DE2437597C3

DE2437597C3 - Device for reducing torque surges in the case of gradual resistance braking of an electric traction vehicle

Info

Publication number: DE2437597C3
Application number: DE19742437597
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl.-Phys. Dr.-Ing. 8520 Erlangen; Feiertag Fritz Dipl.-Ing. 8521 Bubenreuth Bertling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1977-04-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Minderung der Drehmomentstöße bei stufenweisem Widerstandsbremsen eines elektrischen Triebfahrzeuges, bei dem in Reihe nut einem Bremswiderstand ein fremderregter Fahrmotor geschaltet ist, von dem mindestens eine mit einer Nulldiode versehene Erregerwicklung über einen Spannungssteller aus einer Energiequelle gespeist wird, wobei eine elektronische Einrichtung in den Umschaitaugenblicken in Abhängigkeit von einem Ankerstromsignal den Spannungssteller im Sinne der Verminderung der Drehmomentsprünge beeinflußtThe invention relates to a device for reducing the torque shocks in stepwise Resistance brakes of an electric traction vehicle, in which only one braking resistor is in series an externally excited traction motor is connected, of which at least one is provided with a zero diode Excitation winding is fed via a voltage regulator from an energy source, with an electronic Set up the voltage regulator in the switching moments depending on an armature current signal influenced in the sense of reducing the torque jumps

Eine Einrichtung dieser Art ist durch die DT-OS 19 40 560 bekannt. Bei dieser Einrichtung werden die Widerstände stufenweise verändert nach Maßgabe der Ausgangssignale einer Stromregeleinrichtung. Bei Unterschreiten einer bestimmten Stromgrenze wird der Widerstand jeweils um eine Stufe verkleinert. Um die Drehmomentstöße bei diesen Stufenänderungen zu vermeiden, wird mit jedem Schaltvorgang gleichzeitig eine Feldänderung vorgenommen, so daß sich vor dem Umschaltvorgang und nach dem Umschaltvorgang gleiche Momente ergeben. Hierzu ist im bekannten Fall eine komplizierte Regeleinrichtung erforderlich. Die die Steuerbefehle für die Stufenschalteinrichtung einerseits und Feldbeeinflussung andererseits gebende Einrichtung besteht aus einer Nockenschaltwalze. Die mit dieser zwangsläufig verbundenen Schaltungsgenauigkeiten können leicht dazu führen, daß die beiden Steuerbefehle zeitlich nicht mit genügender Genauigkeit zusammenfallen.A device of this type is known from DT-OS 19 40 560. With this facility, the Resistances changed in steps according to the output signals of a current control device. at If the current falls below a certain limit, the resistance is reduced by one level. Around Avoiding the torque surges with these step changes is done simultaneously with every shift made a field change, so that before the switchover process and after the switchover process result in equal moments. In the known case, a complicated control device is required for this. The control commands for the tap changer on the one hand and field influencing on the other giving device consists of a cam switch drum. The inevitably associated with this Circuit accuracy can easily lead to the fact that the two control commands are not timed with sufficient Accuracy coincide.

Die gleiche Schwierigkeit läßt eine ältere Einrichtung nach der DT-PS 644 842 erwarten, bei der einer Hauptschaltzwalze für die Stufenschaltung eine Hilfswalze für eine Widerstandssteuerung ira Feldkreis zugeordnet ist Die Hilfswalze ist mit der Hauptwalze derart gekoppelt, daß sie ihre sämtlichen Schaltstellungen durchläuft, während die Hauptschaltwalze aus einer Schaltstellung in die nächste bewegt wird. Diese Steuerung ist zwar einfach aufgebaut, aber sin kann abgesehen von dea scöoa erwähnten Schaltungsgenauigkeiten die zeitlich scihnellen Feldänderungen, die erforderlich sind, nicht herbeiführen. The same difficulty can be expected from an older device according to DT-PS 644 842, with one Main switching roller for step switching, an auxiliary roller for a resistance control ira field circle is assigned The auxiliary roller is with the main roller coupled in such a way that it passes through all of its switching positions while the main switching drum is moved from one switching position to the next. Although this control is simple, but apart from the switching accuracies mentioned above, the temporal scihnellen can be used Do not make field changes that are required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der unter Vermeidung einer komplizierten Regeleinrichtung eine genaue Synchronisierung zwischen den Stufenschaltvorgängen und der Feldbeeinflussung erzielt wird.The invention is based on the object of specifying a device of the type mentioned at the beginning, in the avoidance of a complicated control device an exact synchronization between the step switching processes and the field influence is achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das dem Ankerstrom proportionale Signal auf ein Differenzierglied geführt ist, dessen Ausgang mit der Steuereinrichtung des Spannungssteüeis über ein elektronisches Zeitglied verbunden ist, das erst bei Erreichen eines vorgegebenen Differenzierwertes anspricht und unabhängig von dessen zeitlichem Verlauf ein Signal von vorgebbarer Dauer an die Steuereinrichtung gibt und damit die Spannung der Erregerwicklung durch Änderung des Steuerwertes des Spannungsstellers für eine frei wählbare, dem Ruckempfinden angepaßte Zeit auf einen negativen Wert oder zumindest auf Null bringt.According to the invention, this object is achieved in that the armature current is proportional Signal is passed to a differentiating element, the output of which is connected to the control device of the voltage control is connected via an electronic timing element, which only when a predetermined differentiation value is reached responds and regardless of its time course, a signal of predeterminable duration to the control device and thus the voltage of the excitation winding by changing the control value of the voltage regulator to a negative one for a freely selectable time that is adapted to the jerk sensation Brings value or at least to zero.

Dadurch, daß der Stromanstieg als Maß für die Beeinflussung der Feldsteuerung genommen wird, ist eine exakte Zuordnung zu den Schaltvorgängen erreicht. Das Zeitglied erlaubt in einfacher und doch vollauf genügender Weise, das Ruckverhalten des Gesamtsystems zu verbessern.The fact that the increase in current is taken as a measure of the influence on the field control is an exact assignment to the switching processes is achieved. The timer allows in a simple and yet fully sufficient to improve the jerk behavior of the overall system.

Ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestelltA schematic embodiment of the invention is shown in the drawing

Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung für einen Fahrmotor 1 eines Fahrzeuges, der im Bremsbetrieb als Generator auf einen Bremswiderstand 2 arbeitet. Der Bremswiderstand 2 ist zur Änderung der Bremskraft über ein Nockenschaltwerk 3, das von einem Stellmotor 4 angetrieben wird, stufenweise änderbar. Auf den von einer Spannungsquelle Λα gespeisten Stellmotor 4 wirkt ein von einem Stromwandler 5 beeinflußtes Relais 6 ein. Das Relais 6 besitzt eine von einem konstanten Strom gespeiste Wicklung 6 a und eine entgegengesetzt stromdurchflossene zweite Wicklung 6 b, welcher der vom Stromwandler 5 erfaßte Strom zugeführt wird. Dieser Strom ist dem Ankerstrom / des Fahrmotors proportional. The figure shows a circuit arrangement for a traction motor 1 of a vehicle which works as a generator on a braking resistor 2 in braking mode. The braking resistor 2 can be changed in steps to change the braking force via a cam switch mechanism 3 which is driven by a servomotor 4. A relay 6 influenced by a current transformer 5 acts on the servomotor 4 fed by a voltage source Λα. The relay 6 has a winding 6 a fed by a constant current and a second winding 6 b through which current flows in the opposite direction and to which the current detected by the current transformer 5 is fed. This current is proportional to the armature current / the traction motor.

Beim Bremsen ist der Ankerstromkreis über einen Verbund- oder Koppelungswiderstand 7 geschlossen. Der Fahrmotor 1 wird über die Erregerwicklung 8, der eine Diode 9 parallel geschaltet ist, erregt, wobei die Erregerspannung 11 über einen als Thyristorsteller ausgebildeten Spannungssteller 10, der in Reihe mit der Erregerwicklung 8 und dem Verbundwiderstand 7 liegt, eingespeist wird. Dem Spannungssteller 10 ist eine Steuereinrichtung 12 zugeordnet, über die entsprechend einem von einem Sollwertgeber 13 vorgebbaren Sollwert die Erregerspannung gesteuert wird. Der im Stromwandler 5 erfaßte Ankerstrom wird einem Differenzierglied 14 zugeführt, das einen Kondensator 14 a und einen Widerstand 14 & enthält, an dessen Klemmen ein der zeitlichen Änderung des Ankerstromes / entsprechendes SpannungssignalWhen braking, the armature circuit is closed via a compound or coupling resistor 7. The traction motor 1 is excited via the excitation winding 8 to which a diode 9 is connected in parallel, wherein the excitation voltage 11 via a voltage regulator 10 designed as a thyristor regulator, which is in series with the excitation winding 8 and the composite resistor 7 is fed. The voltage regulator 10 is assigned a control device 12 via which a setpoint generator 13 can be specified Setpoint the excitation voltage is controlled. The armature current detected in the current transformer 5 is fed to a differentiating element 14 which contains a capacitor 14 a and a resistor 14 &, a voltage signal corresponding to the change in armature current over time at its terminals

