Двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока, система управления приводом железнодорожного вагона и система фидера питания контактной сети

Двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока, система управления приводом железнодорожного вагона и система фидера питания контактной сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к преобразователю постоянного тока, который используется, когда источники постоянного напряжения подключены друг к другу, и применяется, например, в электрическом транспортном средстве или тому подобное, на котором установлено устройство - накопитель энергии.

Уровень техники

Обычно в железнодорожной системе используется известная технология, в которой применяют устройство - накопитель энергии, такое как вторичная аккумуляторная батарея или электрический двухслойный конденсатор, и кинетическую энергию транспортного средства эффективно используют путем накопления избыточной регенеративной энергии, генерируемой при торможении транспортного средства, и сохраненную электроэнергию используют, когда транспортное средство ускоряется. В этом случае промежуточный вольтодобавочный преобразователь (ниже двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока), который способен управлять потоками энергии в двух направлениях, используют для подключения провода постоянного тока и устройства - накопителя энергии (см., например, Патентный документ 1).

Патентный документ 1: Выложенная заявка на японский патент №2005-206111

Однако двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока, как описано выше, не может управлять током, когда напряжение на первичной стороне ниже, чем напряжение на вторичной стороне преобразователя, из-за конфигурации цепей. Поэтому двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока требуется использовать в условиях, когда напряжение на первичной стороне всегда выше, чем напряжение на вторичной стороне.

Для решения такой задачи используют преобразователь постоянного тока (ниже двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока), который позволяет передавать энергию в обоих направлениях, с первичной стороны на вторичную сторону и со вторичной стороны на первичную сторону, независимо от величины отношения между напряжением на первичной стороне и напряжением на вторичной стороне двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока. Такая конфигурация цепи раскрыта, например, в Патентном документе 2.

Патентный документ 2: Выложенная Заявка на японский патент №2001-268900

Сущность изобретения

Задача, решаемая изобретением

Однако в двунаправленном промежуточном вольтодобавочном преобразователе постоянного тока, раскрытом в Патентном документе 2, рабочая конфигурация переключающих элементов определяется для каждого из четырех режимов работы, то есть для случая установки напряжения на первичной стороне выше, чем напряжение на вторичной стороне, и случая установки напряжения на первичной стороне ниже, чем напряжение на вторичной стороне, когда энергия протекает с первичной стороны на вторичную сторону, и для случая установки, когда напряжение на первичной стороне выше, чем напряжение на вторичной стороне, и для случая установки, когда напряжение на первичной стороне ниже, чем напряжение на вторичной стороне, когда энергия протекает с вторичной стороны на первичную сторону. Поэтому, например, такая технология не учитывает случай, когда напряжение на первичной стороне и напряжение на вторичной стороне одинаковы, и случай, когда поток энергии равен нулю, таким образом, невозможно постоянно осуществлять передачу между рабочими режимами.

Кроме того, коэффициент проводимости каждого переключающего элемента описан, как управляемый по объему, таким образом, что не учитывается автоматическое управление потоком энергии на основе мгновенного значения.

Таким образом, невозможно автоматически управлять направлением и величиной мощности, передаваемой с первичной стороны на вторичную сторону и с вторичной стороны на первичную сторону в преобразователе постоянного тока для заданного значения, непрерывно, на основе мгновенного значения.

Настоящее изобретение выполнено с целью решения таких проблем, и цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока, систему привода железнодорожного вагона и систему фидера питания контактной сети, которая позволяет осуществлять поток энергии в обоих направлениях с первичной стороны на вторичную сторону и с вторичной стороны на первичную сторону, независимо от соотношения величины между напряжением вторичной стороны и напряжением первичной стороны, в состоянии, когда разные источники постоянного напряжения подключены к первичной стороне и ко вторичной стороне в преобразователе постоянного тока, и автоматически управляющую направлением и величиной мощности для требуемого значения непрерывно, на основе мгновенного значения.

