CS242982B1

CS242982B1 - Device for forming of low-tension network and charging of traction vehicle's battery

Info

Publication number: CS242982B1
Application number: CS844259A
Authority: CS
Inventors: Jan Kropacek; Josef Chrpa
Original assignee: Jan Kropacek; Josef Chrpa
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS425984A1

Abstract

Řešení se týká zařízení pro vytvoření sítě malého napětí a dobíjení baterie trakč ního vozidla, které je zejména vhodné pro trakční vozidla závislé trakce. Podstata řešení spočívá v tom, že regulátor /1/ napětí je svým prvním vstupem /101/ připojen ke svorce /E/ referenčního napětí a druhým vstupem /102/ k první výstupní svorce /0/. Jeho výstup /106/ je přes obvod /3/ omezení frekvence a převodník /4/ připojen k rozdě lovači /5/ impulsů, jehož první výstup /503/ přes první spínací obvod /6/ je připojen k řídicí elektrodo prvního tyristoru /TI/ a druhý výstup /504/ přes druhý spínací obvod /7/ je připojen k řídicí elektrodě druhé ho tyristoru /T2/. Čidlo /8/ vstupního napě tí svým výstupem /803/ je přivedeno k páté mu vstupu /105/ regulátoru /1/ napětí a sou časně ke druhému vstupu /502/ rozetě 1.ovace /5/ impulsů. Obvod /2/ úpravy výstupních ci-Uir ak Lor i sttk je připo jen ke třetímu vstupu /103/ a čtvrtému vstupu /104/ regulátoru /d / napět í'„The solution relates to a device for creating low voltage network and battery traction recharging vehicle which is particularly suited to traction vehicle dependent traction. Essence The solution is that the controller / 1 / voltage it is connected by its first input / 101 / to the / E / reference voltage terminal and the other input / 102 / to the first output terminal / 0 /. Its output / 106 / is over circuit / 3 / constraint frequency and converter / 4 / connected to the split pulses whose first output / 503 / is connected via the first switching circuit (6) to the thyristor / TI / control electrode and a second output (504) via a second switching circuit Is connected to the second control electrode thyristor (T2). Sensor / 8 / Input Voltage its output (803) is brought to the fifth the input / 105 / regulator (1) voltage and current early to the second entry / 502 / rosette 1.ovation / 5 / pulses. Circuit / 2 / Output Adjustments ci-Uir if Lor and sttk are only connected to the third input (103) and the fourth controller (104) / d / voltage í '"

Description

Vynález se týká zařízení pro vytvoření sítě malého napětí a dobíjení baterie trakčního vozidla, které je zejména vhodné pro trakční vozidla závislé trakce.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a device for establishing a low voltage network and charging a traction vehicle battery, which is particularly suitable for traction-dependent traction vehicles.

Dosud jsou na trakčních vozidlech, zejména na elektrických lokomotivách systému 3 kV a 1,5 kv, používány pro vytvořeni sítě malého napětí dynama nebo alternátory, které jsou poháněny klínovými řemeny od ventilátorů trakčních motorů.Up to now, on traction vehicles, in particular electric locomotives of the 3 kV and 1.5 kv systems, dynamo or alternators have been used to form a low voltage grid that are driven by V-belts from the traction motor fans.

Použití rotačních strojů je nevýhodné z hlediska údržby, hlučnosti a také energetického, neboř baterie je často dobíjena při stojící lokomotivě a při jízdě výběhem, kdy trakční motory nepotřebují chlazení, ale ventilátory běží s výkonem cca 50 kW k nutnosti nabíjení cca 2 kW.The use of rotary machines is disadvantageous in terms of maintenance, noise and energy, as the battery is often recharged when the locomotive is stationary and when running, when traction motors do not need cooling, but the fans run at about 50 kW to charge about 2 kW.

U lokomotiv nové generace jsou použity ventilátory s řízeným chlazením podle trakčního proudu. V tomto případě s nimi prakticky nelze pohánět dynama nebo alternátory. Dále jsou známé systémy s dynamy nebo alternátory, poháněnými motory na trolejové napětí vozidla.New generation locomotives are equipped with fans with controlled traction current cooling. In this case, it is virtually impossible to drive dynamos or alternators. Furthermore, systems with dynamos or alternators driven by motors for the trolley voltage of a vehicle are known.

