专利名称：适于向输电线供电以将功率供应给交通工具的功率调整系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的向输电线供电以将功率供应给交通 工具的功率调整系统。
背景技术：
就交通工具来说，特别是指公共交通，如在铁路线路、地铁、公共汽车或无轨电车 线路或在预定轨道/路线上移动的任何其他交通工具群的情形中那样，在其上布置至少一 个用于提供所述交通工具所需的功率的能量供应点。以已知的方式并且作为例子，用于供应地铁线路牵引功率的这种系统受到主要取 决于线路上交通工具的数目以及其相位同步的功率波动。随着交通工具的数目以及其频率 而增加的功率消耗不是恒定的，并且根据交通工具的牵引阶段(加速、恒定速度、制动)的同 步而显著变化。这些快速功率变化产生必须得以满足的显著功率峰值。所述功率峰值使得 功率分布系统的超裕度设计成为必要，并且在许多情况下，导致能量供应商的合同处罚。在功率调整系统中必须特别考虑这些方面，所述功率调整系统用于给输电线供 电，从而向在与所述输电线相关联的轨道/交通路线上移动的交通工具供应功率，因此所 述功率调整系统包括供电馈送器，其用于将电功率递送到能够根据(瞬时)交通密度所需的 能量的波动而为输电线供电的能量存储装置。该存储装置通常连接到悬链线或者至少一个 导电轨。一般来说，能量供应商的供应馈送器包括所选的功率输入端，以使得峰值功率要求 在甚至最密集的交通情景中将被完全满足。在本发明的上下文中，在供应馈送器和存储装置之间布置整流器站，所述整流器 站包括尤其变压器/整流器/断路器/电缆单元，以便充分分布所供应的功率作为输出功 率，也被称为由所述存储装置供应的针对每个轨道/交通路线的“功率需求”。例如地铁线路的这种设施/供电馈送器的设计基准是针对在所有操作模式(高峰 时间和非高峰)下由地铁线路操作允许的最大容量(交通工具的数目)而计算的。因此，设 施的设计基准考虑到功率峰值以便确保系统的可用性和可靠性。关于与能量供应商的合同 协定，存在两种情况
1)与供应商的服务合同是自愿过高的(并且因此更昂贵)，以便确保在所有情况下充分 的能量供应；
2)与供应商的服务合同被选得合理大小，但是如果(因为各种原因，高交通频率、工程 工作、维护、设备升级等等)使用更多功率，处罚是不可避免的。在最坏的情况下，诸如减小 速度或交通密度之类的行动必须被采取，以便限制路线上所需的功率消耗，从而不将额外 的需求施加给电源设备。很明显，这不使乘客满意，甚至不使操作员满意。由于与当前技术相关联的履行义务的债务，这些合同约束构成有待解决的困境。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于向输电线供电以将功率供应给在与所述输电线相 关联的轨道/交通路线上移动的交通工具的功率调整系统，为此，供应馈送器的设计基准 应该更好地匹配于该线路的要求。基于向输电线供电以为在与所述输电线相关联的轨道/交通路线上移动的交通 工具供应功率的功率调整系统，该功率调整系统包括供电馈送器；该供电馈送器将平均电 功率直接或者经由至少一个转换器递送给输电线，以及根据瞬时交通密度所需的能量的 (瞬时)波动将可调整的功率递送给能量存储装置，该能量存储装置能够经由至少一个其他 转换器为输电线供应峰值功率；该系统因此提供
--测定(dimensiormement)单元(交通监控点)，根据在所述交通的至少一段持续时 间上(例如每小时地)所评估的交通密度接收关于能量要求的信息，
-借助于该信息，测定单元控制对所述存储装置的所预测的有用存储的调整，使得供 应给存储装置(链接到由供应商设置的功率)的电功率应被调整到最小阈值，同时尽可能精 确地确保存储装置中的足够的能量储备，以便在补偿给定持续时间中由交通瞬时需要的任 何峰值功率。换句话说，由于所选时间段上的峰值而产生的大功率偏差直接由存储装置吸收， 作为被调整的并最小化的供应输入(供应器侧)和可变输出功率(用户侧)，表示所述剧烈波 动的偏差。因此过多的功率消耗以及由供应商提供的功率的“过量”被有利地阻止。本发明规定，存储装置通过使用至少一个电池或至少一个超电容器或者是惯性的 或者是电的。