DE1941431A1

DE1941431A1 - Method for operating an electric traction vehicle

Info

Publication number: DE1941431A1
Application number: DE19691941431
Authority: DE
Inventors: Otto Hufer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-08-14
Filing date: 1969-08-14
Publication date: 1971-02-25
Also published as: FR2058088A5; CH517609A

Description

Grützmann/schζ Erf.-Nr. Gn 40/087Grützmann / schζ Erf.-Nr. Gn 40/087

Verfahren zum Betrieb eines elektrischen TriebfahrzeugesMethod for operating an electric traction vehicle

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Triebfahrzeuges mit mehreren parallelgesehalteten Gleichstrommotoren, die über einen steuerbaren Stromrichter aus einem 7/echs el stromnetz gespeist werden«The invention relates to a method for operating an electric traction vehicle with several parallel-held DC motors that are fed by a controllable converter from a 7 / echs el power network «

Beim überschreiten der Haftgrenze zwischen Antriebsrad und Schiene geht dio_J3af treibung in eine gleitende Reibung über. Dieser Vorgang wird im allgemeinen als Schleudern oder Schlipfen bezeichnet. Zur Vermeidung dieses Schlüpfens sind mehrere Methoden bekannt. In der schweizer Patentschrift 462 228 ist beispielsweise ein elektrisches Triebfahrzeug mit mehreren parallelgeschalteten Gleichstrommotoren, die über einen steuerbaren Stromrichter aus einem ,Vechselstromentz gespeist werden, beschrieben. Bei diesem Triebfahrzeug, das eine Ankerspannungsregelung mit unterlagerter Stromregelung aufweist, sind zur Vermeidung des Schlüpfens die Ankerspannungs-Istwerte aller parallelge-When the adhesion limit between the drive wheel and the rail is exceeded, the drive moves into sliding friction above. This process is commonly referred to as slinging or slipping. To avoid this hatching several methods are known. In Swiss patent specification 462 228, for example, there is an electric traction vehicle with several parallel connected DC motors, which are fed by a controllable converter from a VAC, described. With this one Locomotives that have armature voltage control with subordinate current control are to avoid the The actual armature voltage values of all parallel

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- 2 - 3η 40/0e7 - 2 - 3η 40 / 0e7

schalteter Antriebomotoren einem gemeinsamen oranniin/jre^ler zugeführt. Dort werden yie mit einem gemeinsamen 3r,:irmun£;3-Sollwert verglichen. Beim Schlü .fen tritt eine Erholung .der Anker-EMK und damit eine Erhöhung de3 Ist-VVerteo auf, Durch die beschriebene Hainahme wird*beim Eintreten des SOhlüpfens die Aussteuerung des Spannungsregelers und damit die des nachgeschalteten otromreglers solange geändert, bis die Motorspannung den eingestellten Sollwert annähernd wieder erreicht hat. Dieses Prinzip ist sehr wirkungsvoll, setzt aber die Erfassung der Ankerspannungen vorauj,switched drive motors to a common oranniin / jre ^ ler fed. There yie with a common 3r,: irmun £; 3 setpoint compared. Recovery occurs during sleep .the anchor EMF and thus an increase in de3 actual VVerteo, Due to the addition described, * when the Sohlüpfens the control of the voltage regulator and thus that of the downstream otrom controller is changed until the motor voltage comes close to the set value again has reached. This principle is very effective but presupposes the acquisition of the armature stresses,