Tyto systémy jsou nevýhodné zejména z hlediska vyšší hmotnosti, údržby a hlučnosti.These systems are particularly disadvantageous in terms of increased weight, maintenance and noise.

Výše uvedené nevýhody částečně odstraňuje zařízení pro vytvoření sítě malého napětí a dobíjení baterie trakčního vozidla podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že regulátor napětí je svým prvním vstupem připojen ke svorce referenčního napětí, k třetímu vstupu a čtvrtému vstupu regulátoru napětí je paralelně připojen obvod úpravy výstupních charakteristik. Výstup regulátoru napětí je přes obvod omezení frekvence a převodník připojen na první vstup rozdělovače impulsů, jehož první výstup je přes první spínací obvod připojen k řídicí elektrodě prvního tyristoru a jehož druhý výstup je přes druhý spínací obvod připojen k řídicí elektrodě druhého tyristoru.The above disadvantages are partially eliminated by the device for creating a low voltage network and charging the battery of a traction vehicle according to the invention. The voltage regulator is connected by its first input to the reference voltage terminal, the output characteristic adjustment circuit is connected in parallel to the third input and the fourth input of the voltage regulator. The output of the voltage regulator is connected via a frequency limiting circuit and the converter to a first input of a pulse splitter, the first output of which is connected via a first switching circuit to a control electrode of the first thyristor and the second output of which is connected via a second switching circuit to the control electrode of the second thyristor.

Jeho druhý ystup je spojen jednak s pátým vstupem regulátoru napětí, jednak s výstupem čidla vstupního napětí, kteréje svým prvním vstupem připojeno jednak ke kladné vstupní svorce a jednak ke katodě první diody, jejíž anoda je přes druhou diodu, zapojenou v závěrném směru, připojena jednak ke druhému vstupu čidla vstupního napětí, jednak přes paralelní spojení třetí diody, zapojenou v propustném směru a odporu, k záporné vstupní svorce.Its second output is connected both to the fifth input of the voltage regulator and to the output of the input voltage sensor, which by its first input is connected both to the positive input terminal and to the cathode of the first diode. to the second input of the input voltage sensor, on the one hand through the parallel connection of the third diode, connected in the forward direction and the resistance, to the negative input terminal.

Paralelně k první diodě je připojen první kondenzátor. Druhý kondenzátor je připojen paralelně k druhé diodě, jejíž anoda je spojena s katodou druhého tyristoru. Anoda druhého tyristoru je připojena k druhému vývodu tlumivky, jejíž první vývod je přes první tyristor, zapojený v závěrném směru, připojen na katodu první diody.A first capacitor is connected in parallel to the first diode. The second capacitor is connected in parallel to the second diode whose anode is connected to the cathode of the second thyristor. The anode of the second thyristor is connected to a second choke terminal, the first terminal of which is connected to the cathode of the first diode via a first thyristor connected in the reverse direction.

Anoda první diody je přes třetí kondenzátor připojena k třetímu vývodu tlumivky, přičemž paralelně ke třetímu kondenzátoru je připojen svým prvním vývodem a druhým vývodem výstupní transformátor, jehož výstup je připojen na vstup usměrňovacího členu.The anode of the first diode is connected via a third capacitor to a third choke terminal, and in parallel to the third capacitor, an output transformer, the output of which is connected to the input of the rectifier, is connected by its first terminal and the second terminal.

První výstup usměrňovacího členu je připojen jednak na první výstupní svorku a jednak na druhý vstup regulátoru napětí. Druhý výstup usměrňovacího členu je připojen přes čidlo výstupního proudu na druhou výstupní svorku. Výstup čidla výstupního proudu je připojen k třetímu vstupu regulátoru napětí.The first output of the rectifier is connected both to the first output terminal and to the second input of the voltage regulator. The second output of the rectifier is connected via the output current sensor to the second output terminal. The output current sensor output is connected to the third voltage regulator input.

