CS242029B1

CS242029B1 - Recuperation brake circuit connection

Info

Publication number: CS242029B1
Application number: CS849158A
Authority: CS
Inventors: Antonin First; Ladislav Netolicky; Premysl Holub; Jan Zak; Miroslav First
Original assignee: Antonin First; Ladislav Netolicky; Premysl Holub; Jan Zak; Miroslav First
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS915884A1

Abstract

Řešení se týká trakčních vozidel napájených přes pulsní měnič, která jsou vybavena rekuperační brzdou. Zapojení umožňuje náběh i průběh elektrodynamické brzdy ve všech provozních stavech, neboť zajišťuje připojování brzdového obvodu trakčních motorů k napájecí síti a k ostatním obvodům vozidla přes spínací polovodičový prvek jen při vypnutém hlavním tyristoru pulsního měniče a po nabití jeho vypínacího kondenzátoru z pomocného napěťového zdroje. Využití je výhodné u vozidel nemajících plnohodnotnou mechanickou brzdu, například u tramvají.The solution concerns powered traction vehicles via a pulse converter equipped regenerative brake. The wiring enables the electrodynamic start and the course brakes in all operating because it provides brake connection traction motor circuit to power supply network and to other vehicle circuits through the semiconductor element only when switched off pulse converter main thyristor and after charging its trip capacitor from the auxiliary voltage source. Utilization is advantageous for non-vehicle vehicles a full mechanical brake, for example near the tram.

Description

Řešení se týká trakčních vozidel napájených přes pulsní měnič, která jsou vybavena rekuperační brzdou.The solution relates to traction vehicles powered by a pulse converter equipped with a regenerative brake.

Zapojení umožňuje náběh i průběh elektrodynamické brzdy ve všech provozních stavech, neboť zajišťuje připojování brzdového obvodu trakčních motorů k napájecí síti a k ostatním obvodům vozidla přes spínací polovodičový prvek jen při vypnutém hlavním tyristoru pulsního měniče a po nabití jeho vypínacího kondenzátoru z pomocného napěťového zdroje.The wiring enables the start and run of the electrodynamic brake in all operating states, since it ensures the connection of the traction motor braking circuit to the power supply and other vehicle circuits via the switching semiconductor element only when the pulse converter main thyristor is switched off.

Využití je výhodné u vozidel nemajících plnohodnotnou mechanickou brzdu, například u tramvají.The use is advantageous for vehicles without full mechanical brake, for example in trams.

Vynález se týká zapojení obvodu rekuperační brzdy trakčních vozidel s pulsními měniči, jímž je zajišťována funkce elektrodynamické brzdy ve všech provozních režimech.The invention relates to the recirculation brake circuit of traction vehicles with pulse converters, which ensures the function of the electrodynamic brake in all operating modes.