In den AEG-Mitteilungen 1961, Heft 11/12, Seite 41c, ist ein mehrmotoriges elektrisches Triebfahrzeug besenrieben, das über einen Transformator mit Stufenschaltwerk und nachgeschalteten, nichtsteuerbaren Stromrichtern aus äeai "'/echselstromnetz gespeist wird. Zur Vermeidung des Schlüpfens werden dort die Ströme von je zwei Motoren über Stromwandler erfaßt. Diese beiden Stromwandler arbeiten auf ihren Sekundärseiten gegeneinander, so daß der Differenzstrom bei deichgroßen Ankerströmen Null ist. Ändert sich der Strom eines Motors, was beim Eintreten des Schlüpfens stets der Fall ist, so wird die Stromdifferenz über eine Gleichrichterbrükke so in den Vergleichskreis des Stromregelkreises eingefügt, daß ein erhöhter Strom-Istwert vorgetäuscht wird. Auf die vorgetäuschte Istwerterhöhung reagiert die auf das Schaltwerk wirkende Regelungseinrichtung derart, daß die Spannung so weit vermindert wird, bis der schlüpfende LlotorIn the AEG-Mitteilungen 1961, issue 11/12, page 41c, is a multi-engine electric traction vehicle, which is driven via a transformer with step switchgear and downstream, non-controllable converters from äeai "'/ echselstromnetz is fed. In order to avoid slippage, the currents from two motors each are fed via current transformers recorded. These two current transformers work against each other on their secondary sides, so that the differential current at dike-large Armature currents is zero. The current of a motor changes, which is always the case when the hatch occurs is, the current difference is inserted into the comparison circuit of the current control loop via a rectifier bridge, that an increased actual current value is simulated. The reacts to the simulated increase in the actual value Switching mechanism acting control device such that the Tension is reduced until the slipping rotor

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wieder La3t übernimmt, nachteilig bei dieser Methode ist, dak prinzipiell· je zwei Liotorströme miteinander verglichen v.erden. ßei gleichzeitigem. Schlüpfen der zum stromvergleich hei-angescgenen- Achsen ist eine^:Erfassung des ü.chlüpfens , _: k'iur:. möglich,- Wollte iran diesen 4{iiChteil ,bei- Triebfa.hrzeu-j. ^ ,:en ir.it mehl· als. zwei; IUo tor en vermeiden, .würde sich der Aufy.'-uij. beträchtlich erhöhen«: _ ... ■ . _: ■La3t takes over again, the disadvantage of this method is that in principle two motor currents are compared with each other. at the same time. Detecting the ^{_{ü.chlüpfens,::}} hatching of an electroless comparative hei-angescgenen- axes k'iur :. possible, - wanted iran this 4 {iiChteil, bei- Triebfa.hrzeu-j. ^ ,: en ir.it flour as. two; Avoid IUo tor en, .would the Aufy .'- uij. increase considerably «: _ ... ■. _: ■

IJor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrischen Triebfahrzeug der oben beschriebenen Art das bekann ti? Schlüpfen woi 1 gellend zu verhindern und die Nachteile der Wi.-chri'ebenen lle.tüoden zur Erfan^ung- des schlüpfens zu ver-.-;ei Jen; .. ■ -.-.,-■ ... .- . - .--.:.-■ ■ ·..- IJor invention is based on the object, in an electric traction vehicle of the type described above, the known ti? It is important to prevent hatching and to reduce the disadvantages of the wi.-chri'bene levels for the success of hatching . .. ■ -.-., - ■ ... .-. - .--.: .- ■ ■ · ..-

betrifft die irrindung ein Verfahren zum Betrieb i» elentriwellen Triel.i'jhizou-res mit mehreren paralltlgejc-iülteten Gleieiistrommotoren, die Liber einen ^teuurbaren ..trcrcrichter aus eine-:.. Wpchnel Stromnetz geapeiüt werden· Sie irt dadurch e-ekennzeiclmet, da- jct gröbte Ankörnt rom mit dem kleinsten Ankeretrom verglichen wird und die AusgangB-üpannung des tsteuerbaren Jtr:i;:r:ichtera verringert wird_t wenn die .Differenz dieBer beiden Ar. kor ströme einen featgelegten einstellbaren Wert überschreitet.relates to a method for operating irrindung i "elentriwellen Triel.i'jhizou-res multi-paralltlgejc iülteten Gleieiistrommotoren, the Liber a ^ teuurbaren ..trcrcrichter of a -: .. Wpchnel power grid geapeiüt · You irt by e-ekennzeiclmet, DA JCT gröbte Ankörnt rom with the smallest Ankeretrom is compared and the AusgangB-üpannung of tsteuerbaren Jtr: i;: r: ichtera is reduced when the _t .Differenz Dieber two Ar. kor currents exceed an adjustable value.

