DE102004004579A1 - Traction static power converter for a multi-system rail vehicle has four-quadrant actuators, current inverters, intermediate circuit capacitors and a traction transformer - Google Patents

Traction static power converter for a multi-system rail vehicle has four-quadrant actuators, current inverters, intermediate circuit capacitors and a traction transformer Download PDF

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Abstract

A second absorption circuit (18) has an absorption circuit capacitor and an absorption-reducing device. Secondary windings for a traction transformer each link to an output for a four-quadrant actuator on an output side. A switching device is used to carry out all isolating link functions for the types of operation performed by a multi-system rail vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Traktionsstromrichter für ein Mehrsystem-Schienenfahrzeug mit wenigstens zwei Vierquadrantenstellern, mindestens zwei Wechselrichtern, mindestens zwei Zwischenkreiskondensatoren, mindestens einem aus einem Saugkreiskondensator und einer Saugkreisdrossel bestehenden Saugkreis und einem Traktionstransformator, deren Sekundärwicklungen ausgangsseitig jeweils mit einem Eingang eines Vierquadrantenstellers verbindbar sind.The The invention relates to a traction converter for a multi-system rail vehicle with at least two four-quadrant drivers, at least two inverters, at least two DC link capacitors, at least one of a Saugkreiskondensator and a Saugkreisdrossel existing Suction circuit and a traction transformer whose secondary windings on the output side each with an input of a four-quadrant actuator are connectable.

Ein gattungsgemäßer Traktionsstromrichter ist aus der DE 197 56 245 C1 bekannt. Dieser bekannte Traktionsstromrichter weist drei Vierquadrantensteller auf. Dieser Traktionsstromrichter weist eine Vielfalt von Schaltern auf, mit denen ein AC-Betrieb oder ein DC-Betrieb ermöglicht wird. Im AC-Betrieb werden die Vierquadrantensteller mittels des Traktionstransformators aus einem 15 kV 162/3 Hz- bzw. 25 kV 50 Hz-Netz versorgt. Im DC-Betrieb wird dieser Traktionsstromrichter an einem 3 kV- bzw. 1,5 kV-Netz betrieben. Damit der Traktionsstromrichter im AC- bzw. DC-Betrieb betrieben werden kann, müssen eine Anzahl von Schaltern geschlossen sein, wobei eine andere Anzahl von Schaltern sicher geöffnet sein müssen. Als Schalter sind Trenner vorgesehen. Außerdem ist für jeden Trenner eine Ansteuerung vorzusehen. Die hohe Anzahl von Trennern müssen im Traktionsstromrichter-Gerüst untergebracht und verdrahtet werden. Diese Trenner verursachen einen hohen Kostenanteil, benötigen einen angemessenen Platz im Traktionsstromrichter und erhöhen außerdem das Gesamtgewicht des Traktionsstromrichters. Der hohe Preis der Trenner resultiert daraus, dass diese jeweils einen eigenen Motor besitzen. Auch die zum Betrieb der Trenner vorzuhaltende Hilfsbetriebeleistung ist nicht zu unterschätzen. Um sicher zu sein, dass ein Trenner geschlossen oder geöffnet ist, müssen von jedem Trenner Rückmeldesignale an eine zentrale Steuereinheit ver schickt werden, wozu wiederum pro Trenner zwei Signalleitungen benötigt werden, die ebenfalls verlegt werden müssen.A generic traction converter is from the DE 197 56 245 C1 known. This known traction converter has three four-quadrant. This traction converter has a variety of switches that enable AC operation or DC operation. In AC operation, the four-quadrant actuators are supplied by means of the traction transformer from a 15 kV 162/3 Hz or 25 kV 50 Hz grid. In DC operation, this traction converter is operated on a 3 kV or 1.5 kV grid. For the traction converter to operate in AC or DC mode, a number of switches must be closed, with a different number of switches needing to be safely opened. As switches separators are provided. In addition, a control is provided for each disconnector. The large number of disconnectors must be housed and wired in the traction converter frame. These disconnectors are expensive, require adequate space in the traction converter, and also increase the overall weight of the traction converter. The high price of Trenner results from the fact that they each have their own engine. Also, the operation of the separators vorzuhaltende auxiliary power is not to be underestimated. To be sure that a disconnector is closed or open, feedback signals must be sent from each disconnector to a central control unit, which in turn requires two signal lines per disconnector, which must also be routed.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den bekannten Traktionsstromrichter für ein Mehrsystem-Schienenfahrzeug derart weiterzubilden, dass die genannten Nachteile nicht mehr auftreten.Of the The invention is based on the object, the known traction converter for a Further develop multi-system rail vehicle such that said Disadvantages no longer occur.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Merkmal des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.These Task is according to the invention with the Feature of the characterizing part of claim 1 solved.