Средство решения проблемы

В соответствии с аспектом настоящего изобретения предложен двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока, в котором мощность постоянного тока подают в двух направлениях между двумя источниками постоянного напряжения, источника питания первичной стороны и источника питания вторичной стороны. Двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока включает в себя модуль преобразования первичной стороны, который соединен с выводом входа/выхода источника питания первичной стороны и выполняет операцию преобразования мощности для источника питания первичной стороны; модуль преобразования вторичной стороны, который соединен с выводом входа/выхода источника питания вторичной стороны и выполняет операцию преобразования мощности для источника питания вторичной стороны; соединительный модуль, который соединяет модуль преобразования первичной стороны и модуль преобразования вторичной стороны друг с другом и выполняет роль посредника при подаче и приеме мощности между модулем преобразования первичной стороны и модулем преобразования вторичной стороны; и модуль управления, который детектирует, по меньшей мере, напряжение модуля преобразования первичной стороны на стороне источника питания и напряжение модуля преобразования вторичной стороны на стороне источника питания среди напряжения модуля преобразования первичной стороны на стороне источника питания, напряжения модуля преобразования вторичной стороны на стороне источника питания и напряжения в произвольной точке между соединительным выводом на стороне положительного электрода и соединительным выводом на стороне отрицательного электрода соединительного модуля, каждый из которых соединяет модуль преобразования первичной стороны и модуль преобразования вторичной стороны, детектирует, по меньшей мере, один из тока, протекающего в/из модуля преобразования первичной стороны, тока, протекающего в/из модуля преобразования вторичной стороны, и тока, протекающего в/из соединительного модуля, выполняет управление так, что выбранный один из детектируемых токов соответствует значению команды, соответствующему выбранному одному из детектируемых токов, и который управляет операцией преобразования мощности для модуля преобразования первичной стороны и модуля преобразования вторичной стороны на основе детектируемого напряжения модуля преобразования первичной стороны на стороне источника питания, детектируемого напряжения модуля преобразования вторичной стороны на стороне источника питания, выбранного одного из токов, и сигнала на основе величины команды, соответствующей выбранному одному из токов таким образом, что направлением и величиной мощности, протекающей в двух направлениях между источником питания первичной стороны и источником питания вторичной стороны, управляют с возможностью их непрерывного изменения на основе мгновенного значения независимо от взаимосвязи величины между напряжением источника питания первичной стороны и напряжением источника питания вторичной стороны в состоянии, когда два источника постоянного напряжения соединены друг с другом.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система управления приводом железнодорожного вагона, включающая в себя обратный преобразователь для управления приводом, которая подает энергию, передаваемую из провода к электродвигателю в качестве энергии привода; устройство - накопитель энергии, которое накапливает энергию, передаваемую из этого провода; и двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока, который предусмотрен между проводом и устройством - накопителем энергии и управляет мощностью в проводе и в устройстве - накопителе энергии в двух направлениях. Двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока включает в себя модуль преобразования первичной стороны, который соединен с выводом входа/выхода источника питания первичной стороны и выполняет операцию преобразования мощности для источника питания первичной стороны; модуль преобразования вторичной стороны, который соединен с выводом входа/выхода источника питания вторичной стороны и выполняет операцию преобразования мощности для источника питания вторичной стороны; соединительный модуль, который соединяет модуль преобразования первичной стороны и модуль преобразования вторичной стороны друг с другом и который выполняет роль посредника для подачи и приема мощности между модулем преобразования первичной стороны и модулем преобразования вторичной стороны; и модуль управления, который детектирует, по меньшей мере, напряжение модуля преобразования первичной стороны на стороне источника питания и напряжение модуля преобразования вторичной стороны на стороне источника питания среди напряжения модуля преобразования первичной стороны на стороне источника питания, напряжения модуля преобразования вторичной стороны на стороне источника питания и напряжения в произвольной точке между соединительным выводом на стороне положительного электрода и соединительным выводом на стороне отрицательного электрода соединительного модуля, каждый из которых содержит модуль преобразования первичной стороны и модуль преобразования вторичной стороны, детектирует, по меньшей мере, один из тока, протекающего в/из модуля преобразования первичной стороны, тока, протекающего в/из модуля преобразования вторичной стороны, и тока, протекающего в/из соединительного модуля, выполняет управление таким образом, что выбранный один из детектируемых токов соответствует величине команды, соответствующей выбранному одному из детектируемых токов, и который управляет операцией преобразования мощности для модуля преобразования первичной стороны и модуля преобразования вторичной стороны на основе детектируемого напряжения модуля преобразования первичной стороны на стороне источника питания, детектируемого напряжения модуля преобразования вторичной стороны на стороне источника питания, выбранного одного из токов, и сигнала, который основан на величине команды, соответствующей выбранному одному из токов, таким образом, что направлением и величиной мощности, протекающей в двух направлениях между источником питания первичной стороны и источником питания вторичной стороны, управляют с возможностью их непрерывного изменения на основе мгновенного значения независимо от величины отношения между напряжением источника питания первичной стороны и напряжением источника питания вторичной стороны в состоянии, в котором два источника постоянного напряжения соединены друг с другом.

