DE2158737C3

DE2158737C3 - Arrangement for regenerative resistance and / or regenerative braking of asynchronous motors powered by pulse inverters from DC voltage networks

Info

Publication number: DE2158737C3
Application number: DE19712158737
Authority: DE
Inventors: Guenter 1000 Berlin Ciessow
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-11-23
Filing date: 1971-11-23
Publication date: 1975-07-10
Also published as: DE2158737B2; DE2158737A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für generatorische Widerstands- und/oder Nutzbremsung von aus Gleichspannungsnetzen pulswechselrichtergespeisten Asynchronmotoren, bei denen eine zusätzliche Hilfsspannungsquelle zur Auferregung der Asynchronmotoren vorgesehen ist. insbesondere in Anwendung beim Traktionsbetrieb.The invention relates to an arrangement for regenerative resistance and / or regenerative braking of asynchronous motors fed by pulse inverters from DC voltage networks, where an additional Auxiliary voltage source is provided for exciting the asynchronous motors. especially in use in traction operation.

Es ist bekannt, daß Asynchronmotoren, die über Pulswechselrichter gespeist werden, sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden können. Voraussetzung für den generatorischen Betrieb des Motors ist, daß die speisende Gleichspannungsquelle die anfallende Rückenergie aufnehmen kann. In Fällen, in denen dies nicht ständig sichergestellt werden kann, z. B. im Traktionsgebiet, wo die <\nz.ahl der Abnehmer (Züge) variiert, müssen zusätzliche Einrichtungen vorgesehen sein, über die die anfallende Rückenergie ganz oder ss teilweise abgeführt werden kann. Im allgemeinen finden dazu schaltbare Widerstände Verwendung.It is known that asynchronous motors that over Pulse-controlled inverters are fed, can be operated both as a motor and as a generator. pre-condition for the generator operation of the motor is that the supplying DC voltage source is the occurring Can absorb back energy. In cases where this cannot be guaranteed at all times, e.g. B. in Traction area where the <\ nz. Number of customers (trains) varies, additional facilities must be provided via which the resulting return energy wholly or ss can be partially discharged. In general, switchable resistors are used for this purpose.

In F 1 g. 1 ist eine derartige bekannte Anordnung gezeigt. Darin ist mit 1 ein Gleichspannungsnef/ und mit ein Pulswcchselrichier bezeichnet, über den Aus- bo gangsfrequenz und Ausgangsspannung eines Drehstrom-Asynchronmotors 3 verstellt werden können. Ein Glättungskondensator 4 verhindert das Auftreten von z.u höhet) Spannungsschwankungen im Gleichspannungsnctz , die durch den Betrieb des Pulswechselrich- fts tcrs 2 hervorgerufen werden.In F 1 g. 1 such a known arrangement is shown. There is a DC voltage reference with 1 and with a Pulswchselrichier denotes, over the outlet output frequency and output voltage of a three-phase asynchronous motor 3 can be adjusted. A Smoothing capacitor 4 prevents the occurrence of excessive voltage fluctuations in the DC voltage caused by the operation of the pulse inverter tcrs 2.

Mit 5 ist ein elektronisches Stellglied angedeutet, über das ein Widerstand 6 in seinem Widerstandswert variiert werden kann. Soll der Asynchronmotor 3 in einem derartigen Gleichspannungsnetz 1 generatorisch betrieben, d. h. gebremst werden, dann muß zur Auferregung des Motors 3 dem Gleichspannungsnetz 1 zuerst Energie entnommen werden, bevor generatorische Energie ins Netz 1 abgegeben werden kann. Eine ausschließliche Erregung des Motors 3 aus seiner Re manenzspannung dauert speziell für einen Bremseinsatz viel zu lange.With 5 an electronic actuator is indicated over which a resistor 6 in its resistance value can be varied. If the asynchronous motor 3 is to act as a generator in such a DC voltage network 1 operated, d. H. be braked, then the DC voltage network 1 must be connected to the excitation of the motor 3 Energy must first be extracted before regenerative energy can be released into network 1. One exclusive excitation of the motor 3 from its reference voltage lasts especially for a brake application much too long.

