CZ20012068A3

CZ20012068A3 - Usměrňovací obvod a způsob připojení elektrické napájecí sítě

Info

Publication number: CZ20012068A3
Application number: CZ20012068A
Authority: CZ
Inventors: Maurizio Oberti
Original assignee: Daimlerchrysler Rail Systems Gmbh
Priority date: 2000-06-10
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2003-02-12
Also published as: PL347995A1; DE10028920A1; HUP0102387A3; SK7712001A3; EP1162105A3; HU0102387D0; HUP0102387A2; ZA200103790B; EP1162105A2

Description

Vynález se týká oblasti energetické elektroniky. Zejména se týká převodníkového obvodu pro připojeni k elektrické napájecí síti, který má alespoň jednu soustavu převodníkových úseků, tvořenou prvním převodníkovým úsekem a druhým převodníkovým úsekem. Každý převodnikový úsek je připojen na straně střídavého napětí k příslušnému vinutí transformátoru, který může být připojen ke zdroji síťového střídavého napětí, a první převodnikový úsek je připojen na straně stejnosměrného napětí k první a druhé přípojce prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, přičemž druhý převodnikový úsek je připojen na straně stejnosměrného napětí k první a druhé přípojce druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, a jeden ze dvou mezilehlých obvodů stejnosměrného napětí je připojitelný ke zdroji síťového stejnosměrného napětí.

Vynález se rovněž týká způsobu připojení k elektrické napájecí síti.

Dosavadní stav techniky

Kolejová vozidla pro vícesystémové uplatnění, zejména pro zahraniční dálkové spoje, musejí odebírat svou hnací

0 · · « · · « * ♦ · 9

9 · 0 0··»· · • 0 « · * ··· · * · ·

0 0 0 0000 000 000 00 0· ·· MM energii ze sítí stejnosměrného napětí a ze sítí střídavého napětí, které mají rozdílné síťové napětí. To vyžaduje používat převodníkové obvody, které mohou být připojeny jak k síti stejnosměrného napětí, tak i k síti střídavého napětí, a to za účelem napájení běžných trakčních pohonů příslušnou hnací energií.

Takový převodníkový obvod je popsán například v patentovém spise DE’196 09 550. Převodníkový obvod má dva převodníky, přičemž první převodník je připojen k síti střídavého napětí prostřednictvím transformátoru na straně sítě. Druhý převodník je připojen na straně sítě střídavého napětí k elektrickému zařízení nebo k elektrickému zatížení, zejména k alespoň jednomu elektromotoru.

Oba převodníky převodníkového obvodu jsou připojeny prostřednictvím jejich přípojek pro stejnosměrné napětí k mezilehlému obvodu stejnosměrného napětí, který má alespoň jeden kondenzátor mezilehlého obvodu, jako zásobník či akumulátor energie. Dále je mezilehlý obvod stejnosměrného napětí připojen k této síti stejnosměrného napětí v případě, kdy je převodníkový obvod napájen energií z uvedené sítě stejnosměrného napětí.

Převodníkový obvod podle patentového spisu DE 196 09 550 musí být uspořádán samostatně pro zvolenou napájecí síť, a to v každém případe pro provoz s využitím sítě stejnosměrného napětí a rovněž z využitím sítě střídavého napětí. Za tím účelem jsou na straně střídavého napětí uspořádány první úsekové spínače mezi transformátorem a prvním převodníkem, přičemž druhé úsekové spínače jsou uspořádány mezi druhým převodníkem a elektrickým zatížením.

Prostřednictvím příslušného vypínání a spínání odpovídajících úsekových spínačů v nenapájeném stavu obvodu může být převodníkový obvod připojen jak k síti stejnosměrného napětí, tak i k síti střídavého napětí, v kterémžto případě pokud převodníkový obvod je provozován s využitím sítě stejnosměrného napětí, je elektrické zatížení napájeno prostřednictvím prvního a druhého převodníku, které jsou oba provozovány jako měniče stejnosměrného proudu na střídavý.

Pokud je převodníkový obvod provozován s využitím sítě střídavého napětí, je první převodník provozován jako síťový převodník, který napájí energií mezilehlý obvod stejnosměrného napětí, a ze kterého druhý převodník poté napájí elektrické zatížení.

V případě takového převodníkového obvodu je problematické, že je nutno využívat velký počet úsekových vypínačů, jejichž poloha musí být opětovně uspořádána v případě změny napájecí sítě, například ze sítě stejnosměrného napětí na síť střídavého napětí.

Avšak tento velký počet úsekových vypínačů způsobuje výrazný nárůst nákladů na jednotlivé součástky, přičemž rovněž vyžaduje velký prostor, avšak prostor, který je k dispozici je mimořádně přesně vymezen v případě převodníkových obvodů pro trakční uplatnění u elektrických kolejových vozidel.

