DE2626831A1

DE2626831A1 - Nutzbrems-regelanordnung fuer gleichstrommotor

Info

Publication number: DE2626831A1
Application number: DE19762626831
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Narita
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-06-16
Filing date: 1976-06-15
Publication date: 1976-12-23
Also published as: US4095152A; JPS5543358B2; FR2315194A1; DE2626831B2; FR2315194B1; JPS524011A; DE2626831C3

Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. B E ETZ sen. Dipl.-lng. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. B E E T Z jr.

au

8000 München

Steinsdorfstraße 1O

Tel. (0 89) 22 72 01 / 22 72 44 / 29 5910

Telegr. Allpatent München Telex 5 2204t-

81-25.689P

. 6. 1976

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Nutzbrems-Regelanordnung für Gleichstrommotor

Die Erfindung betrifft eine Regelanordnung für stabiles Nutzbremsen von einer hohen Geschwindigkeit mittels eines Zerhackers mit einem Widerstand in der Gleichstrommotor-Schaltung.

Bei der Nutzbrems-Regelung z. B. eines Gleichstrom-Reihenmotors mit einem Zerhacker arbeitet der Motor als Gleichstrom-Reihengenerator, daher überschreitet die Motorspannung nicht die Netz- oder Quellenspannung.

8l-(Al628-02)-KoSl

609852/0340

Dies führt zum Ausfall der Bremswirkung bei hohen Geschwindigkeiten. Um dieses Problem zu lösen, verwendet eine bestehende Nutzbrems-Regelanordnung einen Widerstand in Reihe zum Gleichstrommotor, um eine Bremshilfe als dynamische Bremsung zu erzeugen. Dieser Widerstand wird betriebsmäßig bei hoher Geschwindigkeit eingeschaltet, wenn die Quellenspannung durch die Motorspannung überschritten wird, so daß die Motorspannung minus Spannungsabfall am Widerstand nicht die Quellenspannung überschreiten kann.

Durch geeignetes Einstellen des Widerstandswertes des Widerstandes ist es möglich, eine gewünschte Bremswirkung bei hohen Geschwindigkeiten zu erhalten. Der Widerstand wird kurzgeschlossen, wenn aufgrund einer Verzögerung des Motors die Motorspannung unter die Quellenspannung abfällt.

Jedoch liegt ein anderes Problem darin, daß beim Kurzschließen des Widerstandes die Quellenspannung (d. h. die Spannung am Filter-Kondensator) um einen Wert etwa gleich dem Spannungsabfall am Widerstand zunimmt. D. h., wenn der Widerstand kurzgeschlossen ist, würde der Motorstrom an sich zunehmen, aber er wird davon abgehalten, da die Strom-Regelanordnung das Tastverhältnis des Zerhackers verringert. Die Verringerung des Zerhacker-Tastverhältnisses bewirkt eine erhöhte Stromkomponente in die Stromversorgungsseite, wodurch die Quellenspannung erhöht wird.

Um dieses Problem zu überwinden, muß die Durchbruchsspannung der gegenwärtig verwendeten Vorrichtungen ausreichend groß im Vergleich zur oben erwähnten Zunahme der Quellenspannung sein, was die Vorrichtung sehr auf-

609852/0340

wendig macht. Dies gilt insbesondere bei einem Thyristor, einer Diode oder einem anderen Halbleiterbauelement als Zerhacker, dessen Durchbruchspannung ausreichend groß sein muß.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Nutzbrems-Regelanordnung für Gleichstrommotoren anzugeben, bei der der Anstieg der Quellenspannung gedämpft wird, der sonst auftritt, wenn ein Widerstand im Motor-Stromkreis der Gleichstrommotoren kurzgeschlossen wird.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Widerstand in den Motor-Stromkreis für eine Nutzbrems-Regelung von hohen Geschwindigkeiten mit einem Zerhacker eingefügt ist, dessen Tastverhältnis vor Kurzschließen des Widerstandes verringert wird.

