本實用新型涉及一種用于向電動牽引車輛，例如有軌電車，快速交通，如地下鐵道，地下列車或地鐵，機(jī)車推進(jìn)列車或自推進(jìn)車，有軌車或無軌電車等提供牽引電力的直流牽引供電系統(tǒng)。它進(jìn)一步涉及一種分布式直流電源和一種分布式直流電源的殼體。

背景技術(shù)：

由于提供電能給直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)的變電所之間的網(wǎng)絡(luò)電壓下降，電車運營商在其直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)歷了越來越多的問題。這個問題越來越突出，這是因為在明有的直流牽引供電系統(tǒng)中電動牽引車輛數(shù)量以及連續(xù)的密度增加，并這是因為新的電動牽引車輛比更老的電動牽引車輛需要更多的電力，所述更老的電動牽引車輛當(dāng)規(guī)劃和建設(shè)包括牽引變電所和直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)的直流牽引供電系統(tǒng)時可用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了提供一個解決上述問題的技術(shù)方案。該問題通過如權(quán)利要求1所述的一種直流牽引供電系統(tǒng)解決。該問題還可以通過如權(quán)利要求13所述的分布式直流電源以及如權(quán)利要求9所述的電力和/或電子元件的外殼被解決。本實用新型更多有利的改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行限定。根據(jù)本實用新型的直流牽引供電系統(tǒng)，包括牽引變電所和與牽引變電所連接的直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)，直流牽引供電系統(tǒng)將變電所提供的電能提供給與直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)連接的牽引車輛，其中直流牽引供電系統(tǒng)包括與直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)連接的至少一個分布式直流牽引電源，以提供電能給直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)，且其中牽引變電所連續(xù)輸送的最大電功率是分布式直流電源連續(xù)輸送給直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)的最大電功率的至少兩倍，優(yōu)選至少三倍，最優(yōu)選至少四倍。

依據(jù)本實用新型，直流牽引供電系統(tǒng)的優(yōu)點是，現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，特別是牽引變電所，可以進(jìn)一步使用，因此以前的投資被利用和保護(hù)。直流牽引供電系統(tǒng)也使將分布式直流電源放置在其中直流牽引供電系統(tǒng)顯示出電力的不穩(wěn)定的位置或接近該位置成為可能。通過將分布式直流電源設(shè)置在所述位置，整體直流牽引供電系統(tǒng)的壓力更小并且相比采用功率更大的牽引變電所替代現(xiàn)有牽引變電所的常規(guī)解決方案具有更均勻的電壓分布。此外，直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)的壓力更小也導(dǎo)致更少的成本，這是因為直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)需要更少的投資，例如需要更少架空線更新等。

此外，由于與牽引變電所相比，分布式直流電源的電力和因此物理尺寸更小，分布式直流電源需要更少的空間。這使得分布式直流電源可能被放置在已經(jīng)由直流牽引供電系統(tǒng)運營商所占有的空間上，或者必須獲得的空間至少小于牽引變電所的空間需要成為可能。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述至少一個分布式直流電源被放置在直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)的電力需求增加的位置上。

此實施例具有的優(yōu)點是，由于分布式電源更接近需要電力的電動牽引車輛，使得在架空線長距離輸送的電流更少，這導(dǎo)致更少的能量損失并從而使得成本更低。

另外，當(dāng)至少一個分布式直流電源被放置在增加電力需求的位置時，直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)本身并不需要被改變以輸送所需要的電力到增加電力需求的位置。直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)本身可能會在某個位置被限制使用最大電力，尤其是如果該位置遠(yuǎn)離牽引變電所時是這樣。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，至少一個分布式直流電源被安裝在牽引車輛的停車站，安裝在牽引車輛軌道上升段和/或安裝在用于牽引車輛“轉(zhuǎn)向”的點。