Kromě toho musí být funkce úsekových vypínačů řádně zajištěna, a to zejména velice intenzivní údržbou vlastních ·· «· · · · · · · · · z ········♦ · · · · · ·♦· · · · · • « · · · · · · ·»· «·· «· ·« ·« ♦··· úsekových vypínačů a rovněž prostřednictvím jejich aktivace, jelikož porucha kolejového vozidla v důsledku nesprávného uspořádání převodníkového obvodu v důsledku umístění úsekových vypínačů vede k dalšímu nárůstu nákladů.

Podstata vynálezu

Úkolem předmětu tohoto vynálezu je proto vyvinout převodníkový obvod a způsob připojeni k elektrické napájecí síti tak, aby bylo umožněno dosažení velice jednoduché a zejména prostorově úsporné konstrukce převodníkového obvodu pro připojení k elektrické napájecí síti, kterýžto převodníkový obvod by bylo možno provozovat s minimálním počtem součástek, náročných na častou údržbu.

Úkolem předmětu tohoto vynálezu je rovněž vyvinout způsob, s jehož pomoci by bylo možno provádět připojení k elektrické napájecí síti velice jednoduchým způsobem.

Shora uvedené úkoly byly v souladu s předmětem tohoto vynálezu splněny tím, že byl vyvinut převodníkový obvod pro připojení k elektrické napájecí síti, mající alespoň jednu soustavu převodníkových úseků, tvořenou prvním převodníkovým úsekem a druhým převodníkovým úsekem, přičemž každý převodníkový úsek je připojen na straně střídavého napětí k příslušnému vinutí transformátoru, který může být připojen ke zdroji síťového střídavého napětí, a první převodníkový úsek je připojen na straně stejnosměrného napětí k první a druhé přípojce prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, přičemž druhý převodníkový úsek je připojen na straně stejnosměrného napětí k první a druhé přípojce druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, a jeden ze dvou «· ·· · · « « · · · · • · ···«·· · • · ♦ · · ··· ♦ · · · • · · · · · · · ·*· ··· ·· ·« ·· ···· mezilehlých obvodů stejnosměrného napětí je připojitelný ke zdroji síťového stejnosměrného napětí.

Příslušný konfigurační spínač je uspořádán mezi první přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a první přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, a mezi druhou přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a druhou přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, přičemž úsekový vypínač je uspořádán mezi druhou přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a první přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí.

Konfigurační spínače jsou s výhodou provedeny jako mechanické nebo elektronické spínače.

Úsekový vypínač je s výhodou proveden jako mechanický nebo elektronický spínač.

Alespoň jeden zátěžový převodník je zapojen mezi první a druhé přípojky přidružených mezilehlých obvodů stejnosměrného napětí.

Zátěžový převodník je připojen k elektrickému zatížení na straně střídavého napětí.

Elektrickým zatížením je s výhodou třífázové částečné vinutí otáčivého elektrického stroje.

Třífázový rozpojovací spínač je uspořádán mezi třífázovým částečným vinutím a zátěžovým převodníkem.

:

Φ ·· *

·«	•	•		•	•	• · fr
*		*	•	•	•	•	•
•	Φ ·	•		··« ·	•	•	•
♦	«	•			•	•	•
		v				··	*·

Převodníkový obvod podle tohoto vynálezu dále s výhodou obsahuje alespoň jeden pomocný převodník, připojený nepřímo k alespoň jednomu převodníkovému úseku.

Pomocný převodník je připojen, zejména elektromagneticky, k alespoň jednomu převodníkovému úseku prostřednictvím alespoň jednoho vinutí transformátoru.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut způsob připojování k elektrické napájecí síti, obsahující následující kroky:

krok S1 - připojení zdroje síťového střídavého napětí prostřednictvím spínače síťového střídavého napětí k transformátoru a k převodníkovému obvodu, přičemž převodníkový obvod obsahuje alespoň jednu soustavu převodníkových úseků, tvořenou prvním převodníkovým úsekem a druhým převodníkovým úsekem, přičemž každý převodníkový úsek je připojen na straně střídavého napětí k transformátoru, a první převodníkový úsek je připojen na straně stejnosměrného napětí k první a druhé přípojce prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, přičemž druhý převodníkový úsek je připojen na straně stejnosměrného napětí k první a druhé přípojce druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, nebo krok S2 - připojení jednoho ze dvou mezilehlých obvodů stejnosměrného napětí soustavy převodníkových úseků ke zdroji síťového stejnosměrného napětí prostřednictvím spínače síťového stejnosměrného napětí, přičemž předmětný způsob obsahuje následující další kroky:

·· · :

Φ ··· ♦ • φ · « φ φ· · • ΦΦΦ Φ 9 9

9 9 999 φφΦ Φ

Φ ΦΦΦΦ

Φ ·Φ ΦΦ ΦΦ ΦΦΦΦ krok S1.2a - přepínání mezilehlých obvodů stejnosměrného napětí soustavy převodníkových úseků v případě připojení převodnikového obvodu ke zdroji síťového střídavého napětí (krok Sl) takovým způsobem, že zde není žádné přímé spojení mezi mezilehlými obvody stejnosměrného napětí, nebo krok S2.2a - přepínání mezilehlých obvodů stejnosměrného napětí soustavy převodníkových úseků v případě připojení převodnikového obvodu ke zdroji síťového stejnosměrného napětí (krok S2) takovým způsobem, že zde je přímé spojeni mezi mezilehlými obvody stejnosměrného napětí.

Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou obsahuje následující další kroky:

kroky Sl, S1.2a - v případě připojení převodnikového obvodu ke zdroji síťového střídavého napětí, krok S1.2b - rozpojení konfiguračních spínačů, uspořádaných mezi první přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a první přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, a mezi druhou přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a druhou přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, a krok S1.2b - rozpojení úsekového vypínače, uspořádaného mezi druhou přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a první přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí.

		•	•	•	« · ·	• ·
•	*	•	•		Φ « ·	«
•	•	• ·	•		·*· · « »	•
«	•	•	•		• · ·	•
···	• ··	·«			·· ··

kroky S2, S2.2a - v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji síťového stejnosměrného napětí a v případě, že síťové stejnosměrné napětí je výrazně větší, než jmenovité napětí mezilehlého obvodu u mezilehlých obvodů stejnosměrného napětí, krok S2.2b - rozpojení konfiguračních spínačů, uspořádaných mezi první přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a první přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, a mezi druhou přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a druhou přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, a krok S2.2b - sepnuti úsekového vypínače, uspořádaného mezi druhou přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a první přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí.

kroky S2, S2.2a - v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji síťového stejnosměrného napětí a v případě, že síťové stejnosměrné napětí má řádově velikost jmenovitého napětí mezilehlého obvodu u mezilehlých obvodů stejnosměrného napětí, krok S2.2b - sepnuti konfiguračních spínačů, uspořádaných mezi první přípojkou prvního mezilehlého obvodu ···· · ·· · • ♦ ♦ · · · · • 0 · ··· * · 0 · • * · · · 0 ·* 9« 0« «0*0 stejnosměrného napětí a první přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, a mezi druhou přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a druhou přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, a krok S2.2c - rozpojení úsekového vypínače, uspořádaného mezi druhou přípojkou prvního mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí a první přípojkou druhého mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí.

Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou obsahuje následující další krok:

krok SI - v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji síťového střídavého napětí, krok Sl.l - napájeni pomocného převodníku ze zdroje síťového střídavého napětí prostřednictvím transformátoru.

Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou obsahuje následující další krok:

krok S2 - v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji síťového stejnosměrného napětí, krok Ξ2.1 - napájení pomocného převodníku prostřednictvím alespoň jednoho převodníkového úseku.

Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou obsahuje následující další krok:

v případě poruchy prvků převodníkového obvodu, • · φ ♦ · · · • · · ··· · * · · • · ♦ · · · «·» *·· ·* ·♦ ·♦ ··♦· krok S1.2c, S2.2d - odpojení elektrického zatížení, napájeného nepřímo a/nebo přímo prostřednictvím poškozených prvků převodníkového obvodu.

Převodníkový obvod podle tohoto vynálezu má minimální počet spínačů, což umožňuje připojit převodníkový obvod k síti střídavého napětí nebo k síti stejnosměrného napětí. Kromě toho převodníkový obvod podle tohoto vynálezu obsahuje alespoň jednu soustavu převodníkových úseků, která má v každém případě první převodníkový úsek a druhý převodníkový úsek.

V důsledku řešení podle tohoto vynálezu bylo dosaženo velice jednoduché a z prostorového hlediska úsporné konstrukce převodníkového obvodu. Kromě toho převodníkový obvod podle tohoto vynálezu umožňuje omezit na minimum používání součástek, které jsou velice náročné na údržbu, a to zejména spínačů.

Podle tohoto vynálezu jsou v případě připojování k síti střídavého napětí velice výhodným způsobem konfigurační spínače a úsekový vypínač rozpojeny, v důsledku čehož mohou být mezilehlé obvody stejnosměrného napětí přepnuty velice jednoduchým způsobem tak, že zde není žádné přímé spojení mezi těmito mezilehlými obvody stejnosměrného napětí.

Kromě toho v případě připojování k síti stejnosměrného napětí jsou mezilehlé obvody stejnosměrného napětí přepnuty takovým způsobem, že je zde přímé spojení mezi mezilehlými obvody stejnosměrného napětí, takže je mimořádně jednoduché ·· ·· ··»« *··« • 4 ······· • · · · · ··· · · · * • · · · · · * · «· »«· ·· ♦· ···· v závislosti na příslušných požadavcích zapojit mezilehlé obvody stejnosměrného napětí do série nebo paralelně.

Je tak odstraněn velice složitý způsob připojování převodníkového obvodu, a zejména složité uspořádání velkého počtu spínačů.

Kromě toho v důsledku malého počtu spínačů je možno dosahovat mimořádně jednoduchého a flexibilního připojování k široké škále napájecích sítí, a to bez používání přídavných součástí převodníkového obvodu, které by musely být zapojovány nebo rozpojovány, například v případě změny napájecí sítě.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje schéma provedení převodníkového obvodu pro připojení k elektrické napájecí síti; a obr. 2 znázorňuje postupový diagram způsobu připojování k elektrické napájecí síti.

