DE2114121A1

DE2114121A1 - Schaltungsanordnung zur kombinierten Netz- und Widerstandsbremsung von elektrischen Triebfahrzeugen

Info

Publication number: DE2114121A1
Application number: DE19712114121
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr-Ing Dr Putz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-03-20
Filing date: 1971-03-20
Publication date: 1972-09-28
Also published as: CH534594A; US3715602A

Description

Lieentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Uinnemann/mn Erf.-Nr.s B I 71/1 Nm

Schaltungsanordnung zur kombinierten Netz- und Widerstandsbremsung von elektrischen Triebfahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur kombinierten Netz- und Widerstandsbremsung von aus einem Gleichstromfahrdraht gespeisten elektrischen Triebfahrzeugen mit Gleichstromstellern und Gleichstrom-Fahrmotoren bzw. Pulswechselrichtern und Drehstrom-Fahrmotoren.

In den "Technischen Mitteilungen AEG-Telefunken", 1968, Heft 3» Seite 158-161 und der ETZ A, 1969» Heft 26, Seite 700-703, ist beschrieben, wie man über Pulsstromrichter Fahrmotoren elektrischer Triebfahrzeuge anfahren und auch widder -abbremsen kann. Aus f ahrtechnischen Gründen wird beim Abbrem sen meistens eine wesentlich höhere Leistung auftreten als beim Anfahren, da es üblich ist, aus voller Geschwindigkeit he.raus die Fahrmotoren mit Drehmomenten abzubremsen, die in

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der Größenordnung des Anfahrmomentes und evtl. noch hoher liegen. Eine vollelektrische Netzbremse des Triebfahrzeugs ist daher nur möglich, wenn zum Zeitpunkt des Abbremsens eine Anzahl von Verbrauchern dem Fahrdraht entsprechend Energie entnehmen oder die Unterwerke in der Lage sind, Energie ins XandesnetZ zurückzuspeisen. Die ßückspeisefähigkeit von Gleichstromunterwerken ist jedoch noch nicht erprobt worden, da vor dem Aufkommen der Pulsstromrichter hierfür keine Notwendigkeit bestand und darüber hinaus die r Spannungsabfalle längs des Fahrdrahtes ihr Vorzeichen umkehren würden,
eine übermäßig

sodaß am elektrischen Triebfahrzeug selbst hohe Spannung und damit eine Gefährdung der

gesamten elektrischen Einrichtung auftreten würde. Abhilfe dagegen wird durch einen Bremswiderstand erreicht, in dem die volle kinetische Energie des Fahrzeuges in Wärme umgesetzt werden muß, sobald das Netz nicht mehr aufnahmefähig ist. Um nicht auf den Vorzug der Netzbremse völlig zu verzichten, wird die rückgespeiste Leistung den vorhandenen Abnehmern angepaßt und nur der Energieüberschuß in Bremswiderstände» in Wärme umgesetzt. In der Zeitschrift ETZ A, 1969, Heft 26, Seite 7OO-7O3, ist eine derartige gemischte Netz- und Widerstandsbremse beschrieben. Sie weist jedoch Nachteile auf» ,

1. Die Aussteuerung des Gleichstromstellers muß bei der Netz-. bremse anderen Gesetzen folgen als bei der Widerstandsbremse, sodaß bei der gemischen Netz- und Widerstandsbremse hohe Anforderungen an den Stromregler des Strom-* richters gestellt werden. Zum Beispiel muß bei Übergang

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von der vollen Widerstands- isur vollen ffetisbremse der Begier ua naheeu den vollen Bereich ausgesteuert werden.

2. Ib obengenannten Fall ist der gepulste Bremswiderstand nicht gleichseitig als Überspannungsschutz verwertbar.

Der in der Literaturstelle ^M!technische Hitteilungen AEG-Telef unken" 1968, Heft 3» Seite 158-161 beschriebene gepulste Bremswiderstand für einen Windenantrieb an Bord eines Schiffes wird lediglich ein- und ausgeschaltet, jedoch nicht der rückfließenden Leistung angepaßt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, «ine einfache und betriebssichere Anordnung obengenannter Art au schaffen, bei der die auf ge« führten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Parallelschaltung eines Pufferkondensators, eines gepulsten Bremswiderstandes, der aus der Reihenschaltung eines Brems-Widerstandes und eines im Pulsbetrieb arbeitenden steuerbaren Halbleiterventils besteht, und eines Spannungsreglers, der das im Pulsbetrieb arbeitende steuerbare Halbleiterventil derart ansteuert, daß die Spannung am Pufferkondensator konstant ist und geringfügig über dem Nennwert der Gleichstromfahrdrahtspannung liegt. Zur Erläuterung der Erfindung soll das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel dienen.