Anhand eines in der Zeichnung aargestellten AusfUhrungsbei* Spieles sei die Erfindung uha weitere Ausgestaltungen äef Erfindung näher erläutert. Iter eirieh fctromrichte'rtransför·Based on a aargestellten in the drawing AusfUhrungsbei * Match the invention will be explained in more detail further embodiments UHA AEEF invention. Iter eirieh fctromrichte'rtransför ·

1 098 09 /ß 17 6,1 098 09 / ß 17 6,

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mator 1 und einen steuerbaren .Stromrichter 2 werden die parallelgeschalteten Gleichstrommotoren 3 bis 6 des elektrischen Triebfahrzeuges aus einem nicht näher dargestellten Wechselstromfahrnetz gespeist. Der steuerbare Stromrichter besteht im vorliegenden Falle aus einem halbgesteuerten Stromrichter. Prinzipiell sind auch andere Stromrichterschaltungen einsetzbar. Die Gleichstrommotoren werden über die Feldwicklungen 7 bis 10 erregt. Der Erregerkreis ist nicht näher dargestellt} er kann beispielsweise ebenfalls aus einem Stromrichterschaltungskreis bestehen. Der Ankerstrom jedes Motors wird über je einen Gleichstromwandler 11, 15 bzw· 12, 16 bzw. 13, 17 bzw. 14, 18 erfaßt und in einen · dem jeweiligen Ankerstrom proportionalen Wert umgeformt. Die Bürde des Ausgangskreises der Gleichstromwandler besteht aus je einem Widerstand mit parallelgeschaltetem Kondensator 19» 20, 21 und 22. Die Ausgänge der Gleichstromwandler sind einerseits über das Diodengatter 23, 24, 25, 26 und andererseits Über das Diodengatter 30, 31, 32, 33 parallelgeschaltet. Das erste Diodengatter ist sowohl mit dem Eingang eines Seglers, insbesondere eines Stromreglers, 27 als auch mit dem Eingang einer die Polarität umkehrenden Anordnung 35 verbunden» Das zweite Diodengatter ist an den Eingang eines Integrators 34 angeschlossen. Der Ausgang dieses Integrators und der Ausgang der die Polarität umkehrenden Anordnung 35 ist mit dem Eingang eines zweiten Reglers 36 verbunden. Der Ausgang dieses Reglers ist ebenso, wie der Sollwertgeber 28 mit dem Eingang des Stromreglers 27 verbunden. Die Aus-mator 1 and a controllable .Stromrichter 2 are the parallel connected DC motors 3 to 6 of the electrical Traction vehicle fed from an alternating current traction network not shown. The controllable converter consists in the present case of a semi-controlled converter. In principle, there are also other converter circuits applicable. The DC motors are excited via the field windings 7 to 10. The excitation circuit is not shown in detail} it can also consist of a converter circuit, for example. The armature current each motor is powered by a DC converter 11, 15 or 12, 16 or 13, 17 or 14, 18 recorded and stored in a converted into a value proportional to the respective armature current. The burden of the output circuit of the DC current converter consists of one resistor each with a parallel connected capacitor 19 »20, 21 and 22. The outputs of the direct current converters are on the one hand via the diode gate 23, 24, 25, 26 and on the other hand Connected in parallel via the diode gate 30, 31, 32, 33. The first diode gate is connected to both the input of a Glider, in particular a current regulator, 27 as well as with connected to the input of a polarity reversing arrangement 35. The second diode gate is connected to the input of a Integrator 34 connected. The output of this integrator and the output of the polarity reversing arrangement 35 is connected to the input of a second controller 36. The output of this controller is just like the setpoint generator 28 connected to the input of the current regulator 27. From-

109809/0176 " ⁵ "109809/0176 " ⁵ "

