包括拾取布置和可变补偿布置的电路布置及方法技术

本发明专利技术涉及一种电路布置，尤其是电动车辆的用于对所述车辆的感应电力传输的电路布置，其中，所述电路布置(1)包括拾取布置(1)和至少一个可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)，其中，所述可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)包括电容性元件(Cx)，其中，所述可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)还包括第一开关元件(S1)和第二开关元件(S2)，其中，所述第一开关元件(S1)与所述第二开关元件(S2)被串联连接，其中，所述第一开关元件与所述第二开关元件(S1、S2)的所述串联连接被并联连接到所述可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)的所述电容性元件(Cx)。此外，本发明专利技术涉及一种操作所述电路布置的方法，以及一种制造电动车辆的电路布置的方法，以及一种电动车辆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电动车辆的电路布置，尤其是用于对车辆的感应电力传输的系统的车旁电路布置。此外，本专利技术涉及一种操作所述电路布置的方法。另外，本专利技术涉及一种制造电动车辆的电路布置的方法，以及一种电动车辆。
技术介绍
电动车辆，尤其是轨道约束车辆和/或道路机动车，能够通过借助于感应电力传输来传输的电能来操作。这样的车辆可以包括能够是车辆的牵引系统或牵引系统的部分的电路布置，该牵引系统包括适于通过电磁感应接收交变电磁场并产生交变电流的接收设备。此外，这样的车辆能够包括适于将交流电流转换成直流电流的整流器。直流电流能够被用于为牵引蓄电池充电或者用于操作电机。在后一种情况下，直流电流能够借助于逆变器被转换成交流电流。感应电力传输是使用两组例如三相绕组来执行的。第一组被安装在地面上(初级绕组)并且能够由路旁电力转换器(WPC)来供给。第二组绕组(次级绕组)被安装在车辆上。例如，在其车厢中的一些下面有轨道的情况中，第二组绕组能够被附接在车辆下面。第二组绕组，或者一般地，第二侧通常被称为拾取布置或接收器。第一组绕组与第二组绕组形成高频变压器以将电能传输到车辆。这能够在静态(在没有车辆的移动时)或在动态(在车辆移动时)中来完成。由于初级绕组与次级绕组之间的大间隙的存在，该变压器的操作特性不同于常规变压器的操作特性，常规变压器含有具有可忽略气隙或小气隙的封闭磁芯。大气隙导致较小的互感耦合和较大的漏电感。漏电感通常用作与每个次级绕组串联的电感。为了能够传输高电力水平，有必要使用足够的电容，以便以例如20kHz的操作频率补偿电感器的电抗。对于高频变压器的次级侧，能够包括主电感或互电感和/或漏电感的(一个或多个)电感与能够包括补偿电容的(一个或多个)电容的组合形成了共振电路。在(一个或多个)电感与(一个或多个)电容的阻抗值被选择使得共振电路的自然共振频率等于操作频率时，发生完美的阻抗抵消。这样的共振电路被称为调谐的。经受温度变化和/或老化，补偿电容的容差能够增大。尤其地，具有磁渗透性材料的配置倾向于在相关参数上漂移。这可能导致共振电路的失谐，其中，被改变的共振频率不再对应于操作频率。这样的失谐使感应电力传输系统的总体性能和电力传输能力偏离。此夕卜，反映到变压器的初级侧的次级侧的阻抗能够变成电容性的。这能够导致相对于WPC中的电压的超前电流，该超前电流是非常不想要的，因为超前电流消除半导体开关的软开关条件并且大大增加其功率损耗。在这样的操作条件下，WPC能够过热并关闭，这继而中断所需要的电力传输。US 5207304 B2公开了一种用于电力驱动车辆的电力拾取系统。该系统包括被连接到第一节点和第二节点的拾取电感器、被耦合到所述第一节点和所述第二节点的电力接收电路、许多调谐电容器、用于选择所述许多调谐电容器中要被耦合到所述第一节点和所述第二节点的一些并且用于针对每个被选择的调谐电容器生成选择信号的支路选择模块、以及许多开关电路，每个开关电路选择性地将对应的调谐电容器耦合到所述第一节点和所述第二节点。每个开关电路都包括固态开关以及被耦合到所述支路选择模块和所述固态开关的触发电路。所述触发电路感测在所述固态开关两端的电压，并且在从对应于所述开关电路的所述支路选择模块接收到一个所述选择信号之后，当在所述固态开关两端的所述感测电压大致为零时触发所述固态开关的闭合。因此，能够通过将调谐电容切换进出控制电路来控制电感耦合系统的输出电流。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电动车辆的电路布置，尤其是用于对车辆的感应电力传输的系统的车旁电路布置，以及一种操作所述电路布置的方法，通过所述方法能够优化对所述车辆的感应电力传输，即使是在所述电路布置的元件的电气性质发生变化的情况下，其中，能够在几乎没有能量损耗的情况下操作所述电路布置，并且降低了控制所述电路布置的操作的复杂性。