DE2230981C3 - Power supply device for a passenger train pulled by a diesel locomotive - Google Patents

Power supply device for a passenger train pulled by a diesel locomotive

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DE2230981C3 DE19722230981 DE2230981A DE2230981C3 DE 2230981 C3 DE2230981 C3 DE 2230981C3 DE 19722230981 DE19722230981 DE 19722230981 DE 2230981 A DE2230981 A DE 2230981A DE 2230981 C3 DE2230981 C3 DE 2230981C3
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Jurij Moisejevič Mosva Inkov
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MOSKOVSKIJ ORDENA LENINA I ORDENA TRUDOVOGO KRASNOGO ZNAMENI INSTITUT INZERNEROV ZELEZNODOROZNOGO TRANSPORTA MOSKVA SU
Tallinskij Elektrotechniceskij Zavod Imeni Mi Kalinina Tallin Su
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Stromversorgungseinrichtung ist bekannt aus der Siemens-Zeitschrift April 1965, Seiten 262 bis 265.The present invention relates to a power supply device according to the preamble of claim 1. Such a power supply device is known from the Siemens magazine April 1965, pages 262-265.

Bei dieser bekannten Ausbildung hat der Synchrongenerator eine Dreiphasenwickh.ng und wird wie beim Gegenstand des Anspruchs 1 - von dem Fahrdieselmotor angetrieben, so daß seine Ausgangsspannung entsprechend der Drehzahl der Antriebswelle eine veränderliche Frequenz aufweist. Eine Stromversorgungseinrichtung der vorliegend betrachteten Art dient nun dazu, zur Versorgung der Reisezugwagen eine konstante Spannung gleichbleibender Frequenz insbesondere von 16 V3 oder 50 Hz zur Verfügung zu stellen, wobei die Zuleitung des Versorgungsstromes über die Zugsammeischiene und die Rückleitung über die Fahrschienen erfolgt.In this known design, the synchronous generator has a three-phase winding and, as in the subject matter of claim 1, is driven by the diesel engine so that its output voltage has a variable frequency according to the speed of the drive shaft. A power supply device of the type under consideration now serves to provide a constant voltage of constant frequency, in particular of 16 V 3 or 50 Hz, to supply the passenger coaches, the supply current being supplied via the train busbar and the return via the rails.

Ungünstig ist bei der bekannten Einrichtung deren für eine bestimmte Leistung verhältnismäßig hohes Gewicht und die großen Abmessungen der Verstärker für die Steuerimpulse zur Ansteuerung der Leistungsthyristoren; dort ist die Umformerleistung auf nur zwölf Thyristoren verteilt, so daß die Thyristoren und demnach auch die Verstärker für die Steuerimpulse verhältnismäßig groß sein müssen.What is unfavorable in the known device is that it is relatively high for a certain performance Weight and the large dimensions of the amplifier for the control pulses for driving the power thyristors; there the converter power is distributed over only twelve thyristors, so that the thyristors and therefore the amplifiers for the control pulses must also be relatively large.

Ferner ist dort die Frequenzregelung unbefriedigend, denn die von der Drehzahl des Dieselmotors abhängige Umformer-Eingangsfrequenz ist dort verhältnismäßig gering. Die maximale Zeitverzögerung bei der Ausführung des Abschaltbefehls eines Thyristors am Ende einer Halbwelle der Ausgangsspannung, die proportional der Dauer eines Halbwellen-. abschnitts der Eingangsspannung ist, ist daher relativ hoch.Furthermore, the frequency control there is unsatisfactory because that of the speed of the diesel engine dependent converter input frequency is relatively low there. The maximum time delay when executing the turn-off command for a thyristor at the end of a half-cycle of the output voltage, which is proportional to the duration of a half-wave. section of the input voltage is therefore relative high.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Stromversorgungseinrichtung für einen von einer Diesellokomotive gezogenen Reisezug mit Einphasenwechselstrom, bei der die Verstärker für die Steuerimpulsformer ein günstiges Verhältnis von Gewicht und Abmessungen zur Leistung haben und bei der die Frequenzregelung genauer ist.The object of the present invention is in contrast the creation of a power supply for one pulled by a diesel locomotive Passenger train with single-phase alternating current, in which the amplifier for the control pulse generator is a cheap one Ratio of weight and dimensions to power and at which the frequency control is more precise is.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The problem posed is achieved with the characterizing features of claim 1. Appropriate further developments result from the subclaims.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert werden. Es zeigtThe invention is intended below on the basis of exemplary embodiments will be further explained with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 das Prinzipschaltbild des Leistungsteils einer Stromversorgungseinrichtung für einen von einer Diesellokomotive gezogenen Reisezug mit Einphasenwechselstrom konstanter Frequenz und das Funktionsschaltbild ihrer Steuereinrichtung,1 shows the basic circuit diagram of the power section of a power supply device for one of one Diesel locomotive-pulled passenger train with single-phase alternating current of constant frequency and the functional diagram your control device,

Fig. 2 die Vektor-Darstellur:gder Phasenspannung des Synchrongenerators,Fig. 2 the vector representation: g the phase voltage of the synchronous generator,

Fig. 3 das Prinzipschaltbild eines Flip-Flops der Steuereinrichtung,3 shows the basic circuit diagram of a flip-flop of the control device,

Fig. 4 ein Zeitdiagramm für verschiedene Steuerlei^ingen sowie den Strom und die Spannung in der Sammelschiene während des Betriebs der Einrichtung, 4 shows a time diagram for various control lines as well as the current and voltage in the busbar during operation of the device,

Fig. 5 den Aufbau eines Steueriinpulsformers mit in Magnetverstärkern,5 shows the structure of a control pulse generator with magnetic amplifiers,

Fig. 6 ein Zeitdiagramm für den Betrieb eines Steuerimpulsformers,6 shows a time diagram for the operation of a control pulse shaper,

Fig. 7 den Aufbau eines Steuerimpulsformers mit Thyristoren als Schaltelement,7 shows the structure of a control pulse generator with thyristors as a switching element,

|5 Fig. 8 den Aufbau eines Nullstromgebers mit Leistungsdioden, | 5 Fig. 8 the structure of a zero current generator with power diodes,

Fig. 9 ein Zeitdiagramm für den Betrieb des Nullstromgebers, 9 shows a time diagram for the operation of the zero current generator,

Fig. 10 den Aufbau eines Nullstromgebers auf der 2» Basis eines Nullspannungsgebers,10 shows the structure of a zero current transmitter on the 2 »basis of a zero voltage transmitter,

Fig. 11 die Prinzipschaltung einer Kurzschluß- und Überlastungs-Schutzeinrichtung,11 shows the basic circuit of a short-circuit and Overload protection device,

Fig. 12 den Aufbau einer Steuereinrichtung für eine Stromversorgungseinrichtung, die eine Belastung mit beliebigem Leistungsfaktor speisen kann,Fig. 12 shows the structure of a control device for a power supply device that can feed a load with any power factor,

Fig. 13 den Verlauf der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung beim Speisen einer ohmisch-induktiven Last.13 shows the course of the output voltage of the power supply device when feeding an ohmic-inductive Load.

Die in Fig. 1 gezeigte Stromversorgungseinrichi(i tung für einen von einer Diesellokomotive gezogenen Reisezug mit Einphasenwechselstrom konstanter Frequenz hat einen auf der Welle 1 des Antriebsdieselmotors der Diesellokomotive sitzenden Synchrongenerator 2 mit zwei Dreiphasenwicklungen 3 und 4 S5 auf dem Ständer und einer Erregerwicklung 5 auf dem Läufer. Die Erregerwicklung 5 wird über nicht gezeigte Bürsten und Schleifringe von einem Regler 6 zur automatischen Stabilisierung der Ausgangsspannung des Synchrongenerators 2 gespeist. Die Dreiphasenwicklungen 3 und 4 sind gegeneinander derart versetzt, daß ihre Spannungen um 30° el. zueinander phasenverschoben sind, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.The power supply device shown in Fig. 1 (i for a passenger train pulled by a diesel locomotive with single-phase alternating current Frequency has a synchronous generator seated on shaft 1 of the diesel locomotive's drive diesel engine 2 with two three-phase windings 3 and 4 S5 on the stator and an excitation winding 5 on the Runner. The excitation winding 5 is controlled by a regulator 6 via brushes and slip rings (not shown) fed for automatic stabilization of the output voltage of the synchronous generator 2. The three phase windings 3 and 4 are offset from one another in such a way that their voltages are 30 ° el. To one another are out of phase as shown in FIG.

An die Ausgangsklemmen A, B, C, A', B' und C des Synchrongenerators 2 ist ein Thyristor-Direkt-Umrichter 7 angeschlossen. Dieser LImrichter 7 besteht aus einem Leistungsteil, einer Steuereinrichtung und einer Kurzschluß- und Überlastungs-Schutzeinrichtung. A thyristor direct converter 7 is connected to the output terminals A, B, C, A ', B' and C of the synchronous generator 2. This converter 7 consists of a power unit, a control device and a short-circuit and overload protection device.

Zum Leistungsteil gehören zwei antiparallel geschaltete Stromrichtergruppen 8 und 9, deren jede zwei hintereinandergeschaltete Thyristorbrückenschaltungen enthält. Die die positive Halbschwingung des Belastungsstroms formierende Stromrichtergruppe 8 ist aus Thyristoren 10 bis 21 und die die negative Halbschwingung des Belastungsstromes formierende Stromrichtergruppe 9 aus Thyristoren 22 bis 33 aufgebaut.The power section includes two anti-parallel connected converter groups 8 and 9, each of which contains two thyristor bridge circuits connected in series. The converter group 8, which forms the positive half-oscillation of the load current, is made up of thyristors 10 to 21, and the converter group 9, which forms the negative half-oscillation of the load current, is made up of thyristors 22 to 33.

Die gemeinsamen Punkte jc und y der Stromrichtergruppen 8 und 9 sind die Ausgangsklemmen des Thyristor-Direkt-Umrichters. Die Ausgangsklemme y ist über einen Nullstromgeber 34 an den Masseanschluß 35 einer Zugsammeischiene gelegt, und an die Ausgangsklemme χ ist über ein Schütz 36 und eine Steckverbindung 37 die zu allen Reisezugwagen verlaufende Zugsammeischiene 38 angeschlossen. Zwischen dieser Zugsammeischiene 38 und den Masseanschluß der Reisezugwagen liegen die als Belastung 39 dargestellten Elektroenergieverbrau-The common points jc and y of the converter groups 8 and 9 are the output terminals of the thyristor direct converter. The output terminal y is connected to the ground connection 35 of a train busbar via a zero current generator 34, and the train busbar 38, which runs to all coaches, is connected to the output terminal χ via a contactor 36 and a plug connection 37. Between this train busbar 38 and the ground connection of the passenger coaches are the electrical energy consumption shown as a load 39

eher der Reisezugwagen.rather the passenger coach.