Dadurch, dass ein Schaltwerk zur Realisierung aller Trennerfunktionen der Betriebsarten des Mehrsystem-Schienenfahrzeugs vorgesehen ist, sind alle notwendigen Trenner an einer zentralen Stelle des Traktionsstromrichters untergebracht. Die verschiedenen Betriebsarten sind kodiert im Schaltwerk eingearbeitet. Die Trenner des Schaltwerks werden nun nicht mehr mittels eines Schützes betätigt, sondern durch eine im Schaltwerk implementierte Zwangsläufigkeit. Dadurch wird sichergestellt, dass eine hohe Anzahl an Ansteuerkanäle eingespart wird.Thereby, a derailleur for the realization of all isolator functions of Operating modes of the multi-system rail vehicle is provided are all necessary disconnectors at a central point of the traction converter accommodated. The different operating modes are coded in the rear derailleur incorporated. The disconnectors of the rear derailleur will not work anymore by means of a contactor actuated, but by an inevitability implemented in the rear derailleur. This ensures that a high number of drive channels saved becomes.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Schaltwerks besteht dieses aus mehreren frei konfigurierbaren Unterschaltwerken. Dadurch, dass das Schaltwerk aus mehreren Unterschaltwerken besteht, verteilen sich die Schaltstellungen eines Schaltwerks auf mehreren, wodurch diese mehreren Unterschaltwerke kompakter aufgebaut werden können. Dadurch benötigen diese drei Unterschaltwerke weniger Volumen im Traktionsstromrichter. Außerdem können Schaltstellungen eines Systems wie AC oder DC einem Unterschaltwerk zugeordnet werden. Somit ist jede Betriebsart mit drei Schaltstellungen der Unterschaltwerke ausführbar.at an advantageous embodiment of the rear derailleur is this from several freely configurable sub-panels. As a result of that the derailleur consists of several sub-assemblies, distribute themselves the switching positions of a derailleur on several, causing them several sub-panels can be made more compact. Thereby need these three sub-assemblies less volume in the traction converter. Furthermore can Switching positions of a system such as AC or DC assigned to a sub-frame become. Thus, each mode with three switch positions of Sub-assemblies executable.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Unterschaltwerke weisen diese jeweils einen elektrisch betriebenen Motor auf, der mittels eines Untersetzungsgetriebes mit einer dem Schaltwerk zugehörigen Nockenwelle mechanisch verbunden ist. Dadurch kann die Einstellung einer Betriebsart von einer zentralen Steuereinheit vorgenommen werden. Während einer Umdrehung der Nockenwelle eines Unterschaltwerks werden nacheinander alle Schaltstellungen dieses Unterschaltwerks eingenommen.at an advantageous embodiment the sub-assemblies have these each an electrically operated Engine on, by means of a reduction gear with a derailleur associated Camshaft is mechanically connected. This allows the setting an operating mode made by a central control unit become. While One revolution of the camshaft of a sub-frame are successively all switch positions of this sub-frame are taken.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Unterschaltwerke weist jedes Unterschaltwerk eine Rückmeldeeinrichtung auf. Mittels dieser Rückmeldeeinrichtung wird einer zentralen Steuereinheit das Erreichen einzelner Schaltstellungen eines Unterschaltwerks übermittelt. Dadurch vereinfacht sich die Steuerung der Unterschaltwerke wesentlich, da die Nockenwelle eines jeden Unterschaltwerks nur solange angetrieben werden, bis eine zurückgemeldete Schalterstellung einer vorbestimmten gleicht.at a further advantageous embodiment of the sub-switching devices Each sub-control unit has a feedback device. through this feedback device a central control unit is the achievement of individual switching positions a sub-transmission transmitted. This considerably simplifies the control of the sub-assemblies, because the camshaft of each sub-transmission only driven so long be until a returned Switch position equal to a predetermined.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Traktionsstromrichters schematisch veranschaulicht ist.to further explanation The invention is with reference to the drawing, in which a embodiment the traction converter according to the invention is illustrated schematically.