Für eine Nutzbrems-Regelanordnung zum Abbremsen von hoher Geschwindigkeit mit einem Zerhacker ist also erfindungsgemaß ein Widerstand in den Motor-Stromkreis eingeschaltet. Das Tastverhältnis des Zerhackers wird verringert, bevor der Widerstand kurzgeschlossen ist, um dadurch die Zunahme der Spannung an einem Filter-Kondensator zu dämpfen, die sonst auftreten würde, wenn der Widerstand kurzgeschlossen ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer herkömmlichen Nutzbrems-Regelanordnung für Gleichstrommotoren,

Fig. 2 Signale zur Erläuterung des Betriebs der Schaltung der Fig. 1,

609852/0340

Fig. 3 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Nutzbrems-Regelanordnung für Gleichstrommotoren,

Fig. 4 das Schaltbild mit mehr Einzelheiten der
Schaltung der Fig. J5,

Fig. 5 Signale zur Erläuterung des Betriebs der
Schaltung der Fig. 4,

Fig. 6 das Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, und

Fig. 7 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die Erfindung wird weiter unten anhand eines
Elektrofahrzeugs erläutert.

In Fig. 1, die eine herkömmliche Schaltung zeigt,

sind vorgesehen eine Filter-Drosselspule L„ sowie ein

" J?

Filter-Kondensator C„ zum Filtern der Netz- oder Quellenspannung, eine Glättungsdrossel MSL zum Glätten der
Pulsierung des Motorstromes L., eine Gleichstrommotor-Feldwicklung F, ein Gleichstrommotor-Anker M, ein
Widerstand R, ein Kontaktgeber oder Schütz K zum Kurzschließen des Widerstandes R, ein Zerhacker CH und eine Diode Ds, die einen Kurzschluß der Stromquelle verhindert, wenn der Zerhacker CH eingeschaltet ist, und die den Motorstrom I_M zur Stromquelle zurückführt, wenn er ausgeschaltet ist. Alle diese Bauelemente bilden eine
Hauptschaltung.

Ih dieser Hauptschaltung liegt der Widerstand R in Reihe im Motor-Stromkreis für den Gleichstrommotor aus

609852/0340

dem Anker M und der Feldwicklung F einschließlich der Glättungsdrossel MSL. Der Zerhacker CH liegt parallel zur Reihenschaltung aus dem Motor-Stromkreis und dem Widerstand R. Einer der Anschlüsse der Parallelschaltung ist mit der Anode der Diode Ds verbunden und der andere Anschluß hiervon liegt auf Erdpotential. Die Kathode der Diode Ds ist mit einem Anschluß mit dem Filter-Kondensator C-p und der Filter-Drossel L„ verbunden. Der andere Anschluß der Filter-Drossel L₁-, ist über einen (Scheren-)Stromabnehmer P mit einem Fahrdraht oder einer Oberleitung W verbunden. Der andere Anschluß des Filter-Kondensators O_n, ist geerdet.

Der Motorstrom I_M wird durch einen Stromfühler CT.. erfaßt, so daß eine Spannung V_T„ proportional zum Motorstrom I„ vom Stromfühler CT.. erzeugt wird. Die Spannung V_TM wird mit einem Strombefehlssignal V_Tp (als Spannungswert gegeben) in einem Vergleichs verstärker AMP der Stromregelanordnung verglichen, und eine Abweichung dazwischen wird an einen Phasenschieber APS über ein Nacheilfaktor-

Element / ο \ erster Ordnung abgegeben, mit

4 +T₀ · S^;

S = Iaplace-Operator, K = ein Verstärkungsfaktor und T = eine Zeitkonstante. Das Ausgangssignal des automatischen Phasenschiebers APS wird an den Zerhacker CH abgegeben, so daß die Breite des Aus gangsSignaIes des Phasenschiebers, insbesondere das Tastverhältnis Ϋ des Zerhackers CH, entsprechend der Abweichung geregelt ist. Als Ergebnis ist der Motorstrom I„ entsprechend dem Strom-Soll-Wert V_ip geregelt.

Das Tastverhältnis /t des Zerhackers CH ist gegeben durch:

T T
^ ein ein /, ν

Υ— m.m m \ *· I

·> ^xein τ ■'■aus ^l

609852/03A0

mit T. = "Ein"-Periode des Zerhackers, T_„_ = "Aus"-Periode des Zerhackers, und

«US

T = Zyklus oder Periode des Zerhackerbetriebs.

