CS276475B6

CS276475B6 - Connection of pulse converter circuit for controlling direct-current traction motors

Info

Publication number: CS276475B6
Application number: CS143489A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Csc Rejent
Original assignee: Ckd Elektrotechnika A S
Priority date: 1989-03-07
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1992-06-17
Also published as: CS8901434A1; PL284197A1

Abstract

Řešení se týká obvodu pro řízení trakčních ’ motorů v jízdě a v režimu smíšené odporově rekuperační brzdy pro vozidla v závislé trakci. Brzdná energie je automaticky roz dělována buá do sítě, nebo do brzdového od poru, přičemž až do maximálního napětí v troleji je rekuperace preferována. V režimu jízdy je sepnut jízdní kontakt (15) a trakční motor, nebo je více v sérii zapojených motorů napájeno přes tyristorový spínač (1), první tlumivku (7), první brzdovou diodu (6) a druhou tlumivku (8). Při vět ších poměrných otevřeních tyristorového spínače (1) je buzení plynule zeslabováno Obvodem, tvořeným budicím vinutím (10), shuntovacím odporem (11) a shuntovací dio- · dou (3). V režimu brzdy pro sepnutí brzdo vého kontaktu (16) jsou paralelně ke kotvě (9) připojeny dva sériově spojené brzdné odpory (13, 14) a shuntovací odpor (11). Při nízkém napětí v troleji je převážná část brzdné energie dodávána přes druhou brzdovou diodu (4), shuntovací odpor (11), druhý brzdový odpor (14) a první brzdovou diodu (5) do sítě a jen malá část je ma řena v prvním brzdovém odporu (13). S růs- . tem napětí v troleji roste kvadraticky energie mařená v prvním brzdovém odporu (13) až do max. napětí v troleji, kdy veš kerou brzdnou energii přebírá tento odpor (13).Solution se concerns circuit for management traction ' engines in driving and in mode mixed resistively recuperative brakes for vehicle in dependent traction. Braking energy Yippee automatically roz # divided buá to networks or to brake from # fail, taking to to maximum Tension in troleji Yippee recuperation preferred. IN mode driving Yippee closed driving contact (15) and traction engine, or Yippee more in series involved engines powered over thyristor switch (1) first choke (7) first brake diode (6) and second choke (8). At sentences # more proportional openings thyristor switches (1) Yippee excitation smoothly attenuated Circumference formed budicím winding (10) shunt resistance (11) and shunt dio- · dou (3). IN mode brakes for switching brake # tive contact (16) they are in parallel ke anchor (9) attached two serially United braking resistors (13, 14) and shunt resistance (11). At low Tension in troleji Yippee prevalent part braking energy supplied over second brake diode (4) shunt resistance (11) second brake resistance (14) and first brake diode (5) to network and just small part Yippee ma # ments in first brake resistance (13). WITH Russian- . tem Tension in troleji grows quadratic energy mařená in first brake resistance (13) to to max. Tension in trolley, when village kerou braking energy takes over this resistance (13).

Description

Vynález se týká zapojení obvodu pulsního měniče pro řízení stejnosměrných trakčních motorů v jízdě a v režimu smíšené odporově rekuperační brzdy.The invention relates to the circuitry of a pulse converter for controlling DC traction motors in motion and in a mixed resistance regenerative brake mode.