1 zeigt einen Stromlaufplan eines Traktionsstromrichters für ein Viersystem-Schienenfahrzeug, die 1 shows a circuit diagram of a traction converter for a four-system rail vehicle, the

2 zeigt eine Draufsicht auf ein Unterschaltwerk, in der 2 shows a plan view of a sub-frame, in the

3 ist eine Seitenansicht von links und in der 3 is a side view from the left and in the

4 ist eine Seitenansicht von rechts des Unterschaltwerks nach 3 dargestellt, die 4 is a side view from the right of the subframe after 3 represented, the

5 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Unterschaltwerk, wobei die 5 shows a plan view of another sub-transmission, wherein the

6 eine Draufsicht auf ein weiteres Unterschaltwerk zeigt und die 6 a plan view of another sub-transmission shows and the

7 zeigt einen montierten erfindungsgemäßen Traktionsstromrichter für ein Viersystem-Schienenfahrzeug. 7 shows a mounted traction converter according to the invention for a four-system rail vehicle.

In der 1 ist der Stromlaufplan eines Traktionsstromrichters, insbesondere eines Drehgestells, für ein Viersystem-Schienenfahrzeug dargestellt. Die vier Spannungssysteme sind AC 15 kV 16 2/3 Hz, AC 25 kV 50 Hz, DC 3 kV und DC 1,5 kV. Dieser Traktionsstromrichter weist netzseitig einen Traktionstransformator 2 auf, der primärseitig mit dem AC- bzw. DC-Netz verbindbar ist. Jede Sekundärwicklung 4 und 6 des Traktionstransformators 2 ist ausgangsseitig mit Eingängen eines Vierquadrantenstellers 8 bzw. 10 verbindbar. Gleichspannungsseitig ist der Vierquadrantensteller 8 bzw. 10 mittels eines Zwischenkreiskondensators CZK1 bzw. CZK2 mit einem Wechselrichter 12 bzw. 14, insbesondere einem Pulswechselrichter, elektrisch leitend verbunden. Diese Vierquadrantensteller 8 und 10 und diese Wechselrichter 12 und 14 weisen jeweils mehrere Phasenbausteine 16 und 18 auf. Außerdem weist dieser Traktionsstromrichter einen Saugkreis 20 auf, der aus einem Saugkreiskondensator CSK und einer Saugkreisdrossel LSK1 bzw. LSK2 besteht. Ferner weist dieser Traktionsstromrichter einen im DC-Betrieb zuschaltbaren Bremssteller auf, der aus einem Phasenbaustein 16 des Vierquadrantenstellers 8 bzw. 10 und für jeden Teilstromrichter einen Bremswiderstand RB besteht. Weiterhin weist dieser Traktionsstromrichter einen abschaltbaren Halbleiterschalter, insbesondere einen Thyristor 22 auf, der in Verbindung mit dem Bremswiderstand RB einen Kurzschließer darstellt. An den Ausgängen des Wechselrichters 12 bzw. 14 ist ein Asynchronmotor 24 bzw. 26 anschließbar. Ein Hilfsbetriebeumrichter 28 ist elektrisch parallel zu den Zwischenkreiskondensatoren CZK1 bzw. CZK2 schaltbar.In the 1 is the circuit diagram of a traction converter, in particular a bogie, shown for a four-system rail vehicle. The four voltage systems are AC 15 kV 16 2/3 Hz, AC 25 kV 50 Hz, DC 3 kV and DC 1.5 kV. This traction converter has a traction transformer on the mains side 2 on, the primary side with the AC or DC network is connectable. Every secondary winding 4 and 6 of the traction transformer 2 is the output side with inputs of a four-quadrant actuator 8th respectively. 10 connectable. DC side is the four-quadrant 8th respectively. 10 by means of an intermediate circuit capacitor C ZK1 or C ZK2 with an inverter 12 respectively. 14 , In particular a pulse inverter, electrically connected. These four-quadrant plates 8th and 10 and these inverters 12 and 14 each have several phase blocks 16 and 18 on. In addition, this traction converter has a absorption circuit 20 on, which consists of a Saugkreiskondensator C SK and a Saugkreisdrossel L SK1 or L SK2 . Furthermore, this traction converter has a switchable in DC operation brake actuator, which consists of a phase component 16 of the four-quadrant actuator 8th respectively. 10 and for each partial converter a braking resistor R B exists. Furthermore, this traction converter has a turn-off semiconductor switch, in particular a thyristor 22 on, which in conjunction with the braking resistor R B is a short-circuiter. At the outputs of the inverter 12 respectively. 14 is an asynchronous motor 24 respectively. 26 connected. An auxiliary converter 28 is electrically connected in parallel with the intermediate circuit capacitors C ZK1 and C ZK2 switchable.