該實施例具有的優(yōu)點是，分布式直流電源被放置在直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)典型地顯示出不穩(wěn)定性的位置，因為新的牽引車輛在加速過程中相比直流牽引供電系統(tǒng)被規(guī)劃和建設(shè)時牽引車輛的工作消耗更多的電力。特別是對于電車停止或轉(zhuǎn)向點的情況，還具有進(jìn)一步優(yōu)點，即分布式直流電源可以被放置在直流牽引供電系統(tǒng)的操作員已經(jīng)在應(yīng)用的位置，這使得總的花費更低。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，直流牽引供電系統(tǒng)包括至少五個分布式直流電源，優(yōu)選至少十個分布式直流電源和更優(yōu)選至少二十個分布式直流電源。

上述實施例具有的優(yōu)點是，具有相當(dāng)電力和較小物理尺寸的分布式直流電源可以被放置在直流牽引供電系統(tǒng)顯示電力不穩(wěn)定的地方。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，直流牽引供電系統(tǒng)包括多個牽引變電站，且每個牽引變電所至少安裝五個分布式直流電源，優(yōu)選每個牽引變電所至少安裝十個分布式直流電源和更優(yōu)選每個牽引變電所至少安裝二十個分布式直流電源。

如在上述實施例中，該實施例具有的優(yōu)點是，具有相當(dāng)電力和較小物理尺寸的分布式直流電源可以被放置在直流牽引供電系統(tǒng)顯示電力不穩(wěn)定的地方。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，所述至少一個分布式直流電源由交流電網(wǎng)供電。

該實施例具有的優(yōu)點是，將交流電網(wǎng)的電力供給直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)。因此允許每個分布式直流電源具有相當(dāng)電力也使其物理尺寸較小。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，所述至少一個分布式直流電源包括能量存儲裝置并由直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)供電。

該實施例具有的優(yōu)點是，與直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)的連接是用于向分布式直流電源提供電力以及從分布式直流電源向直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)提供電力。與其它電網(wǎng)的額外連接不是必須的。因此，該實施例具有的優(yōu)點是，也可以在沒有其他可用電源的位置使用。

根據(jù)本實用新型的進(jìn)一步的實施例，至少一個分布式直流電源通過電纜連接到直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)，并且其中所述電纜的長度小于一百米。

根據(jù)本實用新型的進(jìn)一步方面，提供了一種用于電力和/或電子元件的殼體，優(yōu)選地提供一種用于連接到直流牽引供電系統(tǒng)的分布式直流電源的殼體。所述殼體包括放置在地平面上的第一外殼，被放置在地平面以上的第二外殼及用于支撐所述第二外殼的支撐結(jié)構(gòu)，其中所述第一外殼和所述第二外 殼是用于容納至少一個開關(guān)裝置，功率變換器和電力變壓器。

本實用新型的技術(shù)方案具有的優(yōu)點是，僅僅需要非常小的區(qū)域來安裝殼體，優(yōu)選地放置在地平面上的第一外殼可以放置在地面上，部分地放置在地面或完全放置在地面。一旦其僅部分放置在地面上，所述外殼可被用作基底，例如用作電車站的工作臺或類似物。所述第二外殼被放置在地平面以上，因此其幾乎不使用可用的空間，優(yōu)選放置在電車站。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，支撐結(jié)構(gòu)是由桿形成。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，支撐結(jié)構(gòu)是用于將第二外殼放置在地面以上至少兩米。