В соответствии с еще одним другим аспектом настоящего изобретения предложена система фидера питания контактной сети, которая подает энергию для транспортного средства от источника питания постоянного тока, соединенного с проводом и рельсом. Система фидера питания контактной сети включает в себя обратный преобразователь для управления приводом, который подает мощность, передаваемую из провода в электродвигатель, как мощность для привода; устройство - накопитель энергии, которое сохраняет энергию, подаваемую из провода; и двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока, который предусмотрен между проводом и устройством - накопителем энергии и управляет мощностью провода и устройства - накопителя энергии в двух направлениях. Двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока включает в себя модуль преобразования первичной стороны, который соединен с выводом входа/выхода источника питания первичной стороны и выполняет операцию преобразования энергии для источника питания первичной стороны; модуль преобразования вторичной стороны, который соединен с выводом входа/выхода источника питания вторичной стороны и выполняет операцию преобразования энергии для источника питания вторичной стороны; соединительный модуль, который соединяет модуль преобразования первичной стороны и модуль преобразования вторичной стороны друг с другом, и который выполняет роль посредника при подаче и приеме мощности между модулем преобразования первичной стороны и модулем преобразования вторичной стороны; и модуль управления, который детектирует, по меньшей мере, напряжение модуля преобразования первичной стороны на стороне источника питания и напряжение модуля преобразования вторичной стороны на стороне источника питания среди напряжения модуля преобразования первичной стороны на стороне источника питания, напряжения модуля преобразования вторичной стороны на стороне источника питания, и напряжения в произвольной точке между соединительным выводом стороны положительного электрода и соединительным выводом стороны отрицательного электрода соединительного модуля, каждый из которых соединяет модуль преобразования первичной стороны и модуль преобразования вторичной стороны, детектирует, по меньшей мере, один из тока, протекающего в/из модуля преобразования первичной стороны, тока, протекающего в/из модуля преобразования вторичной стороны, и тока, протекающего в/из соединительного модуля, выполняет управление таким образом, что выбранный один из детектируемых токов соответствует значению команды, соответствующему выбранному одному из детектируемых токов, и который управляет операцией преобразования энергии для модуля преобразования первичной стороны и модуля преобразования вторичной стороны, на основе детектируемого напряжении модуля преобразования первичной стороны на стороне источника питания, детектируемого напряжения модуля преобразования вторичной стороны на стороне источника питания, выбранного одного из токов и сигнала на основе значения команды, соответствующего выбранному одному из токов, таким образом, что направлением и величиной мощности, протекающей в двух направлениях между источником питания первичной стороны и источником питания вторичной стороны, управляют с возможностью непрерывного их изменения на основе мгновенного значения независимо от величины отношения между напряжением источника питания первичной стороны и напряжением источника питания вторичной стороны в состоянии, в котором два источника постоянного напряжения соединены друг с другом.