V současné době je u výše uvedených vozidel vybavených rekuperační brzdou umožňováno elektrodynamické brzdění pouze při napětí v trolejové síti. Při výpadku napájecího napětí nebo zkratu trolejové sítě je sice možné z pomocného palubního zdroje nabít vypínací kondenzátor pulsního měniče, ale při jeho vypínací funkci dojde i při odpojení vozidla od troleje k odčerpání jeho náboje do filtračního kondenzátoru a tím ke zhroucení vypínacího systému pulsního měniče a ke zkratu na motorech. V případech ztráty napájecího napětí řidič odpojuje vypínačem vozidlo od troleje, čímž nemůže fungovat ani elektrodynamická brzda, neboť není napětí na filtračním kondenzátoru. Pro zastavení vozidla je v tomto případě nutno použít jiné brzdy, než elektrodynamické. Problém spolehlivého brzdění vyvstává zejména u vozidel nemajících plnohodnotnou brzdu mechanickou, kterými jsou příkladně tramvaje.Currently, the above-mentioned vehicles equipped with a regenerative brake only allow electrodynamic braking at the overhead line voltage. In the event of a power failure or short-circuit of the overhead contact line, it is possible to charge the tripping capacitor of the pulse changer from the auxiliary power supply, but even if the vehicle is disconnected from the trolley the charge is drained into the filtering capacitor. short circuit on the motors. In the event of a loss of supply voltage, the driver disconnects the vehicle from the trolley with a switch, whereby the electrodynamic brake cannot operate as there is no voltage at the filter capacitor. In this case, non-electrodynamic brakes must be used to stop the vehicle. The problem of reliable braking arises especially in vehicles that do not have a full mechanical brake, such as trams.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení obvodu rekuperační brzdy podle vynálezu, zajišťující brzdění ve všech provozních stavech napájecí sítě. Sestává z trakčního motoru, pulsního měniče, jehož vstup tvoří anoda a výstup katoda jeho hlavního tyrlstoru, dále z pomocného napěťového zdroje, startovacího kondenzátoru, nejméně tří diod a filtračního kondenzátoru připojeného přes kontakty vypínače k pólům stejnosměrného napájecího napětí paralelně se záskokovou brzdou, tvořenou sériovou kombinací brzdového odporu a pomocného měniče. Jeho podstatou je, že v sérii s kotvou trakčního motoru je zapojena první dioda, jejíž anoda je spojena se záporným pólem napájecího napětí a paralelně k této první sériové kombinaci je připojena jednak druhá sériová kombinace budicího vinutí s pulsním měničem a jednak sériově paralelní kombinace tvořená třetí diodou v sérii se startovacím kondenzátorem, k němuž je paralelně připojen pomocný napěťový zdroj. Spojovacím uzlem těchto tří kombinací je výstup kotvy, druhý konec budicího vinutí a katoda třetí diody. Tento uzel je připojen k anodě spínacího polovodičového prvku, jehož katoda je přes kontaktní vypínač připojena ke kladnému pólu napájecího napětí. Anoda spínacího polovodičového prvku je ještě spojena s katodou druhé diody, jejíž anoda je připojena ke vstupu pulsního měniče.These disadvantages are overcome by the circuit of the regenerative brake circuit according to the invention, providing braking in all operating states of the power supply network. It consists of a traction motor, a pulse converter, the input of which is the anode and the output of the cathode of its main thyristor, an auxiliary voltage source, a starter capacitor, at least three diodes and a filter capacitor connected via the switch contacts. a combination of braking resistor and auxiliary converter. It is based on the fact that the first diode is connected in series with the armature of the traction motor, the anode of which is connected to the negative pole of the supply voltage and parallel to this first series combination of the second series of the field winding and pulse converter. diode in series with a starting capacitor to which an auxiliary voltage source is connected in parallel. The connecting node of the three combinations is the armature output, the second end of the field winding, and the cathode of the third diode. This node is connected to the anode of a switching semiconductor element, the cathode of which is connected to the positive pole of the supply voltage via a contact switch. The anode of the switching semiconductor element is still connected to the cathode of the second diode, the anode of which is connected to the input of the pulse converter.

Pro trakční motory s vysokým využitím výkonu je výhodné, když do téhož zapojení mezi spojovací uzel a anodu spínacího· polovodičového prvku je vřazena čtvrtá dioda, jejíž anoda je spojena s tímto uzlem.For high power traction motors, it is advantageous if a fourth diode is connected to the same connection between the connecting node and the anode of the switching semiconductor element, the anode of which is connected to this node.

V případě záporné polarity trolejového vedení jsou všechny polovodičové prvky zapojení podle vynálezu zapojeny v opačné polaritě.In the case of negative polarity of the overhead contact line, all semiconductor connection elements according to the invention are connected in opposite polarity.

Zapojením podle vynálezu je dosaženo zvýšení bezpečnosti jízdy trakčních vozidel opatřených rekuperační brzdou, neboť zajišťuje spolehlivou funkci elektrodynamické brzdy ve všech provozních režimech vozidla a stavech jeho napájecí sítě, to jest i při zkratu nebo výpadku napětí. Vyšší účinek vynálezu se projevuje nejvíce u vozidel nemajících plnohodnotnou brzdu mechanickou, jako je tomu například u tramvají.The connection according to the invention achieves an increased driving safety of traction vehicles equipped with a regenerative brake, since it ensures reliable operation of the electrodynamic brake in all operating modes of the vehicle and its mains states, i.e. even in the event of a short-circuit or power failure. The greater effect of the invention is most evident in vehicles which do not have a full mechanical brake, such as trams.

