[發明專利]用于運行電路布置結構的方法和控制系統

有效

• 申請號: 201580064876.5
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN107000598B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: R·阿諾爾德;R·查因斯基
• 申請（專利權）人: 龐巴迪無接觸運行有限責任公司
• 主分類號: B60L5/00
• 分類號: B60L5/00;B60M7/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭毅

本發明涉及一種方法和一種控制系統，所述方法和控制系統用于運行電路布置結構，特別是電動車輛的用于將感應電力傳輸到車輛的電路布置結構(1)，其中，所述電路布置結構(1)包括至少一個具有至少一個場接收布置結構(2)的相線和至少一個具有可變電抗的補償布置結構(CV)，其中，評估至少一個與電流有關的成本函數，其中，變化所述電抗使得優化所述成本函數。

技術領域

本發明涉及用于運行電動車輛的電路布置結構，特別是系統的用于將感應電力傳輸到車輛的車輛側電路布置結構的一種方法和一種控制系統。另外，本發明涉及一種制造用于運行車輛的電路布置結構的控制系統的方法并且涉及車輛。

背景技術

車輛，特別是電動車輛，更特別地軌道限制的車輛和/或道路汽車可通過電能來運行，所述電能通過感應電力傳輸的方式而被傳輸。這種車輛可包括可以是車輛的牽引系統或車輛的牽引系統的一部分的電路布置結構，所述電路布置結構包括適于接收交變電磁場并且通過電磁感應產生交變電流的接收設備。另外，這種車輛可包括適于將交流電轉換成直流電的整流器。直流電可用來對車輛用電池充電或用來運行電機。在后一種情況下，可通過逆變器將直流電轉換成交流電。

感應電力傳輸是使用兩組例如三相繞組執行的。第一組安裝在地面(初級繞組)上，并可由路邊電力變換器(WPC：wayside power converter)饋電。第二組繞組(次級繞組)安裝在車輛上。例如，第二組繞組可附接在車輛之下，在有軌電車的情況下是在其車廂中的一些之下。第二組繞組或總體上次級側通常被稱為拾取布置結構或接收器。第一組繞組和第二組繞組形成高頻變壓器以將電能傳輸到車輛。這可在靜止狀態(當車輛沒有移動時)下和動態(車輛移動時)下實現。

由于在初級繞組與次級繞組之間存在較大的間隙，因此該變壓器的工作特性與具有帶有可忽略或較小氣隙的封閉磁芯的常規變壓器的特性不同。該較大的氣隙導致較小的互感耦合和較大的漏電感。

漏電感通常作為每個次級繞組的串聯電感。為能夠傳遞高功率水平，需要使用足夠的電容，以便在例如20kHz至200kHz的工作頻率下補償電感器的電抗。關于高頻變壓器的次級側，電感(可包括主電感和互感和/或漏電感)和電容(可包括補償電容)的結合形成諧振電路。如果選擇電感和電容的阻抗值使得諧振電路的固有諧振頻率等于工作頻率，那么就會發生完美的阻抗消除。這種諧振電路稱為被調諧。

受溫度變化和/或老化影響，補償電容的公差可增加。特別地，具有導磁材料的結構，在相關參數中容易漂移。這可導致諧振電路的失諧，其中，改變的諧振頻率不再相應于工作頻率。這種失諧會使感應電力傳輸系統的整體性能和電力傳輸能力偏離。此外，次級側的反射到變壓器的初級側的阻抗可變為電容性的。這可導致關于WPC中電壓的超前電流，這是非常不希望的，因為超前電流消除了半導體開關的軟開關條件并顯著增加了它們的功率損耗。在這種運行條件下，WPC可過渡加熱并關閉，這轉而中斷了所需的電力傳輸。

所述失諧還可由于初級繞組結構相對于次級繞組結構的位置偏差而發生，這是因為感應電力傳輸系統的參數隨著變化的相對位置而變化。

US 5,207,304 B2公開了一種用于電動車輛的電力拾取系統。該系統包括連接到第一和第二節點的拾取電感器；耦合到所述第一和第二節點的功率接收電路；多個調諧電容器；分支選擇裝置，所述分支選擇裝置用于選擇要耦合到所述第一和第二節點的所述多個調諧電容器中的一個，并且用于為每個所選擇的調諧電容器生成選擇的信號；和多個切換電路，每個切換電路選擇性地將相應的調諧電容器耦合到所述第一和第二節點。每個切換電路包括固態開關和耦合到所述分支選擇裝置和所述固態開關的觸發電路。所述觸發電路感測所述固態開關兩端的電壓，并且在接收到來自相應于所述切換電路的所述分支選擇裝置的一個所述選擇信號之后，當所述固態開關兩端的感測電壓大約為零時觸發所述固態開關的閉合。因此，可通過將調諧電容切換到或切換出控制電路來控制感應耦合系統的輸出電流。