Damit dieser Traktionsstromrichter für die vier Spannungssysteme konfigurierbar ist, weist dieser Traktionsstromrichter eine Vielzahl von Trennern S1 bis S4, S13, S14, S15, S16, S21, S22, S23, S31, S32, S33, S43 und S46 auf. Mit diesen Trennern sind folgende Betriebsarten:
aus Vorladung = Umrichter aus
Vorladen DC1 1,5 kV mit HBU
Vorladen DC1 1,5 kV ohne HBU
Vorladen DC1 3 kV mit HBU
Vorladen DC1 3 kV ohne HBU
Vorladen DC2 1,5 kV mit HBU
Vorladen DC2 1,5 kV ohne HBU
Vorladen DC2 3 kV mit HBU
Vorladen DC2 3 kV ohne HBU
Vorladen DC1+2 1,5 kV mit HBU
Vorladen DC1+2 1,5 kV ohne HBU
Vorladen DC1+2 3 kV mit HBU
Vorladen DC1+2 3 kV ohne HBU
Vorladen AC 15 kV 1 mit HBU
Vorladen AC 15 kV 2 mit HBU
Vorladen AC 15 kV 1&2 mit HBU
Vorladen AC 25 kV 1 mit HBU
Vorladen AC 25 kV 2 mit HBU
Vorladen AC 25 kV 1&2 mit HBU
Vorladen AC 15 kV 1 ohne HBU
Vorladen AC 15 kV 2 ohne HBU
Vorladen AC 15 kV 1&2 ohne HBU
Vorladen AC 25 kV 1 ohne HBU
Vorladen AC 25 kV 2 ohne HBU
Vorladen AC 25 kV 1&2 ohne HBU
DC1 1,5 kV mit HBU
DC1 1,5 kV ohne HBU
DC1 3 kV ohne HBU
DC1 3 kV mit HBU
DC2 1,5 kV mit HBU
DC2 1,5 kV ohne HBU
DC2 3 kV ohne HBU
DC2 3 kV mit HBU
DC1+2 1,5 kV mit HBU
DC1+2 1,5 kV ohne HBU
DC1+2 3 kV ohne HBU
DC1+2 3 kV mit HBU
AC 15 kV Motor 1 mit HBU
AC 25 kV Motor 1 mit HBU
AC 25 kV Motor 2 mit HBU
AC 15 kV Motor 2 mit HBU
AC 15 kV Motor 1&2 mit HBU
AC 25 kV Motor 1&2 mit HBU
AC 15 kV Motor 1 ohne HBU
AC 25 kV Motor 1 ohne HBU
AC 25 kV Motor 2 ohne HBU
AC 15 kV Motor 2 ohne HBU
AC 15 kV Motor 1&2 ohne HBU
AC 25 kV Motor 1&2 ohne HBU
möglich. Für jede dieser aufgeführten Betriebsarten muss eine Kombination von Trennern geschlossen werden.In order for this traction converter to be configurable for the four voltage systems, this traction converter has a plurality of dividers S1 to S4, S13, S14, S15, S16, S21, S22, S23, S31, S32, S33, S43 and S46. These separators have the following operating modes:
from precharge = inverter off
Pre-charging DC1 1.5 kV with HBU
Pre-charging DC1 1.5 kV without HBU
Pre-charging DC1 3 kV with HBU
Pre-charging DC1 3 kV without HBU
Pre-charging DC2 1.5 kV with HBU
Pre-charging DC2 1.5 kV without HBU
Pre-charging DC2 3 kV with HBU
Pre-charging DC2 3 kV without HBU
Pre-charging DC1 + 2 1.5 kV with HBU
Pre-charging DC1 + 2 1.5 kV without HBU
Pre-charging DC1 + 2 3 kV with HBU
Precharge DC1 + 2 3 kV without HBU
Precharging AC 15 kV 1 with HBU
Precharging AC 15 kV 2 with HBU
Precharging AC 15 kV 1 & 2 with HBU
Pre-charge AC 25 kV 1 with HBU
Pre-charge AC 25 kV 2 with HBU
Precharging AC 25 kV 1 & 2 with HBU
Precharging AC 15 kV 1 without HBU
Precharging AC 15 kV 2 without HBU
Precharging AC 15 kV 1 & 2 without HBU
Precharging AC 25 kV 1 without HBU
Precharging AC 25 kV 2 without HBU
Precharging AC 25 kV 1 & 2 without HBU
DC1 1.5 kV with HBU
DC1 1.5 kV without HBU
DC1 3 kV without HBU
DC1 3 kV with HBU
DC2 1.5 kV with HBU
DC2 1.5 kV without HBU
DC2 3 kV without HBU
DC2 3 kV with HBU
DC1 + 2 1.5 kV with HBU
DC1 + 2 1.5 kV without HBU
DC1 + 2 3 kV without HBU
DC1 + 2 3 kV with HBU
AC 15 kV engine 1 with HBU
AC 25 kV engine 1 with HBU
AC 25 kV engine 2 with HBU
AC 15 kV engine 2 with HBU
AC 15 kV engine 1 & 2 with HBU
AC 25 kV engine 1 & 2 with HBU
AC 15 kV engine 1 without HBU
AC 25 kV engine 1 without HBU
AC 25 kV engine 2 without HBU
AC 15 kV engine 2 without HBU
AC 15 kV engine 1 & 2 without HBU
AC 25 kV engine 1 & 2 without HBU
possible. For each of these listed modes, a combination of disconnectors must be closed.