Legenda k obr. 2:

krok Sl - připojení konvertorového obvodu ke zdroji síťového střídavého napětí;

• φ φ φ · φ φ · * φ φφφφ φφφ φφφ φ • φ φφ φφφφ φφφ ΦΦ· φ« Φ· ·· ·♦·· krok Sl. 1 - napájeni pomocného převodníku prostřednictvím transformátoru;

krok S1.2a - přepínání mezilehlých obvodů stejnosměrného napětí tak, že zde není žádné přímé spojení mezi mezilehlými obvody stejnosměrného napětí;

krok S1.2b - rozpojení konfiguračních spínačů a rozpojení úsekového vypínače;

krok S1.2c - v případě poruchy prvků převodníkového obvodu, odpojení od elektrického zatížení, napájeného nepřímo a/nebo přímo prostřednictvím poškozených prvků převodníkového obvodu;

krok S2 - připojení převodníkového obvodu ke zdroji síťového stejnosměrného napětí;

krok S2.1 - napájení pomocného převodníku prostřednictvím alespoň jednoho převodníkového úseku;

krok S2.2a - přepínání mezilehlých obvodů stejnosměrného napětí tak, že je zde přímé spojení mezi mezilehlými obvody stejnosměrného napětí;

krok S2.2b - v případě, že síťové stejnosměrné napětí U_g je podstatně větší, než jmenovité napětí U_d,to rozpojení konfiguračních spínačů a spojení úsekového vypínače;

krok S2.2c - v případě, že síťové stejnosměrné napětí U_g má velikost v řádu jmenovitého napětí Ud,N_ř zapojení konfiguračních spínačů a rozpojení úsekového vypínače;

·· ♦· ♦ · * · · • * ··«·«· · • · · · · »·· · · ♦ · • · ·· · · · ♦ *«· *·· ·· · ·· ···· krok S2.2d - v případě poruchy prvků převodníkového obvodu, odpojení elektrického zatížení, napájeného nepřímo a/nebo přímo prostřednictvím porouchaných prvků převodníkového obvodu.

Příklady provedení vynálezu

Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněno provedení převodníkového obvodu pro připojení k elektrické napájecí síti. Na vyobrazení podle obr. 2 je dále znázorněn postupový diagram způsobu připojování k elektrické napájecí síti podle tohoto vynálezu.

Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 1, tak převodníkový obvod obsahuje alespoň jednu soustavu 5 převodníkových úseků, sestávající z prvního převodníkového úseku 5.1 a z druhého převodníkového úseku 5.2. Každý převodníkový úsek 5.1 a 5.2 je připojen prostřednictvím své přípojky střídavého napětí k příslušnému vinutí transformátoru 7, který může být připojen ke zdroji 2 síťového střídavého napětí.

V případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji 2 síťového střídavého napětí je transformátor 7 připojen ke zdroji 2 síťového střídavého napětí prostřednictvím spínače 4 síťového střídavého napětí.

První převodníkový úsek 5.1 je připojen na straně stejnosměrného napětí k první přípojce 9.11 a ke druhé přípojce 9.12 prvního mezilehlého obvodu 14.1 stejnosměrného napětí. Kromě toho je druhý převodníkový úsek 5.2 připojen na · ······ · » » · · ··· ♦ · · · • · · · · · · · ·· ·· ·» ·· ·· ·♦·· straně stejnosměrného napětí k první přípojce 9.21 a ke druhé přípojce 9.22 druhého mezilehlého obvodu 14.2 stejnosměrného napětí.

V souladu s vyobrazením podle obr. 1 je jak první mezilehlý obvod 14.1 stejnosměrného napětí, tak i druhý mezilehlý obvod 14.2 stejnosměrného napětí každý opatřen kondenzátorem 6 mezilehlého obvodu, který tvoří zásobník či akumulátor energie.

Kromě toho jsou zde obvykle uspořádány další prvky mezilehlého obvodu stejnosměrného napětí, jako jsou vybíjecí ústroji a/nebo filtrační prvky pro snížení nebo odstranění harmonických složek napětí mezilehlého obvodu, a to v závislosti na požadavcích, kladených na převodníkový obvod, kteréžto prvky však nejsou na vyobrazeních znázorněny z důvodů větší jasnosti a přehlednosti.

Kromě toho může být zdroj 1 síťového stejnosměrného napětí připojen k jednomu z mezilehlých obvodů 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí, přičemž převodníkový obvod může být připojen k tomuto zdroji síťového stejnosměrného napětí prostřednictvím spínače 3 síťového stejnoměrného napětí.

Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 1, tak v souladu s předmětem tohoto vynálezu jsou příslušné konfigurační spínače 10.1 a 10.2 uspořádány mezi první přípojkou 9.11 prvního mezilehlého obvodu 14.1 stejnosměrného napětí a první přípojkou 9.21 druhého mezilehlého obvodu 14.2 stejnosměrného napětí, a rovněž mezi druhou přípojkou 9.12 prvního mezilehlého obvodu 14.1 stejnosměrného napětí a ¹⁵ :

« · · ·'» · · · · · · • · * · » · * • * · ··· · · ♦ · • · ♦ · · · • ·· ♦· ·· ···· druhou přípojkou 9.22 druhého mezilehlého obvodu 14.2 stejnosměrného napětí.