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gangsspannung des Reglers 27 wird dem Impulserzeuger 29 zugeführt. Die Funktionsweise der Anordnung ist folgende. Im Fährbetrieb wird der steuerbare Stromrichter 2 nach Maßgabe der Ausgangsspannung des Stromreglers 27 über den Impulsgeber 29 ausgesteuert. Der Strom-Sollwert wird dem Stromregler 27 vom Sollwertgeber 26 vorgegeben. Die über die Gleichstromwandler 11 bis 18 erfaßten und in proportionale Werte umgeformten Ankerströ'me der vier Gleichstrommotoren 3 bis 6 werden über das Diodengatter 23 Ms 26 parallelgeschaltet und dem Stromregler 27 als Ankerstrom-Istwert zugeführt. Durch diese Parallelschaltung der vier Ankerstrom-Istwerte wird immer der größte dieser vier Werte auf den Stromregler 27 als Istwert einwirken. Der Ausgang des Schlupfreglers 36 beträgt im Uormalbetrieb, d. h., wenn kein Schlüpfen auftritt, 0 V, so daß er den Stromregler 27 nicht beeinflußt. Beim Eintreten des Schlüpfens oder Schleuderns, d. h., wenn die Haftreibung zwischen den Antriebsrädern und den Schienen sich verringert, läßt die Belastung des Motors nach. Der schlüpfende oder schleudernde Motor führt dann einen geringeren Ankerstrom als im Normalbetriebsfall. Dieser kleinste der vier erfaßten Ankerströme wird über daa Diodengatter 30 bis 33 und den Integrator 34 ausgesucht. Die Polarität dieses Diodengatters ist zu der des ersten Diodengatters umgekehrt. Der Integrator 34 dient zur verzögerten Weitergabe des erfaßten Wertes. Die Erfassung des kleinste» Ankerstromes geht wie folgt vonstatten. Der Eingang des in Figur 2 näher dargestellten Integrators 34 muß sich über das Diodengatter 30 bis 33 immer auf das kleinste Spannungspotential, das ja proportional dem kleinsten Anker-The output voltage of the regulator 27 is sent to the pulse generator 29 fed. The mode of operation of the arrangement is as follows. In the ferry operation, the controllable converter 2 is in accordance with the output voltage of the current regulator 27 via the pulse generator 29 controlled. The current setpoint value is given to the current regulator 27 by the setpoint generator 26. The ones about the DC converters 11 to 18 detected and in proportional Values of transformed armature currents of the four DC motors 3 to 6 are connected in parallel via the diode gate 23 Ms 26 and supplied to the current regulator 27 as an actual armature current value. This parallel connection of the four actual armature current values the largest of these four values will always act on the current controller 27 as the actual value. The output of the slip regulator 36 is in normal operation, i.e. i.e. when no hatching occurs, 0 V, so that it does not affect the current regulator 27. Upon occurrence of hatching or fling, i. i.e. if the static friction between the drive wheels and the rails is reduced, the load on the engine decreases. The slipping or skidding motor then leads a lesser one Armature current than in normal operation. This smallest one of the four detected armature currents is selected via the diode gates 30 to 33 and the integrator 34. The polarity this diode gate is reversed to that of the first diode gate. The integrator 34 is used for delayed Passing on the recorded value. The capture of the smallest » Armature current proceeds as follows. The input of the integrator 34 shown in more detail in Figure 2 must be about the diode gate 30 to 33 always to the smallest voltage potential, which is proportional to the smallest armature

109809/0176 _ ₆ -109809/0176 _ ₆ -

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stron ist, einstellen. Da die Ausgangespannung des Integrators 34 der Eingangsspannung folgt, ist die Ausgangsspannung des Integrators proportional dem kleinsten der erfaßten Ankerströme. Die Ausgangsspannung des Integrators 34 wird dem Eingang des Schlupfreglers 36 zugeführt. Dem ' entgegen wirkt die über das Diodengatter 23 bis 26 abgegriffene Spannung, die dem größten Ankerstrom proportional ist, und deren Polarität durch den Verstärker 35 mit einer Verstärkung von -1 umgedreht wird. Überschreitet die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Anker^trom einen bestimmten einstellbaren Betrag, der beispielsweise durch eine Vorstromung des Reglers eingestellt werden kann, so wird der Schlupfregler 36 durchgesteuert und seine Auagangsspannung, deren Polarität der Sollwertspannung des Stromreglers 27 entgegengesetzt ist, wird die Aussteuerung des Stromreglers 27 so lange zurücknehmen, bis die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Ankerstrom -wieder unter den zulässigen Betrag zurückgegangen ist. Dann ist auch der schlüpfende Motor wieder auf seine vorgegebene Drehzahl zurückgegangen. ;stron is, discontinue. As the output voltage of the integrator 34 follows the input voltage, is the output voltage of the integrator proportional to the smallest of the detected armature currents. The output voltage of the integrator 34 is fed to the input of the slip regulator 36. To the ' this is counteracted by the voltage tapped across the diode gate 23 to 26, which is proportional to the largest armature current and the polarity of which is reversed by the amplifier 35 with a gain of -1. Exceeds the difference between the largest and the smallest armature ^ current a certain adjustable amount, for example can be set by a bias of the controller, the slip controller 36 is controlled and its The output voltage, the polarity of which is opposite to the setpoint voltage of the current regulator 27, becomes the modulation of the current regulator 27 so long back until the difference between the largest and the smallest armature current-again has fallen below the allowable amount. Then the slipping motor is back to its default Speed decreased. ;