該實施例具有的優(yōu)點是，所述第二外殼被放置的足夠高，人們可以站在支撐結(jié)構(gòu)的旁邊，且可以有效地利用可用的空間。

根據(jù)本實用新型的進(jìn)一步方面，提供一種用于給電動牽引車輛提供牽引動力的分布式直流電源。優(yōu)選地，提供安裝在直流牽引供電系統(tǒng)中的分布式電源。該分布式直流電源包括用于電力和/或電子元件的殼體，其中第一外殼和第二外殼包括至少一個開關(guān)裝置，功率變換器和電力變壓器。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，所述開關(guān)裝置被放置在所述第一外殼，所述電力變壓器被放置在所述第二外殼，所述功率變換器被放置在第一外殼和第二外殼中的一個中。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，開關(guān)裝置是直流開關(guān)裝置。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，功率變換器是整流器。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，功率變換器是二極管橋式整流器。所述實施例具有的優(yōu)點是可以提供成本效率的解決方案。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，功率變換器是晶閘管控制整流器。所述實施例具有的優(yōu)點是可以提供成本效率的解決方案，并且更夠更好的控制接近分布式直流電源的網(wǎng)絡(luò)特性。

根據(jù)進(jìn)一步的實施例，整流器是有源整流器通過脈沖調(diào)制控制。所述實施例具有的優(yōu)點是可以在整流器的輸出端更好地控制網(wǎng)絡(luò)特性。此外，能夠控制注入到為有源整流器提供能量的交流電網(wǎng)的諧波。

進(jìn)一步的實施例在從屬權(quán)利要求中列出。

附圖說明

本實用新型的主題將在下文中進(jìn)行更詳細(xì)的描述，并參考在所附示意性附圖中說明的優(yōu)選實施例，其中：

圖1指示了依照本實用新型的一種直流牽引供電系統(tǒng)；

圖2指示了分布式直流電源的第一實施例，和用于這種分布式直流電源的殼體；以及

圖3指示了分布式直流電源的第二實施例和其外殼。

原則上，相同的或功能相同的部分在圖中使用相同的附圖標(biāo)記。通過舉例的方式所描述的示范性實施例來解釋本實用新型的主題，且沒有限制作用。

具體實施方式

圖1示出一種直流牽引供電系統(tǒng)10。在說明書的上述段落和以下段落中，DC是關(guān)于“直流電流”的縮寫。所述直流牽引供電系統(tǒng)10包括給直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)14提供電力的牽引變電所12。連接到所述牽引變電所12的所述直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)14包括第一線路16和第二線路18。所述第一線路16是典型軌道的軌道線或例如，在無軌電車連接到它的情況下也可是架空線。第二線路18是典型的架空線或第三軌道線，例如，如典型的由快速交通采用的方式，也就是地下鐵道，地下列車或地鐵。直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)是用于從牽引變電所12提供電力給電驅(qū)動牽引車輛，例如火車，電車，地鐵，無軌電車，有軌車等。

此外，圖1顯出分布式直流電源20。每個分布式直流電源20通過電纜19連接到直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)14，其中電纜19的長度應(yīng)較短，但可以具有一定長度，例如，長至100米。特別是在直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)局部或暫時過載的情況下，分布式直流電源20向直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)提供電力。具有電力和物理尺寸較小的分布式直流電源20相比牽引變電所12有更小的尺寸，特別是牽引變電所12連續(xù)輸送的最大電功率是分布式直流電源20連續(xù)地輸送的最大電功率的至少兩倍。

例如，在電車網(wǎng)絡(luò)的牽引變電站可能在幾秒的短時間中連續(xù)輸送1200kW至3600kW的電力。所述分布式直流電源可能在幾秒的短時間中連續(xù)輸送300kW至900kW。

圖1還示出了一個以上的分布式直流電源20，例如該圖顯示了兩個安裝在每個牽引變電所12上的分布式直流電源20，以在供電網(wǎng)絡(luò)14上增加局部有效能量。

分布式直流電源20的電力可以由交流電網(wǎng)提供，例如城市的配電電網(wǎng)?？蛇x地，也可以由直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)14提供電力。這要求分布式直流電源20配備有能量存儲的解決方案，使得當(dāng)直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)中具有多余的可用能量時，可以從直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)14獲得電能，并且在局部電力不穩(wěn)定的情況下向直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)14提供電能。