Na připojeném výkresu jsou schematicky zakresleny dva příklady zapojení obvodu rekuperační brzdy podle vynálezu, kde na obr. 1 je znázorněno zapojení vhodné pro trakční motory s bohatě dimenzovaným magnetickým obvodem. Na obr. 2 je totéž zapojení doplněné jednou diodou a tato varianta je určena pro trakční motory s vysokým využitím výkonu.In the accompanying drawing, two examples of connection of the regenerative brake circuit according to the invention are schematically depicted, in which Fig. 1 shows a connection suitable for traction motors with a richly dimensioned magnetic circuit. Fig. 2 shows the same wiring supplemented by one diode and this variant is designed for traction motors with high power utilization.

V sérii s kotvou 7 motoru je zapojena první dioda 8, jejíž anoda je spojena se záporným pólem napájecího napětí trolejové sítě a jejíž katoda je spojena se vstupem kotvy 7. Paralelně k této první sériové kombinaci je připojena jednak druhá sériová kombinace budicího vinutí 5 s pulsním měničem 6, jehož vstup tvoří anoda a výstup katoda jeho hlavního tyristoru a jednak sériově paralelní kombinace, tvořená třetí diodou 4 v sérii se startovacím kondenzátorem 3, k němuž je paralelně připojen pomocný napěťový zdroj 13, jímž je palubní střídač. Spojovacím uzlem 15 těchto tří kombinací je výstup kotvy 7 motoru, druhý konec budicího vinutí 5 a katoda třetí diody 4. Ke kladnému pólu napájecího napětí je přes kontaktní vypínač 1 připojena katoda spínacího polovodičového prvku 10, jímž je například tyristor, jehož anoda je spojena s katodou druhé diody 9, jejíž anoda je připojena ke středu druhé sériové kombinace, to jest ke vstupu pulsního· měniče 6. Spojovací uzel 15 je připojen k anodě spínacího polovodičového prvku 10, který je svou katodou připojen k jednomu pólu filtračnímu kondenzátoru 2 současně s jedním koncem brzdového odporu 11, jehož druhý konec je přes pomocný měnič 12 spojen se záporným pólem napájecího napětí zároveň s druhým pólem filtračního kondenzátoru 2.In series with the motor armature 7, a first diode 8 is connected, the anode of which is connected to the negative pole of the overhead contact voltage and whose cathode is connected to the armature input 7. In parallel to this first series combination, a transducer 6, the input of which is the anode and the output of the cathode of its main thyristor, and a series-parallel combination, consisting of a third diode 4 in series with a starting capacitor 3 to which an auxiliary voltage source 13 is connected. The connecting node 15 of these three combinations is the output of the motor armature 7, the other end of the field winding 5 and the cathode of the third diode 4. The positive pole of the supply voltage is connected via contact switch 1 to the cathode of the switching semiconductor element 10. the cathode of the second diode 9, the anode of which is connected to the center of the second series combination, i.e. the input of the pulse changer 6. The connecting node 15 is connected to the anode of the switching semiconductor element 10. the end of the braking resistor 11, the other end of which is connected via the auxiliary converter 12 to the negative pole of the supply voltage simultaneously with the second pole of the filter capacitor 2.

Popsaného zapojení lze využít u trakčních motorů s bohatě dimenzovaným magnetickým obvodem, jimiž jsou kupříkladu dříve vyráběné motory. Pro moderní motory s vysokým využitím výkonu, kde by bylo jinak nutné zařazení doplňovací indukčnosti, je určeno zapojení podle obr. 2, které se odlišuje od prvého příkladu pouze tím, že mezi spojovací uzel 15 a anodu spínacího polovodičového prvku 10 je vřazena čtvrtá dioda 14, jejíž anoda je spojena s tímto uzlem 15.The described connection can be used in traction motors with a richly dimensioned magnetic circuit, such as previously manufactured motors. For modern motors with high power utilization, which would otherwise need to include a make-up inductor, the wiring shown in Fig. 2 is different from the first example only in that a fourth diode 14 is inserted between the connecting node 15 and the anode of the switching semiconductor element. whose anode is connected to this node 15.