Wenn nun der Zerhacker CH eingeschaltet ist, fließt der Motorstrom !„ in einer geschlossenen Schleife aus dem Zerhacker CH, dem Widerstand R, dem Anker M, der Feldwicklung P, der Glättungsdrossel MSL und wieder dem Zerhacker CH in dieser Reihenfolge. Wenn andererseits der Zerhacker CH ausgeschaltet ist, fließt ein Nutzstrom von Erde zur Stromquelle durch den Widerstand R, den Anker M, die Feldwicklung F, die Glättungsdrossel MSL und die Diode Ds.

Es wurde bereits erwähnt, daß der Widerstand R betriebsmäßig in die Schaltung lediglich bei hohen Geschwindigkeiten eingefügt und durch den Kontaktgeber K kurzgeschlossen ist, wenn die Motorspannung aufgrund einer Fahrzeug-Verzögerung etwa unter die Quellenspannung abfällt.

Der Verlauf der beim Betrieb der Bauelemente während des Kurzschließens des Widerstandes R erzeugten Signale ist in Fig. 2 gezeigt. Das Signal (a) zeigt die Quellenspannung, insbesondere die Spannung am Filter-Kondensator Cp, das Signal (b) den Motorstrom I„ und das Signal (c) die Klemmenspannung des Zerhaekers CH.

Wenn der Widerstand R (vgl. Fig. 2) kurzgeschlossen ist, neigt der Motorstrom I_M zur Zunahme. Dennoch bewirkt der Betrieb der Strom-Regelanordnung, daß das Tastverhältnis y des Zerhackers CH abfällt, wie durch das Signal (c) dargestellt, um die Zunahme des Motorstromes L, zu dämpfen, wie durch das Signal (d) gezeigt. Der Motorstrom I„ unterliegt daher einer geringen Änderung. Aufgrund der

609852/0340

Verringerung des Tastverhältnisses ψ des Zerhackers CH

nimmt jedoch die in den Filter-Kondensator C™ fließende

x¹

Stromkomponente I_M. .A. f zu, so daß die Spannung am Filter-Kondensator C_p plötzlich anwächst, wie dies durch das Signal (a) dargestellt ist.

Wenn in diesem Fall die Änderung des Tastverhältnisses Ψ des Zerhackers A)f beträgt, kann der Spannungssprung Av der Spannung am Filter-Kondensator C™ aus-

Jt?

gedrückt werden durch:

L_

Wenn weiter angenommen wird, daß die Klemmenspannung des Filter-Kondensators C₁-, unter normalen Bedingungen V_cp beträgt, hat die Änderung der Klemmenspannung des Zerhackers CH den Wert V_cp.Ajf. Da der Wert V-,_p. A^" gleich der Spannungsänderung I_M«R atn Widerstand R ist, ist der Spannungssprung Δ V am Filter-Kondensator C_p alternativ gegeben durch:

_T 2 Γ-Γ-
^MfF

^VCF V ⁰F

Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel von Oszillogrammen, die mit der von den Erfindern untersuchten Anordnung gemessen wurden. Die Versuche wurden durchgeführt mit einer Quellenspannung von 400 V (die Klemmenspannung des Filter-Kondensators C_p), einem Motorstrom I_M = 350 A, einer Betriebsfrequenz von 300 Hz des Zerhackers CH und einem Verstärkungsfaktor K sowie einer Zeitkonstanten T_ von 5 bzw. 4,5 ms des Nacheilfaktors ^Kc

(—ϊ—r~m σ) erster Ordnung zur Einstellung der Stabi-

l + I₀ . b

lität der Strom-Regelanordnung innerhalb eines derartigen Bereiches, um eine stabile Strom-Regelung zu erhalten.

