专利名称：用于对具有多个绕组段的长定子绕组供电的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对具有多个绕组段的长定子绕组供电的装置，所述长定子绕 组具有能量源、与能量源相连的供电线、与供电线相连的并且分别具有用于分别与一个绕 组段连接的接头的段开关。
背景技术：
这样的装置在现有技术中已经公知。例如描述了并且例如在中国上海实现了用于 对磁悬浮铁路供电的装置，在这些装置中驱动不是设置在以行驶速度向前运动的轨道车辆 中。取而代之，驱动被安装在行驶路径中并且包括主要以长定子绕组为特征的长定子电机。图1示意性示出了由现有技术公知的用于对磁悬浮铁路供电的装置。可以看出， 长定子1被划分为多个绕组段2，其中绕组段2在未详细示出的行驶路径中互相紧邻地连 接。每个绕组段2在输入侧与段开关3相连并且在其远离段开关3的一端与中性点开关4 相连。中性点开关4在其闭合的位置将绕组段2与中性点5相连。相反，段开关3用于将 与其对应的绕组段2与供电电缆6连接，该供电电缆与未示出的作为能量源的变流器相连。 长定子绕组1到绕组段2的划分是必要的，因为否则的话必须在整个长度上激励整个长定 子绕组1，结果是高的能量损失。如果段开关3并且同时中性点开关4接通，则相反地，发 生具有限定的长度的选择的绕组段2的激励，在该绕组段中根据变流器的控制产生磁行波 场。行波场与在车辆侧设置的支承和引导磁铁相互作用，其中产生车辆的电动力学的驱动。 一旦驱动的车辆不再位于该绕组段2上，则段开关3和中性点开关4断开。每个绕组段2除了具有相对于周围电势的电阻的_感性的阻抗，还具有容性的阻 抗。由此图1中示每个绕组段2分别意性地对应于一个电容。对于供电线6也是这样，其 电容8在其整个长度上分布。按照现有技术，迄今为止主要是一个绕组段2与供电线6相 连。各个接入的绕组段2是强的感性负载。由此导致在驱动电流和驱动电压之间的相移， 结果是产生无功功率。该感性的无功功率不能由供电线6的电容8以及各个接入的绕组段 2的电容7充分补偿，从而按照现有技术导致驱动系统的由于无功功率的额外负担。该无功 功率可以在一些变流器中通过合适的驱动调节被主动地补偿，然而由此对驱动系统造成负 担。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种本文开头部分提到种类的装置，利用 其可以不取决于能量源的调节来补偿无功功率。本发明通过一种用于无功功率补偿的部件解决上述技术问题，该部件被构造为用 于调整所述装置的阻抗。按照本发明，这样调整按照本发明的供电装置的阻抗，使得发生对在驱动时形成 的无功功率的期望的补偿。为了补偿起感性作用的接入的绕组段2，在本发明的范围内利用 容性效应接入所述装置的本来就存在的组件。以这种方式，减轻了能量源的负担，即通常是将电能馈入供电线的变流器。因此，按照本发明，变流器的调节可以不取决于所述装置的在 行车作业中占主导的阻抗来进行并且因此是更有效的。按照本发明的一种优选实施方式，用于无功功率补偿的部件具有控制装置，其被 构造为用于断开或闭合至少几个段开关。以这种方式，通过长定子的本来就存在的绕组段 来影响所述装置的阻抗。由此该解决方案是成本非常有利的。如果例如要提高整个装置的 容性阻抗，则控制装置闭合多个通过对应的绕组段与断开的中性点开关相连的段开关，直 到以这种方式接通的绕组段的电容的和加上供电线的和通电流的绕组段的容性阻抗大约 等于通电流的绕组段的感性阻抗。控制单元优选地与产生测量信号的测量传感器相连并且具有内部调节逻辑，其被 构造为用于根据调整参数并且根据测量信号断开或闭合与控制单元相连的段开关。按照该 优选实施方式，借助测量传感器确定在运行中、即在能量供应期间所述装置的无功电流分 量。测量传感器例如是电流表和电压表，其采集供电线的每一相中的电流和电压并且根据 这些测量信号以公知的方式确定所述无功电流分量。此外，控制单元还具有调整参数，其例 如包含关于如下的信息其余没有通电流的绕组段的各个容性阻抗有多大，以及供电线的 容性阻抗有多大。根据这些数据或调整参数，通过简单的计算步骤，可以进行尽可能精确的 无功功率补偿。合适地，具有至少一个与控制单元相连的附加导线切换单元，其中，每个附加导线 切换单元与一个附加导线相连，其阻抗作为调整参数提供给控制单元。按照该优选扩展，扩 大了阻抗的可变性和由此与相应的需求的匹配精度。为了进一步提高可变性，此外与供电线相连的电抗单元是有利的。作为电抗单元 例如考虑附加的电容器或线圈。然而与此不同，还可以具有主动的电抗单元，其具有诸如电 容器的多个容性阻抗和切换单元。切换单元例如与调节单元相连，从而能够将所述容性阻 抗作为整体或部分地与各个通电流的绕组段并联。换言之，电抗单元例如通过电抗开关与供电单元并联于通电流的绕组段，其中，电 抗切换单元又与控制单元相连。在此要指出，采用的切换单元的种类在本发明的范围内是任意的。因此在本发明 的范围内既可以采用机械的也可以采用半导体开关。
本发明的其它合适的实施方式和优点是以下借助附图对本发明的实施例的描述 的内容，其中相同的附图标记表示起相同作用的组件，并且其中，图1示出了按照现有技术的装置的示意图，图2以示意图示出了按照本发明的装置的实施例，图3示出了按照本发明的装置的另一个实施例，并且图4示出了按照本发明的装置的另一个实施例。
