communication circuit of the common output of the first, second and fourth keys to the contact network, while the corresponding terminal of the sixth key is connected to the resistor terminal on the contact network side.
SU4888049 1990-12-06 1990-12-06 D c power supply system of electric traction RU2009053C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4888049 RU2009053C1 (en) 1990-12-06 1990-12-06 D c power supply system of electric traction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4888049 RU2009053C1 (en) 1990-12-06 1990-12-06 D c power supply system of electric traction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2009053C1 true RU2009053C1 (en) 1994-03-15

Family

ID=21548377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4888049 RU2009053C1 (en) 1990-12-06 1990-12-06 D c power supply system of electric traction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2009053C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103326334A (en) * 2013-05-29 2013-09-25 西南交通大学 Thyristor rectification tractive power supply system and protective method
RU2509667C1 (en) * 2012-09-18 2014-03-20 Владимир Евдокимович Осипов Transformer substation of electric vehicle
RU2528521C2 (en) * 2009-10-23 2014-09-20 Сименс Индастри, Инк. System and method to re-enter braking energy into electric hauling mining truck based on contact lines
RU2529123C2 (en) * 2009-08-11 2014-09-27 ЭДВАНСД РЭЙЛ ЭНЕРДЖИ СТОРЕДЖ, ЭлЭлСи Power plant energy storage system
RU2556281C1 (en) * 2014-04-29 2015-07-10 Сергей Иванович Малафеев Parameters identifying method for power transmission line feeding excavator

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529123C2 (en) * 2009-08-11 2014-09-27 ЭДВАНСД РЭЙЛ ЭНЕРДЖИ СТОРЕДЖ, ЭлЭлСи Power plant energy storage system
RU2528521C2 (en) * 2009-10-23 2014-09-20 Сименс Индастри, Инк. System and method to re-enter braking energy into electric hauling mining truck based on contact lines
RU2509667C1 (en) * 2012-09-18 2014-03-20 Владимир Евдокимович Осипов Transformer substation of electric vehicle
CN103326334A (en) * 2013-05-29 2013-09-25 西南交通大学 Thyristor rectification tractive power supply system and protective method
CN103326334B (en) * 2013-05-29 2016-08-10 西南交通大学 A kind of thyristor rectifier tractive power supply system and guard method
RU2556281C1 (en) * 2014-04-29 2015-07-10 Сергей Иванович Малафеев Parameters identifying method for power transmission line feeding excavator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109687722B (en) Integrated multi-mode power converter for electric automobile and control method thereof
Peng et al. A magnetic-less DC-DC converter for dual voltage automotive systems
US5576943A (en) Soft switched three phase inverter with staggered resonant recovery system
CN108237943A (en) A kind of dual output port charging circuit and its control method
CN110829812B (en) High-voltage control system and method for electric automobile
US4387326A (en) Variable reluctance motor systems
EP3255771B1 (en) Bidirectional dc-dc convertor
CN105904987A (en) City rail traffic traction system
CN102187568B (en) Energy recovery device in variable-frequency drive
RU2009053C1 (en) D c power supply system of electric traction
CN112703654A (en) Charging circuit for a vehicle-side electrical energy accumulator
EP1511149A2 (en) A power system to transfer power between a plurality of power sources
CN204179732U (en) Based on the multifunctional vehicle mounted charge and discharge electrical equipment of V2G
US11411505B2 (en) DC-DC converter with pre-charging of a first electrical network from a second electrical network
CA1090418A (en) Capacitor charging circuit
CN205736994U (en) Omnidistance without net type urban track traffic trailer system
WO2008068541A1 (en) Method and control unit for equipment using electrical energy
CN112224052B (en) Energy conversion device, power system and vehicle
CN107959418A (en) A kind of switching regulator interlocks DC-DC converter
JP2555621B2 (en) Inverter energy recovery circuit
CN217545904U (en) Single three-phase compatible AC/DC circuit and charging and discharging device
CN214506644U (en) Three-phase power supply device for unmanned equipment
CN212708980U (en) Portable emergency charging and discharging device for electric automobile
CN106301123A (en) A kind of motor electricity-generating circuit
SU1112507A1 (en) Three-phase thyristor converter with artificial switching