DE1563961A1 - Circuit arrangement for driving a single or multi-engine electric traction vehicle - Google Patents
Circuit arrangement for driving a single or multi-engine electric traction vehicleInfo
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Description
Lieentia Fatent-YerwaXtungs-G-*ήι.b «Η. Franfcfmrt/Main, Sh©odör-St'©rn-Kai- 1Lieentia Fatent-YerwaXtungs-G- * ήι.b «Η. Franfcfmrt / Main, Sh © odör-St '© rn-Kai- 1
GrütESiaim/olf. . Εγ£·-ΪΓγ· Gn 40/048GrütESiaim / olf. . Εγ £ -ΪΓγ Gn 40/048
SchaliTutngsanor&nung »um Antrieb eines ©la- oder mehrmotorigen -elektrischenSchaliTutngsanor & nung »to drive a © la or multi-engine -electric
Die Erfindung betrifft eine Sciaaitungsaaordnung zum Antrieb eines aus einem yöch3ölstr0ßinets gespeisten elektrischen Triebfahrzouges mit einem oder mehreren (Jieichatroiamotoren. Es ist bekannt, äie als Fanrmotorön dienenden Gleichstrommotoren aus eines Wechsels tr omaeta über steuöiibar© Gleichrichte-eanordnungen zu speisen· Als günstig haben sieh insfoösondore Giöichrichter-Brückönanordnunsen mit zwei steuerbaren und »wai nicht steuerbaren StroinriehtervBntilen er^riasön. Sie steuerbaren Stroiarichterventile erinöglichon hier nobon der Gleichrichtung eine Anschnittst eueruttg und damit eine kontinulorlicho Spannungsverßtellung, so dass der Stronrichtertranöformator ohne Stufenanzapfung ausgeführt werden kann« Bio Entwicklung leistungsstarker Halbleiter-Stromriöhterventilö, insbesondere die Entwicklung der Thyristoren, hat dassu geführt, dass die Zahl der Stromi'ichterantriebe ständig wächst*The invention relates to a Sciaaitungsaaordnung for driving an electric motor vehicle fed from a yöch3ölstr0ßinets with one or more (Jieichatroiamotoren. It is known that DC motors serving as fan motors from an alternating tr omaeta via controllable rectifier arrangements they have to feed as cheap -Brückönanordnunsen with two controllable and "wai not controllable StroinriehtervBntilen er ^ riasön. You controllable Stroiarichterventile here without the rectification an incision control and thus a continuous voltage adjustment, so that the flow converter transformer, in particular the development of a high-performance semiconductor valve" can be implemented The development of the thyristors has led to the fact that the number of current converter drives is constantly growing *
rteue Unterlagen. [Nt751 ^- ?■ Nr. ι w- j < ■ '■"-,its. ν. 4.9. mn rteu documents. [Nt 751 ^ -? ■ No. ι w- j <■ '■ "-, its. Ν. 4.9. Mn
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Zuv Steuerung bawr Regelung derartiger Trieb fahrzeuge sind mehrere Rege !vorfahren, wie s*B. die Stroaregelsmg (2ugkraffe-· regelung), die Spannungsregelung mit Strombegrenzung und die Drehzahlregelung { Geschwindigkeitsregelung) mit Strombegrenzung bekannt· For control bawr control of such motor vehicles are several Reg! Vorfahr, like s * B. the Stroaregelsmg (2ugkraffe- · regulation), the voltage regulation with current limitation and the speed regulation (speed regulation) with current limitation known ·
Bei den obengenannten Verfahren wurden in verschiedenen Anlagen Verauah© durchgeführi, das bekannte Schleudern der Achsen bei Überschreitung dos Haftwertes swlsehezi Bad und Schiene in einem möglichst frühen Stadium au ürfasaon xmä. zu begrensen. Hierzu ist jedoch ein erheblicher zusätzlicher Aufwand erforderlich« Dennoch war dia Wirkungsweise der verwendeten Einrichtungen unzulänglich. Im wesentlichen wurden bisher 3woi Hethoden zur Erfassung des Schleuderns benutst.In the above-mentioned processes, various systems carried out the known skidding of the axles when the adhesive value was exceeded swlsehezi bath and rail at the earliest possible stage . to limit. For this, however, a considerable additional effort is required. Nevertheless, the mode of operation of the equipment used was inadequate. Essentially, three hundred methods have been used up to now to record the skidding.