V případě záporné polarity trolejovéhoIn case of negative polarity of the overhead contact line

242 vedení jsou všechny polovodičové prvky popsaného v obvodu zapojeny v opačné polaritě. Zapojení podle vynálezu je součástí brzdového obvodu trakčních motorů, jehož připojování k napájecí síti a k ostatním obvodům vozidla se děje přes spínací polovodičový prvek 10 jen při vypnutém hlavním tyristoru pulsního měniče 6 a po nabití jeho vypínacího kondenzátoru. Toto připojování je zajišťováno kontaktním vypínačem 1, a to za pomoci nezakresleného kontrolního obvodu, v němž je porovnáváno napětí vypínacího kondenzátoru pulsního měniče 6 s proudem v brzdovém obvodu, který bude nutno vypínat. Výsledná informace je logicky zpracovávána v nezakresleném řídicím obvodu pulsního měniče 6, jímž je ovládán i spínací polovodičový prvek 10. Dojde-li k výpadku napětí nebo ke zkratu napájecí trolejové sítě, odpojí se automaticky kontaktní vypínač 1. Stane-11 se tak během jízdního režimu, dojde k vybití filtračního kondenzátoru 2, a to jednak do napájecí sítě ještě před vypnutím vypínače 1 a jednak do obvodů trakčních motorů a pomocných spotřebičů vozidla. Při puštění jízdního pedálu dojde k přepnutí silového obvsdu do brzdového režimu, přičemž vypínací kondenzátor pulsního měniče 6 a stejně tak i startovací kondenzátor 3 se nabíjí z pomocného napěťového zdroje 13 na minimální hodnotu napětí, potřebnou pro start brzdy. Na počátku brzdění se pomocí nezakresleného regulátoru zadá žádaná hodnota proudu a hlavní tyristor pulsního měniče 6 sepne. Tím se uzavře obvod tvořený startovacím kondenzátorem 3 nabíjeným z pomocného napěťového zdroje 13, třetí diodou 4, budicím vinutím 5 a sepnutým puls29 ním měničem 6. Proudový impuls startovacího kondenzátoru 3 vytvoří proud v budicím vinutí 5, který prochází druhou diodou 9. Točící se kotva 7 motoru indukuje napětí, které vytváří proud v obvodu kotva 7 motoru, budicí vinutí 5, sepnutý pulsní měnič 6 a první dioda 8. Proud v tomto uzavřeném obvodu má stoupající tendenci a při dosažení jeho žádané hodnoty vypínací kondenzátor pulsního měniče 6 rozepne pulsní měnič 6 a proud dále protéká do tohoto vypínacího kondenzátoru, pokud není dosažena hodnota napětí, zajišťující vypnutí pulsního měniče 6 v dalším cyklu. Teprve po jeho dostatečném nabití je připínán polovodičovým prvkem 10 brzdový obvod motoru k pomocné palubní síti, přičemž vybitý filtrační kondenzátor 2 tvoří v prvních okamžicích počáteční impedanci. Nahromaděná energie v obvodu trakčního motoru je předána do filtračního kondenzátoru 2, jehož napětí stoupne, avšak v jediném cyklu při nízkých otáčkách motoru nedosáhne jmenovité hodnoty. V dalších cyklech toto napětí stoupá, přitom však k němu připojené spotřebiče způsobují jeho vybíjení. Pokud je brzdné energie přebytek, stoupá napětí na filtračním kondenzátoru 2' až na maximálně povolenou hodnotu, při níž začne fungovat záskokové brzda, tvořená brzdným odporem 11 a pomocným měničem 12. Touto záskokovou brzdou je udržována stálá maximální hodnota napětí. Během celého tohoto děje může být napájecí napětí připojováno nebo odpojováno kontaktním vypínačem 1 za pomoci nezakresleného měřicího obvodu, sledujícího zda velikost napájecího napětí má minimální hodnotu.242 wires, all semiconductor elements described in the circuit are connected in opposite polarity. The circuit according to the invention is part of the braking circuit of the traction motors whose connection to the power supply network and other vehicle circuits takes place via the switching semiconductor element 10 only when the main thyristor of the pulse converter 6 is switched off and after its tripping capacitor has been charged. This connection is provided by a contact switch 1 by means of a non-illustrated control circuit, in which the voltage of the tripping capacitor of the pulse changer 6 is compared with the current in the brake circuit which will have to be tripped. The resulting information is logically processed in the uncontrolled pulse converter control circuit 6, which also controls the switching semiconductor element 10. In the event of a power failure or a short-circuit of the trolley network, the contact switch 1 automatically disconnects. , the filter capacitor 2 is discharged, both to the mains before the switch 1 is switched off and, secondly, to the traction motors and auxiliary vehicle circuits. When the accelerator pedal is released, the power circuit is switched to brake mode, with the tripping capacitor of the pulse changer 6 as well as the starting capacitor 3 being charged from the auxiliary voltage source 13 to the minimum voltage required to start the brake. At the beginning of the braking, the current setpoint is entered by means of an uncontrolled controller and the main thyristor of the pulse changer 6 closes. This closes the circuit formed by the start capacitor 3 charged from the auxiliary voltage source 13, the third diode 4, the field winding 5 and the pulse converter 29 switched. The current pulse of the field capacitor 3 generates a current in the field winding 5 passing through the second diode 9. The motor 7 induces the voltage that generates current in the motor armature circuit 7, the field winding 5, the pulse changer 6 and the first diode 8. The current in this closed circuit has an increasing tendency and when the setpoint is reached the trip capacitor of the pulse changer 6 and the current continues to flow to this tripping capacitor if the voltage value is not reached, ensuring that the pulse converter 6 is tripped in the next cycle. Only after it has been sufficiently charged, the motor braking circuit is connected to the auxiliary onboard network by the semiconductor element 10, the discharged filter capacitor 2 forming the initial impedance in the first moments. The accumulated energy in the circuit of the traction motor is transferred to the filter capacitor 2, whose voltage rises but does not reach the nominal value in a single cycle at low engine speed. In subsequent cycles, this voltage rises, but the connected appliances cause it to discharge. If the braking energy is in excess, the voltage on the filter capacitor 2 'rises up to the maximum allowable value at which the standby brake, consisting of the braking resistor 11 and the auxiliary converter 12, starts to operate. Throughout this process, the supply voltage can be connected or disconnected by a contact switch 1 by means of a non-drawn measuring circuit, monitoring whether the supply voltage is at a minimum value.