609852/0340

Im Oszillogramm der Fig. 2 betragen C_p = 3200 /UF = 5*6 mH und Cf = 0,22. Daher beträgt die Zunahme

der Klemmenspannung des Filter-Kondensators C₁-, mit Gleichung (2):

ÄV ^ 350 · 0,22 · \/|^| - 100 V

Diese Spannungszunähme erreicht bei einer Schaltung mit einer Quellenspannung von gegenwärtig für ein Elektrofahrzeug verwendeten I500 V ungefähr einen Wert von 400 V. Wie aus Gleichung (2) folgt, ist auch die Zunahme oder der Sprung Av umso höher, je größer der Motorstrom I„ und je größer die Änderung im Tastverhältnis Ϋ' des Zerhackers CH sind.

Die größere Zunahme Δν macht es erforderlich, die Bauelemente der Hauptschaltung, insbesondere den Thyristor oder ein anderes im Zerhacker verwendetes Halbleiterbauelement und die Diode mit einer hohen Durchbruchsspannung auszustatten. Dies führt zu einem großen Aufwand und ist unwirtschaftlich.

Mit der Erfindung soll der Anstieg der Quellenspannung oder der Klemmenspannung des Filter-Kondensators gedämpft werden, die sonst beim Kurzschließen des Widerstandes R auftreten können. Die Schaltung der Fig. J5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das von der Schaltung der Fig. 1 darin abweicht, daß ein Tastverhältnis-Steil- bzw. -A'nderungsglied S^" zum Verringern des Tastverhältnis se s jf des Zerhackers CH vor dem Kurzschließen des Widerstandes R eingefügt ist. Das Ausgangssignal V^ des Tastverhältnis-Ä'nderungsgliedes S Y wird an den Vergleichsverstärker AMP abgegeben. Das Tastverhältnis V^ des Zerhackers CH wird

609852/0340

auf einen vorbestimmten Pegel verringert, um dadurch den Anstieg der Klemmenspannung des Filter-Kondensators Cp zu dämpfen.

Mit anderen Worten, es tritt kein Spannungsanstieg auf, wenn die Änderung V_CF. Δ£ der Klemmenspannung des Zerhackers CH gleich dem Spannungsabfall I_M.R am kurzgeschlossenen Widerstand R so verringert wird, daß das Tastverhältnis des Zerhackers CH um &Ϋ~ = ^-— herabgesetzt ist. Dies kann aus der Tatsache gefolgert werden, daß der Motorstrom L. ebenfalls verringert wird, wenn das Tastverhältnis f des Zerhackers CH um herabgesetzt wird, so daß der Spannungsanstieg proportional zum Quadrat des Motorstromes I„ entsprechend Gleichung (3) gedämpft wird.

In Fig. 3 ist das Tastverhältnis-Knderungsglied abhängig von einem Kurzschlußsignal für den Widerstand R erregt. Gleichzeitig wird das Kurzschlußsignal an das Schütz K als Betriebssignal abgegeben. Da das Schütz K eine Verzögerungszeit (100 ms bis l8o ms für das gewöhnlich in einem Elektrofahrzeug verwendete Schütz) hat, kann das Tastverhältnis ff" des Zerhackers CH geeignet durch das Tastverhältnis-Änderungsglied SJh verringert werden, bevor das Schütz K geschlossen ist.

Das Tastverhältnis-Änderungsglied SΫ besteht aus

K ι/" einem Primär-Verzögerungselement ι ,

1 + Tf . S mit S = Laplace-Operator, K)f = ein Verstärkungsfaktor und T ψ = eine Zeitkonstante, und es erzeugt ein Spannungssignal Vy" zum Verringern des TastVerhältnisses γ* des Zerhackers CH. Dieses Spannungssignal Vy wird an einen Vergleicher-Verstärker AMP der Strom-Regelanordnung so abgegeben, daß das Strom-Befehlssignal V_Tp und damit das Tastverhältnis Ϋ" verringert wird.

609852/0340

Die Verringerung des Zerhacker«Tästverhältnisses Ψ während der ersten Zerhacker-Regelperiode soll mit A^*. bezeichnet werden. Die Zunahme des in den Filter-Kondensator C_p fließenden Stromes beträgt Ij..Δ^".. Die Zunahme Av₁ der Spannung am Filter-Kondensator C_p ist dann gegeben durch:

Δν - ^Im<
Afo (4)

^vi r .f* ^ '

^{1 0}F ¹CH

mit f _, = Betriebsfrequenz des Zerhackers CH. Diese Span-

LrLl

nung Av, muß unter die für den Filter-Kondensator C₁-,

X r

Zu

erlaubte Zunahme (AvV _„ verringert werden.