Bei der einen Methode wurden die Ankerströme gleichartig belasteter Hotoren miteinander verglichen und die bein Schleudern auftretende Stromdifferenz erfasst3 Hierbei w&ae jedoch in Kauf genommen werden, dass auf Grund unvermeidlicher Stromunsy'ametrien infolge von Hot or- und Radreif Intoleranzen sowie durch die Gegebenheiten der Spurführung (Sinuslauf des Badsatzes im Gleis) ein Unemtofindlichkeitebereich für die Erfassung des Schleudern erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil dieser Methode ist darin zu sehen« dass bei gleichseitigem Schleudern der zum Vergleich herangezogenen Achsen eine Erfassung schwierig 1st. Vorteilhaft ist jedoch, dasa dieser Vergleich auch in dem besonders kritischen Fall bei fast stillstehenden Motoren wirksam ist, sofern nur eine Achse su schleudern beginnt.However, in one method the armature currents similarly loaded Hotoren were compared and the leg spin occurring current difference recorded 3 Here w ae to be accepted that or- due to unavoidable Stromunsy'ametrien due to hot and Radreif intolerances as well as the circumstances of the tracking ( Sinus run of the bath set in the track) an unemotional area is necessary for the detection of the skidding. Another disadvantage of this method is to be seen in the fact that, when the axes used for comparison skid on the same side, detection is difficult. However, it is advantageous that this comparison is also effective in the particularly critical case when the motors are almost at a standstill, provided that only one axis begins to spin.
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Bei dar zweiten Η©thods findet ein Vergleich d©r Brelusahlea statt» Grundsätzlich liegen hier die gleichen Hänge! vor wie bei der Stromdifferenzerfaseung» Be müssen auch hier die Toleranzen in einer Dhempf indlichkeitssone berücksichtigt werden· Hinzu kommt, dass insbesondere bei der Anfahrt, d.h. bei geringer Drehzahl, die Meßgrößen sehr Klein sind und daher die Einrichtung sehr unempfindlich ist, wenn man nicht eine Verstärkung der Meßgröße vornimmt. Das hat aber wiederum den Nachteil» dass bei hohen Drehzahlen ein ungewollter Eingriff in die Regelung stattfinden kann. Xn gleicher Welse wie bei dem oben beschriebenen Verfahren der Stromdifferenze^fassung ist auch dieses Verfahren unwirksam, wenn, vie bei den heute vorzugsweise gebauten lauf achslosen Lokomotiven unvermeidbar , zwei miteinander zum Vergleich herangezogene Treibachsen gleich zeitig schleudern*In the second Η © thods there is a comparison of the Brelusahlea instead of »Basically the same slopes are here! before how with the current difference chamfering »Be must also here the Tolerances in a sensitivity zone are taken into account There is also the fact that, especially when driving, i.e. at low speed, the measurands are very small and therefore the establishment is very insensitive if you don't have one Amplification of the measured variable makes. But that in turn has the Disadvantage »that an unwanted intervention at high speeds in the scheme can take place. Xn same catfish as with the current difference detection method described above this procedure is also ineffective if, as with today Preferably built running axless locomotives are unavoidable, two driving axles used for comparison are the same spin early *
Bei neuentwickelten Triebfahrzeugen wurde das aus der Antriebstechnik bei stationären Anlagen bekannte Stromleitverfahren angewendet, doh«, die Triebfahrzeuge erhielten eine Ankerspannuags regelung ait unterlagerter Stromregelung« Bei diesem Verfahren wird der Stromregler durch einen vorgeschalteten Spannungsregler geführt.In the case of newly developed locomotives, the current conducting method known from drive technology for stationary systems was used, doh «, and the locomotives were fitted with armature clamps control ait subordinate current control «With this procedure the current regulator is controlled by an upstream voltage regulator guided.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem derartigen frlebfahrseug das bekannte Schleudern weltestgehend zu verhindern und die Nacht«!Io der oben beschriebenen Methoden zur Erfassung des Sehleuder&s au vermeiden. Demzufolge betrifft die Erfiaduag eine Schaltungsanordnung zum Antrieb eines überThe invention is based on the object in such a frlebfahrseug the well-known skidding world-wide and prevent the night "! Io of the methods described above to capture the Sehleuder & s au avoid. As a result, concerns the Erfiaduag a circuit arrangement for driving an over