Эффект изобретения

В соответствии с аспектом настоящего изобретения предложен двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока, в котором мощность постоянного тока подают в двух направлениях между двумя источниками постоянного напряжения источника питания первичной стороны и источника питания вторичной стороны.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана конфигурационная схема двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.2 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30а управления в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.3 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 31а изменения команды тока, в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.4 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 32а регулировки команды тока в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.5 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 33а управления в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.6 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 34а генерирования команды степени модуляции в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.7 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 35а генерирования сигнала затвора в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.8 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.9 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.10 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.11 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.12 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.13 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.14 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.15 показан график, иллюстрирующий моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с первым вариантом воплощения.

На фиг.16 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.17 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30b управления в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.18 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 32b регулировки команды тока в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.19 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 60 расчета величины операции, ограничивающей верхний предел напряжения конденсатора на первичной стороне в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.20 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 61 расчета величины операции, ограничивающей нижний предел напряжения конденсатора на первичной стороне в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.21 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 62 расчета величины операции, ограничивающей верхний предел напряжения конденсатора на вторичной стороне в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.22 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 63 расчета величины операции, ограничивающей нижний предел напряжения конденсатора на вторичной стороне в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.23 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 66 расчета величины операции, ограничивающей верхний предел тока цепи переключения первичной стороны в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.24 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 67 расчета величины операции, ограничивающей верхний предел тока цепи переключения первичной стороны в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.25 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 68 расчета величины операции, ограничивающей верхний предел тока цепи переключения вторичной стороны в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.26 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 69 расчета величины операции, ограничивающей верхний предел тока цепи переключения вторичной стороны в соответствии со вторым вариантом воплощения.

На фиг.27 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с третьим вариантом воплощения.

На фиг.28 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30с управления в соответствии с третьим вариантом воплощения.

На фиг.29 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с четвертым вариантом воплощения.

На фиг.30 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30d управления в соответствии с четвертым вариантом воплощения.

На фиг.31 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 31b изменения ток-команда в соответствии с четвертым вариантом воплощения.

На фиг.32 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с пятым вариантом воплощения.

На фиг.33 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30е управления в соответствии с пятым вариантом воплощения.

На фиг.34 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с шестым вариантом воплощения.

На фиг.35 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30f управления в соответствии с шестым вариантом воплощения.

На фиг.36 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с седьмым вариантом воплощения.

На фиг.37 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30g управления в соответствии с седьмым вариантом воплощения.

На фиг.38 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 34b, генерирующего команду степени модуляции в соответствии с седьмым вариантом воплощения.

На фиг.39 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с седьмым вариантом воплощения.

На фиг.40 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с седьмым вариантом воплощения.

На фиг.41 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с седьмым вариантом воплощения.

На фиг.42 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с седьмым вариантом воплощения.

На фиг.43 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с восьмым вариантом воплощения.

На фиг.44 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30h управления в соответствии с восьмым вариантом воплощения.

На фиг.45 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 34с генерирования команды степени модуляции в соответствии с восьмым вариантом воплощения.

На фиг.46 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 35b генерирования сигнала затвора в соответствии с восьмым вариантом воплощения.

На фиг.47 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с восьмым вариантом воплощения.

На фиг.48 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с восьмым вариантом воплощения.

На фиг.49 показан график, иллюстрирующий результат моделирования формы колебаний во время работы двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с восьмым вариантом воплощения.

На фиг.50 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с девятым вариантом воплощения.

На фиг.51 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30i управления в соответствии с девятым вариантом воплощения.

На фиг.52 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с десятым вариантом воплощения.

На фиг.53 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30j управления в соответствии с десятым вариантом воплощения.

На фиг.54 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 34d генерирования команды отношения модуляции в соответствии с десятым вариантом воплощения.

На фиг.55 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 35с генерирования сигнала затвора в соответствии с десятым вариантом воплощения.

На фиг.56 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с одиннадцатым вариантом воплощения.

На фиг.57 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30k управления в соответствии с одиннадцатым вариантом воплощения.

На фиг.58 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с двенадцатым вариантом воплощения.

На фиг.59 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30m управления в соответствии с двенадцатым вариантом воплощения.

На фиг.60 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 31с изменения команды тока в соответствии с двенадцатым вариантом воплощения.