IflcijC

Daher muß die erste Verringerung A^f des Zerhacker-Tastverhältnisses ]C betragen:

Es ist auch erforderlich, daß der Betrag der Verringerung ^)T_n ^des Zerhacker-Tastverhältnisses V"* während der zweiten und der folgenden Perioden der Zerhacker -Rege lung beträgt:

Auf diese Weise wird das Tastverhältnis f gesteuert, bis es den kleinsten Wert jf _min annimmt.

Das Zerhacker-Tastverhältnis /T wird, wie oben erläutert wurde, verringert, und wenn der Widerstand R durch das Schütz K kurzgeschlossen ist, wird die Zunahme der Spannung am Filter-Kondensator C_p verhindert,

609852/0340

Ein genaues Ausführungsbeispiel des Tastverhältnis-Ä'nderungsgliedes Sf der Fig. 3 ist in Fig. 4 dargestellt.

Im Tastverhältnis-Änderungsglied der Fig. 4 ist eine Steuer-Stromquelle E vorgesehen, die wie die Stromquelle für den Phasenschieber APS oder den Vergleicher-Verstärker AMP (nicht dargestellt) von einer getrennten Anordnung eingeführt bzw. versorgt ist. Weiterhin sind Widerstände R- bis R^ vorgesehen, die die Beziehung R- ~ Rp < R-, < R^ erfüllen. Kondensatoren C. und Cp erfüllen die Beziehung C. < Cp. Weiterhin ist ein Kontaktstück a eines Relais vorgesehen, das für den Betrieb des Tastverhältnis-Änderungsgliedes S^" abhängig von einem Kurzschluß-Signal für den Widerstand R geöffnet ist. Im Vergleich mit dem Schütz bzw. Kontaktstück K zum Kurzschließen des Widerstandes R hat das Kontaktstück a eine sehr kurze Verzögerungszeit.

Wie oben erläutert wurde, besteht das Tastverhältnis-Änderungsglied S)f aus dem Nacheilfaktor-Element erster Ordnung / ο ^ mit den folgenden Beziehungen:

R, · Rp

Ein Oszillogramm des durch die Erfinder untersuchten Betriebs der Schaltung der Fig. 4 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Schaltungskonstanten der Fig. 4 betragen: E = 3V, R₁ = R₂ = 50 k-Ω, R= 100 kü, R^ = 500 kil,

609852/0340

C₁ =0,4 /UF und C₀ = 1,5 /UF, Zeitkonstante T ^ = 10ms, Verstärkungsfaktor Kf = 0,8 und die Spannung V , = maximal 1,5 V. Die anderen Konstanten entsprechen den Werten des Beispieles der Pig. I.

In Fig. 4 zeigt ein Signal (a) den Verlauf der Klemmenspannung des Filter-Kondensators C_p, ein Signal (b) den Verlauf des Motorstromes L, und ein Signal (c) den Verlauf der Klemmenspannung des Zerhackers CH.

Es zeigt sich, daß das Kontaktstück a ungefähr 10 ms vor dem Kurzschließen des Widerstandes R öffnet, und daß der Spannungsanstieg am Filter-Kondensator C„ während der Verringerung des Zerhacker-Tastverhältnisses und des Kurzschlusses des Widerstandes R ungefähr bei 50 V gehalten wird. Dies bedeutet, daß in der Schaltung eines Elektrofahrzeugs mit einer Quellenspannung von 1500 V der Spannungsanstieg auf ungefähr 120 V geregelt ist. Der Spannungsanstieg kann auf einem kleineren Wert gehalten werden, indem z. B. die Zeitkonstante T/' auf mehr als 10 ms erhöht wird, während gleichzeitig durch Vergrößern der Zeit vom öffnen des KontaktStückes a bis zum Kurzschließen des Widerstandes R auf die Spannung V, bei der Zeitkonstanten aufgrund des Kondensators C₂ und des Widerstandes R^ die Spannung Vi^ von der Spannung V , mit der Zeitkonstanten aufgrund des Kondensators Cg und des Widerstandes R^ verringert wird, so daß der Motorstrom I_M auf seinem Wert vor dem Kurzschließen des Widerstandes R zurückgestellt wird. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wird der Motorstrom I^ auf seinen Ursprungswert bei der Zeitkonstanten von 150 ms aufgrund des Kondensators Cp und des Widerstandes R., zurückgestellt.