Um die Konfiguration einer vorbestimmten Betriebsart zu vereinfachen, ist erfindungsgemäß im Traktionsstromrichter ein Schaltwerk vorgesehen, dass aus mehreren Unterschaltwerken, insbesondere aus drei frei konfigurierbaren Unterschaltwerken 30, 32 und 34, besteht. Das Unterschaltwerk 30 ist in der 6, das Unterschaltwerk 32 ist in der 5 und das Unterschaltwerk 34 ist in der 2 näher dargestellt. In diesen 2, 5 und 6 ist jeweils eine Draufsicht auf die Unterschaltwerke 34, 32 und 30 dargestellt. In diesen Unterschaltwerken 30, 32 und 34 sind die Trenner zusammengefasst, die beispielsweise für den AC- bzw. DC-Betrieb oder der Vorladung zuständig sind. Für jeden Trenner eines Unterschaltwerks 30 bzw. 32 bzw. 34 weist dieses eine Nockenscheibe auf. Diese Nockenscheiben eines Unterschaltwerks 30 bzw. 32 bzw. 34 sind nebeneinander auf einer Nockenwelle angeordnet. Diese Nockenwelle wird über ein Untersetzungsgetriebe 36 von einem Elektromotor angetrieben (3). Auf einer Umdrehung einer Nockenscheibe können mehrere Stellungen eingenommen werden. Jede Stellung beinhaltet eine bestimmte Kombination der geschlossenen bzw. geöffneten Trennerkontakte. Die dadurch realisierte Zwangsläufigkeit der Schalterstellung stellt eine wesentliche Erhöhung der Betriebssicherheit dar, da nur zulässige Schaltstellungen eingenommen werden können. Damit eine zentrale Steuereinheit weiß, welche Schaltstellung anliegt, weist das Unterschaltwerk 30 bzw. 32 bzw. 34 eine Rückmeldeeinrichtung 38 auf (4). Diese Rückmeldeeinrich tung 38 besteht aus einer Nockenscheibe 40 und mehreren Schnappschalter 42. Diese Schnappschalter 42 werden prinzipiell wie die Trennerkontakte über die Nockenscheibe 40 angesteuert. Diese Nockenscheibe 40 ist ebenfalls auf der Nockenwelle angebracht, die die Nockenscheibe des Unterschaltwerks 30 bzw. 32 bzw. 34 aufweist. Je nach Anzahl der möglichen Stellungen eines Unterschaltwerks 30 bzw. 32 bzw. 34 werden die Signale der Schnapperschalter 42 als ein 3-Bitsignal (maximal 8 Stellungen) bzw. ein 4-Bitsignal (maximal 16 Stellungen) von einer zentralen Steuereinheit des Schaltwerks eingelesen. Außerdem wird noch ein sogenanntes Gültigkeitsbit eingelesen. Dieses 1-Bitsignal signalisiert jede gültige Stellung eines Schaltwerks. Damit wird ein Anhalten eines Schaltwerks zwischen den eindeutigen Stellungen vermieden.In order to simplify the configuration of a predetermined mode of operation, according to the invention a switching mechanism is provided in the traction converter, which consists of a plurality of sub-assemblies, in particular of three freely configurable sub-assemblies 30 . 32 and 34 , consists. The sub-transmission 30 is in the 6 , the sub-transmission 32 is in the 5 and the sub-transmission 34 is in the 2 shown in more detail. In these 2 . 5 and 6 is a plan view of the sub-panels 34 . 32 and 30 shown. In these sub-assemblies 30 . 32 and 34 the separators are summarized, which are responsible, for example, for the AC or DC operation or the summons. For each isolator of a sub-frame 30 respectively. 32 respectively. 34 this has a cam on. These cams of a sub-frame 30 respectively. 32 respectively. 34 are arranged side by side on a camshaft. This camshaft is via a reduction gear 36 driven by an electric motor ( 3 ). Several positions can be taken on one revolution of a cam. Each position contains a specific combination of the closed or opened disconnector contacts. The thus realized inevitability of the switch position represents a significant increase in reliability, since only permissible switching positions can be taken. So that a central control unit knows which switch position is present, the lower control gear has 30 respectively. 32 respectively. 34 a feedback device 38 on ( 4 ). This feedback device 38 consists of a cam disc 40 and several snap-action switches 42 , These snap-action switches 42 are basically like the isolator contacts on the cam 40 driven. This cam disc 40 is also mounted on the camshaft, which is the cam plate of the sub-assembly 30 respectively. 32 respectively. 34 having. Depending on the number of possible positions of a sub-frame 30 respectively. 32 respectively. 34 the signals are the snap-action switch 42 as a 3-bit signal (maximum 8 positions) or a 4-bit signal (maximum 16 positions) read from a central control unit of the switching mechanism. In addition, a so-called validity bit is read. This 1-bit signal signals every valid position of a derailleur. This avoids stopping a derailleur between the unique positions.

