用于对具有多个绕组段的长定子绕组供电的装置 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。
附图说明
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 一方面与供电线 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， 即， 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。