Parallel zum Pufferkondensator 5 des Gleichstromstellers 7 bzw. des Puls Stromrichters 8 wird ein gepulster Bremswiderstand 1 geschaltet. Dieser gepulste Bremswiderstand 1 be-

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stelit aus dem eigentlichen Bremswiderstand 2 und einem in Reihe geschalteten, im Pulsbetrieb arbeitenden steuerbaren Hälbleiterventil 3, das in der Lage ist, den Bremswiderstand 2 kurzzeitig in den Stromkreislauf ein- und auszuschalten. Der Widerstandswert des Bremswiderstandes 2 ist so bemessen, daß beim Auftreten der vollen Bremsleistung und keiner Aufnahmefähigkeit des Netzes bei ihm eine Spannung auftritt, die nur wenig über der normalen Netzspannung liegt. Wird das Fahrzeug mit weniger Leistung abgebremst oder ist das Netz imstande, Leistung aufzunehmen, dann wird das im Pulsbetrieb arbeitende steuerbare Halbleiterventil 3 von einem parallel zum gepulsten Bremswiderstand 1 und dem Pufferkondensator 5 geschalteten Spannungsregler 4 derart angesteuert, daß im gepulsten Bremswiderstand 1 nur so viel Leistung in Wärme umgesetzt wird, wie zum Aufrechterhalten \ des eingestellten Spannungswertes erforderlich ist. Im Grenzfall wird bei hoher Netzaufnahmefähigkeit der gepulste Bremswiderstand 1 vom Pufferkondensator 5 völlig abgetrennt, ' d.h. das im Pulsbetrieb arbeitende steuerbare Halbleiterventil 3 sperrt. Da der gepulste Bremswiderstand 1 sowohl beim Fahren als auch beim Bremsen Je nach Bedarf vom Spannungsregler 4- verschieden stark eingeschaltet wird, dient er auch gleichzeitig als Überspannungsschutz bei den die elektrische Einrichtung des Triebfahrzeugs gefährdenden Vorgängen. Derartige Vorgänge können beispielsweise durch das Einschwingen des durch die Eingangsdrossel 6, die Fahrleitung und den Pufferkondensator 5 gebildeten LG-Filters oder durch das Abbremsen eines in der Nähe befindlichen

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fahrzeuges hervorgerufen werden.

Das Pulsen des Bremswiderstandes 2 mit Hilfe des im Pulsbetrieb arbeitenden steuerbaren HalbleiterVentils 3 kann auf zwei Arten erfolgen:

1. Der Spannungsregler 4 arbeitet als Zweipunktregler, indem er den Momentanwert der Spannung des Pufferkondensators 5 abtastet und den Wert der Spannung im Zweipunktverfahren regelt.

2. Der Spannungsregler 4· steuert das im Pulsbetrieb arbeitende steuerbare Halbleiterventil 3 so an, daß dieses den Bremswiderstand 2 mit konstanter Frequenz jedoch variablen Ein- und Ausschaltverhältnissen zu- und abschaltet.

Die erste Anordnung ist billiger und eignet sich besonders bei überschaubaren Ifetzverhältnissen, während die zweite Anordnung dort von Vorteil ist, wo sich durch Veränderung der Fahrleitungsinduktivität (variabler Abstand vom Unterwerk) die Resonanzfrequenz des aus der Eingangsdrossel 6, der Uetζinduktivität und des Pufferkondensators 5 gebildeten Filters verändern kann. In diesem Fall muß die Frequenz des Stromes durch den Bremswiderstand 2 in einem angemessenen Abstand über der größtmöglichen Resonanzfrequenz liegen. Deshalb ist beim Bremsen mit konstanter Frequenz die Pulsfrequenz, mit der der Bremswiderstand 2 betrieben wird, aus der Pulsfrequenz des Gleichstromstellers 7 bzw. des PuIs-

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Wechselrichters 8· abzuleiten und in ein festes, ganzzahliges Verhältnis zu ihr zu setzen.

6 Seiten Beschreibung 3 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen mit 1 Figur

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Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Ninnemann/mn Erf.-Nr.: B I 71/1

Patentansprüche

M.^Schaltungsanordnung zur kombinierten Netz- und Widerstandsbremsung von aus einem Gleichstromfahrdraht gespeisten elektrischen Triebfahrzeugen mit Gleichstromstellern und Gleichstrom-Fahrmotoren bzw. Pulswechselrichtern und Drehstrom-Fahrmotoren, gekennzeichnet durch die Parallelschaltung eines Pufferkondensators (5), eines gtpulsten Bremswiderstandes (1), der aus der Reihenschaltung eines Bremswiderstandes (2) und eines im Pulsbetrieb arbeitenden steuerbaren Halbleiterventils (3) besteht, und eines Spannungsreglers (4·), der das im Pulebetrieb arbeitend* steuerbare Halbleiterventil (5) derart ansteuert, daß di· Spannung am Pufferkondensator (5) konstant ist und geringfügig über dem Nennwert der Gleichstromfahrdrahtspannung liegt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsfrequenz des im Pulsbetrieb arbeitenden steuerbaren Halbleiterventils (3) in einem festen und ganzzahligen Verhältnis zur Frecjuenz steht,

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mit der der oder die Gleichstromsteller (7) bzw. der oder die Pulswechselrichter (δ) arbeiten.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch während des Fährbetriebs des elektrischen Triebfahrzeugs der gepulste Bremswiderstand (1) als Überspannungsschutz parallel zum Pufferkondensator (5) geschaltet ist.

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