□osud známá zapojení, která umožňují využití pulsního měniče pro řízení jak v režimu jízdy, tak i v režimu odporově rekuperační brzdy, jsou velmi komplikovaná a náročná na přídavná zařízení. Příkladně jsou známy poměrně složité spínací obvody, u kterých je při značném množství spínacích prvků velmi problematické zajistit dobrou provozní spolehlivost. Dále jsou známy spínací obvody š omezeným počtem spínacích prvků, které však mají tu nevýhodu, že v době kdy není napájecí síí schopna přijímat rekuperovanou energii, je sepnutím tyristorového spínače při počátku brzdění zajištěno, že nedbytečná energie je dodávána a mařena v brzdovém odporu. Během brzdění nelze tyristorový spínač jednoduše rozepnout, i když se změní kapacitní stav trolejové napájecí sítě, například pokud v ní klesne napětí v důsledku odběru jinými vozidly. K vyřešení problému je nutno doplňovat obvod pulsního měniče umělou komutací, což představuje další přídavné tyristorové obvody a tím zvýšené náklady i snížení provozní spolehlivosti zařízení.□ Fate-known connections, which enable the use of a pulse converter for control both in the driving mode and in the mode of the resistance recuperation brake, are very complicated and demanding on additional devices. For example, relatively complex switching circuits are known, in which case it is very problematic to ensure good operational reliability with a large number of switching elements. Furthermore, switching circuits with a limited number of switching elements are known, which, however, have the disadvantage that at a time when the supply network is not able to receive recovered energy, closing the thyristor switch at the beginning of braking ensures that unnecessary energy is supplied and wasted in braking resistance. During braking, the thyristor switch cannot simply be opened, even if the capacitive state of the overhead contact line changes, for example if the voltage in the contact line drops due to consumption by other vehicles. To solve the problem, it is necessary to supplement the pulse converter circuit with artificial commutation, which represents additional thyristor circuits and thus increased costs and reduced operational reliability of the device.

Uvedené nevýhody ve značné míře odstraňuje zapojení obvodu pulsního měniče pro řízení stejnosměrných trakčních motorů v jízdě a smíšené odporově rekuperační brzdě podle vynálezu. Tento obvod je připojen ke vstupnímu filtračnímu členu napájecího zdroje a skládá se z jedné nebo více sériově spojených kotev v sérii s příslušným počtem budících vinutí, dále z tyrystorového spínače, přepínače jízda-brzda, dvou tlumivek a několika diod a odporů.These disadvantages are largely eliminated by the connection of a pulse converter circuit for controlling DC traction motors in motion and a mixed resistance regenerative brake according to the invention. This circuit is connected to the input filter element of the power supply and consists of one or more anchors connected in series with an appropriate number of excitation windings, a thyristor switch, a drive-brake switch, two chokes and several diodes and resistors.

Podstatou vynálezu je, že k jednomu z pólů filtračního kondenzátoru vstupního filtračního členu je připojena jedna ze dvou svorek obvodu puslního měniče přímo, zatímco k jeho druhému pólu je zbývající svorka připojena přes oddělovací člen, jímž je paralelní kombinace druhé brzdové diody, nabuzovacího odporu a prvního jízdního kontaktu přepínače jízdabrzda. Na první svorku obvodu pulsního měniče je zapojena anoda tyristorového spínače, jehož katoda je přes první tlumivku, blokovací prvek a druhou tlumivku spojena s jednou stranou kotvy sériového trakčního motoru a konec budicího vinutí je spojen jednak přes nulovou diodu s katodou tyristorového spínače a jednak přes shuntovací diodu s druhou svorkou obvodu pulsního měniče, k níž je zároveň připojen jeden konec shuntovacího odporu. Druhý konec shutovacího odporu je zapojen mezi kotvu a budicí vinutí. K první svorce jsou ještě pres první brzdnou diodu připojeny spojené konce dvou rozvětvených brzdových odporů, z nichž druhý brzdový odpor má opačný konec zapojen mezi blokovací prvek a druhou tlumivku, zatímco druhý konec prvního brzdového odporu je zapojen jednak mezi blokovací prvek a první tlumivku a jednak přes brzdový spínací kontakt přepínače jízda-brzda do druhé svorky obvodu pulsního měniče. Blokovacím prvkem je buď dioda, nebo druhý jízdní spínací kontakt přepínače jízda-brzda. Při změně polarity polovodičových prvků podle polarity napájecího zdroje je zapojení podle vynálezu realizováno v zrcadlovém provedení, tj. v obráceném pořadí jednotlivých prvků.The essence of the invention is that one of the two terminals of the input converter circuit is connected to one of the poles of the filter capacitor of the input filter directly, while the remaining terminal is connected to its other pole via an isolating member which is a parallel combination of the second brake diode, excitation resistor and first driving contact of the brake switch. An anode of the thyristor switch is connected to the first terminal of the pulse converter circuit, the cathode of which is connected to the thyristor switch cathode via the first choke, blocking element and second choke and the end of the excitation winding is connected via a neutral diode to the thyristor switch cathode. a diode with a second terminal of the pulse converter circuit, to which one end of the shunt resistor is connected at the same time. The other end of the shutdown resistor is connected between the armature and the excitation winding. The connected ends of two branched braking resistors are connected to the first terminal via a first brake diode, of which the second braking resistor has the opposite end connected between the locking element and the second choke, while the other end of the first braking resistor is connected between the locking element and the first choke and via the brake switching contact of the travel-brake switch to the second terminal of the pulse converter circuit. The blocking element is either a diode or the second travel switching contact of the travel-brake switch. When the polarity of the semiconductor elements changes according to the polarity of the power supply, the connection according to the invention is realized in a mirror design, i.e. in the reverse order of the individual elements.