一旦分布式直流電源配備有能量存儲的解決方案情況下，所述系統(tǒng)可能被放置在地面或地面上的機(jī)柜中。

如圖1所示，因為直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)14的不穩(wěn)定典型地是在牽引車輛必須從靜止加速到全速的位置發(fā)生，分布式直流電源優(yōu)選安裝在用于牽引車輛的車站或停車點32。此外，網(wǎng)絡(luò)運營商通常擁有在停車站處的不動產(chǎn)，因此安裝新的分布式直流電源時沒有涉及房地產(chǎn)的購買而產(chǎn)生額外費用。如上所述，一旦因大量牽引車輛和新的牽引車輛的電力需求而在直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)14中引起電力不穩(wěn)定時，分布式直流電源20可能被安裝作為牽引變電所12的附件。此外，分布式直流電源可能被放置在直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)除停車站外的其它位置，該位置也具有增加電力的需求，例如在行駛上山軌道的上升部分或牽引車輛在線路末尾的轉(zhuǎn)彎點處。

圖2示出了分布式直流電源20的第一實施例。所述分布式直流電源20包括用于安裝電力和/或電子元件的殼體62，以及電力和/或電子元件。

所述殼體包括第一外殼64，其安裝在地平面66上。地平面可以，例如，是由公路或人行道形成。所述第一外殼64可能被置于完全低于地平面66處。可替代地，它的上表面可能形成道路或人行道的一部分。在另一個替代方案中，所述第一外殼可能僅僅部分放置在地平面。在另一個替代方案中， 所述第一外殼可能被放置在地面上。

殼體62還包括第二外殼68，其安裝在地平面以上且其由用于形成第二外殼68支撐結(jié)構(gòu)70的桿70′支撐。在替代實施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)可能由放置在電車停車站的百葉箱或類似物構(gòu)成。此外，百葉箱和桿結(jié)合形成支撐結(jié)構(gòu)也是可以的。所述第二外殼68被置于地平面之上至少2米，或者換句話說，所述第二外殼68被放置在道路或人行道之上至少2米。

在圖2所示的分布式直流電源20包括開關(guān)裝置80，特別是直流開關(guān)裝置。開關(guān)裝置80被放置在第一外殼64中。此外，分布式直流電源20包括放置在第二外殼68中的油變壓器82。而且，在分布式直流電源20包括功率變換器84，特別是也被放置在第二外殼68中的整流器?？商娲兀鐖D3所示，功率變換器84也可以被放置在第一外殼64。也有可以將所述開關(guān)裝置，所述變壓器和所述功率變換器放置在所述第一外殼或所述第二外殼中。

所述變壓器82的輸入側(cè)連接未在這進(jìn)一步的描述交流電源上。所述交流電源可以是城市中通常使用的交流配電網(wǎng)。所述變壓器82的輸出側(cè)連接所述整流器84。所述整流器84的直流側(cè)連接到開關(guān)裝置80，通過所述開關(guān)裝置80，分布式直流電源20可以與直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)14連接和斷開。

可以采用干型變壓器代替油變壓器。

如圖2所述，一旦所述整流器84被放置在所述第二外殼中，功率變換器可能會通過油來進(jìn)行冷卻，所述油也用于變壓器的冷卻和絕緣。空氣冷卻解決方案也是可以的。

功率變換器84可以由二極管橋式整流器，晶閘管控制整流器或通過有源功率變換器來形成。所述有源功率變換器可以是脈沖寬度調(diào)制轉(zhuǎn)換器。此外，有源功率變換器可能是降壓和/或升壓轉(zhuǎn)換器類型用于主動調(diào)整其在直流側(cè)的輸出電壓。

附圖標(biāo)記列表

10直流牽引供電

12牽引變電所

14 直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)

16 第一線路

18 第二線路

19 電纜

20 分布式直流電源

32 車站或停車點

62 殼體

64 第一外殼

66 地平面

68 第二外殼

70 支撐結(jié)構(gòu)

70’ 桿

80 開關(guān)裝置

82 變壓器

84 功率變換器。