[发明专利]为铁路车辆供电的系统和方法、该系统的转换器、控制单元和空调单元

说明书

技术领域

本发明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。

发明内容

在文中，本发明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，本发明涉及一种铁路车辆，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，