超电容器具有高电容的特殊优点，从而允许有限的和连续的持续时间的大量 充电，类似地，其可以在有限时间段放电到线路，例如在大量瞬时能量要求的情况下。存储装置可以作为站中的能量贮存器被设置为接地级，自身沿轨道布置。当交通 工具具有需要在站中的主充电阶段的车载能量存储装置时(特别在站外悬链线或导电轨不 连续的情况下)，这点是重要的。就这一点来说，存储装置还可以被分布在沿着轨道布置的多个子站。供应馈送器 可以根据本发明与每个子站相关联，因此显著降低供应若干子站的集中式供应馈送器的大 设计基准。出于存储调整目的，存储装置包括连接到与为供电线路供电的功率调整单元(以 有线或无线的方式)通信的收发机型模块的存储控制单元。同时，由调整单元接收的信息包括依据交通工具之间的时间间隔、交通工具的数 目以及交通工具移动的辅助能量要求在轨道/路线上的交通密度，例如用于舒适的或安全 的现用设备。该信息基本上被交通控制器已知，并且因此易实施，因而灵活限定一段持续时 间上的存储装置的调整和就供应/分布馈送器(供应商侧)供应的功率而言实际和确切的要 求。在该意义上，一组从属权利要求也阐述了本发明的优点。
现在将参考附图描述典型实施方式和应用。图1示意性说明根据本发明的功率调整系统，其向输电线供电以为交通工具供应功率；以及
图2示意性说明具有站内存储装置的所述系统。
具体实施例方式图1示出根据本发明的功率调整系统，其为在与输电线相关联的轨道/交通路线 上移动的交通工具V给所述供电线路COND (例如悬链线或导电轨)供应瞬时功率P_INST (或者被称为峰值)。该系统包括
一将电功率Ρ_ΙΝ0递送给整流器CONV的电供应馈送器AD。所述整流器将电功率P_IN1 供应给能量存储装置MS并且将电功率P_M0Y (=P_IN0 - P_IN1)供应给输电线COND。根据 瞬时交通密度所需的能量的波动，可以同时供应这些功率，
一如此提供的功率Ρ_ΙΝ0在“供应器”功率范围[P0;PmaX]之内，其根据本发明根据交 通工具之间要保持的时间间隔int应该被调整至恒压增量中的最小阈值，
一限制由供应器递送给存储装置的电功率P_IN1，使得所述功率对应于针对给定交通 要供应的最大平均功率Ρ_Μ0Υ，并且使得与相同交通相关联的峰值功率P_INST由存储装置 MS供应，
一当功率需求低于对应于交通工具的能量需求降的功率阈值Ρ_Μ0Υ时，用功率P_IN1 对存储装置MS再充电，
一测定单元PCC接收信息INF1，该信息是关于在所述交通的至少一个持续时间上评估 的交通密度的能量要求，
一借助于该信息INF1，测定单元借助于相关联的信息INF2控制存储装置MS的所预测 的有用存储的调整CTRL，使得供应给存储装置的电功率Ρ_ΙΝ0应被调整到最小阈值，同时精 确确保存储装置中的足够的能量储备以补偿在给定时间段中由交通所需的任何峰值功率P_ INST (并且如有必要，其剧烈波动)。特别地，作为轨道/路线上的交通工具之间的时间间隔 int的函数F (int)来计算来自供应器的电功率Ρ_ΙΝ0以及递送给存储装置的P_IN1。图1还示出在供应馈送器AD (供应器侧)的输出端和存储装置MS的输入端之间的 例如整流功率转换器C0NV，允许所调整的和最小的输入功率Ρ_ΙΝ0和转换器CONV的输出功 率P_mi之间转换。该相同的整流器模块CONV可以提供供应馈送器AD和输电线COND之 间的直接链接(在没有存储装置情况下的常规布置)。为了清楚，在图1中未示出例如存储 装置MS和输电线之间的其他整流设备。图2表示根据图1的所述系统的图解，具有布置在站或子站(站台)中并且具有可 调整能量电平7的超电容器3作为存储装置。该存储装置被供应处于被调整的和最小的功 率的能量，然后被放电给输电线，此处悬链线13或导电轨14与交通工具1、2的电机电源接 触，以便递送交通工具所需的精确峰值功率电平。根据交通工具1、2之间的时间间隔6的 大小INT，有可能使得对存储装置MS的所需的功率精确变化，而同时在预定(未过量的)的 持续时间上维持在可接受的“供应器”功率。存储装置因此包括超电容器3，其能量根据间隔INT通过整流电路(转换器4/斩波 器)以恒定功率电平在被调整的和最小的功率下以恒定方式被存储，并且可以同时以交通 工具1、2所需的瞬时峰值功率被再次供应给输电线13、14。