Hlavní výhodou zařízení podle vynálezu je, že vytváří uvnitř své struktury velmi jednoduchým způsobem za pomocí pouze dvou tyristorů střídavé napětí, které lze v libovolném poměru transformovat a transformátor zajišťuje předepsané galvanické oddělení.The main advantage of the device according to the invention is that it generates within its structure in a very simple manner, using only two thyristors, an alternating voltage which can be transformed in any ratio and the transformer ensures the prescribed galvanic separation.

Výhodná je také regulace výstupního napě'tí změnou frekvence, kde není fázové řízení a je omezeno rušení. Další výhodou je vedle velmi jednoduché výkonové části i jednoduchá řídicí část měniče, které dává předpoklady k vysoké spolehlivosti zařízení, k nenáročné údržbě, zajišťuje velmi dobrou přesnost regulace výstupního napětí, snadnou nastavitelnost výstupního napětí a úpravu výstupních charakteristik podle různých požadavků, například pro paralelní chod dvou měničů do jedné sítě malého napětí.It is also advantageous to control the output voltage by changing the frequency, where there is no phase control and interference is reduced. In addition to a very simple power section, a simple control section of the inverter is also a prerequisite for high reliability, low maintenance, high accuracy of output voltage control, easy adjustment of output voltage and adjustment of output characteristics according to various requirements, eg for parallel operation two converters to one low voltage grid.

Oproti systému s rotačními zdroji poháněnými ventilátory, má zařízení podle vynálezu menší spotřebu energie, zejména při stojící lokomotivě. Zařízení pro vytvoření sítě malého napětí a dobíjení baterie trakčního vozidla podle vynálezu je znázorněno na připojeném schématu.Compared to a fan-driven rotary power supply system, the device according to the invention has a lower energy consumption, especially when the locomotive is stationary. The device for creating a low voltage grid and charging the battery of a traction vehicle according to the invention is shown in the attached diagram.

Zařízení podle vynálezu sestává z regulátoru £ napětí, který je svým prvním vstupem 101 připojen k referenčnímu napětí svorky E, druhý vstup 102 je připojen k výstupnímu napětí svorky C, třetí vstup 103 k výstupu čidla výstupního proudu, čtvrtý vstup 104 také k výstupu 12 čidla výstupního proudu přes obvod úpravy výstupních charakteristik.The device according to the invention consists of a voltage regulator 8, which is connected to the reference voltage of terminal E by its first input 101, the second input 102 is connected to the output voltage of terminal C, the third input 103 to the output current sensor output, output current through the output characteristic adjustment circuit.

Pátý vstup 105 je připojen spolu s druhým vstupem 502 rozdělovače £ impulsů ke galvanicky oddělenému blokovacímu výstupu čidla £ vstupního napětí. Výstup 106 regulátoru £ napětí je přes obvod £ omezení frekvence připojen k převodníku £, jehož výstup je spojen s prvním vstupem 501 rozdělovače 1 impulsů.The fifth input 105 is coupled to the second pulse distributor input 502 to the galvanically isolated blocking output of the input voltage sensor 6. The output 106 of the voltage regulator 6 is connected via a frequency limiting circuit 6 to a converter 8, the output of which is connected to the first input 501 of the pulse distributor 1.

Jeho první výstup 503 je připojen k prvnímu spínacímu obvodu £, jehož výstup s galvanickým oddělením a výkonovým zesílením spínacích impulsů je spojen s prvním tyristorem TI, druhý výstup 504 přes druhý spínací obvod £ je připojen k druhému tyristoru T2.Its first output 503 is connected to a first switching circuit 6, whose output with galvanic isolation and power boost of the switching pulses is connected to the first thyristor T1, the second output 504 via the second switching circuit 8 is connected to the second thyristor T2.

Ke kladné vstupní svorce A je připojen první vstup 801 čidla £ vstupního napětí katoda první diody VI, první kondenzátor Cl, jehož druhý vývod je spojen s druhým kondenzátorem C2 a anoda prvního tyristoru TI.Positive input terminal A is connected to the first input voltage sensor 801 of the cathode of the first diode VI, the first capacitor C1, the second terminal of which is connected to the second capacitor C2 and the anode of the first thyristor T1.