Zapojením podle vynálezu je ve srovnání s dosud známými zapojeními pro stejný účel dosažené podstatného zjednodušení obvodu pulsního měniče a tím je i zvýšena provozní spolehlivost zařízení. Přechod z jízdního do brzdového režimu vozidla je realizován minimálním počtem spínacích prvků a pro vlastní brzdění není zapotřebí dalších přídavných tyristorových obvodů. Přitom poměr mezi energií rekuperovanou do sítě a energií mařenou v brzdovém odporu se mění automaticky podle okamžité potřeby a schopnosti trolejové sítě odebírat výkon.By means of the circuit according to the invention, a substantial simplification of the pulse converter circuit is achieved in comparison with hitherto known circuits for the same purpose, and thus the operational reliability of the device is also increased. The transition from the driving to the braking mode of the vehicle is realized by a minimum number of switching elements and no additional thyristor circuits are needed for the actual braking. At the same time, the ratio between the energy recovered into the network and the energy wasted in the braking resistor changes automatically according to the immediate need and the ability of the contact network to absorb power.

Na výkresu je schematicky znázorněn příklad zapojení obvodu pulsního měniče pro řízení stejnosměrných trakčních motorů v jízdě a smíšené odporově rekuperační brzdě podle vynálezu. 3e určeno pro kolejová vozidla s více sériově spojenými trakčními motory. Znázorněná kotva značí dvě nebo více sériově spojených kotev a rovněž tak je tomu u budicího vinutí.The drawing schematically shows an example of the connection of a pulse converter circuit for controlling DC traction motors in motion and a mixed resistance regenerative brake according to the invention. 3e is intended for rail vehicles with several traction motors connected in series. The armature shown denotes two or more anchors connected in series, as is the case with the excitation winding.