In den nachfolgenden Tabellen sind beispielsweise Schaltstellungen des Unterschaltwerks 30 für den Vorladebetrieb, des Unterschaltwerks 32 für den AC-Betrieb und des Unterschaltwerks 34 für den DC-Betrieb aufgelistet:In the following tables, for example, switching positions of the sub-frame 30 for the pre-charging operation, the sub-frame 32 for the AC operation and the sub-control gear 34 listed for DC operation:

Schaltstellungen des Unterschaltwerks 30 für den Vorladebetrieb:

Figure 00070001
Switch positions of the sub-frame 30 for the pre-charge operation:
Figure 00070001

Schaltstellungen des Unterschaltwerks 32 für den AC-Betrieb:

Figure 00080001
Switch positions of sub-assembly 32 for AC operation:
Figure 00080001

Schaltstellungen des Unterschaltwerks 34 für den DC-Betrieb:

Figure 00080002
Switch positions of the sub-frame 34 for DC operation:
Figure 00080002

Um die aufgelisteten Betriebsarten des Traktionsstromrichters zu konfigurieren, werden die Schaltstellungen dieser drei Unterschaltwerke 30, 32 und 34 kombiniert. Wie diese Kombinationen aussehen, können der nachfolgenden Liste entnommen werden:In order to configure the listed modes of the traction converter, the switching positions of these three sub-assemblies become 30 . 32 and 34 combined. The following list shows how these combinations look like:

Übersicht der Kombinationen:

Figure 00080003
Overview of the combinations:
Figure 00080003

Figure 00090001
Figure 00090001

Figure 00100001
Figure 00100001

Die Unterschaltwerke 30, 32 und 34 sind so verdrahtet, dass eine zentrale Steuereinheit dieses Unterschaltwerks 30, 32 und 34 in eine jeweils definierte Nullstellung steuern kann. Der Traktionsstromrichter kann damit vom Netz komplett abgetrennt werden. Wenn eine vorbestimmte Betriebsart konfiguriert werden soll, werden die drei Unterschaltwerke 30, 32 und 34 derart angesteuert, dass die Nockenwellen sich drehen. Fortlaufend werden die Schaltstellungen der Vorlade-, AC- und DC-Schaltwalze mittels der Rückmeldesignale gemeldet. Sobald eine Schaltwalze dieser drei Unterschaltwerke 30, 32 und 34 eine der vorbestimmten Betriebsart erreicht hat, wird diese Schaltwalze abgebremst und fixiert. Sobald alle drei Schaltwalzen abgebremst sind, hat jedes Unterschaltwerk eine für die vorbestimmte Betriebsart festgelegte Schaltstellung eingenommen.The sub-panels 30 . 32 and 34 are wired so that a central control unit of this sub-frame 30 . 32 and 34 in a defined zero position can control. The traction converter can thus be completely disconnected from the network. When a predetermined mode is to be configured, the three sub-panels become 30 . 32 and 34 activated in such a way that the camshafts rotate. The switch positions of the pre-charge, AC and DC shift drum are continuously signaled by means of the feedback signals. Once a shift drum of these three sub-panels 30 . 32 and 34 has reached one of the predetermined mode, this shift drum is braked and fixed. Once all three shift rollers are braked, each sub-frame has taken a set for the predetermined mode switching position.