K záporné vstupní svorce B je připojena katoda třetí diody V3, paralelně k ní je připojen tlumicí odpor R. K anodě třetí diody V3 je připojen druhý vstup 802 čidla £ vstupního napětí, anoda druhé diody V2 , druhý kondenzátor C2 a katoda druhého tyristoru T2.The cathode of the third diode V3 is connected to the negative input terminal B and a damping resistor R is connected in parallel. The anode of the third diode V3 is connected to the second input 802 of the voltage sensor, the anode of the second diode V2, the capacitor C2 and the cathode of the second thyristor T2.

Anoda první diody VI je spojena s katddou druhé diody V2, se společným vývodem obou kondenzátorů Cl, C2, s kondenzátorem C3 a prvním vývodem 901 výstupního transformátoru £.The anode of the first diode VI is connected to the cathode of the second diode V2, the common terminal of the two capacitors C1, C2, the capacitor C3 and the first terminal 901 of the output transformer 6.

Jeho druhý vývod 902 je spojen s druhým vývodem kondenzátoru C3 a se středním třetím vývodem 1003 tlumivky £0.Its second terminal 902 is connected to the second terminal of capacitor C3 and to the middle third terminal 1003 of choke 40.

Její první vývod 1001 je spojen s katodou prvního tyristoru TI, druhý vývod 1002 je spojen s anodou druhého tyristoru £2. Galvanicky oddělený výstup 903 výstupního transformátoru £ je připojen k usměrňovacímu členu ££, jehož usměrněný a vyhlazený první výstup 1101 je připojen k první výstupní svorce C a druhý výstup 1102 je připojen přes čidlo 12 výstupního porudu ke druhé výstupní svorce D, ke které je připojen jeden pól baterie 13 a sítě malého napětí trvale spojené s baterií £3. Druhý pól baterie 13 spolu se sítí malého napětí je připojen k první výstupní svorce £.Its first terminal 1001 is connected to the cathode of the first thyristor T1, the second terminal 1002 is connected to the anode of the second thyristor 42. The galvanically isolated output 903 of the output transformer 8 is connected to a rectifier member 80, whose rectified and smoothed first output 1101 is connected to the first output terminal C and the second output 1102 is connected via the output stand sensor 12 to the second output terminal D to which it is connected. one pole of the battery 13 and the low voltage grid permanently connected to the battery £ 3. The second pole of the battery 13 together with the low voltage grid is connected to the first output terminal 6.

Zařízení podle vynálezu pracuje tak, že regulátor 1 napětí v závislosti na velikosti referenčního napětí na prvním vstupu 101, na napětí první výstupní svorky C, hodnotě proudu z čidla 12 výstupního proudu a korekce z obvodu £ úpravy výstupních charakteristik, vytváří požadovanou hodnotu frekvence, jejíž maximální hodnota je omezena v obvodu £ omezení frekvence.The device according to the invention operates in such a way that the voltage regulator 1, depending on the reference voltage value at the first input 101, the voltage of the first output terminal C, the current value from the output current sensor 12 and the correction the maximum value is limited in the frequency limiting circuit £.

V převodníku £ jsou tvořeny pulsy, které rozdělovač £ impulsů rozděluje do dvou kanálů, a to každý lichý impuls je přes první spínací obvod £ zesílen, tvarován, galvanicky oddělen a přiveden k řídicí elektrodě prvního tyristoru T£.In the transducer 6, pulses are formed, which the pulse splitter 6 divides into two channels, each odd pulse being amplified, shaped, galvanically separated via a first switching circuit 6 and fed to a control electrode of the first thyristor T 6.

Každý sudý impuls je přes druhý spínací obvod £ po stejné úpravě přiveden k řídicí elektrodě druhého tyristoru T2. Obvo^, tvořený prvním a druhým tyristorem T£, T£, prvním a druhým kondenzátorem Cl, C2, první a druhou diodou V£, V2, výstupním transformátorem £ a tlumivkou £0, je střídač, který po sepnutí jednoho z tyristorů vytvoří jednu půlvlnu napětí a po sepnutí druhého tyristoru opačnou půlvlnu.Each even pulse is applied to the control electrode of the second thyristor T2 via the second switching circuit 6 after the same treatment. The circuit consisting of the first and second thyristors T £, T £, the first and second capacitors C1, C2, the first and second diodes V £, V2, the output transformer a and the choke 0 0 is an inverter which, after switching on one of the thyristors, creates one half-wave voltage and after switching the second thyristor opposite half-wave.