Claims

Subject

1. Connection of the regenerative brake circuit with operation in all operating states of the mains, consisting of a traction motor, a pulse converter, the input of which is the anode and the output of the cathode of its main thyristor, auxiliary voltage source, start capacitor, at least three diodes and filter capacitor connected via a contact switch between the poles of the DC supply voltage parallel to the stand-by brake, consisting of a series connection of the braking resistor and the auxiliary converter, characterized in that the first diode (8), the anode of which is connected to the negative the second series of the field winding (5) with the pulse converter (6) and the series-parallel series consisting of the third diode (4) in series with the start capacitor ynAlez (3) are connected to this first series combination, to which je para an auxiliary voltage source (13) is connected in connection, wherein the connecting node (15) of all three combinations formed by the anchor outlet (7), the other end of the field winding (5) and the cathode of the third diode (4) is connected to the anode of the switching semiconductor element (10) whose cathode is connected via a contact switch (1) to the positive pole of the supply voltage and whose anode is connected to the cathode of the second diode (9), which is connected by an anode to the input of the pulse converter (6).

Connection according to Claim 1, characterized in that a fourth diode (14) is connected between the connecting node (15) and the anode of the switching semiconductor element (10), the anode of which is connected to the connecting node (15).

3. The circuit according to items 1 and 2, characterized in that, in the case of negative polarity of the overhead contact line, all its semiconductor elements are connected in opposite polarity.