Zum Schutz der Thyristoren des Leistungsteils des Umrichters gegen Impuls-Überspannungen und zur Unterdrückung von Funkstörungen sind an die Ausgangsklemmen A, B, C, A', B' und C des Synchrongenerators 2 Kondensatoren 40 bis 45 angeschlossen, welche in zwei S.crnschaltungen untereinander verbunden sind. Zwischen den Mittelpunkten Z und W dieser Sternschaltungen und den Ausgängen der Stromrichtergruppen 8 und 9 sind aus Widerständen 46 bis 49 und Kondensatoren 50 bis 53 bestehende RC-Schutzglieder geschaltet.To protect the thyristors of the power section of the converter against impulse overvoltages and to suppress radio interference, two capacitors 40 to 45 are connected to the output terminals A, B, C, A ', B' and C of the synchronous generator are connected. RC protective elements consisting of resistors 46 to 49 and capacitors 50 to 53 are connected between the centers Z and W of these star connections and the outputs of the converter groups 8 and 9.

Zur Unterdrückung von Funkstörungen seitens der Zugsammeischiene 38 ist ein in der Diagonale einer aus Dioden 55 für kleine Leistungen aufgebauten und zwischen der Klemme λ des Thyrisior-Direkt-Umrichters 7 und dem Masseanschluß 35 geschalteten Einphasengleichrichterbrücke liegender Kondensator 54 vorgesehen. Dieser kann beispielsweise ein Elektrolytkondensator sein.In order to suppress radio interference on the part of the train busbar 38, there is one in the diagonal made up of diodes 55 for low power and between the terminal λ of the Thyrisior direct converter 7 and the ground connection 35 connected single-phase rectifier bridge lying capacitor 54 provided. This can be an electrolytic capacitor, for example.

Die Steuereinrichtung des Thyristor-Direkt-Umrichters 7 enthält einen Steuergenerator 56 für Impulse konstanter Frequenz, dessen Ausgänge mit den O-Eingängen von Flip-Flops 57 und 58 verbunden sind, während die 1 -Eingänge dieser Flip-Flops an den Ausgang des Nullstromgebers 34 angeschlossen sind. Zur Steuerung des letzteren ist außerdem ein Anlaufkontakt 59 vorgesehen.The control device of the thyristor direct converter 7 contains a control generator 56 for pulses constant frequency, the outputs of which are connected to the O inputs of flip-flops 57 and 58 are, while the 1 inputs of these flip-flops are connected to the output of the zero current generator 34. A start-up contact 59 is also provided to control the latter.

Die Ausgänge der Flip-Flops 57 und 58 wirken auf die Eingänge von Steuerimpulsformern 60 bzw. 61. Der Steuerimpulsformer 60 steuert die Thyristoren 10 bis 21 der die positive Halbschwingung des Belastungsstroms formierenden Stromrichtergruppe 8 und der Steuerimpulsformer 61 die Thyristoren 22 bis 33 der die negative Halbschwingung des Belastungsstroms formierenden Stromrichtergruppe 9. The outputs of the flip-flops 57 and 58 act on the inputs of control pulse formers 60 and 61, respectively. The control pulse shaper 60 controls the thyristors 10 to 21 of the positive half-oscillation of the load current forming converter group 8 and the control pulse shaper 61 the thyristors 22 to 33 the converter group 9 which forms the negative half-oscillation of the load current.

Darüber hinaus weist die Steuereinrichtung eine beispielsweise als netzunabhängiger Wechselrichter ausgeführte Speisequelle 62 auf, die die Gleichspannung einer Akkumulatorbatterie der Diesellokomotive in eine Wechselspannung mit anschließender Gleichrichtung und Stabilisierung umwandelt.In addition, the control device has an inverter, for example as a grid-independent inverter executed supply source 62, which is the DC voltage of an accumulator battery of the diesel locomotive into an alternating voltage with subsequent rectification and stabilization.

Zur Schutzeinrichtung (Fig. 11) des Thyristor-Direkt-Umrichters 7 gehören Stromwandler 63, deren Primärwicklungen in Reihe mit den Ausgangsklemmen A, B, C, A', B' und C des Synchrongenerators 2 liegen und deren Sekundärwicklungen auf die Schutzeinrichtung 64 selbst wirken. Der Ausgang der Schutzeinrichtung 64 steuert die Flip-Flops 57 und 58. Darüber hinaus liegen in Reihe mit den Ausgangsklemmen A, B, C, A', B' und C des Synchrongenerators 2 zur Begrenzung von Kurzschlußströmen dienende Begrenzungsdrosseln 65.The protective device (Fig. 11) of the direct thyristor converter 7 includes current transformers 63, the primary windings of which are in series with the output terminals A, B, C, A ', B' and C of the synchronous generator 2 and the secondary windings of which are connected to the protective device 64 itself works. The output of the protective device 64 controls the flip-flops 57 and 58. In addition, limiting reactors 65 serving to limit short-circuit currents are connected in series with the output terminals A, B, C, A ', B' and C of the synchronous generator 2.

Ein Beispiel für die Prinzipschaltung eines Flip-Flops 57 oder 58 ergibt sich aus Fig. 3. Diese Schaltung ist vollsymmetrisch und enthält zwei Transistoren 66 mit Kollektorwiderständen 67 und Vorspannungswiderständen 68. Der Kollektor jedes Transistors 66 ist an die Basis des anderen über einen Widerstand 69 und einen zu diesem parallel liegenden Kondensator 70 angeschlossen. Der 0-Eingang des Flip-Flops ist durch eine Diode 71 und der 1-Eingang durch eine Diode 72 gebildet. Ein zusätzlicher 0-Eingang ist durch eine Diode 73 gebildet.An example of the basic circuit of a flip-flop 57 or 58 is shown in FIG. 3. This circuit is fully symmetrical and contains two transistors 66 with collector resistors 67 and bias resistors 68. The collector of each transistor 66 is connected to the base of the other through a resistor 69 and a capacitor 70 lying parallel to this connected. The 0 input of the flip-flop is formed by a diode 71 and the 1 input by a diode 72. An additional 0 input is formed by a diode 73.

Der Kollektor des einen Transistors 66 stellt zugleich den 1-Ausgang des Flip-Flops und der Xollektor des anderen Transistors 66 seinen 0-Ausgang dar. Mit seinen Klemmen —12 V, +6 V und 0 V ist das Flip-Flop an die entsprechenden Klemmen der Speisequelle 62 (Fig. 1) angeschlossen.The collector of a transistor 66 is the 1 output of the flip-flop and the X collector of the other transistor 66 represents its 0 output. With its terminals -12 V, +6 V and 0 V that is Flip-flop connected to the corresponding terminals of the supply source 62 (Fig. 1).

Die Arbeitsweise des Flip-Flops 57 (58) beruht auf dem bekannten Prinzip des Vorhandenseins zweier ■» stabiler Zustände, auf Grund der durch die Widerstände 69 und die Kondensatoren 70 gebildeten gegenseitigen Rückkopplung. Das Flip-Flop wird in den 0-Zustand durch Anlegen eines 0-Potentials an die Anode der Diode 71 (Punkt P) und in den 1 -ZustandThe operation of the flip-flop 57 (58) is based on the known principle of the existence of two stable states due to the mutual feedback formed by the resistors 69 and the capacitors 70. The flip-flop is in the 0 state by applying a 0 potential to the anode of the diode 71 (point P) and in the 1 state

ι» durch Anlegen eines +6-V-Potentials an die Anode der Diode 72 (Punkt S) gesetzt. Darüber hinaus kann man das Flip-Flop in den 0-Zustand versetzen, indem man der Anode der Diode 73 (Punkt q) ein Potential von +6 V zuführt.ι »set by applying a +6 V potential to the anode of the diode 72 (point S). In addition, the flip-flop can be set to the 0 state by applying a potential of +6 V to the anode of diode 73 (point q).

ι5 Der Betrieb der beschriebenen Stromversorgungseinrichtung für einen von einer Diesellokomotive gezogenen Reisezug mit Einphasenwechselstrom konstanter Frequenz verläuft wie folgt:ι5 The operation of the power supply device described for a passenger train pulled by a diesel locomotive with single-phase alternating current Frequency is as follows:

Beim Umlaufen der Motorwelle 1 und damit auchWhen rotating the motor shaft 1 and thus also

.'ο der Erregerwicklung 5 wird in den Dreiphasenwicklungen 3 und 4 des Synchrongenerators 2 eine Wechselspannung erzeugt, deren Amplitude durch den Regler 6 auf Grund einer Stromregelung in der Erregerwicklung 5 unabhängig von der Wellendrehzahl konstant gehalten wird. Die Frequenz der Spannung ändert sich dagegen proportional mit der Wellendrehzahl. .'ο the excitation winding 5 is in the three-phase windings 3 and 4 of the synchronous generator 2 generates an alternating voltage, the amplitude of which by the Regulator 6 due to a current control in the field winding 5 independent of the shaft speed is kept constant. The frequency of the voltage, on the other hand, changes proportionally with the shaft speed.

Die Spannung gelangt vom Ausgang des Synchrongenerators 2 über die Begrenzungsdrosseln 65 und dieThe voltage arrives from the output of the synchronous generator 2 via the limiting chokes 65 and the

«ι Primärwicklungen des Stromwandlers 63 auf die Eingänge des Thyristor-Direkt-Umrichters 7. Dessen Arbeit läuft hinaus auf ein wechselsweises Einschalten der Stromrichtergruppen 8 und 9 mit einer Frequenz von 16 1I. oder 50 Hz, je nach der für die Stromversor-«Ι primary windings of the current transformer 63 to the inputs of the thyristor direct converter 7. Its work amounts to alternately switching on the converter groups 8 and 9 at a frequency of 16 1 I. or 50 Hz, depending on the power supply

r> gung de/Reisezugwagen gewünschten Netzfrequenz. Infolgedessen wird die Zugsammeischiene 38 periodisch abwechselnd mit positiver und negativer gleichgerichteter Spannung gespeist.r> gung de / passenger carriages desired network frequency. As a result, the train busbar 38 is periodically alternating positive and negative in the same direction Voltage fed.