609852/0340

Anhand der Gleichungen (6) und (7) wird die Verringerung Ziif des Zerhacker-Tastverhältnisses Abnäher erläutert.

Wenn, wie in Fig. 5 dargestellt ist, der gesteuerte Spannungsanstieg (Av) = 30 V beträgt, kann die Verringerung V". des Zerhacker-Tastverhältnisses während der ersten Periode aus Gleichung (6) ausgedrückt werden durch:

C * f

f = ( Av) · — —

■n ^^v;max I.

= 30 V · 3000/UF · 300 Hz 3β0 Α

Daher ist aus Gleichung (7) die Verringerung Δ^ für die zweite und. die folgenden Perioden der Zerhacker-Regelung gegeben durch:

= 0,075

Aus den obigen Erläuterungen folgt, daß beim betrachteten AusfUhrungsbeispiel der Spannungsanstieg am Filter-Kondensator C™, der während des Kurzschlusses

des Widerstandes R auftritt, auf einen FUhrungs- oder Soll-Wert geregelt werden kann.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist so aufgebaut, daß das Zerhacker-Tastverhältnis auf einen Soll-Pegel verringert wird, indem das Eingangssignal zum Phasenschieber APS der Strom-Regelanordnung herabgesetzt wird, bevor der Widerstand R kurzgeschlossen wird. Die beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 vorgesehene

609852/0340

Signalschaltung mit deren etwas geänderten Schaltungskonstanten kann als entsprechende Schaltung verwendet werden, die mit dem Eingang des Phasenschiebers APS in Fig. 6 verbunden wird.

Ein weiteres Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. Wie aus den Ausführungsbeispielen der Fig. 4, 5 und 6 folgt, wird das Betriebssignal an das Tastverhältnis-Snderungsglied SJf zur selben Zeit abgegeben, in der das Kurzschluß-Signal am Schütz K liegt. Ein Beispiel für die Art und Weise, in der das Kurzschluß-Signal erzeugt wird, ist in Fig. 7 gezeigt. Die Klemmenspannung V^ des Filter-Kondensators C₁-, wird durch Spannungsfühler DCPTs erfaßt, so daß eine Ersatz-Quellenspannung V_CF(1 - T · ), die das kleinste Tastverhältnis }f_min des Zerhackers CH berücksichtigt, am Glied VR₁ erzeugt wird. Die Ausgangsspannung ν,™. des Zerhackers CH (insbesondere die Abweichung zwischen der Motor-Klemmenspannung E^ und dem Spannungsabfall I_M«R am Widerstand R) wird durch einen Spannungsfühler DCET_M erfaßt, so daß zur Spannungsabweichung (E^ - I_M»R) eine Ersatz-Signalspannung am Glied VR₂ erzeugt wird. Die Abweichung zwischen den Signalen von den Gliedern VR₁ und VRp wird von e inem Operationsverstärker OPA erzeugt. Ein Kurzschluß-Signal wird in dem Zeitpunkt erzeugt, wenn die folgende Beziehung erfüllt ist:

¹Ot-I¹ - f_raln) - (ε,,-Im-R) > V^{H (11)}

Auf diese Weise wird der Spannungsanstieg am Filter Kondensator Cp einerseits während des kurzgeschlossenen Widerstandes R gedämpft, wobei das Zerhaeker-Tastverhältnis y~ nach dem Kurzschließen des Widerstandes R Vf

immer beim kleinsten Pegel Ψ . gehalten wird, wodurch der Betrag der Nutzleistung erhöht werden kann.