Die 7 zeigt einen erfindungsgemäßen aufgebauten Traktionsstromrichter gemäß dem Stromlaufplan der 1. Dabei ist der Traktionstransformator nicht näher dargestellt. In diesem Stromrichtergerüst sind die Phasenbausteine 16 des Vierquadrantenstellers 8 bzw. 10 und des Wechselrichters 12 bzw. 14 übereinander links bzw. rechts angeordnet. Zwischen diesen beiden Säulen von Phasenbaustein 16 sind die Unterschaltwerke 30, 32 und 34 nebeneinander in einer Reihe angeordnet. Die Zwischenkreiskondensatoren CZK1 und CZK2 und der Saugkreiskondensator CSK sind auf der Rückseite dieses Stromrichtergerüstes angeordnet und sind von der Rückwand abgedeckt. Die Saug kreisdrossel LSK1 und LSK2 sind Bestandteil des Stromrichtertransformators.The 7 shows a constructed Traktionsstromrichter invention according to the circuit diagram of 1 , In this case, the traction transformer is not shown in detail. In this converter frame are the phase blocks 16 of the four-quadrant actuator 8th respectively. 10 and the inverter 12 respectively. 14 arranged one above the other on the left or right. Between these two pillars of phase component 16 are the sub-panels 30 . 32 and 34 arranged side by side in a row. The intermediate circuit capacitors C ZK1 and C ZK2 and the absorption circuit capacitor C SK are arranged on the rear side of this converter frame and are covered by the rear wall. The Suction Chokes L SK1 and L SK2 are part of the converter transformer.

Durch die Verwendung eines Schaltwerks mit drei frei konfigurierbaren Unterschaltwerken 30, 32 und 34 wird wesentlich am Volumen und am Gewicht des Traktionsstromrichters eingespart. Die größte Einsparung erhält man bei den Kosten, da keine separaten Trenner mit zugehörigen Schützen mehr benötigt wird. Außerdem hat sich die Betriebssicherheit erheblich erhöht, da mit den Unterschaltwerken 30, 32 und 34 nur zulässige Schaltstellungen eingenommen werden können.By using a derailleur with three freely configurable sub-assemblies 30 . 32 and 34 is significantly reduced in volume and weight of the traction converter. The biggest savings can be found in the costs, as no separate disconnector with associated contactors is needed more. In addition, the reliability has increased significantly, as with the sub-panels 30 . 32 and 34 only permissible switching positions can be assumed.