CS 276475 B 6 2CS 276475 B 6 2

K troleji stejnosměrné napájecí sítě je přes sběrač 20 a hlavní vypínač 19 připojen vstupní filtrační člen, tvořený filtrační tlumivkou IB a filtračním kondenzátorem 17, jehož druhý pól je ukoštřen. K prvnímu pólu filtračního kondenzátoru 17 je připojena první svorka 21 obvodu pulsního měniče, s níž je spojena anoda tyristorového spínače £. Katoda tyristorového spínače £ je přes první tlumivku 7, blokovací prvek £ a druhou tlumivku £ připojena k jedné straně kotev £. Blokovacím prvkem £ je v tomto případě dioda, připojená anodou k první tlumivce £. Druhá strana kotev 2 je přes budicí vinutí 10 spojena s anodou shuntovací diody £, jejíž katoda je spojena se druhou svorku 22 obvodu pulsního měniče, s kterou je zároveň spojen jeden konec shuntovacího odporu 11, který je druhým koncem zapojen mezi kotvu 2 ^a budicí vinutí £0. S první svorkou 21 je ještě spojena katoda první brzdové diody £, k jejíž anodě jsou připojeny spojené konce dvou rozvětvených brzdových odporů £3, £4, z nichž druhý brzdový odpor 14 je svým opačným koncem zapojen mezi druhou tlumivku £ a katodu diody, tvořící blokovací prvek £, zatímco opačný konec prvního brzdového odporu 13 je zapojen jednak mezi první tlumivku £ ^a blokovací prvek £ a jednak přes brzdový spínací kontakt 16 přepínače jízda-brzda ke druhé svorce ££. Katoda tyristorového spínače £ je ještě spojena s katodou nulové diody £, jejíž anoda je spojena s anodou shuntovací diody £. Mezi druhou svorku ££ a ukostřený pól filtračního kondenzátoru 17 je vřazen oddělovací člen, tvořený paralelní kombinací druhé brzdové diody £ nabuzovacího odporu 12 a jízdního spínacího kontaktu 15 přepínače jízda-brzda, přičemž katoda druhé brzdové diody £ je spojena s druhou svorkou ££. Oddělovací člen může být při . stejné funkci vřazen mezi kterýkoli pól filtračního kondenzátoru 17 a jemu příslušnou svorku £1, 22. Jako blokovací prvek £ lze použít namísto diody neznázorněný druhý jízdní spínací kontakt přepínače pro jízdu a brzdění.An input filter element is connected to the DC supply trolley via a collector 20 and a main switch 19, formed by a filter choke IB and a filter capacitor 17, the second pole of which is encapsulated. The first terminal 21 of the pulse converter circuit is connected to the first pole of the filter capacitor 17, to which the anode of the thyristor switch 6 is connected. The cathode of the thyristor switch £ is connected to one side of the anchors £ via a first choke 7, a locking element £ and a second choke £. The blocking element £ in this case is a diode connected by an anode to the first choke £. The other side of the anchor 2 is through the exciter winding 10 is connected to the anode shuntovací diodes £ whose cathode is connected to the second terminal 22 of circuit chopper, with which is also connected to one end shuntovacího resistor 11 which is the other end connected between the armature 2 ^{and the} excitation coil £ 0. The cathode of the first brake diode £ is also connected to the first terminal 21, to the anode of which the connected ends of two branched brake resistors £ 3, £ 4 are connected, of which the second brake resistor 14 is connected at its opposite end between the second choke £ and the cathode of the diode forming the locking element £, while the opposite end of the first braking resistor 13 is connected on the one hand between the first choke £ ^{and the} locking element £ and on the other hand via the brake switching contact 16 of the travel-brake switch to the second terminal ££. The cathode of the thyristor switch £ is further connected to the cathode of the zero diode £, the anode of which is connected to the anode of the shunt diode £. An isolating member is interposed between the second terminal ££ and the grounded pole of the filter capacitor 17, formed by a parallel combination of the second brake diode £ of the excitation resistor 12 and the driving switching contact 15 of the drive-brake switch, the cathode of the second brake diode £ being connected to the second terminal ££. The separating member may be at. interposed between any pole of the filter capacitor 17 and its respective terminal £ 1, 22. A second travel switching contact of the travel and braking switch (not shown) can be used as the blocking element £ instead of a diode.

Při opačné polaritě napájecího napětí je při obrácení polarity polovodičových prvků zapojení realizováno v zrcedlovém provedení, tj. s obráceným pořadím jednotlivých prvků.With the opposite polarity of the supply voltage, when the polarity of the semiconductor elements is reversed, the connection is realized in a mirrored design, ie with the reverse order of the individual elements.

Funkce zapojeného obvodu je následující:The function of the connected circuit is as follows:

V režimu jízdy je sepnut jízdní spínací kontakt 15 přepínače jízda-brzda a trakční motory jsou napájeny přes tyristorový spínač £, první tlumivku £, blokovací prvek £ a druhou tlumivku £. Při větších poměrných otevřeních tyristorového spínače £, tj. při napětí na motorech blízkém napětí sítě, je ve funkci obvod plynulého zeslabení buzení, tvořený budicími vinutími £0, shuntovacím odporem 11 a shuntovací diodou £.In driving mode, the driving switching contact 15 of the travel-brake switch is closed and the traction motors are supplied via a thyristor switch £, a first choke £, a locking element £ and a second choke £. With larger relative openings of the thyristor switch £, i.e. at a voltage on the motors close to the mains voltage, the circuit of continuous excitation attenuation is formed, formed by excitation windings £ 0, shunt resistor 11 and shunt diode £.