Das Ansteuern der Stromrichtergruppen 8 und 9 geschieht wie folgt: Der Steuergenerator 56 erzeugt fortlaufend Rechteckimpulse (Fig. 4, Kurven α und b) mit einer Frequenz von z. B. 162/3 Hz, die auf die 0-Eingänge der Flip-Flops 57 und 58 gelangen. Deshalb befinden sich bei geöffnetem Anlaufkontakt 59,The control of the converter groups 8 and 9 takes place as follows: The control generator 56 continuously generates square-wave pulses (Fig. 4, curves α and b) with a frequency of z. B. 16 2 / which pass to the 0-inputs of the flip-flops 57 and 58 3 Hz. Therefore, when the start-up contact 59,

wenn der Nullstromgeber 34 kein Freigabesignal (Fig. 4, Kurve c) abgibt, die beiden Flip-Flops 57 und 58 im 0-Zustand, wie dies in Fig. 4, Kurven d und e, bis zum Zeitpunkt r0 gezeigt ist. Die Steuerimpulsformer 60 und 61 arbeiten nicht, weshalb die Stromrichtergruppen 8 und 9 nicht eingeschaltet werden, so daß die Spannung u und der Strom ι in der Zugsammelschiene 38 gleich Null (Fig. 4, Kurve f) sind.if the zero current generator 34 does not emit an enable signal (FIG. 4, curve c), the two flip-flops 57 and 58 are in the 0 state, as shown in FIG. 4, curves d and e, up to time r 0 . The control pulse formers 60 and 61 do not work, which is why the converter groups 8 and 9 are not switched on, so that the voltage u and the current ι in the train bus 38 are equal to zero (FIG. 4, curve f) .

Wenn zum Zeitpunkt t^ der Anlauf kontakt 59 geschlossen wird, so erscheint am Ausgang des NuIl-Stromgebers 34 ein Freigabesignal (Fig. 4, Kurve c), das das Flip-Flop 57 in den 1-Zustand (Fig. 4, Kurve d) umkippt. Infolgedessen beginnt der Steuerimpulsformer 60 Steuerimpulse zu erzeugen, mit denen die Stromrichtergruppe 8 beaufschlagt wird, wor-If at time t ^ the start-up contact 59 is closed, a release signal (FIG. 4, curve c) appears at the output of the NuIl current generator 34, which puts the flip-flop 57 in the 1 state (FIG. 4, curve d ) falls over. As a result, the control pulse shaper 60 begins to generate control pulses with which the converter group 8 is applied, wor-

bo auf in der Zugsammeischiene 38 eine positive gleichgerichtete Spannung u erscheint und ein Strom i (Fig. 4, Kurve f) zu fließen beginnt.bo a positive rectified voltage u appears in the train busbar 38 and a current i (FIG. 4, curve f) begins to flow.

Am Flip-Flop 58 steht während dieser Zeit vom Steuergenerator 56 her kein Signal an (Kurve b), soDuring this time, there is no signal from the control generator 56 at the flip-flop 58 (curve b), see above

daß es im 0-Zustand bleibt (Kurve e). Der Steuerimpulsformer 61 erzeugt daher keine Impulse und die Thyristoren 22 bis 33 bleiben ausgeschaltetthat it remains in the 0 state (curve e). The control pulse shaper 61 therefore does not generate any pulses and the thyristors 22 to 33 remain switched off

Im Zeitpunkt J1 wechselt der Steuergenerator 56At time J 1 , the control generator 56 changes

die Zustände seiner beiden Ausgänge, so daß das Flip-Flop 57 in den O-Zustand umgeschaltet wird. Der Steuerimpulsformer 60 hört mit der Erzeugung von Steuerimpulsen auf, so daß die Spannung in der Zugsammelschiene 38 langsam gegen Null geht. Wenn zum Zeitpunkt f, (Fig. 4) die Spannung in der Zugsammelschiene 38 den Wert Null erreicht, fließt noch ein positiver Strom /, und zwar aufgrund der Induktivität der Belastung 39 sowie der Induktivitäten der Dreiphasenwicklungen 3 und 4 des Synchrongenerators 2 und der Begrenzungsdrosseln 65. Der Strom i wird also vom Zeitpunkt f2 bis zum Zeitpunkt f, entgegen der Spannungsrichtung fließen, weshalb er rasch abnehmen und zum Zeitpunkt f 3 gleich Null sein wird. In diesem Augenblick werden die den Belastungsstrom führenden Thyristoren 10 bis 21 ausgeschaltet, und am Ausgang des Nullstromgebers 34 erscheint gemäß Kurve c ein den Nulldurchgang des Stroms signalisierender kurzzeitiger positiver Impuls, der das Flip-Flop 58 in den 1 -Zustand überführt. Das Flip-Flop 57 bleibt dabei im O-Zustand, weil an dem zu ihm führenden Ausgang des Steuergenerators 56 kein Signal (Kurve α) anliegt.the states of its two outputs, so that the flip-flop 57 is switched to the O state. The control pulse shaper 60 stops generating control pulses so that the voltage in the train busbar 38 slowly tends to zero. If at time f, (Fig. 4) the voltage in the train busbar 38 reaches the value zero, a positive current / still flows due to the inductance of the load 39 and the inductances of the three-phase windings 3 and 4 of the synchronous generator 2 and the limiting chokes 65. The current i will therefore flow from the point in time f 2 to the point in time f, in the opposite direction to the voltage direction, which is why it will decrease rapidly and be equal to zero at the point in time f 3. At this moment the thyristors 10 to 21 carrying the load current are switched off, and a brief positive pulse indicating the zero crossing of the current appears at the output of the zero current generator 34 according to curve c, which switches the flip-flop 58 to the 1 state. The flip-flop 57 remains in the 0 state because no signal (curve α) is present at the output of the control generator 56 leading to it.

Bei der Umschaltung des Flip-Flops 58 in den 1 Zustand fängt der Steuerimpulsformer 61 an, die Thyristoren 22 bis 33 mit Steuerimpulsen anzusteuern, worauf in der Zugsammeischiene 38 eine negative gleichgerichtete Spannung erscheint. Der weitere Betrieb verläuft in ähnlicher Weise, d. h. die Flip-Flops 57 und 58 werden auf Signale vom Steuergenerator 56 in den O-Zustand und auf Signale vom Nullstromgeber 34 im Augenblick des Nulldurchgangs des Stromes in der Zugsammeischiene 38 unter Berücksichtigung einer zur Wiederherstellung der Sperrfähigkeit der Thyristoren der auszuschaltenden Stromrichtergruppe 8 oder 9 benötigten Zeitverzögerung (von ca. 300 bis 800 M1) in den 1-Zustand überführt.When the flip-flop 58 is switched to the 1 state, the control pulse shaper 61 begins to control the thyristors 22 to 33 with control pulses, whereupon a negative rectified voltage appears in the train busbar 38. The rest of the operation proceeds in a similar way, ie the flip-flops 57 and 58 are in the O-state on signals from the control generator 56 and on signals from the zero current generator 34 at the moment of the zero crossing of the current in the train bus 38 taking into account a to restore the blocking capability the thyristors of the converter group 8 or 9 to be switched off required time delay (from approx. 300 to 800 M 1 ) transferred to the 1 state.

Die Schalt- und die anderen Überspannungen, die im Betrieb der Schaltung entstehen, werden durch die aus den Kondensatoren 40 bis 45 und 50 bis 53 sowie aus den Widerständen 46 bis 49 bestehenden RC-Glieder geglättet. Dadurch werden die Thyristoren 10 bis 33 vor einem Durchschlag bewahrt und der Pegel der durch den Umrichter 7 erzeugten Funkstörungen bleibt niedrig. Die Funkstörungen am Ausgang des Umrichters 7 werden durch den die höheren Harmonischen der Ausgangsspannung kurzschließenden Kondensator 54 unterdrückt.The switching and other overvoltages that arise during operation of the circuit are caused by the from the capacitors 40 to 45 and 50 to 53 and from the resistors 46 to 49 existing RC elements smoothed. As a result, the thyristors 10 to 33 are protected from a breakdown and the level the radio interference generated by the converter 7 remains low. The radio interference at the output of the Converter 7 are short-circuited by the higher harmonics of the output voltage Capacitor 54 suppressed.

Die Stromüberlastungs- und Kurschluß-Schutzeinrichtung 64 (Fig. 11) spricht an auf in den Sekundärwicklungen der Stromwandler 63 induzierte Signale. Wenn wenigstens in einer dieser Wicklungen der Strom den Ansprechwert der Schutzeinrichtung überschritten hat, so erzeugt diese ein die Flip-Flops 57 und 58 in den 0-Zustand umkippendes Signal, wodurch die Ansteuerung der Thyristoren 10 bis 33 des Umrichters 7 unterbrochen wird und diese ausgeschaltet bleiben. Um die Thyristoren 10 bis 33 vor übergroBen Strömen bei plötzlichen Kurzsschlüssen zu bewahren, ist der Umrichter 7 über die einen evtl. Kurzschlußstrom beschränkenden Begrenzungsdrosseln 65 an den Synchrongenerator angeschlossen. Im Normalbetrieb verbrauchen diese Begrenzungsdrosseln 65 nur Blindleistung, ohne daß der Wirkungsgrad der Einrichtung absinkt.The current overload and short circuit protection device 64 (Fig. 11) responds to in the secondary windings the current transformer 63 induced signals. If at least in one of these windings the Current has exceeded the response value of the protective device, this generates the flip-flops 57 and 58 in the 0-state overturning signal, whereby the control of the thyristors 10 to 33 of the Converter 7 is interrupted and these remain switched off. To the thyristors 10 to 33 before To protect excessive currents in the event of sudden short circuits, the converter 7 must be Short-circuit current limiting chokes 65 connected to the synchronous generator. in the In normal operation, these limiting chokes 65 only consume reactive power without affecting the efficiency the facility sinks.

Die Steuerimpulsformer 60 und 61 können in verschiedener Weise ausgeführt sein. In Fig. 5 ist als erstes Ausführungsbeispiel die Ansteuerung der Thyri-The control pulse shapers 60 and 61 can be designed in various ways. In Fig. 5 is first Embodiment the control of the thyria

stören 10 bis 15 durch den Steuerimpulsformer 60 illustriert. Der Steuerimpulsformer hat zwei Gleichrichterbrücken zur Formierung und Rückstellung mit Dioden 74 bis 79 und 80 bis 85 für kleine Leistungen, in deren gemeinsame Brückenzweige die Primärwicklungen 92 von auf Kerne mit einer rechteckigen Hystereseschleife gewickelten Impulstransformatoren 86 bis 91 geschaltet sind. Die Ausgangswicklungen 93 dieser Impulstransformatoren 86 bis 91 sind mit den Steuerelektroden und den Katoden der durch sie gesteuerten jeweiligen Thyristoren 10 bis 15 verbunden. Die Steuerwicklungen 94 der Impulstransformatoren 86 bis 91 sind hintereinander und über einen Verstärker 97 an den Ausgang des Flip-Flops 57 angeschaltet.disrupt 10 to 15 illustrated by the control pulse shaper 60. The control pulse shaper has two rectifier bridges for forming and resetting with diodes 74 to 79 and 80 to 85 for small powers, in their common bridge branches the primary windings 92 from cores with a rectangular hysteresis loop wound pulse transformers 86 to 91 are connected. The output windings 93 of these pulse transformers 86 to 91 are connected to the control electrodes and the cathodes of the controlled by them respective thyristors 10 to 15 are connected. The control windings 94 of the pulse transformers 86 to 91 are connected in series and via an amplifier 97 to the output of the flip-flop 57.