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird trotz des sehrThe inventive method is in spite of the very

t einfachen Aufbaues eine wirkungsvolle und betriebssichere Schlupfbegrenzung erzielt* Ein Vergleich der einzelnen Ströme entfällt. Hochspannungspotentiale treten in den Rtglergestellen nicht auf* Da die Differenz der Ansprechwerte des Schlupfreglers sehr klein gemacht werden kann,t simple structure, an effective and operationally reliable slip limitation is achieved * A comparison of the individual No currents. High-voltage potentials do not occur in the control racks * As the difference between the response values the slip regulator can be made very small,

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wird beim beschriebenen Verfahren eine sehr genaue Schlupfbegrenzung erreicht. Auch beim Bremsen läßt sich das vorstehend beschriebene Verfahren anwenden« Schaltet man nämlich den Ausgang des Schlupfregiere beim Bremsen auf den in der Fi^ur nicht näher gezeigten Feldregler, so ist auch beim Brer.sen eine Schlupf begrenzung gewährleistet.a very precise slip limitation is achieved with the method described. This can also be said of the above when braking apply the described procedure «If you switch the output of the slip control when braking to the Field regulator not shown in detail in the figure, so is A slip limit is guaranteed for the Brer.sen.

7 leiten Beschreibung
7 Patentansprüche7 guide description
7 claims

1 ulatt Zeichnungen
mit 2 Figuren1 ulatt drawings
with 2 figures

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1Q9809/01761Q9809 / 0176

Claims

Licentia Paterit-Verwaltungs-Gmb _o> H "Frankfurt / Main" Theodor-Stern-Kai 1;

Grützmann / schz & η ... 4θ / Ρβ?

- 8- 8th

Claims;

B.tri.b

Tnit several parallelgesc.ial ended jieickstroranotoren, CIIE via a controllable power converter from a WechselßtrOfflnetz fed v / eräen _f characterized in that the largest armature current with the smallest armature current is compared and the output voltage of the controllable Stromrichtera (2) is reduced if the difference between these both armature currents exceeds a specified adjustable value.

2. The method according to claim 1, characterized in that the armature current of all motors (3 »4» 5 »6) is recorded via direct current converters (11 to 18) that the dem

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largest armature current and the current proportional to the smallest armature current, which is determined with the help of diode gates (23 to 26, 30 to 33) of different polarity can be selected from the sum of the detected currents, with one another compared and fed to a slip regulator (36) which controls the control of the controllable converter (2) influenced in the sense of a voltage reduction if the The difference between the two selected currents exceeds an adjustable value.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that that the current proportional to the largest armature current is sent to the slip regulator (36) via a polarity reversal Amplifier (35) is supplied with a gain of -1.

4. The method according to claims 1 to 3f, characterized in that that the current proportional to the smallest armature current is sent to the slip controller (36) via an electronic Integrator (34) is supplied.

5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that that when using a converter which has a current control, the output value of the Slip regulator (36) the current regulator (27) in the sense of a additional current actual value is supplied *:

'Bkü'Bkü 109809/0176109809/0176

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6. The method according to claims 1 to 5, thereby -rercenn- ■ draws that the selected over the diode leaf (23 to 26) Current that corresponds to the largest armature current, supplied to the current regulator (27) as the actual current value v / iru.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that the output value of the data in braking operation Slip controller (36) the field controller in the sense of an additional -Actual value is supplied.

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