Kromě toho v souladu s předmětem tohoto vynálezu je úsekový vypínač 11 uspořádán mezi druhou přípojkou 9.12 prvního mezilehlého obvodu 14.1 stejnosměrného napětí a první přípojkou 9.21 druhého mezilehlého obvodu 14.2 stejnosměrného napětí.

Konfigurační spínače 10.1 a 10.2 a úsekový vypínač 11 jsou s výhodou provedeny jako mechanické nebo elektronické spínače. V důsledku dvou konfiguračních spínačů 10.1 a 10.2 a úsekového vypínače 11 je převodníkový obvod proveden s minimálním počtem na údržbu náročných součástek, přičemž je kromě toho proveden velice jednoduchým a prostorově úsporným způsobem.

Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 2, tak v souladu s předmětem tohoto vynálezu v případě již uvedeného připojení převodníkového obvodu ke zdroji 2 síťového střídavého napětí (krok Sl), jsou dva mezilehlé obvody 14.1 a

14,2 stejnosměrného napětí soustavy 5 převodníkových úseků zapojeny takovým způsobem, že zde není žádné přímé spojení mezi mezilehlými obvody 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí (krok Sl.2a).

Za tím účelem jsou konfigurační spínače 10.1 a 10,2 a úsekový vypínač 11 rozpojeny (krok S1.2b), v důsledku čehož je dosaženo jednoduchého připojení k odpovídající síti střídavého napětí.

* 9

Μ ·««

Kromě toho je alespoň jeden zátěžový převodník 12 zapojen mezi první přípojku 9.11 a 9.21 a druhou přípojku 9.12 a 9.22 přidruženého mezilehlého obvodu 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí. To umožňuje zajistit vyvážené napájení elektrického zatížení 13, zejména třífázového částečného vinutí otáčivého elektrického stroje, připojeného k zátěžovému převodníku 12, a to bez složitých adaptací nebo uspořádání převodnikového obvodu a jeho přizpůsobení elektrickému zatížení 13.

Kromě toho, na transformátoru 1_ je v souladu s vyobrazením podle obr. 1 uspořádáno alespoň jedno vinutí, ke kterému je v každém případě připojen alespoň jeden pomocný převodník 8^, který například napájí klimatizační systém a ventilátor elektrického kolejového vozidla, a který v případě připojení převodnikového obvodu ke zdroji 2 síťového střídavého napětí (krok Sl) je napájen tímto zdrojem 2 přes transformátor 7 (krok Sl.l). V důsledku toho není nutno s výhodou používat přídavný transformátor pro napájení pomocného převodníku 8.

V souladu s vyobrazením podle obr. 2 pak v případě již uvedeného připojení převodnikového obvodu ke zdroji 1^ síťového stejnosměrného napětí (krok S2) jsou dva mezilehlé obvody 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí soustavy 5 převodníkových úseků zapojeny podle tohoto vynálezu takovým způsobem, že je zde přímé spojení mezi mezilehlými obvody 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí (krok S2.2a).

V případě, kdy je síťové stejnosměrné napětí U_g výrazně větší, než jmenovité napětí U_d,N mezilehlého obvodu u mezilehlých obvodů 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí, jsou za »· ·· * »» » ♦ · · · • · ··»··· * • b * * · ··· · · b · • b * · · · * · «·· ··· *b bb ·· ···· tím účelem konfigurační spínače 10.1 a 10.2 vypnuty (krok S2.2b), přičemž úsekový vypínač 11 je zapnut (krok S2.2b), v důsledku čehož je provedeno jednoduché připojení k odpovídající šiti stejnosměrného napětí prostřednictvím zapojeni dvou mezilehlých obvodů 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí do série.

Dva mezilehlé obvody 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí jsou s výhodou zapojeny do série v případě, kdy je síťové stejnosměrné napětí U_g dvakrát větší, než jmenovité napětí U_d,N mezilehlého obvodu.

Kromě toho každý zátěžový převodník 12, zapojený mezi první přípojku 9.11 a 9.21 a druhou přípojku 9.12 a 9.22 přidruženého mezilehlého obvodu 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí, je obdobně zapojen do série v důsledku toho, že dva mezilehlé obvody 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí jsou zapojeny do série.

V důsledku zapojení do série dvou mezilehlých obvodů 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí a příslušných převodníkových úseků 5.1 a 5.2 a zátěžových převodníků 12 k nim připojených, je hodnota napětí mezilehlého obvodu příslušného kondenzátoru 6 mezilehlého obvodu rozdělena v souladu s hodnotami přidruženého kondenzátoru 6 mezilehlého obvodu.