Jeder der Gleichrichter aus den Dioden 74 bis 79 und 80 bis 85 ist mit einem eigenen Verlustwiderstand 95 bzw. 96 belastet.Each of the rectifiers from diodes 74 to 79 and 80 to 85 has its own loss resistance 95 or 96 loaded.

Im Betrieb des beschriebenen Steuerimpulsformers fließen über die Primärwicklungen 92 der Impulstransformatoren 86 bis 91 bipolare Stromimpulse, deren Frequenz gem. Fig. 6, Kurve 9 gleich der Frequenz der Speisespannung ist. Wenn die Steuerwicklungen 94 dieser Impulstransformatoren 86 bis 91 stromlos sind, so werden die Kerne der Impulstransformatoren 86 bis 91 unter der Wirkung der betrachteten bipolaren Impulse ummagnetisiert, weshalb in deren Ausgangswicklungen 93 schmale Impulse (Fig. 6, Kurve h) induziert werden. Die positiven Impulse können zum öffnen der entsprechenden Thyristoren 10 bis 15 dienen, weil sie in den Zeitpunkten einer natürlichen Einschaltung dieser Thyristoren 10 bis 15 erzeugt werden. Wenn sich also das Flip-Flop 57 im 1-Zustand befindet, so erzeugt der Verstärker 97 keinen Strom für die hintereinandergeschalteten Steuerwicklungen 94 der Impulstransformatoren 86 bis 91, so daß diese in den Zeitpunkten der natürlichen Einschaltung der Thyristoren 10 bis 15 diese öffnenden Steuerimpulse erzeugen.During operation of the control pulse shaper described, bipolar current pulses flow through the primary windings 92 of the pulse transformers 86 to 91, the frequency of which, according to FIG. 6, curve 9, is equal to the frequency of the supply voltage. When the control windings 94 of these pulse transformers 86 to 91 are de-energized, the cores of the pulse transformers 86 to 91 are remagnetized under the effect of the considered bipolar pulses, which is why narrow pulses (FIG. 6, curve h) are induced in their output windings 93. The positive pulses can serve to open the corresponding thyristors 10 to 15 because they are generated at the times when these thyristors 10 to 15 are naturally switched on. If the flip-flop 57 is in the 1 state, the amplifier 97 does not generate any current for the control windings 94 of the pulse transformers 86 to 91 connected in series, so that they generate these opening control pulses at the times when the thyristors 10 to 15 are naturally switched on .

Bei der Umsteuerung des Flip-Flops 57 in den 0-Zustand erzeugt der Verstärker 97 einen Strom, der die hintereinandergeschalteten Steuerwicklungen 94 der Impulstransformatoren 86 bis 91 durchfließt, wodurch deren Kerne in den Sättigungszustand übergeführt werden. Dann findet unter der Einwirkung der bipolaren Impulse in den Kernen keine Ummagnetisierung statt, so daß in den Ausgangswicklungen 93 keine Steuerimpulse erzeugt werden und die Thyristoren 10 bis 15 gesperrt bleiben.When the flip-flop 57 is reversed to the 0 state, the amplifier 97 generates a current which the series-connected control windings 94 of the pulse transformers 86 to 91 flows through, whereby whose nuclei are brought into the saturation state. Then takes place under the action of bipolar pulses in the cores do not change the magnetization, so that in the output windings 93 no control pulses are generated and the thyristors 10 to 15 remain blocked.

Eine andere Ausführungsvariante der Steuerimpulsformer 60 und 61 ist in Fig. 7, ebenfalls am Beispiel des die Einschaltung der Thyristoren 10 bis 15 steuernden Steuerimpulsformer 60, illustriert. Dieser Steuerimpulsformer hat zwei Gleichrichterbrücken zur Formierung und zur Rückstellung aus Dioden 74 bis 79 bzw. 80 bis 85 für kleine Leistungen. In deren gemeinsame Brückenzweige sind die Primärwicklungen 92 von Impulstransformatoren 98 bis 103 geschaltet, deren Ausgangswicklungen 93 mit den Kathoden und Steuerelektroden der Thyristoren 10 bis 15 verbunden sind. Die Gleichrichterbrücke aus den Dioden 80 bis 85 ist mit einem Verlustwiderstand 96 belastet, und die Gleichrichterbrücke aus den Dioden 74 bis 79 ist mit einem Verlustwiderstand 95 belastet, mit dem ein Thyristor 104 für kleine Leistungen in Reihe geschaltet ist. Zur Ansteuerung des letzteren dient eine aus einem Hilfsthyristor 105 für kleine Leistungen, einem Umschaltkondensator 106 und einem Lade-Widerstand 107 bestehende Schaltung. DieAnother embodiment of the control pulse formers 60 and 61 is shown in FIG. 7, also using the example of the control pulse shaper 60 controlling the activation of the thyristors 10 to 15. This Control pulse shaper has two rectifier bridges for forming and for resetting from diodes 74 up to 79 or 80 to 85 for small services. The primary windings are in their common bridge arms 92 connected by pulse transformers 98 to 103, whose output windings 93 with the cathodes and control electrodes of the thyristors 10 to 15 are connected. The rectifier bridge from the Diodes 80 to 85 are loaded with a loss resistor 96, and the rectifier bridge from the diodes 74 to 79 is loaded with a loss resistance 95, with which a thyristor 104 for small powers in Is connected in series. The latter is controlled by an auxiliary thyristor 105 for small powers, a switching capacitor 106 and a charging resistor 107 consisting of a circuit. the

Steuerelektroden der Thyristoren 104 und 105 sind über Impulsverstärker 108 und 109 an die Ausgänge des Flip-Flops 57 angeschlossen.Control electrodes of the thyristors 104 and 105 are connected to the outputs of the flip-flop 57 via pulse amplifiers 108 and 109.

Der Betrieb des beschriebenen Steuerimpulsformers verläuft wie folgt: Wenn sich das Flip-Flop 57 im 0-Zustand befindet, sind die beiden Thyristoren 104 und 105 nichtleitend, so daß über den Widerstand 95 kein Strom fließen kann. Über die Primärwicklungen 92 der Impulstransformatoren 98 bis 103 fließen also lediglich negative Stromimpulse, die die Kerne dieser Impulstransformatoren 98 bis 103 nicht ummagnetisieren. Es werden in den Ausgangswicklungen 93 keine Impulse erzeugt, und die Thyristoren 10 bis 15 bleiben ausgeschaltet.The operation of the control pulse shaper described is as follows: When the flip-flop 57 is in the 0 state, the two thyristors 104 and 105 are non-conductive, so that no current can flow through the resistor 95. Only negative current pulses that do not remagnetize the cores of these pulse transformers 98 to 103 therefore flow through the primary windings 92 of the pulse transformers 98 to 103. No pulses are generated in the output coils 93, and the thyristors 10 to 15 remain off.

Bei der Überführung des Flip-Flops 57 in den 1-Zustand schaltet der Impulsverstärker 108 den Thyristor 104 ein, weshalb über den Verlustwiderstand 95 ein durch den Gleichrichter mit den Dioden 74 bis 85 gleichgerichteter Strom zu fließen beginnt. Dabei fließen über die Primärwicklungen 92 der Impulstransformatoren 98 bis 103 die Kerne ummagnetisierende bipolare Stromimpulse (Fig. 6, Kurve 9), so daß in den Ausgangswicklungen 93 die Thyristoren 10 bis 15 in den Zeitpunkten der natürlichen Zündung einschaltende Impulse (Fig. 6, Kurve h) erzeugt werden.When the flip-flop 57 is switched to the 1 state, the pulse amplifier 108 switches on the thyristor 104 , which is why a current that is rectified by the rectifier with the diodes 74 to 85 begins to flow via the loss resistor 95. In this case, bipolar current pulses (Fig. 6, curve 9) which reverse the magnetization of the cores flow via the primary windings 92 of the pulse transformers 98 to 103 , so that the thyristors 10 to 15 in the output windings 93 turn on pulses at the times of natural ignition (Fig. 6, curve h) are generated.

Bei der Überführung des Flip-Flops 57 in den 0-Zustand zündet der Impulsverstärker 109 den Hilfsthyristor 105, über den sich der Umschaltkondensator 106 entlädt, der vorher über den Widerstand 107 mit der in Fig. 7 dargestellten Polarität aufgeladen worden war. Der Thyristor 104 wird hierbei für kurze Zeit stromlos und schaltet sich aus. Der Hilfsthyristor 105 wird auf natürliche Weise nach der Entladung des Umschaltkondensators 106 ausgeschaltet, da der Strom über diesen kleiner als dessen Haltestrom wird. Da die beiden Thyristoren 104 und 105 bei der Überführung des Flip-Flops 57 in den 0-Zustand ausgeschaltet werden, kann wieder kein Strom mehr über die Widerstände 95 und 107 fließen und in den Primärwicklungen 92 der Impulstransformatoren 98 bis 103 fließen nur unipolare Stromimpulse. Diese Impulse bewirken keine Ummagnetisierung der Kerne, und die Erzeugung von Steuerimpulsen in den Ausgangswicklungen 93 hört auf.When the flip-flop 57 is switched to the 0 state, the pulse amplifier 109 ignites the auxiliary thyristor 105, via which the switching capacitor 106 , which was previously charged via the resistor 107 with the polarity shown in FIG. 7, discharges. The thyristor 104 is de-energized for a short time and switches off. The auxiliary thyristor 105 is switched off naturally after the discharge of the switching capacitor 106 , since the current through it becomes smaller than its holding current. Since the two thyristors 104 and 105 are switched off when the flip-flop 57 is switched to the 0 state, no more current can flow through the resistors 95 and 107 and only unipolar current pulses flow in the primary windings 92 of the pulse transformers 98 to 103. These pulses do not cause any magnetization of the cores and the generation of control pulses in the output windings 93 ceases.

Ein Beispiel für die Ausführung des Nullstromgebers 34 ist in Fig. 8 dargestellt, wo an dem Masseanschluß des Thyristor-Direkt-Umrichters 7 antiparallel geschaltete Silizium-Leistungs-Dioden 110 und 111 liegen, die durch einen Widerstand 112 und die Basis-Emitter-Übergänge zweier npn-Transistoren 113 und 114 überbrückt sind, deren Kollektor-Emitter-Übergärige durch Kondensatoren 115 bzw. 116 überbrückt sind. Die Kollektoren der Transistoren 113 und 114 sind über die Widerstände 117 und 118 sowie über den Anlaufkontakt 59 mit der Klemme +6 V der Speisequelle 62 verbunden. Darüber hinaus sind die Kollektoren der Transistoren 113 und 114 mit den 1-Eingängen der Flip-Flops 57 bzw. 58 verbunden, während an den Mittelanschluß des Widerstandes 112 die Klemme —12 V der Speisequelle 62 geschaltet ist.An example of the design of the zero current generator 34 is shown in FIG. 8, where silicon power diodes 110 and 111 , connected in anti-parallel and through a resistor 112 and the base-emitter junctions, are connected to the ground connection of the thyristor direct converter 7 two npn transistors 113 and 114 are bridged, whose collector-emitter top fermenters are bridged by capacitors 115 and 116 , respectively. The collectors of the transistors 113 and 114 are connected to the +6 V terminal of the supply source 62 via the resistors 117 and 118 and via the start-up contact 59 . In addition, the collectors of the transistors 113 and 114 are connected to the 1 inputs of the flip-flops 57 and 58 , respectively, while the terminal -12 V of the supply source 62 is connected to the center connection of the resistor 112.