特别的是，转换器4是根据交通工具1、2之间的时间间隔INT来调整超电容器3的充电的装置。实际上，时间间隔越长，对 超充电器3充电所需的时间就能越多地被降低，从而更普遍地降低任何功率尖峰。借助于 在超电容器3的输出端处所供应的能量的电流电路12和附加整流器15来实施瞬时峰值功 率的调整，这意味着最小的和恒定的功率由供应馈送器提供。存储装置包括能量存储和放电控制单元10，其耦合到与测定单元PCC (集中式控 制点)通信的收发机型模块11。因此，供应给存储装置的功率将定期匹配于恒定低电平，同 时确保瞬时放电功率变化将得以补偿。为了针对以“供应器”功率连续地被供应、被存储在存储装置中、然后被重新供应 给输电线的能量而促进集中式控制点5、PCC与存储和放电控制单元10之间的通信，除了用 于监控站内控制单元10的测定单元8之外，集中式控制点PCC包括与存储装置MS的收发 机型模块U通信的发射机/接收机。以这种方式，根据本发明能够在每个站的水平上集中 地改良在所期望的持续时间(非高峰时间/交通高峰时间)上的能量调整参数。
权利要求
1.一种用于给输电线供电以为在与所述输电线相关联的轨道/交通路线上移动的交 通工具供应功率的功率调整系统，包括电供应馈送器(AD)，所述电供应馈送器将平均电功 率直接或者经由至少一个转换器递送给输电线，以及根据瞬时交通密度所需的能量的波动 将可调整的功率递送给能量存储装置(MS)，该能量存储装置(MS)用于经由至少一个其他 转换器给输电线供应峰值功率，其特征在于，一测定单元(PCC)接收关于根据在所述交通的至少一个持续时间上评估的交通密度的 能量要求的信息，一借助于该信息，测定单元控制对存储装置的所预测的有用存储的调整，使得供应给 存储装置的电功率(P_IN0，P_IN1)应被调整到最小阈值，同时精确地确保存储装置中的足 够的能量储备，以便补偿在给定持续时间中由交通瞬时需要的任何峰值功率(P_INST)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述存储装置通过至少一个电池或至少一个超 电容器或者是惯性的或者是电的。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述存储装置被布置在站中，所述站自身沿 轨道布置。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述存储装置被布置在沿着轨道布置的多个 子站上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述存储装置包括能量存储和放电 控制单元(10)，其耦合到与所述测定单元通信的收发机型模块(11)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中由所述测定单元接收的信息包括依 据诸如舒适的或安全的现用设备的交通工具之间的时间间隔、交通工具的数目以及交通工 具移动的辅助能量要求在轨道/路线上的交通密度。
全文摘要
本发明涉及功率调整系统，其适于给输电线供电以给在与所述输电线相结合的行车道中移动的交通工具供应功率，包括电供应馈送器(AD)，所述电供应馈送器将平均电功率直接或者经由至少一个转换器递送给输电线，以及根据瞬时交通密度所需的能量波动将可调整的功率递送给能量存储装置(MS)，该能量存储装置(MS)能够经由至少一个其他转换器以峰值功率给输电线供电，其特征在于，测定单元(PCC)，接收关于基于在所述交通的至少一个持续时间上评估的交通密度的能量需求的信息，测定单元使用该信息用于控制对存储装置的可预测的有用存储的调整，使得递送给存储装置的电功率(P_IN0,P_IN1)被调整并且是最小的，同时精确地维持存储装置中的足够的能量储备，以补偿在给定持续时间中由交通瞬时需要的任何峰值功率(P_INST)。
文档编号B60M3/06GK102123883SQ200880130779
公开日2011年7月13日 申请日期2008年6月20日 优先权日2008年6月20日
发明者E·查托特, J-N·维希勒, X·巴瓦德 申请人:西门子有限公司