На фиг.61 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 32с регулирования команды тока в соответствии с двенадцатым вариантом воплощения.

На фиг.62 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 33b управления током в соответствии с двенадцатым вариантом воплощения.

На фиг.63 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с тринадцатым вариантом воплощения.

На фиг.64 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 30n управления в соответствии с тринадцатым вариантом воплощения.

На фиг.65 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 31d изменения команды тока в соответствии с тринадцатым вариантом воплощения.

На фиг.66 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 32d регулирования команды тока в соответствии с тринадцатым вариантом воплощения.

На фиг.67 показана схема, иллюстрирующая пример конфигурации модуля 33с управления током в соответствии с тринадцатым вариантом воплощения.

На фиг.68 показана схема, иллюстрирующая пример применения двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с четырнадцатым вариантом воплощения.

На фиг.69 показана схема, иллюстрирующая пример применения двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с пятнадцатым вариантом воплощения.

Пояснения буквенных или цифровых обозначений ссылочных позиций

1а: модуль преобразования первичной стороны

1b: модуль преобразования вторичной стороны

1с: соединительный модуль

2а: источник питания первичной стороны

2b: источник питания вторичной стороны

3: соединительный дроссель

4: детектор тока

5: соединительная линия

6: детектор напряжения

7: детектор тока

10: цепь переключения

11, 12: переключающий элемент

13: конденсатор

14: детектор напряжения

30: модуль управления

31: модуль преобразования ток-команда

32: модуль регулирования ток-команда

33: модуль управления током

34: модуль генерирования команды отношения модуляции

35: модуль генерирования сигнала затвора

280: провод

281: пантограф

282: обратный преобразователь для управления приводом

283: электродвигатель

284: рельс

285: двунаправленный промежуточный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока

286: устройство - накопитель энергии

287: источник энергии постоянного тока

288: транспортное средство

289: устройство управления системой

Подробное описание изобретения

Первый вариант воплощения

На фиг.1 показана схема конфигурации двунаправленного промежуточного вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в соответствии с первым вариантом воплощения. Как показано на фиг.1, модуль 1а преобразования первичной стороны соединен с выводами 23а и 24а входа/выхода источника 2а питания первичной стороны, который включает в себя полное сопротивление 21 а источника питания первичной стороны и источник 22а напряжения источника питания первичной стороны, и соединен с модулем 1b преобразования вторичной стороны, который соединен с выводами 23b и 24b входа/выхода источника 2b питания вторичной стороны, включающего в себя импеданс 21b источника питания вторичной стороны и источник 22b напряжения источника питания вторичной стороны, через соединительный модуль 1с, включающий в себя соединительный дроссель 3 и соединительную линию 5.

Модуль 1а преобразования первичной стороны включает в себя цепь 10а переключения первичной стороны, в которой переключающие элементы 11а и 12а включены последовательно, конденсатор 13а первичной стороны, который подключен параллельно к цепи 10а переключения первичной стороны, и детектор 14а напряжения, который детектирует напряжение на конденсаторе 13а первичной стороны.

Модуль 1b преобразования вторичной стороны, выполненный таким же образом, что и модуль 1а преобразования первичной стороны, поясняется ниже.

Положительный вывод переключающего элемента 11а на стороне верхней ветви цепи 10а переключения первичной стороны представляет собой первый вывод 15а, отрицательные выводы переключающего элемента 12а на стороне нижней ветви цепи 10а переключения первичной стороны представляют собой второй вывод 16а и четвертый вывод 18а, первый вывод 15а соединен со стороной положительного электрода конденсатора 13а первичной стороны, и второй вывод 16а соединен со стороной отрицательного электрода конденсатора 13а первичной стороны. Четвертый вывод 18а соединен с четвертым выводом 18b цепи 10b переключения вторичной стороны, который выполнен таким же образом, через соединительную линию 5, третий вывод 17а, который представляет собой точку соединения между стороной отрицательного электрода переключающего элемента 11а на стороне верхней ветви и на стороне положительного электрода переключающего элемента 12а на стороне нижней ветви, и третий вывод 17b цепи 10b переключения вторичной стороны, выполненный таким же образом, соединен через соединительный дроссель 3, и предусмотрен первый детектор 4 тока, который детектирует ток IL соединительного дросселя 3.