Der Betrieb des beschriebenen Nullstromgebers 34 verläuft folgenderweise:The operation of the zero current generator 34 described is as follows:

Wenn sich zum Zeitpunkt i0 (Fig. 9) das Flip-Flop 57 im 1-Zustand befindet und die Spannung u (Fig. 9, Kurve f) an der Belastung 39 folglich positiv ist, fließt der Strom i (Fi g. 9, Kurve /) dieser Belastung überIf at time i 0 (FIG. 9) the flip-flop 57 is in the 1 state and the voltage u (FIG. 9, curve f) at the load 39 is consequently positive, the current i flows (FIG. 9 , Curve /) this load over

die Diode 111 in Pfeilrichtung, wobei über der genannten Diode 111 eine vom Belastungsstrom praktisch unabhängige Spannung von 0,3 bis 0,6 V abfällt. Unter der Einwirkung der genannten Spannung wird der Transistor 114 leitend, weshalb an seinem Kollektor ein Potential von —12 V (Fig. 9, Kurve c) erscheint, weil sich ein Stromkreis von der Klemme + 6 V der Speisequelle 62 über den Anlauf kontakt 59, den Widerstand 118, den Kollektor-Emitter-Übergang des Transistors 114 und über die linke Hälfte des Widerstandes 112 zur Klemme -12 V der Speisequelle 62 bildet.the diode 111 in the direction of the arrow, a voltage of 0.3 to 0.6 V being dropped across said diode 111, which is practically independent of the load current. Under the action of the voltage mentioned, the transistor 114 becomes conductive, which is why a potential of -12 V (FIG. 9, curve c) appears at its collector, because a circuit is connected from the + 6 V terminal of the supply source 62 via the start-up contact 59 , the resistor 118, the collector-emitter junction of the transistor 114 and via the left half of the resistor 112 to the terminal -12 V of the supply source 62 .

Da die Größe des Widerstandes 112 ungefähr 0,5 Ohm und die der Widerstände 117 und 118 je einige hundert Ohm beträgt, kann der Spannungsabfall über der linken Hälfte des Widerstandes 112 im betrachteten Stromkreis vernachlässigt und angenommen werden, daß am Kollektor des Transistors 114 ein Potential von —12 V anliegt, was einem Signal »Strom fließt« entpsricht. Der Transistor 113 ist hierbei gesperrt, weil seine Basis gegenüber dem Emitter negativ ist, und deshalb liegt an seinem Kollektor eine Spannung von + 6 V an, d. h. es liegt ein Signal »kein Strom« vor. Von den Kollektoren der Transistoren 113 und 114 gelangen die genannten Signale auf die 1-Eingänge der Flip-Flops 57 bzw. 58. Wie aus der Prinzipschaltung des Flip-Flops (Fig. 3) hervorgeht, ist dessen 1-Eingang derart beschaffen, daß es in den 1-Zustand umkippt, wenn am vorliegenden Eingang ein positives Potential ansteht. Deshalb wird vorliegend das die negative Stromrichtergruppe 9 einschaltende Flip-Flop 58 im 0-Zustand verbleiben. Wenn zum Zeitpunkt tx (Fig. 9) das Flip-Flop 57 auf ein Signal des Steuergenerators 56 für Impulse konstanter Frequenz (Fig. 9, Kurve α) in den 0-Zustand (Fig. 9, Kurve d) überführt wird, beendet der Steuerimpulsformer 60 die Erzeugung von Steuerimpulsen für die Stromrichtergruppe 8, welche die positive Halbwelle des Belastungsstroms formiert. Infolgedessen wird der Strom i über die Belastung 39 langsam auf den Nullwert absinken. Zum Zeitpunkt t} (Fig. 9) wird er gleich Null (Kurve f) und der Transistor 114 sperrt, weil die gegenüber dem Emitter positive Vorspannung an seiner Basis verschwindet. Gleichzeitig wird das Kollektorpotential des Transistors 114 allmählich ansteigen und sich dem Wert von +6V (Fig. 9, Kurve c) annähern. Die Anstiegsgeschwindigkeit des Potentials geht nach einer Exponentialfunktion und hängt von der Zeitkonstante des aus dem Widerstand 118 und dem Kondensator 116 bestehenden RC-Gliedes ab.Since the size of the resistor 112 is approximately 0.5 ohms and that of the resistors 117 and 118 each a few hundred ohms, the voltage drop across the left half of the resistor 112 in the circuit under consideration can be neglected and it can be assumed that there is a potential at the collector of the transistor 114 of -12 V is applied, which corresponds to a signal "Current flows". The transistor 113 is blocked because its base is negative with respect to the emitter, and therefore a voltage of +6 V is applied to its collector, ie there is a "no current" signal. From the collectors of the transistors 113 and 114 , the above-mentioned signals reach the 1-inputs of the flip-flops 57 and 58, respectively. As can be seen from the basic circuit of the flip-flop (FIG. 3), its 1-input is such that it switches to the 1 state when there is a positive potential at the input. Therefore, in the present case, the flip-flop 58 switching on the negative converter group 9 will remain in the 0 state. If at time t x (FIG. 9) the flip-flop 57 is transferred to the 0 state (FIG. 9, curve d) in response to a signal from the control generator 56 for pulses of constant frequency (FIG. 9, curve α), it ends the control pulse shaper 60 generates control pulses for the converter group 8, which forms the positive half-wave of the load current. As a result, the current i across the load 39 will slowly decrease to the zero value. At time t } (FIG. 9) it becomes equal to zero (curve f) and transistor 114 blocks because the bias voltage at its base, which is positive with respect to the emitter, disappears. At the same time, the collector potential of transistor 114 will gradually rise and approach the value of + 6V (FIG. 9, curve c). The rate of rise of the potential is based on an exponential function and depends on the time constant of the RC element consisting of resistor 118 and capacitor 116.

Wenn das genannte Potential die Ansprechschwelle des F.ip-F!ops 58 erreicht, kippt das letztere in den 1-Zustand, wodurch der die negative Halbschwingung des Stromes in der Belastung 39 (zum Zeitpunkt r4, Fig. 9) formierende Stromrichtergruppe 9 einschaltende Steuerimpulsformer 61 angesteuert wird. Im weiteren verläuft der Betrieb der Schaltung des Nullstromgebers 34 in ähnlicher Weise, d. h. das Rücksetzen der Flip-Flops 57 und 58 in den 0-Zustand geschieht durch den Steuergenerator 56 und deren Setzen in den 1-Zustand durch ein -t-6-V-Signal von den Kollektoren der Transistoren 113 und 114. When the mentioned potential reaches the response threshold of the F.ip-F! Ops 58 , the latter switches to the 1 state, whereby the converter group 9, which forms the negative half-oscillation of the current in the load 39 (at time r 4 , FIG. 9) switching-on control pulse shaper 61 is controlled. Furthermore, the operation of the circuit of the zero current generator 34 proceeds in a similar manner, ie the resetting of the flip-flops 57 and 58 to the 0 state is done by the control generator 56 and their setting to the 1 state by a -t-6-V -Signal from the collectors of transistors 113 and 114.

Die Verzögerung für die Überführung der Flip-Flops 57 und 58 in den 1-Zustand wird durch entsprechende Wahl der Kapazität der Kondensatoren 115 und 116 sichergestellt. Diese Verzögerung muß 500 bis 800 us betragen. Bei einer anderen AusführungThe delay for the transition of the flip-flops 57 and 58 to the 1 state is ensured by selecting the capacitance of the capacitors 115 and 116 accordingly. This delay must be 500 to 800 µs. In another version

des Nullstromgebers, die in Fig. 10 dargestellt ist, ist dieser in Form eines in den Nebenschluß mit den Ausgängen des Umrichters gelegten Verknüpfungsgliedes ausgeführt. Dieser Nullstromgeber 119 enthält einen nach derselben Schaltung wie auch der Nullstromge- "> ber 34 in Fig. 8 ausgeführten Geber 120, nur daß die Dioden 110 und 111 für eine kleine Leistung bemessen sind. Der Geber 120 übernimmt die Funktionen eines Nullspannungsgebers, wozu in Reihe mit diesem ein Begrenzungswiderstand 121 geschaltet ist. Die i<> Ausgänge des Gebers 120 wirken über ein UND-Glied 122 auf die Eingänge des UND-Gliedes 123, und zwar auf den einen der Eingänge des letzteren unmittelbar und auf den anderen über ein Verzögerungsglied 124. Das Verzögerungsglied 124 wird zur ι > Verhinderung einer Fehlauslösung der Schaltung im Augenblick eines Nulldurchgangcs der Ausgangsspannungskurve des Umrichters benötigt.of the zero current generator, which is shown in Fig. 10, this is designed in the form of a link connected in the shunt with the outputs of the converter. This zero current sensor 119 includes one by the same circuit as well as the Nullstromge- "> about 34 in FIG. 8 encoder 120 executed, except that the diodes 110 and 111 are dimensioned for a small power. The encoder 120, the functions are performed by a zero voltage generator, for which purpose in Series with this is connected a limiting resistor 121. The i <> outputs of the encoder 120 act via an AND element 122 on the inputs of the AND element 123, namely on one of the inputs of the latter directly and on the other via a delay element 124. The delay element 124 is required to prevent false triggering of the circuit at the moment of a zero crossing of the output voltage curve of the converter.

Der Nullstromgeber 119 arbeitet wie folgt: Bei der Ausschaltung der arbeitenden Stromrichtergruppe 8 oder 9 beginnen die Spannung und der Strom in der Belastung 39 langsam abzunehmen. Hat die Belastung 39 eine induktive Komponente, so nimmt die Spannung u schneller als der Strom i ab, wobei der Geber 120 den Nulldurchgang der Spannung an der BeIa- :■) stung registriert. Deshalb erscheint beim Nulldurchgang der Ausgangsspannungskurve am Ausgang des UND-Gliedes 122 ein schmaler Impuls mit einer Amplitude von +6 V. Über das UND-Glied 123 wird er jedoch wegen des Vorhandenseins des Verzöge- ι» rungsgliedes 124 nicht weitergeleitet. Erst wenn der Strom i in der Belastung 39 auf den Wert Null absinkt, wird die Spannung u daran ebenfalls gleich Null sein, worauf die Potentiale der beiden Ausgänge des Gebers 120 gleich +6 V werden. Das -t-6-V-Signal ge- a langt vom Ausgang des UND-Gliedes 122 auf den Eingang des Verzögerungsgliedes 124 und den des UND-Gliedes 123. Wenn das + 6-V-Signal vom Ausgang des Verzögerungsgliedes 124 am Eingang des UND-Gliedes 123 eintrifft, erscheint am Ausgang desselben ebenfalls ein 4-6-V-Signal, das das Flip-Flop 57 oder 58, und zwar dasjenige, auf das ein Freigabesignal vom Steuergenerator 56 gelangt, in den 1 Zustand überführt.The zero current generator 119 works as follows: When the working converter group 8 or 9 is switched off, the voltage and the current in the load 39 slowly begin to decrease. If the load 39 has an inductive component, the voltage u decreases faster than the current i , with the transmitter 120 registering the zero crossing of the voltage at the load. Therefore, when the output voltage curve passes through zero, a narrow pulse with an amplitude of +6 V appears at the output of AND element 122. However , it is not passed on via AND element 123 due to the presence of delay element 124. Only when the current i in the load 39 drops to the value zero, the voltage u across it will also be equal to zero, whereupon the potentials of the two outputs of the transmitter 120 become equal to +6 volts. The t-6-V-a warning signal arrived from the output of the AND gate 122 to the input of the delay element 124 and the AND gate 123. When the + 6 V signal from the output of delay element 124 at the input of AND gate 123 arrives, a 4-6 V signal also appears at the output thereof, which converts the flip-flop 57 or 58, namely the one to which an enable signal from the control generator 56 arrives, into the 1 state.

Fig. 11 zeigt die Prinzipschaltung einer Kurz- 4> schluß- und Überlastungs-Schutzeinrichtung mit Stromwandlern 63, deren Primärwicklungen in Reihe mit den Ausgangsklemmen A, B, C, A', B' und C des Synchrongenerators 2 liegen und deren Sekundärwicklungen auf die Schutzeinrichtung 64 selbst ,o wirken. Diese enthält zwei Dreiphasengleichrichterbrücken 125, deren Ausgänge parallelgeschaltet und mit einem Widerstand 126 und einem Kondensator 127 sowie mit einem Potentiometer 128 belastet sind, dessen beweglicher Kontakt mit dem 0-Eingang eines η Flip-Flops 129 gekoppelt ist. Der 1-Ausgang dieses Flip-Flops ist über Dioden 130 und 131 mit den 1-Ausgängen der Flip-Hops 57 und 58 verbunden, während der 0-Ausgang des Flip-Flops 129 über einen normalerweise offenen Schalter 132 mit dem Nulleiter bo der Speisequelle 62 des Steuersystems verbunden ist. Darüber hinaus ist die gemeinsame Minusklemme der Dreiphasengleichrichterbriicken 125 mit der 12-V-Klemme der Speisequelle 62 verbunden.11 shows the basic circuit of a short-circuit and overload protection device with current transformers 63, the primary windings of which are in series with the output terminals A, B, C, A ', B' and C of the synchronous generator 2 and the secondary windings of which are connected to the Protective device 64 itself, o act. This contains two three-phase rectifier bridges 125, the outputs of which are connected in parallel and loaded with a resistor 126 and a capacitor 127 and a potentiometer 128 , the movable contact of which is coupled to the 0 input of a η flip-flop 129. The 1-output of this flip-flop is connected through diodes 130 and 131 with the 1 outputs of the flip-Hops 57 and 58, while the 0-output of the flip-flop 129 b through a normally open switch 132 to the neutral conductor o of Supply source 62 of the control system is connected. In addition, the common negative terminal of the three-phase rectifier bridges 125 is connected to the 12 V terminal of the supply source 62 .

Der Betrieb der beschriebenen Schutzeinrichtung b5 verläuft wie folgt: Das Potentiometer 128 muß derart eingestellt werden, daß bei einem maximalen Belastungsstrom das Potential an dessen beweglichem Kontakt gleich Null ist. Dies wird der Fall sein, wenn die Spannung am Ausgang der parallelgeschalteten Dreiphasengleichrichterbrücken 125 gleich +12 V ist. Dann führt ein weiterer Anstieg des Belastungsstromes dazu, daß das Potential des beweglichen Kontaktes des Potentiometers 128 positiv wird, was seinerseits die Umschaltung des Flip-Flops 129 in den 0-Zustand bewirkt. Das letztere löscht über die Dioden 130 und 131 die Flip-Flops 57 und 58 und läßt sie im 0-Zustand verbleiben.The operation of the protective device b 5 described is as follows: The potentiometer 128 must be set in such a way that at a maximum load current the potential at its movable contact is equal to zero. This will be the case when the voltage at the output of the three-phase rectifier bridges 125 connected in parallel is equal to +12 V. Then a further increase in the load current leads to the potential of the movable contact of the potentiometer 128 becoming positive, which in turn causes the flip-flop 129 to switch to the 0 state. The latter clears the flip-flops 57 and 58 via the diodes 130 and 131 and leaves them in the 0 state.

Mit dem Rücksetzen der Flip-Flops 57 und 58 hört die Erzeugung der die Thyristoren 10 bis 33 der Stromrichtergruppen 8 und 9 des Umrichters einschaltenden Steuerimpulse auf. Der Kurzschlußstrom kann von diesem Augenblick an höchstens im Laufe einer Halbperiode der Spannung des Synchrongenerators 2 fließen. Danach bleiben sämtliche Thyristoren 10 bis 33 gesperrt. Um die Schaltung erneut zu zünden, genügt es, den Schalter 132 zur Wiederherstellung des Schutzes zu drücken.When the flip-flops 57 and 58 are reset, the generation of the control pulses which switch on the thyristors 10 to 33 of the converter groups 8 and 9 of the converter ceases. From this moment on, the short-circuit current can flow at most in the course of a half cycle of the voltage of the synchronous generator 2. After that, all thyristors 10 to 33 remain blocked. To re-ignite the circuit, it is sufficient to press the switch 132 to restore protection.

Die vorstehend betrachteten Steuer- und Schutzeinrichtungen des Umrichters 7 sind für den Betrieb mit einer ohmschen Belastung 39 oder einer Belastung 39 mit einem Leistungsfaktor (cos φ) nahe 1 geeignet. In Fig. 12 ist eine Ausbildung der Steuereinrichtung des Umrichters gezeigt, die für den Betrieb mit einer ohmisch-induktiven Belastung 39 mit beliebigem Leistungsfaktor geeignet ist. Deren Besonderheit besteht darin, daß für jedes Paar der verschiedenen Stromrichtergruppen 8 und 9 angehörenden und von ein und derselben Dreiphasenwicklung, beispielsweise von der Dreiphasenwicklung 4 des Synchrongenerators 2 gespeisten Thyristorbrückenschaltung ein mit einem Verlustwiderstand 139 belasteter leistungsschwacher Dreiphasen-Gleichrichter aus Dioden 133 und 138 vorgesehen. Die Eingangsklemmen des genannten Gleichrichters sind an die Ausgangsklemmen A', B' und C" des Synchrongenerators 2 über die Primärwicklungen von Impulstransformatoren 140 bis 142 angeschlossen. Die Sekundärwicklungen der letzteren sind mit Nullstrom-Einphasen-Gleichrichtern aus Dioden 143 bis 154 belastet.The control and protection devices of the converter 7 considered above are suitable for operation with an ohmic load 39 or a load 39 with a power factor (cos φ) close to 1. FIG. 12 shows an embodiment of the control device of the converter which is suitable for operation with an ohmic-inductive load 39 with any power factor. Their special feature is that for each pair of the different converter groups 8 and 9 belonging to one and the same three-phase winding, for example, from the three-phase winding 4 of the synchronous generator 2, a thyristor bridge circuit is provided with a low-power three-phase rectifier made up of diodes 133 and 138 with a loss resistor 139. The input terminals of said rectifier are of the synchronous generator 2 is connected to the output terminals A ', B' and C 'through the primary windings of pulse transformers 140 to 142. The secondary windings of the latter are loaded with zero-current single-phase rectifier composed of diodes 143-154.

Jeder der Minus-Ausgänge dieser Gleichrichter ist mit den Eingängen von vier UND-Gliedern 155 bis 158 und die Plus-Ausgänge sind mit dem Nulleiter der Speisequelle 62 der Steuereinrichtung verbunden. Jedes der UND-Glieder 155 bis 158 setzt sich aus einem Widerstand und einer Diode zusammen, die zwei Eingänge, einen ohmschen und einen Diodeneingang bilden. An die ohmschen Eingänge der UND-Glieder 155 bis 158 sind, wie gesagt, die Ausgänge der Gleichrichter der Signale der Impulstransformatoren 140 bis 142 und an die Diodeneingänge Steuerschienen 159 bis 162 geschaltet.Each of the minus outputs of this rectifier is connected to the inputs of four AND gates 155 to 158 and the plus outputs are connected to the neutral conductor of the supply source 62 of the control device. Each of the AND gates 155 to 158 is composed of a resistor and a diode, which form two inputs, one ohmic and one diode input. As mentioned, the outputs of the rectifiers for the signals of the pulse transformers 140 to 142 are connected to the ohmic inputs of the AND gates 155 to 158 and control rails 159 to 162 are connected to the diode inputs.

Die Steuerschienen 159 und 160 sind über nicht gezeigte Verstärker mit den Ausgängen der Flip-Flops 57 bzw. 58 der Steuereinrichtung verbunden. Die Steuerschienen 161 und 162 sind über NICHT-Glieder 163 und 164 mit den Ausgängen des Nullstromgebers 34 verbunden. Die Ausschaltung der Ausgänge der betrachteten UND-Glieder 155 bis 158 ist gezeigt am Beispiel der zwei Thyristoren 15 und 30, die zu verschiedenen Stromrichtergruppen 8 und 9 gehören und von der Ausgangsklemme A' des Synchrongenerators 2 gespeist sind. Der Steuerkanal zur Einschaltung des Thyristors 15 enthält ein Oder-Glied 165, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Impulsverstärkers 166 verbunden ist, wobei die Ausgänge desThe control rails 159 and 160 are connected to the outputs of the flip-flops 57 and 58 of the control device via amplifiers (not shown). The control rails 161 and 162 are connected to the outputs of the zero current generator 34 via NOT elements 163 and 164 . The deactivation of the outputs of the AND elements 155 to 158 under consideration is shown using the example of the two thyristors 15 and 30 which belong to different converter groups 8 and 9 and are fed by the output terminal A 'of the synchronous generator 2. The control channel for switching on the thyristor 15 contains an OR element 165, the output of which is connected to the input of a pulse amplifier 166 , the outputs of the

letzteren an die Kathode und die Steuerelektrode des Thyristors 15 angeschaltet sind. Die drei Eingänge des ODER-Gliedes 165 sinri jeweils mit dem Ausgang des an den Impulstransformator 140 angeschlossenen UND-Gliedes 155, mit dem Ausgang des an d?n Impulstransformator 142 angeschlossenen UND-Gliedes 156 und über ein Differenzierglied 167 und einen Verstärker 168 mit dem Ausgang des Flip-Flops 57 '•erbunden.the latter are connected to the cathode and the control electrode of the thyristor 15 . The three inputs of the OR element 165 sinri each with the output of the AND element 155 connected to the pulse transformer 140 , with the output of the AND element 156 connected to the pulse transformer 142 and via a differentiating element 167 and an amplifier 168 with the Output of the flip-flop 57 '• bound.

In analoger Weise ist der aus einem ODER-Glied 169 und einem Impulsverstärker 170 bestehende Kanal zur Ansteuerung des Thyristors 30 ausgeführt, wobei einer der Eingänge des ODER-Gliedes 169 mit dem Ausgang des Flip-Flops 58 über ein Differenzierglied 171 und einen Verstärker 172 verbunden ist. Die Kanäle zur Einschaltung der übrigen Thyristoren sind analog ausgeführt, d. h. jeder von ihnen enthält ein ODER-Glied mit drei Eingängen und einen Impulsverstärker. The channel for controlling the thyristor 30 , which consists of an OR element 169 and a pulse amplifier 170 , is designed in an analogous manner, one of the inputs of the OR element 169 being connected to the output of the flip-flop 58 via a differentiating element 171 and an amplifier 172 is. The channels for switching on the other thyristors are analog, ie each of them contains an OR gate with three inputs and a pulse amplifier.

Der Betrieb der beschriebenen Steuereinrichtung verläuft wie folgt:The described control device operates as follows:

Beim Vorhandensein einer Spannung an den Ausgangsklemmen A', B' und C fließen über die Primärwicklungen der Impulstransformatoren 140 bis 142 bipolare Stromimpulse mit einer Dauer von 120° el. Auf die Dioden 143,146,147,150,151 und 154 gelangen hierbei negative Impulse mit einer Dauer von 100 bis 150 \μ und einer Spannung von 4 bis 10 V.If a voltage is present at the output terminals A ', B' and C, bipolar current pulses with a duration of 120 ° el flow through the primary windings of the pulse transformers 140 to 142. The diodes 143,146,147,150,151 and 154 receive negative pulses with a duration of 100 to 150 \ μ and a voltage of 4 to 10 V.

Jeder dieser Impulse gelangt auf die vier UND-Glieder 155, 156,157 und 158. Je nachdem, ob das entsprechende UND-Glied leitet oder sperrt, erscheint der genannte Impuls an dessen Ausgang oder nicht. Die Steuerung der UND-Glieder 155 bis 158 geschieht mit Hilfe der Flip-Flops 57 und 58 sowie auf Signale des Nullstromgebers 34. Befindet sich das Flip-Flop 57 im 1-Zustand, so ist das UND-Glied 155 leitend, weshalb die Impulse von dessen Eingang zum Ausgang durchkommen und weiter über das ODER-Glied 165 und den Impulsverstärker 166 auf die entsprechenden Thyristoren 10 bis 21 der die positive Halbwelle des Belastungsstroms formierenden Stromrichtergruppe 8 gelangen. Wenn der Nullstromgeber 34 ein Signal »Strom fließt« abgibt, so wird auch das UND-Glied 157 (Fig. 12) leitend, wobei es die Einschaltung der entsprechenden Stromrichtergruppe im Wechselrichterbetrieb gewährleistende Impulse durchläßt.Each of these pulses reaches the four AND elements 155, 156, 157 and 158. Depending on whether the corresponding AND element is conducting or blocking, the said pulse appears at its output or not. The AND gates 155 to 158 are controlled with the aid of the flip-flops 57 and 58 and on signals from the zero current generator 34. If the flip-flop 57 is in the 1 state, the AND element 155 is conductive, which is why the pulses come through from its input to the output and continue via the OR gate 165 and the pulse amplifier 166 to the corresponding thyristors 10 to 21 of the converter group 8 forming the positive half-wave of the load current. When the zero current generator 34 emits a "current flowing" signal, the AND element 157 (FIG. 12) also becomes conductive, allowing pulses through which ensure the activation of the corresponding converter group in inverter operation.

Die Impulse des Wechselrichterbetriebes werden ebenso wie die Impulse des Gleichrichterbetriebes durch die Impulstransformatoren 140 bis 142 in den Zeitpunkt der natürlichen Kommutierung erzeugt.The pulses of the inverter operation, like the pulses of the rectifier operation, are generated by the pulse transformers 140 to 142 at the time of natural commutation.

Die betrachtete Steuereinrichtung gewährleistet den Betrieb des Umrichters 7 im Wechseltrichterbetrieb mit einem Voreilungswinkel von 60° el. Der Betrieb des Umrichters ist auch mit einem beliebigen Voreilungswinkel von 60°/m el möglich.
Ein hierbei erhaltener Verlauf der Ausgangsspannung des Umrichters ist für einen Voreilungswinkel von 60° el in Fig. 13 wiedergegeben. Bis zum Zeitpunkt t, arbeitet die die positive Halbwelle des Belastungsstroms i formierende Stromrichtergruppe 8 imThe control device under consideration ensures the operation of the converter 7 in inverter operation with a lead angle of 60 ° el. The converter can also be operated with any lead angle of 60 ° / m el.
A curve of the output voltage of the converter obtained in this way is shown in FIG. 13 for a lead angle of 60 ° el. Up to time t, the converter group 8 im forming the positive half-wave of the load current i operates

κ» Gleichrichterbetrieb. Dann hört die Erzeugung der Impulse für den Gleichrichterbetrieb auf, und die Spannung u an der Belastung geht rasch auf Null (der Zeitpunkt r2 in Fig. 13) und wird anschließend negativ. Hierbei geht die betrachete Stromrichtergruppe 8κ »rectifier operation. Then the generation of the pulses for the rectifier operation ceases, and the voltage u at the load quickly goes to zero (the time r 2 in FIG. 13) and then becomes negative. The converter group 8 under consideration goes here

π (Fig. 1) automatisch in den Wechselrichterbetrieb über, wo der Belastungsstrom 2 gegen die Richtung der Spannung des Synchrongenerators 2 auf Grund der Induktivität der Belastung fließt.π (Fig. 1) automatically over to the inverter operation, where the load current 2 against the direction the voltage of the synchronous generator 2 flows due to the inductance of the load.

Die Umschaltung der Thyristoren der Stromrich-The switching of the thyristors of the converter

2() tergruppe 8 mit einem Voreilungswinkel von 60° el. wird durch das UND-Glied 156 (Fig. 12) passierende Impulse ausgelöst. Diese Impulse werden auch bei Gleichrichterbetrieb erzeugt, jedoch können sie in diesem Betrieb keine Umschaltung der Thyristoren2 () subgroup 8 with a lead angle of 60 ° el. Is triggered by the AND gate 156 (Fig. 12) passing pulses. These pulses are also generated when the rectifier is in operation, but they cannot switch over the thyristors in this operation

10 bis 21 (Fig. 1) bewirken, da die letzteren hierbei in den Augenblicken, wo an ihnen Impulse für Gleichrichterbetrieb eintreffen, unter Sperrspannung liegen. Die genannten Umschaltungen finden erst vom Zeitpunkt t2 (Fig. 13) an statt. 10 to 21 (Fig. 1) cause the latter to be under reverse voltage in the moments when they receive impulses for rectifier operation. The aforementioned switchovers do not take place until time t 2 (FIG. 13).

so Zum Zeitpunkt f3 sinkt der Belastungsstrom ι auf den Wert Null ab, wonach die Steuereinrichtung mit einigem Zeitverzug die andere Stromrichtergruppe 9 im Zeitpunkt r4 einschaltet.Thus, at time f 3 , the load current ι drops to the value zero, after which the control device switches on the other converter group 9 at time r 4 with some delay.

Wenn die betrachtete Stromversorgungseinrich-If the considered power supply equipment

tung nur zur Speisung einer ohmschen Belastung, z. B. einer elektrischen Zugheizung vorgesehen ist, so genügt der Einsatz eines einfacheren, nur den Gleichrichterbetrieb sichernden Umrichters mit den Baugruppen gem. Fig. 5 oder 7. Wenn aber die Einrichtung zur Speisung einer ohmisch-induktiver Belastung mit einem Leistungsfaktor cos φ <0,9 vorgesehen ist, so ist ein Umrichter einzusetzen, der außei dem Gleichrichterbetrieb auch den Wechselrichterbetrieb seiner Stromrichtergruppen gewährleistet. Dietion only to feed an ohmic load, e.g. B. an electric train heater is provided, then the use of a simpler, only the rectifier operation safeguarding converter with the assemblies according to Fig. 5 or 7. However, if the device for feeding an ohmic-inductive load with a power factor cos φ <0, 9 is provided, a converter is to be used which, besides the rectifier operation, also ensures the inverter operation of its converter groups. the

4-, Prinzipschaltung einer Steuereinrichtung für einer derartigen Umrichter ist in Fig. 12 und der sich dabe ergebende Verlauf der Ausgangsspannung in Fig. 12 gezeigt. In beiden Fällen kann der Nullstromgebei gem. Fig. 8 oder 10 aufgebaut sein, wobei die erst«4-, the basic circuit of a control device for such a converter is shown in FIG The resulting curve of the output voltage is shown in FIG. In both cases the zero current can be used be constructed according to Fig. 8 or 10, the first «

so Ausbildung für Stromversorgungseinrichtungen mii einer hohen und die zweite mit einer niedrigen Ausgangsspannung bevorzugt wird.so training for power supply facilities mii one high output voltage and the second one with a low output voltage is preferred.

Hierzu 8 Blatt ZeichnungenIn addition 8 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Stromversorgungseinrichtung für einen von einer Diesellokomotive gezogenen Reisezug mit Einphasenwechselsrom konstanter Frequenz, mit einem von der Welle des Dieselmotors angetriebenen, einen auf die Feldwicklung wirkenden Spannungsregler aufweisenden Synchrongenerator mit m Dreiphasenwicklungen, einem mit dessen Ausgangsschienen verbundenen Thyristor-Direkt-Umrichter mit natürlicher Kommutierung aus zwei antiparallel geschalteten Stromrichtergruppen, dessen Ausgangsklemme an Masse und dessen andere Klemme an der Zugsammeischiene liegt, mit einem Nullstromgeber im Lastkreis und einer Steuereinrichtung, die einen Gegentakt-Steuergenerator für Impulse konstanter Frequenz und für jede Stromrichtergruppe eine Einheit von Steuerimpulsformern mit Impulstransformatoren enthält, deren Sekundärwicklungen mit den Steuerelektroden und Katoden der Thyristoren der entsprechenden Stromrichtergruppe verbunden sind, und mit einer Schutzeinrichtung mit Stromwandlern, deren Primärwicklungen an den Ausgangsklemmen des Synchrongenerators liegen und deren Sekundärwicklungen mit einer durch ein Potentiometer nebengeschlossenen leistungsschwachen Gleichrichterbrücke belastet sind,1. Power supply device for a passenger train pulled by a diesel locomotive with single-phase alternating current of constant frequency, with a synchronous generator driven by the shaft of the diesel engine and having a voltage regulator acting on the field winding with m three-phase windings, a direct thyristor converter with natural commutation connected to its output rails two groups of converters connected in anti-parallel, the output terminal of which is connected to ground and the other terminal to the train busbar, with a zero current generator in the load circuit and a control device which contains a push-pull control generator for pulses of constant frequency and for each converter group a unit of control pulse formers with pulse transformers, their secondary windings are connected to the control electrodes and cathodes of the thyristors of the corresponding converter group, and to a protective device with current transformers whose primary windings are connected to the Au output terminals of the synchronous generator and their secondary windings are loaded with a low-power rectifier bridge connected by a potentiometer, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl in den Dreiphasenwicklungen mindestens zwei ist, daß der Thyristor-Direkt-Umrichter (7) zwei Flip-Flops (57 und 58) enthält, deren 1-Eingänge jeweils mit dem Ausgang des Nullstromgebers (34), deren O-Eingänge jeweils mit den Ausgängen des Steuergenerators (56) und deren Ausgänge jeweils mit den Eingängen der Steuerimpulsformer (60 bzw. 61) gekoppelt sind,characterized in that the number in the three-phase windings is at least two, that the thyristor direct converter (7) contains two flip-flops (57 and 58) , whose 1-inputs each with the output of the zero current generator (34), whose O -Inputs are each coupled to the outputs of the control generator (56) and whose outputs are each coupled to the inputs of the control pulse shaper (60 or 61), wobei an jede Dreiphasanwicklung (3 bzw. 4) des Synchrongenerators (2) eine Einheit der Steuerimpulsformer geschaltet ist, die für jede durch sie gesteuerte Thyristorbrückenschaltung der Stromrichtergruppe zwei Dreiphasengleichrichterbrücken - zur Formierung und Rückstellung aus Dioden (74 bis 85) enthält, die je mit einem eigenen Vorwiderstand (95, 96) belastet und mit den Ausgangs-Wechselstromklemmen an die genannte Dreiphasenwicklung (3 bzw. 4) des Synchrongenerators (2) angekoppelt sind, wobei an die gemeinsamen Brückenzweige der Dreiphasengleichrichterbrücken (Dioden 74 bis 85) zur Formierung und Rückstellung die Primärwicklungen (92) der Ausgangs-Impulstransformatoren (86 bis 91) geschaltet sind,whereby a unit of the control pulse shaper is connected to each three-phase winding (3 or 4) of the synchronous generator (2), which for each thyristor bridge circuit of the converter group controlled by it contains two three-phase rectifier bridges - for forming and resetting from diodes (74 to 85) , each with their own series resistor (95, 96) are loaded and coupled with the AC output terminals to the said three-phase winding (3 or 4) of the synchronous generator (2), with the common branches of the three-phase rectifier bridges (diodes 74 to 85) for forming and resetting the primary windings (92) of the output pulse transformers (86 to 91) are connected, daß in Reihe mit dem Vorwiderstand (95) einer jeden Dreiphasengleichrichterbrücke (Dioden 74 bis 79) zur Formierung ein Schaltelement liegt, dessen Steuereingang mit dem Ausgang des Flip-Flops (57 bzw. 58) gekoppelt ist, und daß für jedes Paar von verschiedenen Stromrichtergruppen (8 und 9) angehörenden und von ein und derselben Dreiphasenwicklung (3 oder 4) des Synchrongenerators (2) gespeisten Thyristorbrückenschaltungen eine mit einem Vorwiderstand (139) belastete Gleichrichterbrücke mit Dioden (133 bis 138) sowie Impulstransformatoren (140 bis 142). UND-Glieder (155, 158) für Gleichrichterbetrieb. UND-Glieder (156,157) für Wechselrichterbetrieb, ODER-Glieder (165, 169) und Impulsverstärker (166,170) vorgesehen sind, wobei die Gleichrichterbrücke mit den Dioden (133 bis 138) wechselstromseitigan die genannte Dreiphasenwickiung (3 oder 4) des Synchrongenerators (2) über die Primärwicklungen der drei Impulstransformatoren (140 bis 142) angeschlossen ist, deren Sekundärwicklungen über die UND-Glieder (155 bis 158), ODER-Glieder (165,169) undthat in series with the series resistor (95) of each three-phase rectifier bridge (diodes 74 to 79) for formation there is a switching element whose control input is coupled to the output of the flip-flop (57 or 58) , and that for each pair of different converter groups (8 and 9) belonging to one and the same three-phase winding (3 or 4) of the synchronous generator (2) thyristor bridge circuits a rectifier bridge loaded with a series resistor (139) with diodes (133 to 138) and pulse transformers (140 to 142). AND gates (155, 158) for rectifier operation. AND elements (156,157) for inverter operation, OR elements (165, 169) and pulse amplifiers (166,170) are provided, the rectifier bridge with the diodes (133 to 138) being connected to the named three-phase winding (3 or 4) of the synchronous generator (2) on the AC side. connected via the primary windings of the three pulse transformers (140 to 142) , the secondary windings via the AND gates (155 to 158), OR gates (165,169) and ίο impulsverstärker (166,170) mit den Steuerelektroden und Katoden der entsprechenden Thyristoren (10 bis 33) der genannten Thyristorbrükkenschaltungen verbunden sind, wobei die Steuereingänge der UND-Glieder (155, 158) für Gleichrichterbetrieb an die 1-Ausgänge der Flip-Flops (57, 58) des Steuersystems des Thyristor-Direkt-Umrichters (7) und die Steuereingänge der UND-Glieder (156, 157) für Wechselrichterbetrieb an die Ausgänge des Nullstromgebers (34) angekoppelt sind.ίο pulse amplifiers (166,170) are connected to the control electrodes and cathodes of the corresponding thyristors (10 to 33) of the said thyristor bridge circuits, the control inputs of the AND gates (155, 158) for rectifier operation to the 1 outputs of the flip-flops (57, 58) of the control system of the thyristor direct converter (7) and the control inputs of the AND elements (156, 157) for inverter operation are coupled to the outputs of the zero current generator (34). 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangs-Impulstransformatoren (86 bis 91) Magnetverstärker auf Kernen mit einer rechteckigen Hystereseschleife verwendet sind, wobei die Steuerwicklungen (94) der genannten, dem Steuerimpulsformer (60 oder 61) ein und derselben Stromrichtergruppe (8 oder 9) angehörenden Magnetverstärker hintereinander und an den Ausgang des Flip-Flops (57 bzw.2. Device according to claim 1, characterized in that as output pulse transformers (86 to 91) magnetic amplifiers are used on cores with a rectangular hysteresis loop, the control windings (94) of said, the control pulse shaper (60 or 61) one and the same converter group (8 or 9) belonging magnetic amplifier one behind the other and to the output of the flip-flop (57 resp. i<> 58) der Steuereinrichtung des Thyristor-Direkt-Umrichters (7) angeschaltet sind.i <> 58) of the control device of the thyristor direct converter (7) are switched on. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Thyristor-Direkt-Umrichter (7) der Nullstromgeber (34) in Form von antiparallel und in die Erdschiene geschalteten Silizium-Leistungs-Dioden (110 und 111) ausgeführt ist, wobei parallel zu den genannten Dioden (110 und 111) ein Überbrückungs-Widerstand (112) und die Emitter-Basis-Übergänge zweier antiparallel geschalteter Transistoren (113 und 114) geschaltet sind, während deren Kollektoren über Kollektor-Widerstände (117 und 118) an die Klemme einer Speisequelle (62) des Steuersystems angeschaltet sind, deren andere3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the thyristor direct converter (7) of the zero current generator (34) is designed in the form of anti-parallel and connected to the earth rail silicon power diodes (110 and 111) , wherein parallel to said diodes (110 and 111) a bridging resistor (112) and the emitter-base junctions of two anti-parallel connected transistors (113 and 114) are connected, while their collectors via collector resistors (117 and 118) to the Terminal of a supply source (62) of the control system are connected, the other Klemme mit dem Mittelanschluß des Überbrükkungs-Widerstandes (112) verbunden ist, wobei die Kollektoren der genannten Transistoren (113 und 114) an die 1-Eingänge der Flip-Flops (57 und 58) angekoppelt sind.Terminal is connected to the center connection of the bridging resistor (112) , the collectors of said transistors (113 and 114 ) being coupled to the 1 inputs of the flip-flops (57 and 58). in in 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Übergänge der genannten Transistoren (113, 114) durch Kondensatoren (115 bzw. 116) überbrückt sind.4. Device according to claim 3, characterized in that the collector-emitter junctions of said transistors (113, 114) are bridged by capacitors (115 or 116). 5> 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5> 5. Device according to one of claims 1 to 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Thyristor-Direkt-Umrichter (7) der Nullstromgeber (120) mit einem Begrenzerwiderstand (121) hintereinander- und zwischen den gemeinsamen Punkten4, characterized in that in the thyristor direct converter (7) the zero current generator (120) with a limiter resistor (121) one behind the other and between the common points w) der Stromrichtergruppen (8 und 9) geschaltet ist, während sein Ausgang mit den Eingängen eines UND-Gliedes (123) mit dem einen Eingang unmittelbar und mit dem anderen über ein Verzögerungsglied (124) verbunden ist.w) the converter groups (8 and 9) is connected, while its output is connected to the inputs of an AND element (123) with one input directly and with the other via a delay element (124). b> b> 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis6. Device according to one of claims 1 to 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die 0-Eingänge der Flip-Flops (57 und 58) der 1-Ausgang eines Schutz-Flip-Flops (129) geschaltet ist, dessen5, characterized in that the 1 output of a protective flip-flop (129) is connected to the 0 inputs of the flip-flops (57 and 58), whose O-Eingang mit dem beweglichen Kontakt des Potentiometers (128) der Schutzeinrichtung verbunden ist, daß der unbewegliche Kontakt des Potentiometers (128) an die Klemme der Speisequelle (62) des Steuersystems und daß dei 1-Eingang des Schutz-Flip-Flops (129) an einen Schalter (132) zur Wiederherstellung des Schutzes angeschlossen ist.O input is connected to the movable contact of the potentiometer (128) of the protective device, that the immovable contact of the potentiometer (128) to the terminal of the supply source (62) of the control system and that the 1 input of the protective flip-flop (129 ) is connected to a switch (132) to restore protection.
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