Mimořádně výhodný výsledek spočívá v tom, že zejména v případě, kdy je síťové stejnosměrné napětí U_g větší nebo rovno hodnotě 3kV, mohou být použity usměrňovače s obvyklou povolenou hodnotou opačného napětí, a to jak u zátěžových převodníků 12, tak i u převodníkových úseků 5.1 a 5.2, ·· »· » »» · · »· * • * >*··· * • · · · * ··· · · · · • · · * · * · ·

«.« »·· »* ·· ·· ···* jelikož odpovídajícím způsobem rozdělené hodnoty napětí mezilehlého obvodu jsou přítomny jak u zátěžových převodníků 12, tak i u převodníkových úseků 5.1 a 5.2.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu dále v případě, kdy síťové stejnosměrné napětí U_g je v řádu velikosti jmenovitého napětí U_d,N mezilehlého obvodu u mezilehlých obvodů 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí, jsou konfigurační spínače 10.1 a 10.2 sepnuty (krok S2.2c), přičemž úsekový vypínač 11 je rozpojen (krok S2.2c), v důsledku čehož je dosaženo velice jednoduchého připojení k odpovídající síti stejnosměrného napětí prostřednictvím zapojení dvou mezilehlých obvodů 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí paralelně.

Kromě toho každý zátěžový převodník 12, zapojený mezi první přípojkou 9.11 a 9.21 a druhou přípojkou 9.12 a 9.22 přidruženého mezilehlého obvodu 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí, je obdobně zapojen paralelně v důsledku paralelního zapojení obou mezilehlých obvodů 14.1 a 14.2 stejnosměrného napětí.

V souladu s vyobrazením podle obr. 2 pak v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji síťového stejnosměrného napětí (krok S2), je pomocný převodník 8, připojený k transformátoru 7, napájen (krok S2.1) prostřednictvím alespoň jednoho převodníkového úseku 5.1 a 5.2. Toto napájení je s výhodou prováděno prostřednictvím alespoň jednoho vinutí transformátoru 7, v důsledku čehož je pomocný převodník 8 nepřímo připojen k alespoň jednomu převodníkovému úseku 5.1 a 5.2.

I t I « · · • 9 · 0*0 9 ♦ 9 9

9 9 9 9 9

99 · ·♦♦

V důsledku toho je pomocný převodník 8 elektromagneticky připojen k alespoň jednomu převodníkovému úseku 5.1 a 5.2 prostřednictvím vinutí transformátoru

Stejně jako v případě připojení převodnikového obvodu ke zdroji 2 síťového střídavého napětí pak přídavný transformátor pro napájení pomocného převodníku í3 a dalšího ústrojí, například v podobě měniče, který mění síťové stejnosměrné napětí U_g zdroje 1. síťového stejnosměrného napětí a napájí uvedený přídavný transformátor, není třeba.

Kromě toho v souladu s vyobrazením podle obr. 1 zátěžový převodník 12 napájí elektrické zatížení 13, ztělesněné jako třífázové částečné vinutí otáčivého elektrického stroje. Pokud dojde k poruše v převodníkovém okruhu, zejména k poruše prvků převodnikového okruhu, jako například v převodníkovém úseku 5.1 a 5.2, v mezilehlém obvodu 14.1 a 14.2 nebo v zátěžovém převodníku 12, potom elektrické zatížení 13, napájené přímo a/nebo nepřímo prostřednictvím poškozených prvků obvodu, je odpojeno v souladu s předmětem tohoto vynálezu.

Toto odpojení je provedeno v souladu s vyobrazením podle obr. 2 pokud dojde ke shora uvedené poruše, a to v případě připojeni převodnikového obvodu ke zdroji 2 síťového střídavého napětí (krok S1.2c) nebo v případě připojení převodnikového obvodu ke zdroji 1^ síťového stejnosměrného napětí, pokud má síťové stejnosměrné napětí U_g velikost řádu jmenovitého napětí U_d,_N mezilehlého obvodu (krok S2.2d).

Pro odpojení elektrického zatížení 13, provedeného jako třífázové částečné vinutí otáčivého elektrického stroje, je • » · ♦ · · * « 0 • ···*· 0 • · · · ♦«· · V · * • · · · * ♦ * «* ·· ·♦ ·« ·♦·· třífázový rozpojovací spínač 15 uspořádán mezi zátěžovým převodníkem 12 a třífázovým částečným vinutím v souladu s vyobrazením podle obr. 1.

Pokud dojde ke shora uvedené poruše prvků obvodu, které nepřímo a/nebo přímo napájejí elektrické zatížení 13, potom je elektrické zatížení 13 odpojeno prostřednictvím vypnutí třífázového rozpojovacího spínače 15.

Pokud je převodníkový obvod využíván zejména u kolejového železničního vozidla, tak po odpojení třífázového částečného vinutí otáčivého elektrického stroje, využívaného například jako hnací motor, se kolejové vozidlo může stále ještě pohybovat vlastní silou, neboť další částečné vinutí otáčivého elektrického stroje je nadále napájeno prostřednictvím nepoškozených prvků převodníkového obvodu. Kromě toho může uvedené odpojeni s výhodou velmi úspěšně zabránit šíření poruch do nepoškozených součástí obvodu.