Claims (9)

Traktionsstromrichter für ein Mehrsystem-Schienenfahrzug mit wenigstens zwei Vierquadrantenstellern (8, 10), mindestens zwei Wechselrichtern (12, 14), mindestens zwei Zwischenkreiskondensatoren (CZK1, CZK2), mindestens einem aus einem Saugkreiskondensator (CSK) und einer Saugkreisdrossel (LSK1, LSK2) bestehenden Saugkreis (18) und einem Traktionstransformator, deren Sekundärwicklungen (4, 6) ausgangsseitig jeweils mit einem Eingang eines Vierquadrantenstellers (8, 10) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung aller Trennerfunktionen der Betriebsarten des Mehrsystem-Schienfahrzeugs ein Schaltwert vorgesehen ist.Traction converter for a multi-system railcar with at least two four-quadrant ( 8th . 10 ), at least two inverters ( 12 . 14 ), at least two DC link capacitors (C ZK1 , C ZK2 ), at least one of a Saugkreiskondensator (C SK ) and a Saugkreisdrossel (L SK1 , L SK2 ) existing absorption circuit ( 18 ) and a traction transformer whose secondary windings ( 4 . 6 ) on the output side each with an input of a four-quadrant actuator ( 8th . 10 ) are connectable, characterized in that a switching value is provided for the realization of all disconnector functions of the operating modes of the multi-system rail vehicle. Traktionsstromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltwerk aus mehreren frei konfigurierbaren Unterschaltwerken (30, 32, 34) besteht.Traction converter according to claim 1, characterized in that the derailleur consists of several freely configurable sub-assemblies ( 30 . 32 . 34 ) consists. Traktionsstromrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwerke (30, 32, 34) jeweils einen elektrisch betriebenen Motor aufweisen, der mittels eines Untersetzungsgetriebes mit einer dem Schaltwerk zugehörigen Nockenwelle mechanisch verbunden ist.Traction converter according to claim 1 or 2, characterized in that the switching mechanisms ( 30 . 32 . 34 ) each having an electrically operated motor, which is mechanically connected by means of a reduction gear with a camshaft associated with the switching mechanism. Traktionsstromrichter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schaltwerk (30, 32, 34) mehrere Nockenscheiben aufweist.Traction converter according to one of the preceding claims, characterized in that each switching mechanism ( 30 . 32 . 34 ) has a plurality of cams. Traktionsstromrichter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schaltwerk (30, 32, 34) eine Rückmeldeeinrichtung (38) aufweist.Traction converter according to one of the preceding claims, characterized in that each Rear derailleur ( 30 . 32 . 34 ) a feedback device ( 38 ) having. Traktionsstromrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldeeinrichtung (38) eine Nockenscheibe (40) und mehrere Schnappschalter (42) aufweist.Traction converter according to claim 5, characterized in that the feedback device ( 38 ) a cam disc ( 40 ) and several snap-action switches ( 42 ) having. Traktionsstromrichter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwerke (30, 32, 34) signaltechnisch mit einer zentralen Steuereinheit verbunden sind.Traction converter according to one of the preceding claims, characterized in that the switching mechanisms ( 30 . 32 . 34 ) are technically connected to a central control unit. Traktionsstromrichter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Nockenscheibe mehrere Nocken aufweist, die auf ihrem Umfang verteilt sind.Traction converter according to claim 3 or 4, characterized characterized in that each cam has a plurality of cams, which are distributed on their circumference. Traktionsstromrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldeeinrichtung (38) ein Mehrbit-Binärsignal generiert, wobei die Anzahl der Bits von der Anzahl der Nocken einer Nockenscheibe abhängig ist.Traction converter according to claim 6, characterized in that the feedback device ( 38 ) generates a multi-bit binary signal, wherein the number of bits depends on the number of cams of a cam disc.
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