Напряжение между произвольной точкой между третьим выводом 17а цепи 10а переключения первичной стороны и третьим выводом 17b цепи 10b переключения вторичной стороны и соединительной линией 5 представляет собой напряжение VL соединительного модуля, и детектор 6 напряжения предусмотрен для детектирования напряжения VL соединительного модуля.

На фиг.1 показана такая конфигурация, в которой значение, которое представляет собой напряжение между соединительным дросселем 3 и соединительной линией 5, детектируемое детектором 6 напряжения, используется как напряжение VL соединительного модуля; однако, например, напряжение VL соединительного модуля может представлять собой напряжение между третьим выводом 17а цепи 10а переключения первичной стороны и соединительной линией 5 или напряжение между третьим выводом 17b цепи 10b переключения вторичной стороны и соединительной линией 5.

Кроме того, напряжение V1 конденсатора первичной стороны, выводимое из модуля 1а преобразования первичной стороны, напряжение V2 конденсатора вторичной стороны, выводимое из модуля 1b преобразования вторичной стороны, ток IL соединительного дросселя, выводимый из соединительного модуля 1с, и напряжение VL соединительного модуля подают в модуль 30а управления. Модуль 30а управления выводит сигналы G1a, G1b, G2a и G2b для управления включением/выключением каждого из переключающих элементов 11а, 11b, 12а и 12b к модулю 1а преобразования первичной стороны и модулю 1b преобразования вторичной стороны таким образом, что мощность PL, которая протекает в соединительном модуле 1с с первичной стороны на вторичную сторону соответствует значению Р* команды.

Значение Р* команды соответствует сигналу или тому подобное, который, например, поступает из устройства управления, которое управляет системой накопителя энергии, включающей в себя преобразователь постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением, и представляет собой устройство верхнего уровня модуля 30а управления преобразователя постоянного тока.

Ток в первом выводе 15а и ток во втором выводе 16а цепи 10а переключения первичной стороны, ток в соединительном дросселе 3 и ток в соединительной линии 5, и ток в первом выводе 15b, и ток во втором выводе 16b цепи 10b переключения вторичной стороны, каждый должен иметь одинаковое значение, но протекать в противоположных направлениях. Поэтому настоящее изобретение может быть выполнено путем детектирования любого одного из них. Во всем пояснении, приведенном в данном описании, предполагается, что детектируют ток в первом выводе 15а цепи 10а переключения первичной стороны (ниже называется током I1 цепи переключения первичной стороны), ток в соединительном дросселе 3 (ниже называется током IL соединительного дросселя), и ток в первом выводе 15b цепи 10b переключения вторичной стороны (ниже называется током I2 цепи переключения вторичной стороны).

Когда сторона отрицательного электрода (линия от вывода 24а входа/выхода на первичной стороне ко второму выводу 24b входа/выхода на вторичной стороне через второй вывод 16а и четвертый вывод 18а цепи 10а переключения первичной стороны, соединительная линия 5 и четвертый вывод 18b, и второй вывод 16b цепи 10b переключения вторичной стороны) в цепи заземлена, потенциал земли второго вывода 16а цепи 10а переключения первичной стороны, второго вывода 16b цепи 10b переключения вторичной стороны и соединительной линии 5, то есть потенциал земли, является стабильным на низком уровне по сравнению с потенциалом заземления первого вывода 15а цепи 10а переключения первичной стороны, первого вывода 15b цепи 10b переключения вторичной стороны, и соединительного дросселя 3, который является высоким и имеет регулярную флуктуацию. Поэтому напряжение диэлектрической прочности, требуемое для детектора тока, может быть низким, и детектор тока может определять значения детектирования с меньшим уровнем шумов, если детектор тока будет предусмотрен на стороне отрицательного электрода цепи.

Далее поясняется конфигурация модуля 30a управления.

На фиг.2 показана схема, поясняющая пример конфигурации модуля 30a управления в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего из