Schaltungsanordnung zur Impuissteuerung eines aus einer Batterie
gespeisten Gleichstrom -NebenschluBmotors ebenschlußiotors Die Erfindung bezieht
sich auf eine Schaltungsanordnung zur Impulseteuerung eines aus einer Batterie gespeisten
Gleichstrom-Nebenschlußmotors für Fahrbetrieb und Bremsbetrieb mit Rückspeisung
der Fahrzeugenergie in die Batterie und mit je einem dem Motoranker und der Erregerwicklung
zugeordneten Gleichstromstellero Es ist bekannt, elektrische Motoren mittels eines
steuerbaren Gleichrichters in Form eines Thyristors anzulassen und zu regeln, wobei
dessen Leitphase durch einen Impulsgenerator so gesteuert wird, daß die mittlere
dem motor zugeführte Spannung durch Verändern der Impulsfrequenz oder der Impulsbreite
einstellbar ist0 Auf diese Weise läßt sich eine praktisch verlustfreie und stufenlos
arbeitende Leistungssteuerung erzielen. Dem Hauptthyristor, welcher die motorleistung
regelt, ist in bekannter Weise eine Kommutierungsgruppe zugeordnet, welche aus der
Reihenschaltung eines Kommutierungskondensators und eines Löschthyristors besteht,
dem eine Induktivität bzwO Drosselspule und ein in Sperrichtung des Hauptthyristors
betriebener
Umiadethyristor parallel geschaltet ist0 Es ist auch
bekannt, dem Motoranker und seiner Erregerwicklung getrennte impulsgesteuerte Gleichstromsteller
zuzuordnen, wodurch eine verlustfrei arbeitende Feldschwächung des motors zwecks
Steigerung der Fahrgeschwindigkeit erzielt werden kann, nachdem der Motoranker zuvor
voll durchgesteuert wurde, Bekannte Schaltungen ermöglichen es, den Motor über Widerstände
abzubremsen und einen Teil der Fahrzeugenergie als Nutzbremsenergie in die Batterie
zurückzuspeisen0 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug bis zum
Stillstand abzubremsen und dabei möglichst viel Nutzenergie in die Batterie zurückxuspeisen
zu können Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Schaltung im einzelnen
so auszubilden, daß die erfindungsgemäßo Wirkung mit einem geringen Aufwand an Schaitmitteln
erreicht werden kanne Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor> daß
der Fahrstromkreis aus der Reihenschaltung der Batterie und des an deren Pluspol
geschalteten Motorankers, einer Zusatzinduktivität und von zwei Schützen besteht,
zwischen denen der Hauptthyristor angeordnet ist und daß bei Nutzbremsung bis zum
Stillstand mit vollem Erregerstrom jeweils in der Leitphase des Hauptthyristors
ein Bremsstromkreis aus der Reihenschaltung des Motorankers, einer Ladeinduktivität,
eines ersten SchUtzes, des Hauptthyristors, eines zweiten Schützes und einer Zusatzinduktivität
gebildet wirdt während in der darauf folgenden Sperrphase des Hauptthyristors jeweils
ein Bremsstromkreis aus der Reihenschaltung des motorankers,
der
Batterie, einer Bremsdiode, eines zweiten Schützes unu einer Zusatzinduktivität
besteht und daß beim Bremsen aus dem Zustand einer durch einen zweiten Gleichstromsteller
bewirkten Feldschwächung der Erregerwicklung, dessen Stellverhältnis solange vergrößert
wird, bis der volle Erregerstrom wieder erreicht ist und in dieser Zeitspanne der
Hauptthyristor gesperrt bleibt, wobei ein Bremsstromkreis über den motoranker, die
Batterie, die Bremsdiode, ein zweitens Schütz und die Zusatzinduktivität besteht0
Nach der weiteren Erfindung wird zur Einleitung des Bremsbetriebes und bei kleinen
Drehzahlen des Motorankers, wenn die dann bestehende kleine Motorspannung nicht
mehr ausreicht, um den Löschkondensator mit der zwecks Löschung des Hauptthyristors
erforderlichen Spannung aufzuladen, dieser Löschkondensator mit der Spannung der
Batterie über eine Ladeinduktivität durch eine besondere Steuerlogik aufgeladen,
wobei dann ein aus der Batterie, der Ladeinduktivität, einem ersten Schütz, dem
Löschkondensator und einem Ladethyristor bestehender Schwingkreis gebildet wird,
Erfindungsgemäß wird der Hauptthyristor jeweils zu einem solchen Zeitpunkt gezündet,
in dem die Fremdaufladung des Lbschkondensators mittels des Ladsthyristors beendet
ist. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Schütz, welches
im Fahrbetrieb den Hauptthyristor nach dessen voller Durchsteuerung überbrückt,
im Bremsbetrieb zur Herstellung des Bremsstromkreises dient0 In der Zeichnung ist
als Ausführungsbeispiel die Schaltung nach der Erfindung dargestellt. Circuit arrangement for pulse control of a battery
powered direct-current shunt motors, the invention relates
on a circuit arrangement for pulse control of a battery powered
DC shunt motor for driving and braking with feedback
the vehicle energy into the battery and with one each of the motor armature and the excitation winding
associated DC chopper It is known to use electric motors by means of a
controllable rectifier in the form of a thyristor to start and regulate, whereby
whose lead phase is controlled by a pulse generator so that the middle
Voltage supplied to the motor by changing the pulse frequency or the pulse width
adjustable is0 In this way, a practically lossless and continuously variable
achieve working power control. The main thyristor, which controls the motor power
regulates, a commutation group is assigned in a known manner, which from the
There is a series connection of a commutation capacitor and a quenching thyristor,
the one inductance or choke coil and one in the reverse direction of the main thyristor
operated
Umiadethyristor is connected in parallel0 It is also
known, the motor armature and its excitation winding separate impulse-controlled DC chopper
assign, whereby a loss-free working field weakening of the motor for the purpose
Increasing the speed of travel can be achieved after previously using the motor armature
was fully controlled, known circuits enable the motor via resistors
to slow down and some of the vehicle energy as regenerative braking energy in the battery
zurückzuspeisen0 The invention is based on the object to provide a vehicle to
Braking standstill while feeding back as much useful energy as possible into the battery
Another object of the invention is to describe the circuit in detail
designed so that the inventive effect with a small amount of switching means
can be achieved To solve this problem, the invention proposes> that
the driving circuit from the series connection of the battery and the other positive pole
switched motor armature, an additional inductance and two contactors,
between which the main thyristor is arranged and that with regenerative braking up to
Standstill with full excitation current in the conducting phase of the main thyristor
a braking circuit from the series connection of the motor armature, a charging inductance,
a first contactor, the main thyristor, a second contactor and an additional inductance
is formed while in the subsequent blocking phase of the main thyristor in each case
a braking circuit from the series connection of the motor armature,
the
Battery, a braking diode, a second contactor and an additional inductance
consists and that when braking from the state of a by a second DC chopper
caused field weakening of the excitation winding, the rangeability of which is increased for as long
until the full excitation current is reached again and during this period of time the
Main thyristor remains blocked, with a braking circuit across the motor armature, the
Battery, the braking diode, a second contactor and the additional inductance consists of 0
According to the further invention is to initiate the braking operation and with small
Speeds of the motor armature, if the then existing small motor voltage is not
more is enough to connect the quenching capacitor to the purpose of quenching the main thyristor
required voltage to charge this quenching capacitor with the voltage of the
The battery is charged via a charging inductance using a special control logic,
then one from the battery, the charging inductance, a first contactor, the
A quenching capacitor and a charging thyristor existing resonant circuit is formed,
According to the invention, the main thyristor is triggered at such a point in time,
in which the external charging of the discharge capacitor is ended by means of the charging thyristor
is. An essential feature of the invention is that the contactor, which
bridges the main thyristor during driving after it has been fully activated,
in braking operation to produce the braking circuit is 0 in the drawing
shown as an embodiment, the circuit according to the invention.
Aus einer Batterie mit der Spannung UB wird der Nebenschlußmotor,
bestehend aus seinem motoranker ml und seiner Erregerwicklung m2 gespeist, Mit c1,
c2, c3, c4 sind Gleichstromschütze bezeichnet, welche zur Herstellung der Fahrschaltung
und Bremsschaltung dienen.A battery with voltage UB becomes the shunt motor,
consisting of its motor armature ml and its excitation winding m2 fed, with c1,
c2, c3, c4 are direct current contactors, which are used to produce the driving circuit
and brake circuit are used.
Dem Motoranker sind eine Zusatzinduktivität k2 und ein zwischen die
Schütze c3, c4 geschalteter Hauptthyristor nl nachgeschaltet0 Diesem Hauptthyristor
sind in bekannter Weise ein Lösch- bzw. Kommutierungskondensator kl, ein Läschthyristor
n2, eine Umladedrossel k3 und ein Umladethyristor n3 mit bekannter Wirkung zugeordnet0
Die Teile n1, kl, n2, k3, n3 bilden den Gleichstromsteller des Motorankers m10 mit
n6 ist eine Freilaufdiode von bekannter Wirkung bezeichnet, welche den Motoranker
und seine Zusatzinduktivität überbrückt0 Die Erregerwicklung m2, welcher eine Diode
n8 parallel geschaltet ist, wird durch einen Gleichstromsteller n7 gesteuert, welcher
ebenfalls eine nicht dargestellte Kommutierungsgruppe umfaßt0 n4 bezeichnet einen
Ladethyristor, welcher zur Fremdaufladung des Löschkondensators k1 über eine Ladeinduktivität
k4 dient. Mit n5 ist eine Bremsdiode bezeichnet0 Im Fahrbetrieb sind die Schütze
c3, c4 geschlossen0 Der von der Batterie kommende Fahretrom durchfließt den Motoranker
mi, die Zusatzinduktivität k2, Schütz c3, den Hauptthyristor n1 und Schütz c4 zurück
zum Minuspol der Batterie0 Sobald nl voll durchgesteuert ist, wird das Schütz c2
geschlossen, welches das Schütz c3 und den Hauptthyristor nl überbrückt0 Wenn nun
aus dem Zustand des Fahrens mit vollem Erregerstrom auf Nutzbremsung übergegangen
werden soll, werden die Schütze c3, c4 abgeschaltet
und Schütz cl
eingeschaltet, während Schütz c2 eingeschaltet bleibt0 Gleichzeitig wird der Hauptthyristor
n1 gesperrt und dann wieder auf das gewünschte Stellverhältnis gesteuert. Der inotorankerstrom
kehrt seine Richtung um und es bildet sich jeweils in der Leitphase von nl ein Bremsstrorkrsis
aus der Reihenschaltung des Motorankers, der Ladeinduktivität k4, des Schützes cl,
des Hauptthyristors nl, Schütz c2 und der Zusatzinduktivität k2, während in der
darauf folgenden Sperrphase von nl ein Bremsstromkreis aus der Reihenschaltung des
Motorankers, der Batterie UB, der Bremsdiode n5, Schütz c2 und der
Zusatz
lSln-
duktivität k2 besteht0 Während dieser Sparrphase fließt also die in der Leitphase
von nl in der Zusatzinduktivität gespeicherte Energie als Nutzbremsstrom in die
Batterie0 Sofern die Bremsung aus höheren Fahrgeschwindigkeiten entsprechend dem
Zustand einer mittels des Gleichstromstellers n7 bewirkten Feldschwächung eingeleitet
werden soll, wobei der Hauptthyristor zuvor voll durchgesteuert und durch c2 überbrückt
wurde, wird das Stellverhältnis des die Feldschwächung bewirkenden Gleichstromstellers
n7 solange vergrößert, bis der volle Erregerstrom in m2 wieder erreicht ist, Während
dieser Zeitspanne, doh. bis zu dem Zeitpunkt, in dem der volle Erregerstfom wieder
fließt, bleibt der Hauptthyristor nl gesperrt und es besteht in dieser Zeitspanne
bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit ein Bremsstromkreis über den Motoranker, die
Batterie, die Bremsdiode n59 das Schütz c2 und die Zusatzinduktivität k2, wobei
die gesamte während der Feldschwächung freiwerdende Energie als Wutzbremsstrom in
die Batterie fließt Bei weiterer Bremsung bis zum Stillstand des Fahrzeugs spielt
sich der Vorgang in der vorher beschriebenen Weise abO
Noch der
Erfindung wird zur Einleitung des Bremsbetriebes und bei kleinen Drehzahlen des
Motorankers, wenn die dann bestehende kleine Motorspannung nicht mehr ausreicht,
um den Löschkondensator n2 mit der zwecks Löschung des Hauptthyristors nl erforderlichen
Spannung aufzuladen, dieser Löschkondensator mit der Spannung der Batterie durch
eine besondere Steuerlogik aufgeladen, wobei dann ein aus der Batterie, der Ladeinduktivität
k4, dem Schütz cl, dem Löschkondensator kl und dem Ladethyristor n4 bestehender
Schwingkreis gebildet wird.An additional inductance k2 and a main thyristor nl connected between the contactors c3, c4 are connected downstream of the motor armature. This main thyristor is assigned a quenching or commutation capacitor kl, a quenching thyristor n2, a recharging choke k3 and a recharging thyristor n3 with a known effect , kl, n2, k3, n3 form the DC chopper of the motor armature m10 with n6 is a freewheeling diode of known effect, which bridges the motor armature and its additional inductance 0 The excitation winding m2, to which a diode n8 is connected in parallel, is controlled by a DC chopper n7, which also includes a commutation group (not shown) n4 denotes a charging thyristor which is used to externally charge the quenching capacitor k1 via a charging inductance k4. A braking diode is designated with n5 0 During driving, the contactors c3, c4 are closed 0 The driving current coming from the battery flows through the motor armature mi, the additional inductance k2, contactor c3, the main thyristor n1 and contactor c4 back to the negative pole of the battery 0 As soon as nl is fully controlled, the contactor c2 is closed, which bypasses the contactor c3 and the main thyristor nl0 If now from the state of driving with full excitation current is to be switched to regenerative braking, the contactors c3, c4 are switched off and contactor cl switched on, while contactor c2 remains switched on at the same time the main thyristor n1 is blocked and then controlled again to the desired rangeability. The inotor armature current reverses its direction and a braking current is formed from the series connection of the motor armature, the charging inductance k4, the contactor cl, the main thyristor nl, contactor c2 and the additional inductance k2 in the conducting phase of nl, while in the subsequent blocking phase of nl a braking circuit from the series connection of the motor armature, the battery UB, the braking diode n5, contactor c2 and the additive
lSln-
ductivity k2 exists0 During this economy phase, the energy stored in the conduction phase of nl in the additional inductance flows into the battery as regenerative braking current0 If braking from higher driving speeds is to be initiated in accordance with the state of a field weakening brought about by the DC chopper n7, with the main thyristor being fully switched on beforehand and has been bridged by c2, the rangeability of the DC chopper n7 causing the field weakening is increased until the full excitation current in m2 is reached again, during this period of time, doh. until the time when the full excitation current flows again, the main thyristor nl remains blocked and there is a braking circuit via the motor armature, the battery, the braking diode n59, the contactor c2 and the additional inductance k2, with the entire The energy released during the field weakening flows into the battery as Wutz braking current. If the vehicle continues to brake until the vehicle comes to a standstill, the process takes place in the manner described above is no longer sufficient to charge the quenching capacitor n2 with the voltage required for the purpose of quenching the main thyristor nl, this quenching capacitor is charged with the voltage of the battery by a special control logic, then one of the battery, the charging inductance k4, the contactor cl, the quenching capacitor kl and the charging thyristor n4 existing resonant circuit is formed.
Hierbei wird der Hauptthyristor n1 jeweils zu einem solchen Zeitpunkt
gezündet, indem die Fremdaufladung des Löschkondensators beendst ist.Here, the main thyristor becomes n1 at such a point in time
ignited when the external charging of the quenching capacitor has ended.
Durch diese Maßnahme wird praktisch eine Bremsung bis zum Stillstand
des Fahrzeuges ermöglidito Entsprechend der Aufgabe der Erfindung, mit einem möglichst
geringen Aufwand an Schaltmitteln auszukommen, wird das Schütz c2 doppalt ausgenutzt,
indem dieses im Fahrbetrieb zur Überbrückung des zuvor voll durchgesteuerten Hauptthyristors
nl dient und im Bremsbetrieb zur Bildung des Bremsstromkreises herangezogen wird0This measure practically results in braking to a standstill
of the vehicle enables according to the object of the invention, with a possible
To get by with little switching means, the contactor c2 is used twice,
by doing this while driving to bypass the previously fully controlled main thyristor
nl is used and is used in braking operation to form the braking circuit 0