ansteht Dieses Spannungssignal wird einem elektronischen Zeitglied 15 zugeführt. Dieses Zeitgüed erzeugt am Ausgang ISg ein Signal bestünmterDauer unabhängig von der Dauer des Eingangssignal Das Ausgangssignal führt zum Sperren φ* SteuTreinrich-pending This voltage signal is fed to an electronic timing element 15. This Zeitgüed creates at the output ISg a signal of a determined duration independent of the duration of the input signal Das Output signal leads to blocking φ * control unit

Unterschreitet der Ankerstrom / einen bestimmten Wert, so wird über den Stromwandler 5 das Relais 6 betätigt, so daß der SteUmotor 4 des Nockenschalt- T^ 3 ^Z1U^^{em Schal}t«*ritt veranlaßt wi.d, wodurch der Widerstand um eine Stufe geändert wird Entsprechendes gilt für ein Überschreiten des Stromes. Durch die sprunghafte Widerstandsänderung versucht der Ankerstrom / sich rasch zu ändern Der Stromwandler 5 gibt seinen Meßwert an das i« Differenzierghed 14, an dessen Ausgang 14 c bei einer entsprechenden Stromsteilheit ein Ausgangssignal entsteht, so daß das elektronische Zeitglied 15 unabhängig von der Dauer des Signals am Ausgang 14 c em Signal von vorgegebener Dauer erzeugt, das die Steuereinrichtung 12 vorübergehend sperrt. Damit setzt der Spannungssteller 10 die Erregerspannung an der Erregerwicklung 8 auf Null herab. Man erreicht auf diese Weise, daß das Erregerfeld Φ bei zunehmendem Ankerstrom / abnimmt, so daß das Motormoment als Produkt von J ■ Φ annähernd konstant bleibt. Infolge der mechanischen Trägheit (Fahrzeugmasse mit den vorhandenee elastischen Gliedern) spürt der Fahrgast nahezu keinen Ruck.Falls below the armature current / a certain value, so actuated, the relay 6 by the current transformer 5, wi.d caused so that the SteUmotor 4 of the cam controller T ^ 3 ^Z1 U ^ ^{em scarf} t "rode *, whereby the resistance by one step The same applies if the current is exceeded. Due to the sudden change in resistance, the armature current tries to change rapidly. The current transformer 5 sends its measured value to the differential 14, at whose output 14 c an output signal is produced with a corresponding current steepness, so that the electronic timing element 15 is independent of the duration of the signal at the output 14 c em generated a signal of a predetermined duration, which the control device 12 temporarily blocks. The voltage regulator 10 thus reduces the excitation voltage at the excitation winding 8 to zero. In this way one achieves that the excitation field Φ decreases with increasing armature current /, so that the motor torque as the product of J ■ Φ remains approximately constant. As a result of the mechanical inertia (vehicle mass with the existing elastic links) the passenger feels almost no jolt.

Die Dauer, während der die Erregerspannung auf Null herabgesetzt wird, ist durch entsprechende Einstellung des Zeitgliedes 15 wählbar.The duration during which the excitation voltage is reduced to zero is determined by the appropriate setting of the timer 15 selectable.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Device for reducing the torque surges in the case of gradual resistance braking of a electric traction vehicle, in which in series with a braking resistor an externally excited Drive motor is switched, of which at least one field winding provided with a zero diode is fed via a voltage regulator from an energy source, with an electronic Facility in the switching moments depending on an armature current signal Voltage regulator influenced in the sense of reducing the torque jumps, which means that »5 indicates that the signal proportional to the armature current is sent to a differentiating element (14) is performed, the output of which with the control device (12) of the voltage regulator (10) via a electronic timing element (15) is connected, the ao responds only when a specified differentiation value is reached and independently of it gives a signal of predeterminable duration to the control device (12) over time and thus the voltage of the excitation winding (8) »5 by changing the control value of the voltage regulator (10) for a freely selectable time adjusted to the jerk sensation to a negative one Brings value or at least to zero

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