609852/0340

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Schütz K zum Kurzschließen des Widerstandes R verwendet. Das Schütz K kann tatsächlich durch einen Halbleiter-Schalter, wie z. B. einen Thyristor, ersetzt werden. In diesem Fall muß aber das Kurzschluß-Signal an die Kurzschluß-Einrichtung eines Halbleiter-Schalters nach der Verringerung des Zerhacker-Tastverhältnisses y gelegt werden, indem ein bekanntes Verzögerungsglied verwendet wird.

Auch können anstelle eines einstufigen Widerstandes R mehrere Stufen verwendet und nacheinander kurzgeschlossen werden.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird bei der Erfindung das Tastverhältnis des Zerhackers CH verringert, bevor der in den Motor-Stromkreis eingefügte Widerstand R kurzgeschlossen wird. Dies ermöglicht nicht nur eine Regelung des Anstiegs der Quellenspannung, insbesondere der Spannung am Filter-Kondensator C_p, sondern auch eine Auswahl einer niedrigeren Durchbruchsspannung der Bauelemente als bei der herkömmlichen Anordnung, wodurch der Aufwand wesentlich herabgesetzt wird.

609852/0340

Claims

262683]

Ansprüche

( 1.iNutzbrems-Regelanordnung für Gleichstrommotoren

mit einer Hauptschaltung, die aufweist: eine Reihenschaltung einschließlich eines Gleichstrom-Motor-Stromkreises sowie eines Widerstandes, eine Einrichtung zum Kurzschließen des Widerstandes, einen Zerhacker parallel zur Reihenschaltung, ein Filter-Glied einschließlich eines Filter-Kondensators über einer Diode an der Parallelschaltung aus dem Zerhacker und der Reihenschaltung und eine mit dem Filter-Glied verbundene Stromquelle und

ein Stellglied einschließlich eines Stromstellers zum Einstellen des Tastverhältnisses des Zerhackers entsprechend der Abweichung zwischen einem Strom-Führungswert und dem (Ist-)Wert des Stromes in den Gleichstrom-Motor-Stromkreis und einen Phasenschieber zum Steuern des Ein-Aus-Betriebs des Zerhackers entsprechend dem Ausgangssignal des Stromstellers,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Stellglied einen Tastverhältnis-Minderer (S r) zum Verringern des Tastverhältnisses (_D des Zerhackers (CH) vor Kurzschließen des Widerstandes (R) aufweist.

2. Nutzbrems-Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Kurzschließen des Widerstandes (R) ein Schütz (κ) ist, und daß der Tastverhältnis-Minderer (S Ψ) einen Verzögerungsfaktor erster

609852/0340

Ordnung bewirkt und durch ein Kurzschluß-Signal am Schütz (K) erregbar ist (Pig. 5).

J>. Nutzbrems-Regelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des TastverhältnisrsMinderers (Sf) den Wert des Strom-FUhrungswertes des Strom-Stellgliedes verringert.

4. Nutzbrems-Regelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Tastverhältnis-Minderers (S 'y) das Eingangssignal des Phasenschiebers (APS) verringert.

5. Nutzbrems-Regelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Minderung (Δα^ι) des Tastverhältnisses (y) des Zerhackers (CH) während der ersten Periode der Zerhacker-Steuerung beträgt:

mit (Av) = erlaubter Spannungsanstieg am Filter Kondensator,
Ct-, = Kapazität des Filter-Kondensators,

f_otr = Betriebsfrequenz des Zerhackers und I_M = Motorstrom im Motor-Stromkreis,

und daß die Minderung (Ay_n) des Tastverhältnisses für die zweite und folgenden Perioden der Zerhacker Steuerung beträgt:

609852/0340

- Io -

6. Nutzbrems-Regelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurzschluß-Signal so gewählt ist, daß die Ersatz-Quellenspannung VV_n-,· (1 - >^_mn-„)

\yjj ■■ ill 1X1

entsprechend der Klemmenspannung ν~_π des Filter-Kondensators mit dem berücksichtigten kleinsten Tastverhältnis f„,-tr, ^{und die} Abweichung zwischen der Klemmenspannung K. des Motors und dem Spannungsabfall I_M.R am Widerstand (R) die folgende Ungleichung erfüllen:

^VCF

609852/03^0