V režimu brzdy je sepnut brzdový spínací kontakt 16 přepínače jízda-brzda a paralelně ke kotvám 2 J^e zapojen první brzdový odpor 13 v sérii s druhým brzdovým odporem 14 a shuntovacím odporem 11. Při nízkém napětí v trolejové síti a dostatečném napětí na kotvách 2 je převážná část nadbytečné energie dodávána přes druhou brzdovou diodu 2, shuntovací odpor 11, kotvy 2> druhou tlumivku £, druhý brzdový odpor 1£ a první brzdovou diodu £ do trolejové sítě. Při klesajícím odběru energie z napájecí sítě, například při opuštění traťového úseku jiným vozidlem, nebo při rekuperačním brzdění dalšího vozidla ve stejném úseku, začne stoupat napětí na vstupním filtračním členu, čímž začne kvadraticky vzrůstat podíl energie mařené v prvním brzdovém odporu £3. Spolehlivost odporově rekuperačního brzdění se nemění, i když dojde k úplné ztrátě odběru, tj. k maximálnímu napětí v trolejové síti.In the brake mode, a brake switch closed switch contact 16 and a brake horse-parallel to the anchors 2 J ^e engaging the first brake resistor 13 in series with a braking resistor 14 and resistor 11. In shuntovacím low voltage in the overhead network and sufficient tension on the anchors 2 most of the excess energy is supplied via the second brake diode 2, the shunt resistor 11, the anchors 2, the second choke 6, the second brake resistor 16 and the first brake diode 6 to the overhead contact line. As the power consumption of the supply network decreases, for example when leaving the track section by another vehicle, or when regeneratively braking another vehicle in the same section, the voltage at the input filter element begins to rise, thus increasing the proportion of energy dissipated in the first braking resistor £ 3. The reliability of resistive regenerative braking does not change, even if there is a complete loss of consumption, ie the maximum voltage in the contact network.

Při funkci elektrické brzdy vozidla dochází k automatické preferenci rekuperace v době, kdy je žádoucí tj. zejména při velkých odběrech a nízkém napětí v trolejové síti, a naopak k jejímu potlační v obdobích, kdy je napětí vysoké a nelze je dále zvyšovat.With the electric brake function of the vehicle, there is an automatic preference for recuperation at a time when it is desirable, ie especially at high consumption and low voltage in the contact network, and vice versa, it is suppressed in periods when the voltage is high and can not be further increased.

Zapojení lze využít pro všechna vozidla napájená ze stejnosměrné trolejové sítě, např. lokomotivy, tramvaje a trolejbusy.The connection can be used for all vehicles powered by a DC trolley network, such as locomotives, trams and trolleybuses.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Connection of a pulse converter circuit for controlling DC traction motors in motion and in a mixed resistance recuperation brake mode, which is connected to an input filter element of a DC power supply, consisting of an isolating member, of one or more anchors connected in series with a corresponding number excitation windings, thyristor switch, travel and brake switch, two chokes and several diodes and resistors, characterized in that one of the two terminals (21, 22) of the pulse converter circuit is connected directly to one pole of the filter capacitor (17), while the second of these terminals (21, 22) is connected to the second pole of the filter capacitor (17) via an isolating member which is a parallel combination of the second brake diode (4), the excitation resistor (12) and the driving switch contact (15) of the travel switch and braking, one pole of the thyristor switch (1) being connected to the first terminal (21), the second pole of which is via the first choke (7), the locking element (6) and the second choke (8) sp with one side of the armature (9) of the traction motor, and the end of the excitation winding (10) is connected on the one hand via a neutral diode (2) to the second pole of the thyristor switch (1) and on the other hand via a shunt diode (3) to the second terminal (22), to which one end of the shunt resistor (11) is connected at the same time, the other end of which is connected between the armature (9) and the excitation winding (10), while the connected ends of the two braking resistors (13, 14), of which the second braking resistor (14) has the opposite end connected between the locking element (6) and the second choke (8), the opposite end of the first braking resistor (13) being connected between the locking element (6). ) and the first choke (7) and on the one hand via the brake switching contact (16) of the travel and braking switch to the second terminal (22).

2. A circuit according to claim 1, characterized in that the blocking element (6) is either a diode or a second travel contact of a travel and braking switch.

3. The circuit according to items 1 and 2, characterized in that it is formed in a mirror design in FIG. the sequence of its individual elements according to the polarity of the power supply.