Třetí kondenzátor C3 zlepšuje chod střídače naprázdno. Usměrňovači člen i 1 usměrní a vyhlddí střídavé napětí z výstupního transformátoru 9_.The third capacitor C3 improves the idle operation of the inverter. The rectifier 11 rectifies and locates the AC voltage from the output transformer 9.

Střední hodnota výstupního napětí se reguluje frekvencí spínání prvního tyristorů TI a druhého tyristorů T2. Čidlo 12 výstupního proudu snímá výstupní proud do baterie 13 a do sítě malého napětí, který ovlivňuje regulátor χ napětí.The mean value of the output voltage is controlled by the switching frequency of the first thyristors T1 and the second thyristors T2. The output current sensor 12 senses the output current to the battery 13 and to the low voltage network that affects the voltage regulator.

Čidlo 8, vstupního napětí hlídá vhodnou velikost vstupního napětí mezi kladnou vstupní svorkou A a zápornou vstupní svorkou B, při vstupním napětí menším, než minimální dovolené vstupní %iapětí, blokuje jeho výstup 803, regulátor χ napětí a rozdělovač 5_ impulsů. Třetí dioda V3 a odpor R tvoří tlumicí člen.The input voltage sensor 8 monitors the appropriate input voltage between the positive input terminal A and the negative input terminal B, at an input voltage less than the minimum allowable input% and voltage, blocks its output 803, the voltage regulator χ, and the pulse splitter 5. The third diode V3 and the resistor R form a damping member.

Zařízení pro vytvoření sítě malého napětí a dobíjení baterie trakčního vozidla podle vynálezu lze s výhodou využít u elektrických lokomotiv, které mají primární měnič z trolejového napětí na 500 V ss a u vozidel městské hromadné dopravy s trolejovým napětím 600 V ssThe low voltage grid and battery charging device of the traction vehicle according to the invention can be advantageously used for electric locomotives having a primary converter from a contact voltage of 500 V DC and for a public transport vehicle with a contact voltage of 600 V DC

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Device for creating a low voltage network and charging a traction vehicle battery with a semiconductor converter, output transformer and rectifier, characterized in that the voltage regulator (1) is connected to its (E) reference voltage terminal (1) to the third input by its first input (101) / 103 /. and a fourth input (104) of the voltage regulator (1) via a frequency limiting circuit (3) and a converter (4) connected to a first input (501) of the pulse splitter (5) whose first output (503) is via a first switching circuit (6) connected to the control electrode of the first thyristor (T1) and whose second output (504) is connected via a second switching circuit (7) to the control electrode of the second thyristor (T2) and whose second input (502) is connected to the fifth input (105) a voltage regulator (1) with an input (803) of an input voltage sensor connected by its first input (801) to a positive input terminal (A) and to a cathode of a first diode (VI) whose anode is across the second diode / V2 / connected in reverse direction, connected both to the second input (802) of the sensor (8) of the input voltage and through the parallel connection of the third diode (V3) connected in the forward direction and of the resistor (R) to the negative input terminal and wherein parallel to the first di A first capacitor (C1) is connected to (VI) and a second capacitor (C2) is connected in parallel to a second diode (V2), the anode of which is connected to the cathode of the second thyristor (T2). 10), whose first terminal (1001) is connected to the cathode of the first diode (VI) via a first thyristor (T1) connected in the reverse direction, the anode of which is connected to a third terminal (1003) of the choke (10) via a third capacitor and connected in parallel to the third capacitor (C3) by its first terminal (901) and the second terminal (902) of an output transformer (9) whose output (903) is connected to the input of a rectifier (11) whose first output (1101) is connected both to the first output terminal (C) and secondly to the second input (102) of the voltage regulator and whose second output (1102) is connected via the output current sensor (12) to the second output terminal (D) and the sensor output / 12 / output current is connected to the third input (103) of the voltage regulator (1).