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steuerbare Stromrichter aus einem Wechselstromnetz gespeisten ein- oder mehrmotorigen elektrischen Iriebfahrzeugea unter Verwendung einer Ankerspannungsregelung mit unterlagerter Stromregelung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass aur Vermeidung des Schleuderns die Ankerspannungs-Istwerte aller Antriebsmotoren einem gemeinsamen Spannungsregler zugeführt sind und mit einem gemeinsamen Spannungs-Sollwert verglichen werden«,controllable power converter fed from an alternating current network single or multi-engine electric traction vehicles using a an armature voltage control with subordinate current control. It is characterized by the fact that the actual armature voltage values of all drive motors are used to avoid skidding are fed to a common voltage regulator and compared with a common voltage target value «,
Daraus ergibt sich, daß jeweils der höchste Ankerspannungs-Istwert den Spannungsregler führt. Bei Motoren mit ankerstromabhängig gespeistem Premdfeld ergeben sich folgende Verhältnisse: In dem Augenblick, in dein die Haftreibung in die sogenannte gleitende Reibung übergeht, wird der schleudernde Motor stromraäßig entlastet und erzeugt bei durch die hohe Zeitkonstante sich nur langsam veränderndem feld eine höher© Spannung gegenüber dem vorhergehenden Betriebszustand. Auf diese Spannungßerhöhung reagiert ein empfindlicher Spannungsregler dahingehend, dass er den von ihm geführten Stromregler solange zurückstellt, bia die Motorspannung den eingestellten »Sollwert annähernd wieder erreicht hat. Dieses Verhalten gilt grundsätzlich sowohl bei Einzelinot or spei sung (jeder Motor an einem gesonderten Stromrichter) als auch bei Sammelschienenspeisung (ein oder mehrere Motoren parallel an einer durch nur einen Stromrichter gsapeisten Sammelschiene). Bei eigenerregten Motoren mit Reihensc.alußverhalten gilt grundsätzlich das gleiche wie vorher beschrieben. Wegen der nichtlinearen Magnetisierungskennlinie des Motors und wegen des bei stromrichtergespöistön Motoren üblichen parallel zur Feldwicklung liegenden Neböntdcler·· Standes folgt das magnetische Feld dem Lastabwurf nicht sofort, so daß infolge der Drehzahlerhöhung, die beim Einsetzen der gleiten-This results in the highest actual armature voltage value in each case the voltage regulator leads. For motors with an armature current-dependent premd field, the following conditions apply: At the moment in your the static friction in the so-called sliding Friction passes over, the skidding motor becomes streamlined relieves the load and generates a higher voltage compared to the previous one in the field that changes only slowly due to the high time constant Operating condition. A sensitive voltage regulator reacts to this increase in voltage to the effect that it does guided current regulator resets as long as the motor voltage has almost reached the set »setpoint again. This behavior basically applies both to individual power supply (each motor on a separate converter) and to busbar supply (one or more motors in parallel on one only one converter gsapeisten busbar). With self-excited Motors with series output behavior basically the same applies as previously described. Because of the non-linear magnetization characteristic of the motor and because of the turmoil of the converter Motors conventional Neböntdcler lying parallel to the field winding As it stands, the magnetic field does not immediately follow the load shedding, so that as a result of the increase in speed that occurs when the sliding
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' - 5 - . : ' Gn„40/048'- 5 -. : 'Gn "40/048
den Reibung eintritt, zunächst eine Anhebung der Ankerspannung stattfindet«. Günstig ist, dass nicht nur die Hot or spannung, sondern auch die Hotorströme einzeln erfaßbar sind. Die Fahrmotorspannung ist als Meßgröße besser geeignet als die anderen Größen, wie Drehsahlen oder Ströme, da sie atich schon bei niedrigen.Drehzahlen vsrhältnismässig."hoch'ist und in ihrem absoluten- Wert erfasst -wird* Die problematische Differenzbildung, erübrigt sich, da die'Spannungs-lstwerte nur.mit der rSollspannung verglichen werden. Die Sollspannung wird durch" den Fahrzeugführer über das Steuerorgan vorgegeben- Damit .ist die für den·geweiligen Betriebszustand .augelassen© Hotorspannuag festgelegt*the friction occurs, an increase in the armature tension takes place first «. It is beneficial that not only the hot or voltage but also the hot currents can be recorded individually. The drive motor voltage is more suitable as a measured variable than the other variables, such as rotors or currents, since they are already at low speeds vsrproportional. "is high and recorded in its absolute value -will * The problematic difference formation is superfluous because the actual voltage values are only compared with the nominal voltage. The target voltage is set by the driver via the control unit This is the default for the particular operating state .excepted © Hotorspannuag specified *