Závěrem je nutno konstatovat, že převodníkový obvod podle tohoto vynálezu představuje cenově mimořádně výhodné řešeni, jelikož je používáno minimálního počtu součástek, zejména spínačů, v důsledku čehož mohou být minimalizovány složité a náročné práce při údržbě spínačů, stejně jako může být prováděna velmi jednoduchá aktivace spínačů.

Kromě toho způsob podle tohoto vynálezu umožňuje jednoduché a flexibilní připojování k široké škále napájecích sítí, zejména k sítím stejnoměrného napětí, majícím různé hodnoty napětí, a k sítím střídavého napětí, majícím proměnlivé hodnoty napětí a frekvencí, a to bez využívání přídavných součásti převodníkového okruhu, které by musely • to »· toto·· to to to to » · ···♦·· v * to « to to ··· · · to · • * ·· to to to » ·· ··· ·· ·· «· «··· být připojovány nebo odpojovány například v případě přepnutí na jinou napájecí síť.

Claims

1. Převodnikový obvod napájecí síti, převodníkových úsekem (5.1) a pro alespoň tvořenou připojení jednu prvním úsekem elektrické soustavu (5) je mající úseků, druhým převodníkovým každý převodnikový úsek (5.1, 5.2) střídavého napětí k příslušnému vinutí který může být připojen ke zdroji (2) napětí, a první převodnikový úsek (5.1) je připojen na straně převodníkovým (5.2), přičemž na straně připojen transformátoru (7), síťového střídavého stejnosměrného napětí k první a druhé přípojce (9.11, 9.12) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí, přičemž druhý převodnikový úsek (5.2) je připojen na straně stejnosměrného napětí k první a druhé přípojce (9.21, 9.22) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí, a jeden ze dvou mezilehlých obvodů napětí je připojitelný ke zdroji napětí, vyznač konfigurační spínač přípojkou (9.11) stejnosměrného napětí a první přípojkou mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného (14.1, 14.2) (1) síťového u j i c (10.1, prvního se tím, stejnosměrného stejnosměrného že příslušný

10.2) je uspořádán mezi první mezilehlého obvodu (14.1) (9.21) druhého napětí, druhou přípojkou (9.12) prvního mezilehlého obvodu a mezi (14.1)

stejnosměrného napětí a druhou přípoj kou (9.22) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí, přičemž úsekový vypínač (11) je uspořádán mezi druhou přípojkou (9.12) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí a první přípojkou (9.21) druhého

mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí.

2. Převodnikový obvod podle vyznačující se tím, že nároku 1, konfigurační *« *

:

Μ' spínače (10.1, 10.2) jsou provedeny jako mechanické nebo elektronické spínače.

3.

v y z n vypínač spínač.

Převodníkový a č u j i c i (11) je proveden obvod jako podle nároku

1, i m , že mechanický úsekový nebo elektronický

4. Převodníkový obvod podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jeden zátěžový převodník (12) je zapojen mezi první a druhé přípojky (9.11, 9.12, 9.21, 9.22) přidružených mezilehlých obvodů (14.1, 14.2) stejnosměrného napětí.

5. Převodníkový obvod podle nároku 4, vyznačující se tím, že zátěžový převodník (12) je připojen k elektrickému zatížení (13) na straně střídavého napětí.

6. Převodníkový obvod podle nároku 5, vyznačuj ící s e t í m , že elektrickým zatížením (13) je třífázové částečné vinutí otáčivého elektrického stroje. 7. Převodníkový obvod podle nároku 6, vyznačuj ící s e t í m , že třífázový rozpojovací spínač (15 ) je uspořádán mezi třífázovým

částečným vinutím a zátěžovým převodníkem (12).

8. Převodníkový obvod podle nároku 1, vyznačující se tím, že je uspořádán

• toto M ·♦ • to • · to * · * • to to • • » · · ♦ to * to · to • to· · · to • • to to · to • ·*· ·· to· ·· • toto·

alespoň jeden pomocný převodník (8), připojený nepřímo k alespoň jednomu převodníkovému úseku (5.1, 5.2).

9. Převodníkový obvod podle nároku 8, vyznačující se tím, že pomocný převodník (8) je připojen, zejména elektromagneticky, k alespoň jednomu převodníkovému úseku (5.1, 5.2) prostřednictvím alespoň jednoho vinutí transformátoru (7).