Fällt bei einer derartigen Anordnung ganz oder zeitweise das speisende Gleichspannungsneu aus (z.B. Stromabnehmertanzen. Stromschienenlücken, totaler Neti-zusammenbruch). dann ist eine Inbetriebsetzung der elektrischen Bremse nicht bzw. nur gefährdend spät möglich.In such an arrangement it falls completely or temporarily the feeding direct voltage off again (e.g. pantograph dancing, busbar gaps, total Neti collapse). then there is a commissioning the electric brake is not possible or only dangerous late.

Weiterhin ist durch die DT-OS 1 538 293 eine Schaltung für Netzrückspeisung bei bahnbetriebenen Gleichstrommotoren bekannt geworden, bei der, um Netzunterbrechungen wie z. B. Bügelspringen beim Bremsvorgang unschädlich zu machen, eine Umschaltung auf Widerstandsbremsung vorgesehen ist. Die Schaltung bezieht sich auf Fahrzeuge mit Gleichstrommotoren und ist. was die elektrischen Einrichtungen betrifft verhältnismäßig aufwendig.Furthermore, DT-OS 1 538 293 describes a circuit for regenerative power supply for railway-operated DC motors, in order to avoid network interruptions such as B. to make jumping under the brakes harmless, a switch to Resistance braking is provided. The circuit refers to vehicles with DC motors and is. relatively expensive as far as the electrical equipment is concerned.

Zweck der Erfindung ist es, die erkannten Mangel abzustellen, mit der speziellen Aufgabe, eine einfache Schaltung zu schaffen, mit der auch bei Netzausfall ein sicherer generatorischer Bremseinsatz für Asynchronmotoren erfolgen kann.The purpose of the invention is to remedy the identified deficiency, with the special task of a simple one To create a circuit with which a safe regenerative braking operation for asynchronous motors even in the event of a power failure can be done.

Diese Aufgabe wird nach der Eifinclung für eine Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die zusätzliche Hilfsspannungsquelle als Ladeeinrichtung für einen dem Eingang des Pulswechselrichters quergeschalteten Glättungskondensator für das Gleichspannungsnetz ausgebildet ist, und daß während der Zeit eines Netzausfalls die Ventilzweige des zwischengeschalteten Pulswechselrichters unter Vermei dung von Zündzeitüberlappungen in Sparsteuerung betrieben sind.This task is carried out after the decision for an arrangement of the type mentioned in that the additional auxiliary voltage source is used as a charging device for a smoothing capacitor connected across the input of the pulse-controlled inverter for the DC voltage network is formed, and that during the time of a power failure, the valve branches of the intermediate Pulse-controlled inverter operated in economy control while avoiding ignition time overlaps are.

Mit einer solchen Anordnung läßt sich in genügend schneller Zeit auch bei Netzausfall in den Bremsbetrieb übergehen.With such an arrangement, braking can be started in a sufficiently quick time even in the event of a power failure pass over.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ladeeinrichtung aus der Fahrzeugbatterie und einem Wechselrichter mit nachgcschaltetem Gleichrichter aufgebaut ist.It is particularly advantageous if the charging device is made up of the vehicle battery and an inverter with a downstream rectifier.

Weitere Merkmale der F.rfindung sind den Ansprüchen entnehmbar.Further features of the invention can be found in the claims.

