DE1292697B - Selbstgefuehrter Umrichter zur Gleichspannungsumformung fuer elektrische Triebfahrzeuge - Google Patents

Selbstgefuehrter Umrichter zur Gleichspannungsumformung fuer elektrische Triebfahrzeuge

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DE1292697B DEB78991A DEB0078991A DE1292697B DE 1292697 B DE1292697 B DE 1292697B DE B78991 A DEB78991 A DE B78991A DE B0078991 A DEB0078991 A DE B0078991A DE 1292697 B DE1292697 B DE 1292697B
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Description

I 292
Elektrische Triebfahrzeuge, die über einen Fahrdraht und einen Stromabnehmer mit Gleichspannung versorgt werden, erfordern bekanntlich zur Speisung der Fahrmotoren und der Hilfseinrichtungen des Fahrzeuges, beispielsweise von Hilfsmotoren, geeignete Umformer, durch die die aus dem Fahrdraht zugeführte Energie der gegebenen Stromart und Spannung in Energie der für die Fahrmotoren oder Hilfseinrichtungen zweckmäßige Stromart und Spannung umgewandelt wird.
In den meisten Fällen handelt es sich darum, die Gleichspannung des Fahrdrahtes in eine Wechselspannung veränderbarer Frequenz umzuformen. Für diese Spannungsumformungen werden, wie bekannt, elektronisch wirkende Einrichtungen, nämlich mit gittergesteuerten Gasentladungsventilen oder steuerbaren Halbleiterventilen ausgestattete Stromrichter bevorzugt. Die zur Umformung von Gleichstrom in ein- oder mehrphasigen Wechselstrom dienenden Stromrichter sind speziell als Wechselrichter bezeich- so net. Die zur Umformung von Gleichstrom in Gleichstrom anderer Spannung entwickelten Stromrichter sollen, ebenso wie die der Frequenzwandlung dienenden Wechselstromumformer, als Umrichter benannt werden.
Die selbstgeführten Wechselrichter und Umrichter, die einen passiven Verbraucher, also eine Last mit nicht eingeprägter Spannung, speisen, benötigen für die Ventilablösungen, die das Erzwingen eines Stromnulldurchganges erfordern, bekanntlich eine Kommutierungseinrichtung. Diese besteht im wesentlichen aus einem Energiespeicher, der in der Regel aus einer Kondensatoranordnung in Verbindung mit Drosselspulen gebildet ist. Die periodische Aufladung dieser Anordnung erfolgt durch die Speisespannung des Wechselrichters oder Umrichters. Bei einem Wechselrichter mit einer gleichbleibenden Gleichspannung als Speisespannung ist dieser Aufladevorgang der Kondensatoren der Kommutierungseinrichtung und damit mit unmittelbarem Umrichter ohne Wechselstromzwischenkreis, wobei die Ausgangsgleichspannung des Umrichters als Ladespannung einer Speicherbatterie des Fahrzeuges dient.
Bei einem solchen bekannten Umrichter wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß neben dem als erster Umrichter bezeichneten, von der Fahrleitung gespeisten Umrichter zur Gleichspannungsumformung ein zweiter Umrichter zur Gleichspannungsumformung vorgesehen ist und daß die Spannung der Speicherbatterie als Speisegleichspannung an den Eingang des zweiten Umrichters und die Ausgangsspannung des zweiten Umrichters als Speisegleichspannung an den Eingang des ersten Umrichters gelegt ist.
Die grundsätzliche Anordnung nach der Erfindung ist in dem Blockschaltbild F i g. 1 dargestellt. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den Blockschaltbildern F i g. 2 bis 4 wiedergegeben.
In Fig. 1, die sich auf eine Umrichteranordnung für ein Triebfahrzeug bezieht, ist 1 ein Umrichter zur Gleichspannungsumformung, der die aus einem Fahrdraht 4 über einen Stromabnehmer 5 abgenommene Fahrdraht-Gleichspannung in eine Gleichspannung niederer Spannungshöhe umformt. Die Ausgangs-Gleichspannung dieses Umrichters, der zur Stromversorgung der Fahrmotoren und der Hilfseinrichtungen des Triebfahrzeuges dienen kann, wird bei A abgenommen.
Die Ausgangs-Gleichspannung dieses Umrichters ist durch Verbindung des Ausganges dieses Umrichters mit einer Speicherbatterie 3 des Triebfahrzeuges als Ladespannung dieser Batterie wirksam.
Gemäß der Erfindung ist neben diesem ersten Umrichterl ein weiterer Umrichter 2 zur Gleichspannungsumformung vorgesehen, dessen Eingang mit dem Ausgang des Umrichters 1 und dessen Ausgang mit dem Eingang des Umrichters 1 verbunden ist, so daß eine Kreisschaltung der beiden Umrichter ent-
die richtige Kommutierung der sich ablösenden Ven- 40 steht. Die Umrichter sind so ausgelegt und ausgetile in jedem Fall gewährleistet. steuert, daß die durch Pfeile angedeutete Energiefluß-
Bei elektrischen Bahnen kann die Fahrdrahtspan-
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nung indessen stark schwanken; bei einem praktisch unvermeidlichen gelegentlichen Bügelspringen des Stromabnehmers kann die Speisespannung des Triebfahrzeuges sogar vorübergehend ganz ausfallen. Die Folge der Spannungsänderungen, insbesondere rascher Spannungsänderungen oder eintretender Spannungsausfälle, ist die Gefährdung oder Unterbindung der Kommutierung der Ventile, so daß es zu einer Durchzündung der Ventile und damit zu einem Kurzschluß der betroffenen Ventilstrecke kommen kann.