In der 'Zeichnung ist ein Prinzipschaltbild -eines derartigen ISriebfährseuges- dargestellt*In the 'drawing is a basic circuit diagram - such a Drive train- shown *
An einem nicht näher bezeichneten Wechselstromnetz ist die Primärwicklung 1a eines Transformators 1 angeschlossen. Eine erste Selrnndärwickluhg 1b ist mit den Hechselstromaiischlüssen einer steuerbaren'.Stroiarichterbrück'enanordnung 2 verbunden, die im vorliegenden Beispiel als eine sogenannte unsymmetrisch'halbgesteuert© Brückenanordnung ausgebildet ist. Dieser Stromrichter beatehfc auo zwei nicht steuerbaren Stromrichterventilen und zwei steuerbaren Stromrichterventilen« Die Gleichstromanschlüsse- sind mit parallel geschalteten Ankern-.3a bis 3d der Fahrmotoren verbunden, wobei die Anker jeweils mit einem nicht näher bezeichneten, nicht steuerbaren Stromrichterventil und einer Glättungsdroasel in. Ee'ihe geschaltet sind. Im vorliegenden Beispiel werden die Erregerwicklungen der Fahriaotoren,.über getrennte steuerbare^ G-loichcichijoranor/dnungen gespeist.. !Qi© Ankerap-aamungen O^ bis U^j clec Fahrmot.or©n worden erfaeii-i; und al'ei lütuevte im FuDlrfe 4 mitThe primary winding 1 a of a transformer 1 is connected to an alternating current network (not shown). A first self-winding winding 1b is connected to the alternating current connections of a controllable stray judge bridge arrangement 2, which in the present example is designed as a so-called asymmetrical, semi-controlled bridge arrangement. This converter beatehfc auo two non-controllable converter valves and two controllable converter valves "The direct current connections - are connected to armatures connected in parallel - .3a to 3d of the traction motors, the armatures each with an unspecified, non-controllable converter valve and a smoothing throttle in. Ee" they are switched. In the present example, the excitation windings of the driving motors are fed via separate controllable ^ G-loichcichijoranor / demmen ..! Qi © Ankerap-aamungen O ^ to U ^ j clec Fahrmot.or © n have been discovered; and al'ei lütuevte im FuDlrfe 4 with
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BADBATH
s _s _
dsm vorgegebenen Spannungs-SoXIweri; ΤΤβο11 varglicfeön« Die Differenz zwischen dem Sollwert und dem gröbsten Istwert wird einem Spannungsregler 5 zugeführt« der einen Sollwert für den nachgeechaltaten Stromreglsr 7 liefert. Xm Punkt 6 wird dieser Strom-Sollwert mit den Strom-Istwerten verglichen. Durch den Ausgangswert des Stromreglers 7 wird die Phasenlage der vom Impulsgeber 8 gelieferten Steuerimpulse bestimmt. Da diese im allgemeinen zu schwach sind, um mehrere Thyristoren gleichzeitig zu zünden, werden sie in einem nachgeschaltaten Impulsverstärker 9 verstärkt<dsm specified voltage SoXIweri; ΤΤ βο11 varglicfeön “The difference between the setpoint and the coarsest actual value is fed to a voltage regulator 5, which supplies a setpoint for the downstream current regulator 7. At point 6, this nominal current value is compared with the actual current values. The phase position of the control pulses supplied by the pulse generator 8 is determined by the output value of the current regulator 7. Since these are generally too weak to ignite several thyristors at the same time, they are amplified in a downstream pulse amplifier 9
Die verwendeten Regler, Impulsgeber und Impulsverstärker sind für sich bekannt. Sie wurden daher nur schematlsoh dargestellt. Der ebenfalls nur schematisch dargestellte Soll-Istwertvergleich der Ankerspannung kann beispielsweise alt Hilfe parallelgeschalteter über Dioden entkoppelter Widerstände erfolgen.The controllers, pulse generators and pulse amplifiers used are known per se. They are therefore only shown schematically. Of the also only schematically shown target / actual value comparison of the Armature voltage can, for example, be done with the help of resistors connected in parallel and decoupled via diodes.
Ee versteht sich, dass die Zeichnung lediglich ein mögliches Beispiel der verwendeten Schaltungsanordnung darstellt. Selbstverständlich können an Stelle der halbgesteuerten Stromrichteranordnungen auch vollgesteuorte Stromrichteranordnungen, und an Stelle der Samaelschienenspeisung eine Motoreinzelspeisung eingesetzt werden·It goes without saying that the drawing is only one possible Example of the circuit arrangement used. Of course Instead of the half-controlled converter arrangements, fully-controlled converter arrangements, and can also be used A single motor feed is used instead of the Samael rail feed will·
6 Seiten Beschreibung6 pages description
1 Patentanspruch1 claim
1 Blatt Zeichnung alt 1 Figur1 sheet of drawing old 1 figure
009831/0247009831/0247
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