10. Způsob připojování k elektrické napájecí síti, obsahující následující kroky:

krok Sl - připojení zdroje (2) síťového střídavého napětí prostřednictvím spínače (4) síťového střídavého napětí k transformátoru (7) a k převodníkovému obvodu, přičemž převodníkový obvod obsahuje alespoň jednu soustavu (5) převodníkových úseků, tvořenou prvním převodníkovým úsekem (5.1) a druhým převodníkovým úsekem (5.2), přičemž každý převodníkový úsek (5.1, 5.2) je připojen na straně střídavého napětí k transformátoru (7), a první převodníkový úsek (5.1) je připojen na straně stejnosměrného napětí k první a druhé přípojce (9.11, 9.12) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí, přičemž druhý převodníkový úsek (5.2) je připojen na straně stejnosměrného napětí k první a druhé přípojce (9.21, 9.22) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí, nebo krok S2 - připojení jednoho ze dvou mezilehlých obvodů (14.1, 14.2) stejnosměrného napětí soustavy (5) převodníkových úseků ke zdroji (1) síťového stejnosměrného napětí prostřednictvím spínače (3) síťového stejnosměrného napětí, vyznačující se tím, že

w p » w ** *· *· • ♦ • » • 9 * • * · • ♦ • • • * · • · • • • • * 9 • • 9 • ··· ·· ♦ ···

obsahuje následující další kroky:

krok S1.2a - přepínáni mezilehlých obvodů (14.1, 14.2) stejnosměrného napětí soustavy (5) převodníkových úseků v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji (2) síťového střídavého napětí (krok Sl) takovým způsobem, že zde není žádné přímé spojení mezi mezilehlými obvody (14.1,

14.2) stejnosměrného napětí, nebo krok S2.2a - přepínání mezilehlých obvodů (14.1, 14.2) stejnosměrného napětí soustavy (5) převodníkových úseků v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji (1) síťového stejnosměrného napětí (krok S2) takovým způsobem, že zde je přímé spojení mezi mezilehlými obvody (14.1, 14.2) stejnosměrného napětí.

11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že obsahuje následující další kroky:

kroky Sl, S1.2a - v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji (2) síťového střídavého napětí, krok S1.2b - rozpojení konfiguračních spínačů (10.1,

10.2), uspořádaných mezi první přípojkou (9.11) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí a první přípojkou (9.21) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí, a mezi druhou přípojkou (9.12) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí a druhou

• to to* *· *· ·· ·· • * to · to • • · • • • • * * * to • • • • · • ··· • · to « • • • • e to to • ··· ··· • to ·· ·· ··· ·

přípojkou (9.22) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí, a krok S1.2b - rozpojení úsekového vypínače (11), uspořádaného mezi druhou přípojkou (9.12) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí a první přípojkou (9.21) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí.

12. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že obsahuje následující další kroky:

kroky S2, S2.2a - v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji (1) síťového stejnosměrného napětí a v případě, že síťové stejnosměrné napětí (U_g) je výrazně větší, než jmenovité napětí (Ud,w) mezilehlého obvodu u mezilehlých obvodů (14.1, 14.2) stejnosměrného napětí,

krok S2.2b - rozpojení konfiguračních i spínačů (10.1, 10.2), uspořádaných mezi prvni přípojkou (9.11) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí 3 i první přípojkou (9.21) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí , a mezi druhou přípojkou (9.12) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí a druhou přípojkou (9.22) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí . a krok S2.2b sepnuti úsekového vypínače (11),

uspořádaného mezi druhou přípojkou (9.12) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí a první přípojkou (9.21) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí.

27 • • * • ♦ ·· · »» ·· « ♦ * * · · • · · · · • * · ·*· · » 4 • ♦ · · í » · ·· ·· 13. Způsob podle nároku 10, vyznačuj ící se tím, že obsahuje

následující další kroky:

kroky S2, S2.2a - v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji (1) síťového stejnosměrného napětí a v případě, že síťové stejnosměrné napětí (U_g) má řádově velikost jmenovitého napětí (U_d(N) mezilehlého obvodu u

14.2) stejnosměrného napětí, krok S2.2b - sepnutí konfiguračních spínačů (10.1,

10.2), uspořádaných mezi první přípojkou (9.11) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí a první přípojkou (9.21) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí, a mezi druhou přípojkou (9.12) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí a druhou přípojkou (9.22) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí, a krok S2.2c - rozpojení úsekového vypínače (11), uspořádaného mezi druhou přípojkou (9.12) prvního mezilehlého obvodu (14.1) stejnosměrného napětí a první přípojkou (9.21) druhého mezilehlého obvodu (14.2) stejnosměrného napětí.

14. Způsob podle nároku vyznačující se tím, že

10, obsahuje následující další krok:

krok S1

- v případě připojeni převodníkového obvodu ke zdroji (2) síťového střídavého napětí,

28 í krok Sl.l - napájení pomocného převodníku (8) ze zdroje (2) síťového střídavého napětí prostřednictvím transformátoru (7).

·· ·· *»

44 * · • · • • · A • • 4 • t • * • • · • ··· 9 « » 4 4 • 44 • 4 • • 4 4 ♦ · »*· ·

15. Způsob podle nároku vyznačující se tím, že

10, obsahuje následující další krok:

krok 52 - v případě připojení převodníkového obvodu ke zdroji (1) síťového stejnosměrného napětí, krok S2.1 napájení pomocného převodníku prostřednictvím alespoň jednoho převodníkového úseku (5.1,

5.2) .

16. Způsob podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že obsahuje následující další krok:

v případě poruchy prvků převodníkového obvodu, krok S1.2c, S2.2d - odpojení elektrického zatížení (13), napájeného nepřímo a/nebo přímo prostřednictvím poškozených prvků převodníkového obvodu.