Die Überwindung dieser Schwierigkeit ist die Aufgabe der Erfindung. Sie geht von der Tatsache aus, daß elektrische Fahrdraht-Triebfahrzeuge durchweg mit einer als Speicherbatterie dienenden Akkumulatorenbatterie ausgestattet sind. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, diese Speicherbatterie als Energierichtung Zustandekommen kann.
Bei kurzzeitigen Änderungen der Fahrdrahtspannung solcher Art, daß die Kommutierungsemrichtung den Betrieb des Umrichters nicht aufrechtzuerhalten vermag oder bei zeitweiligem Ausfall der Fahrdrahtspannung infolge vorübergehendem Bügelspringen des Stromabnehmers kommt ohne Betriebsunterbrechung der zweite Umrichter 2 zur Wirkung. Der aus der Speicherbatterie 3 gespeiste Umrichter 2 übernimmt ohne Eintritt einer Pause die Speisung des ersten Umrichters 1. Die Ablösung der Speisespannung des ersten Umrichters 1 setzt getrennte Eingänge an diesem Umrichter voraus, was durch zwei Leitungen angedeutet ist.
Bei einem Umrichter 1 mit nur einem Eingang ist für eine Entkopplung der Zuleitung aus dem Stromabnehmer und aus dem zweiten Umrichter 2 Sorge zu tragen. Dies kann in der in F i g. 2 gezeigten Weise
reserve für kurzzeitige Spannungseinbrüche der 60 durch Einschaltung von zwei ungesteuerten Ventilen 6
speisenden Gleichspannung eines Wechselrichters oder Umrichters heranzuziehen.
Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstgeführten Umrichter zur Gleichspannungsumformung für aus einem Fahrdraht mit stark schwankender Gleichspannung gespeiste elektrische Triebfahrzeuge mit einem Wechselrichter und einem nachgeschalteten Gleichrichter mit Wechselstromzwischenkreis oder und 7 in die Zuleitungvom Stromabnehmer bzw. in die Ausgangsleitung des zweiten Umrichters 2 erfolgen. Bei der Polung dieser Ventile ist die jeweils höchste Spannung an diesen Leitungen als Eingangsspannung des Umrichters 1 wirksam und die niedere Spannung an der anderen Zuleitung abgetrennt.
Weitere Ausführungsbeispiele von Umrichteranordnungen nach der Erfindung sind in Fig. 3 und 4
dargestellt. Beide Anordnungen sehen eine Belastung durch Wechselstrom vor und weisen daher Umrichter auf, die aus einem Wechselrichter und einem Gleichrichter mit einem Wechselstromzwischenkreis zusammengesetzt sind.
In der Anordnung F i g. 3 ist aus dem Fahrdraht 4 über den Stromabnehmer 5 und ein in Reihe geschaltetes Ventil 6 ein Wechselrichter 1 α gespeist, der den Wechselstromausgang A besitzt. Die Ausgangswechselspannung dieses Wechselrichters wird über einen Gleichrichter 1 & in Gleichspannung umgeformt; dieser ermöglicht die ständige Ladung der Speicherbatterie 3. Die Anordnung des zweiten Umrichters 2 entspricht der Schaltung nach Fig. 2.
In der Anordnung F i g. 4 sind beide Umrichter in einen Wechselrichter und einen nachgeschalteten Gleichrichter aufgeteilt. Der erste Umrichter besteht aus dem Wechselrichter 1 α und dem Gleichrichter 1 b, der zweite aus dem Wechselrichter 2 α und dem Gleichrichter 2 b. Die Umrichter sind über das im Eingang des ersten Wechselrichters eingeschaltete Ventil 7 in Kreisschaltung untereinander verbunden. Außerdem hat der Ausgang des Gleichrichters 1 b und der Eingang des Wechselrichters 2 α mit der Speicherbatterie 3 Verbindung. Hierbei ist es möglich, as zwei Wechselspannungsausgänge A1 und A 2 verschiedener Spannung vorzusehen, von der beispielsweise der erste zur Speisung der Fahrmotoren und der zweite zur Speisung von Hilfseinrichtungen des Triebfahrzeuges dienen kann.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Selbstgeführter Umrichter zur Gleichspannungsumformung aus einem Fahrdraht mit stark schwankender Gleichspannung für gespeiste elektrische Triebfahrzeuge mit einem Wechselrichter und einem nachgeschalteten Gleichrichter mit Wechselstromzwischenkreis oder mit unmittelbarem Umrichter ohne Wechselstromzwischenkreis, wobei die Ausgangsgleichspannung des Umrichters als Ladespannung einer Speicherbatterie des Fahrzeuges dient, dadurchgekennzeichnet, daß neben dem als erster Umrichter (1) bezeichneten, von der Fahrleitung gespeisten Umrichter zur Gleichspannungsumformung ein zweiter Umrichter (2) zur Gleichspannungsumformung vorgesehen ist und daß die Spannung der Speicherbatterie (3) als Speisegleichspannung an den Eingang des zweiten Umrichters (2) und die Ausgangsspannung des zweiten Umrichters als Speisegleichspannung an den Eingang des ersten Umrichters (1) gelegt ist.
2. Selbstgeführter Umrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung der Speisegleichspannung des ersten Umrichters (1) über ein in Reihenschaltung eingefügtes Ventil (6) und die Zuleitung der Ausgangsspannung des zweiten Umrichters (2) zum gemeinsamen Eingang des ersten Umrichters (1) über ein in Reihenschaltung eingefügtes weiteres Ventil (7) erfolgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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