具体实施例方式图1涉及一种在前面已经描述的按照现有技术的装置，从而在此不作详细描述。图2示出了按照本发明的装置9的一种实施例，该装置还是用于由多个绕组段2组成的长定子绕组1的能量供应。该装置包括供电线6，其通过附加导线10和附加导线切 换单元11与未示出的诸如变流器的能量源相连，其中变流器通过整流电路或直流电压中 间电路与另一个本身连接到传输交流电的供电网的变流器相连。附加地还可以，另一个供 电线16通过区域开关17与已经考察的供电线6相连，其同样对长定子绕组2供电并且同 样具有相应接入的绕组段。然而由于清楚性的原因在图中没有示出它们。为了对绕组段2通电流，如在现有技术中那样，设置段开关3以及中性点开关4。 如果段开关3和中性点开关4闭合，则电流从能量源出发通过附加导线10、闭合的附加导线 开关单元11、供电线6、闭合的段开关3，流入各个绕组段2并且从那里出发通过中性点开关 4流到例如接地的中性点5。为了避免高的损失，通常总是仅一个绕组段2 —方面与供电线6另一方面与中性 点5相连。相反地，其余未通电流的绕组段的段开关3和中性点开关4通常断开。对于可 能存在的区域开关17也是这样。为了补偿各个通电流的绕组段2的感性阻抗，设置控制单 元12，其与段开关3通过相应的信号导线13相连。此外，控制单元12还与附加导线开关单 元11和区域开关17通过信号导线13相连。为了补偿无功功率，控制单元12控制特定数 量的段开关3和/或附加导线切换单元11闭合。在此，受控制的段开关3对应于没有通电 流的(即其中性点开关4是断开的)绕组段2，从而其容性阻抗7可以被用于补偿无功功 率，而不会产生其它绕组段2的不期望的通电流。为了使得在控制单元12上可以辨认各个 中性点开关4的位置，控制单元12还与中性点开关4通过信号导线相连，但是在图1中为 清楚起见没有示出该信号导线。为了决定在断开的中性点开关4的情况下控制单元12应该闭合多少个段开关 3，以便用于无功功率补偿，控制单元12与图中未示出的测量传感器相连。在图2示出的实 施例中，测量传感器采集供电线6的电流和电压。在图中由于清楚性原因仅示出总共具有 三相的供电线的一相以及各个开关或各个开关单元的仅一个极。对于具有绕组段2的长定 子绕组1也是这样。然而在此要指出，测量传感器分别逐相地采集电流和电压，使得控制单 元12根据获得的测量信号能够确定在长定子绕组1的供电期间在供电线6中的无功功率。 此外，控制单元12还具有调整参数，S卩，例如关于可接入的没有激励的绕组段2的阻抗的信 息。控制单元12的内部调节逻辑根据这些信息决定，闭合哪个段开关3和哪个附加导线切 换单元11和区域开关17，以便用于无功功率补偿。要指出的是，利用区域开关17可以按照 上面描述的方式引入另一个长定子段2的其它绕组段2，用于无功功率补偿。图3示出了本发明装置的另一个实施例，其中，控制单元12与电抗单元14相连。 电抗单元14通过电导线15与绕组段2相连。电抗单元14例如包括在需要时可以由控制 单元2闭合的未示出的切换单元，以及诸如中性点电路中的电容等的容性单元。通过电抗 单元14的容性单元的连接，控制单元12可以由此提高装置的容性阻抗并且由此补偿感性 的无功功率需求。图4示出了按照图3的实施例，然而其中电抗单元14在中性点一侧设置在绕组段 2上，即，在实际的绕组段2和中性点开关4之间。
权利要求
一种用于对具有多个绕组段(2)的长定子绕组(1)供电的装置，所述长定子绕组具有能量源、与能量源相连的供电线(6)、与供电线(6)相连的并且分别具有用于分别与一个绕组段连接的接头的段开关(3)，其特征在于，具有用于无功功率补偿的部件，该部件被构造为用于调整所述装置的阻抗。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用于无功功率补偿的部件具有控制 单元(12)，该控制单元被构造为用于断开或闭合至少几个段开关(3)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元(12)与产生测量信号的测 量传感器相连并且具有内部调节逻辑，其被构造为用于根据调整参数并且根据测量信号来 断开或闭合与该控制单元(12)相连的段开关(3)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，具有至少一个与控制单元 (12)相连的附加导线切换单元(11)，其中，每个附加导线切换单元(11)与一个附加导线 (10)相连，其阻抗作为调整参数被提供给所述控制单元(12)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个与所述控制单元 (12)相连的区域切换单元(17)，其中，每个区域切换单元(17)与第二供电线(16)相连，其 阻抗作为调整参数被提供给所述控制单元(12)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，与供电线(6)相连的电抗单 元(14)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述电抗单元(14)能够借助 电抗切换单元与所述供电线(6)相连。
全文摘要
为了提供一种用于对具有多个绕组段(2)的长定子绕组(1)供电的装置，所述长定子绕组具有能量源、与能量源相连的供电线(6)、与供电线(6)相连的并且分别具有用于分别与一个绕组段连接的接头的段开关(3)，利用该装置可以不取决于能量源的调节来补偿无功功率，本发明提出了用于无功功率补偿的部件，该部件被构造为用于调整所述装置的阻抗。
文档编号H02P6/00GK101855822SQ200880115968
公开日2010年10月6日 申请日期2008年11月10日 优先权日2007年11月14日
发明者艾尔弗雷德·韦勒, 莱因哈德·霍夫曼 申请人:西门子公司