In der F i g. 2. die im übrigen, soweit Übereinstimmungen mit F i g. 1 vorhanden sind, gleiche Bezugszeichen aufweist, ist mit 1 wieder das GleichspannungsiKi.·, mit 2 der Pulswechselrichter und mit 3 der Drehstrcmsynchronmoior bezeichnet. 4 stellt den Giättungskondensator und 5. 6 die elektronische Widerstandsverstellung dar. Für den Glättungskondensator 4 ist nunmehr eine zusätzliche Ladeeinrichtung vorgesehen, die aus einer Batterie 7 mit nachgeschaltetem Wechselrichter 8 und Gleichrichter 9 besteht. Diese Hillsspannungsquelle ist vom Netz 1 über eine Diode 10 entkoppelt. Erfolgt ein Netzausfall. dann ist es nunmehr möglich, bei einer bestimmten, anschließend erläuterten Aussteuerung des Pulswechselrichters 2. bei der dem Glättungskondensator 4 möglichst wenig Energie entnommen wird, die Motoren aus dem Glättungskondensator so lange zu erregen, bis generatorischer Strom abgegeben werden kann. Dabei kann der generatorische Strom, wenn das Netz 1 wiedergekommen ist. an dieses abgegeben oder aber vom Widerstand 6 verbraucht werden.In FIG. 2. the rest, as far as matches with F i g. 1 are present, have the same reference numerals, 1 is again the DC voltage iKi. with 2 the pulse-controlled inverter and with 3 the three-phase synchronizer designated. 4 represents the smoothing capacitor and 5. 6 the electronic resistance adjustment . For the smoothing capacitor 4 an additional charging device is now provided, which consists of a battery 7 with a downstream inverter 8 and rectifier 9. These Hill's voltage source is from network 1 via a diode 10 decoupled. If there is a power failure. then it is now possible with a specific one explained below Modulation of the pulse inverter 2. with the smoothing capacitor 4 as little as possible Energy is taken to excite the motors from the smoothing capacitor until they are regenerative Electricity can be delivered. The regenerative current can be used when network 1 comes back is. given to this or consumed by the resistor 6.

ι/ι /

Bei einem Pulswechselrichter in Drehstrombrückenichaltung kann in der angeschlossenen Asynchronmaichine nur motorischer Strom fließen, wenn die Stromlußdauer der einzelnen Thyristorzweige des Pulswechielrichters langer als 60° ist Um diesen motorischen ietrieb bei der Auferregung in den Generatorbetrieb au erreichen, genügt eine Zünddauer der Thyristorgruppen von etwa 60°. Die längere Stromflußdauer wird durch die im Anschluß an die Zünddauer einsetxende Kondensatorlöschung der Zwangskommutierungseinrichtungen des Pulswechselrichters 2, die hier nicht näher gezeigt sind, erreicht (Zeitdauer etwa 300μ5). Bei anschließendem generatorischen Betrieb des Asynchronmotors steigt die Spannung des Glättungskondensators 4 so weit an, bis der Ansprechwert des elektronischen Stellglieds 5 erreicht ist. Ist die Spannung der Gleichspannungsquelle 9 kleiner als die des Glättungskondensators 4, so wirkt die Diode 10 als Entkopplungsdiode zwischen beiden Gleichspannungskreisen. With a pulse-controlled inverter in a three-phase bridge circuit can only flow motor current in the connected asynchronous machine if the current duration of the individual thyristor branches of the pulse inverter is longer than 60 ° When the generator is excited, one firing time of the thyristor groups is sufficient of about 60 °. The longer current flow duration is due to the onset of the ignition duration Capacitor extinction of the forced commutation devices of the pulse inverter 2, here are not shown in more detail, reached (duration about 300μ5). With subsequent generator operation of the asynchronous motor, the voltage of the smoothing capacitor 4 increases until the response value of the electronic actuator 5 is reached. If the voltage of the DC voltage source 9 is less than that of the smoothing capacitor 4, the diode 10 acts as a decoupling diode between the two DC voltage circuits.

Hie.zu 1 Blatt ZeichnungenHere. 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for generatonic resistance and / ^ er Regenerative braking of asynchronous motors fed by DC voltage networks, where an additional auxiliary voltage source is provided to excite the asynchronous motors is, in particular when used in traction operation, characterized in that the additional auxiliary voltage source as a charging device for emen the input of the pulse inverter (2) cross-connected smoothing capacitor (4) is designed for the DC voltage network (1), and that during a power failure the is Valve branches of the connected pulse-controlled inverter (2) avoiding ignition time overlaps are operated in economy control.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the charging device from the vehicle battery (7) and an inverter (8) mn downstream rectifier (9) is constructed.

3. Arrangement according to claim I or 2, characterized in that the input voltage of the Pulse-controlled inverter (2) is decoupled from the voltage of the auxiliary voltage source.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that a diode (10) for decoupling is provided.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that one Overlapping of the current flow duration of the valve branches of the pulse-controlled inverter (2) solely from the deletion processes the forced commutation devices takes place. xs