本专利技术另外的目的是提供一种制造电路布置的方法，以及提供一种包括这样的电路布置的电动车辆。本专利技术的基本构思是通过将补偿电容切换进出所述电路布置来主动地改变所述车旁电路布置的阻抗，使得提供在所述电路布置的相电流与相电压的基频之间的期望的相移，其中，开关时间与所述相电流的过程同步。通过对所述切换操作的适当控制，能够补偿由于所述补偿电容的电气性质的变化而引起的电力下降，即失谐，并且将所述系统性能保持在与完美调谐的系统相同的水平上，其中，由于所述切换操作而引起的能量损耗最小，并且降低了控制所述电路布置的操作的复杂性。本专利技术也能够被应用于任何地面车辆(包括但非优选地，仅暂时在地面上的任何车辆)，尤其是轨道约束车辆，例如轨道车辆(例如有轨电车)，但也被应用于道路机动车，例如个人(私家)轿车或公共运输车辆(例如巴士，包括也是轨道约束车辆的无轨电车)。提出了一种电路布置，尤其是用于电动车辆的对所述车辆的感应电力传输的电路布置。所述电路布置能够形成所述电动车辆的牵引系统或者能够是所述电动车辆的所述牵引系统的部分。所述电路布置包括拾取布置。所述拾取布置指代接收磁场并且用于生成交变电流输出电压的至少一个电气元件的布置。该电气元件能够被称为源元件。所述拾取布置能够例如包括线圈。尤其地，所述拾取布置能够包括变压器的次级绕组，其中，所述变压器被用于将来自能够被安装在为所述车辆提供行驶路面的地面中的路旁初级绕组的能量传输到所述车辆。所述拾取布置能够被安装在所述车辆的底侧，例如面向所述行驶路面的一侧。所述拾取布置和/或所述拾取布置的元件包括阻抗或提供阻抗。所述阻抗能够由电感，尤其是至少部分地由前述变压器的初级侧(初级绕组)与次级侧(次级绕组)之间的气隙提供的漏电感来提供。此外，所述阻抗能够由电阻，尤其是所述拾取布置的电气线路的电阻来提供。所述电路布置还包括至少一个可变补偿布置。所述补偿布置被用于调谐所述电路布置。尤其地，所述补偿布置提供可调节的阻抗。因此，由所述电路布置提供的共振频率能够被调整到前述变压器的操作频率，例如20kHz。因此，能够补偿所述电路布置的电气元件的电气性质的变化。所述可变补偿布置包括至少一个电气元件，尤其是电容性元件。所述可变补偿布置能够例如包括具有预定电容的电容器。所述电路布置的总体阻抗或总阻抗因此由前述拾取布置与所述可变补偿布置的连接来提供。因此，所述电路布置的所述总体阻抗或总阻抗能够根据所述可变补偿布置的阻抗而变化。根据本专利技术，所述可变补偿布置还包括第一开关元件和第二开关元件，其中，所述第一开关元件与所述第二开关元件串联连接。所述第一开关元件与第二开关元件的所述串联连接被并联连接到所述可变补偿布置的所述电容性元件。所述开关元件能够在第一操作模式中操作，其中，所述开关元件在所述第一操作模式中是断开的并且流过所述开关元件的电流被禁用(断开状态)。在第二操作模式中，所述开关元件是闭合的并且流过所述开关元件的电流被启用(闭合状态)。所述可变补偿布置提供所谓的调谐电路或者能够是调谐电路的部分。通过控制所述开关元件的所述操作模式，能够改变所述可变补偿布置的阻抗。因此，能够改变所述电路布置的前述总体阻抗或总阻抗。所述开关布置能够具有双向行为，并且能够在两个相反的方向上运载电流和阻断电压。所述开关布置，即所述第一开关元件与所述第二开关元件的所述串联连接，用作旁路，并且启用或禁用流过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路布置，尤其是电动车辆的用于对所述车辆的感应电力传输的电路布置，其中，所述电路布置(1)包括拾取布置(2)和至少一个可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)，其中，所述可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)包括电容性元件(Cx)，其特征在于所述可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)还包括第一开关元件(S1)和第二开关元件(S2)，其中，所述第一开关元件(S1)与所述第二开关元件(S2)被串联连接，其中，所述第一开关元件与所述第二开关元件(S1、S2)的所述串联连接被并联连接到所述可变补偿布置(CV、CV1、CV2、CV3)的所述电容性元件(Cx)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·查因斯基，R·阿诺尔德，
申请(专利权)人：庞巴迪运输有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE