DE2839951A1

DE2839951A1 - Elektrische fahrzeug-antriebsanordnung

Info

Publication number: DE2839951A1
Application number: DE19782839951
Authority: DE
Inventors: Olle Dipl Ing Aronsson; Kjell Dipl Ing Frank; Lars Dipl Ing Friden; Jan-Gustav Dipl Ing Johansson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1977-09-22
Filing date: 1978-09-14
Publication date: 1979-04-05
Also published as: SE7710611L; US4220902A; AU3993878A

Description

Elektrische Fahrzeug -Antriebsanordnung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Fahrζeug-Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Anordnungen dieser Art ist der zum Stromrichter fließende Strom stark oberwellenhaltig. Zur Herabsetzung der Welligkeit des Fahrleitungsstromes wird daher häufig ein Filter an der Eingangsseite des Stromrichters angeordnet. Ein typischer Filter besteht aus einer Drossel in einem der Gleichstromleiter und einem zwischen den Gleichstromleitern liegenden Kondensator, wobei der eine Pol zwischen Drossel und Stromrichter angeschlossen ist. In gewissen Fällen fehlt die Drossel, sodaß der Filter bzw. die Glättungsanordnung nur aus dem Kondensator besteht. Der Kondensator hat im allgemeinen eine große Kapazität. Beim Antreiben des Fahrzeuges treten regelmäßig längere oder kürzere Ausfälle der Fahrleitungsspannung (Netzspannung) auf. Zu solchen Ausfällen kommt es, wenn das Fahrzeug spannungslose Abschnitte der Fahrleitung passiert oder beim sogenannten Bügelspringen. Bei einem Ausfallen der Leitungsspannung wird der Kondensator schnell durch die NutzStromaufnahme des Stromrichters entladen. Beim Wiederkehren der Spannung tritt daher

9098.14/0743

ORIGINAL !WSPECTED

18.8.1978 20 529 P

beim Wie der auf laden des Kondensators auf Fahrleitungsspannung ein kräftiger Ladestromstoß auf. Die Amplitude dieses Stromstoßes wird auch von der eventuell vorhandenen Drossel nur in geringem Maße begrenzt. Ein solcher starker Stromstoß ist aus verschiedenen Gründen unerwünscht. Er stellt z.B. eine hohe mechanische, elektrische und thermische Beanspruchung der Bauteile der Anordnung dar, und er begründet die Gefahr, daß der Überstromschutz in der Speiseanordnung oder im Fahrzeug anspricht, starke vorübergehende Überspannungen in der Leitungsspannung auftreten und Signalstörungen eintreten.

Es ist bekannt, diese Nachteile in gewissem Grade dadurch zu vermindern, daß ein Strombegrenzungswiderstand im Gleichstromleiter zwischen dem Kondensator und dem Stromabnehmer des Fahrzeuges angeordnet wird. Bei normalem, ungestörtem Betrieb wird der Widerstand von einem Schütz überbrückt. Wenn die Leitungsspannung ausfällt, wird das Schütz geöffnet, sodaß der Ladestrom beim Wiederkehren der Leitungsspannung begrenzt wird. Wenn der Kondensator annähernd auf den Wert der Leitungsspannung aufgeladen ist, wird das Schütz geschlossen.

Ein Schütz in der erforderlichen Größe hat jedoch eine verhältnismäßig lange Ansprechzeit. Bei einem kurzzeitigen Spannungsausfall reicht die Zeit deshalb nicht aus, um das Schütz zu öffnen, bevor die Spannung zurückkehrt. Das Aufladen

0098U/074J

-!3,8.1978 20 ?29 P

des Kondensators geschieht dann über das Schütz und nicht über den Widerstand. Da der Kondensator auch bei kurzzeitigen Spannungsausfällen weitgehend entladen werden kann, wird der Ladestromstoß sehr stark und bringt die oben beschriebenen Nachteile mit sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß die nachteiligen Ladestromstöße auch bei kurzzeitigem Ausfall der Leitungsspannung vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Fahrzeugantriebsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmales hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.

Fig. 2 Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in detaillierterer Darstellung,

9098U/07U

13.0.1978 20 529 P

• Ί"

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit anderer Anordnung des steuerbaren Halbleiterventils ,

Fig. 4 eine Abänderung der Schaltung gemäß Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Antriebsanordnung gemäß der Erfindung für ein Fahrzeug, bei dem es sich um ein Schienenfahrzeug, einen Trolleybus oder ein ähnliches Fahrzeug handeln kann. Die Anordnung ist über einen am Fahrzeug angeordneten Stromabnehmer mit einer Fahrleitung oder Kontaktschiene 1 verbunden, an welcher der positive Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen ist.Die Gleichspannung wird einem Antriebsmotor M über einen Stromrichter 3 zugeführt. Der Motor kann ein Gleichstrommotor sein; der Stromrichter ist dann vorzugsweise ein sogenannter GS-Umrichter, der dem Motor Spannungsimpulse mit variierbarer Impulsfrequenz und/oder Impulsbreite zur Steuerung des Motorstroms und damit der Zugkraft bzw. der Beschleunigung des Fahrzeuges zuführt. Alternativ kann der Motor ein Wechselstrommotor sein, beispielsweise ein Asynchronmotor, wobei der Stromrichter als Wechselrichter mit variierbarer Ausgangsfrequenz und/oder Ausgangsspannung ausgebildet ist.

Bei Verwendung eines GS-Umrichters ist der vom Stromrichter aufgenommene Gleichstrom wellig und enthält verhältnismäßig starke Wechselstromkomponenten. Zur Glättung des Fahrleitungsstromes ist daher ein Filter auf der Eingangsseite des Stromrichters zwischen dem Stromrichter 3 und dem Stromabnehmer angeordnet. Das Filter besteht aus einer Drossel 4 und einem

9098U/0743

1G,8.1978 ZO 529 P

- sr-

Kondensator 6. Zur Begrenzung des Ladestromes des Kondensators beim Anfahren oder nach kurzzeitigen Netzspannungsausfällen liegt ein Widerstand 6 in Reihe mit der Drossel. Parallel zum Widerstand liegt ein Thyristor 7, dessen Durchlaßrichtung mit der Stromrichtung beim Antreiben durch den Motor zusammenfällt.

Mit "Antreiben" ist hier der Betriebsfall gemeint, bei welchem dem Motor Leistung von der Fahrleitung zugeführt wird. Bei dem entgegengesetzten Betriebsfall, dem "Bremsen", fließt (wenn elektrische Nutzbremsung angewendet wird) Leistung vom Motor zur Fahrleitung.

Während des Antreibens wird bei normalem, ungestörtem Betrieb ein kontinuierliches Steuersignal an den Thyristor gegeben, das den Thyristor stromdurchlässig hält. Der Nutzstrom fließt daher durch den Thyristor. Beim Anlassen der Anordnung ist die Kondensatorspannung U_c Null. Um den Ladestrom zu begrenzen, wird daher an den Thyristor solange kein Steuersignal abgegeben, wie der Unterschied zwischen der Leitungsspannung U, und der Kondensator spannung U_c nicht auf einen vorgegebenen Wert abgesunken ist. Der Ladestrom fließt also zunächst durch den Widerstand 6, der den Strom begrenzt. Wenn der vorgegebene Differenzwert U -U_c unterschritten wird, wird der Thyristor gezündet, der dann den Nutzstrom am Widerstand vorbeileitet. Der Thyristor 7 dient also als Parallelschalter für den Widerstand 6.

- 6 8098U/0743

18.8.1978 20 529 P

Bei einem Absinken der Leitungsspannung um mehr als einen bestimmten Betrag oder bei Ausfall der Leitungsspannung, wird das Steuersignal vom Thyristor fortgenommen. Der Thyristor wird nichtleitend. Wenn die Leitungsspannung ihren ursprünglichen Wert wieder annimmt, sperrt der Thyristor den Nutzstrom, der dann durch den Widerstand 6 fließt. Der Kondensator, der sich inzwischen entladen hat, wird über den Widerstand 6 aufgeladen, bis die Kondensatorspannung einen solchen Wert erreicht hat, daß der Thyristor 7 gezündet und damit der Widerstand 6 kurzgeschlossen werden kann, ohne daß ein allzu hoher Ladestromstoß auftritt.

Durch das außerordentlich schnelle Ansprechen des Thyristors erreicht man auch bei sehr kurzzeitigen Leitungsspannungsausfällen, die beispielsweise durch Bügelspringen verursacht werden, einen Schutz gegen LadeStromstöße. Bei einer Anordnung nach der Erfindung werden also die bei bereits bekannten Anordnungen nach kurzzeitigen Leitungsspannungsausfällen auftretenden hohen Ladeströme wirksam verhindert.

Die Anordnung kann zweckmäßigerweise durch Glieder ergänzt werden, die den Stromrichter 3 bei Ausfall oder kräftigem Abfall der Leitungsspannung sperren. Hierdurch wird verhindert, daß der Kondensator vom Nutzstrom des Stromrichters entladen wird, und der Unterschied zwischen Leitungs- und Kondensatorspannung ist beim Wiederkehren der Leitungsspannung folglich kleiner, als es ohne diese Maßnahme der Fall sein würde. Dies trägt zu einer weiteren Reduzierung der Lade Stromstöße bei.

Ö09ÖU/074I ₇

18.8.1978 20 529 P

•/10·

Fig. 2 zeigt eine Anordnung gemäß Fig. 1 in detaillierterer Ausführung. In Reihe mit dem Widerstand 6 liegt eine Diode 10, die beim Leitungsspannungsausfall oder -abfall die Kondensatorspannung sperrt. Hierdurch wird eine eventuelle Entladung des Kondensators über den Widerstand 6 verhindert. Ferner wird erreicht, daß die links von der Diode 10 gemessene Spannung U_L ein von der Kondensatorspannung unbeeinflußtes Maß für die Leitungsspannung darstellt. Ferner ist ein Schütz 11 vorgesehen, um bei elektrischer Nutzbremsung den Widerstand 6 und die Diode 10 zu überbrücken, so daß der Bremsstrom vom Motor zur Fahrleitung fließen kann. Um die Schaltelemente 7 und zu schützen, wenn das Schütz 11 öffnet, während Strom durch die Drossel zur Leitung fließt, ist eine Freilaufdiode 12 vorgesehen.

Ein resistiver Spannungsteiler 15 ist zum Messen der Leitungsspannung IL vorgesehen. Ein verhältnismäßig großer Widerstand 16 ergibt bei Netzspannungsausfall einen gut definierten Nullwert der Spannung U_T. Ein Spannungsteiler 17 dient zum Messen der Kondensatorspannung U .

Der Stromrichter 3 besteht aus einem an sich bekannten GS-Umrichter mit einem mit Löschkreis versehenen Thyristor 31, der abwechselnd Zünd- und Löschsignale von einem Steuerglied 32 erhält. In Reihe mit dem Gleichstrommotor M liegt eine Glättungsdrossel 33, die ganz oder teilweise aus der Er-

- 8 9Q98U/07U

18.8.78 20 529 P

regerwicklung des Motors bestehen kann. Eine Freilaufdiode 34 führt den Motorstrom während des nichtleitenden Intervalls des Thyristors 31. Beim Antrieb ist das Schütz 18 eingeschaltet, und beim Bremsen ist das Schütz 19 eingeschaltet.

Die von den Spannungsteilern 15 und 17 erhaltenen Meßwerte von U_ und U-, werden einem Summierungsglied 20 zugeführt, das ein Signal bildet, welches dem Unterschied U- - Up entspricht. Dieses Signal wird einem Niveaudetektor 21 zugeführt. Der Detektor liefert eine logische Eins, wenn U, - U„ zwischen einem vorgegebenen positiven und einem vorgegebenen negativen Wert liegt, während er eine logische Null abgibt, wenn Uy - \3„ außerhalb dieser Grenzwerte liegt. In einem typischen Fall mit einer Leitungsspannung von 600 V können die beiden Grenzwerte beispielsweise mit + 150 V und - 150 V gewählt werden. Das Ausgangssignal des Detektors wird über ein Verzögerungsglied 22 einem UND-Glied 23 zugeführt. Das Verzögerungsglied 22 verzögert den Übergang vom Wert 0 zum Wert 1 solange, daß dem UND-Glied keine Eins zugeführt werden kann, wenn U, nach einem Leitungsspannungsausfall den Wert von Ug passiert. Der Übergang des Ausgangssignals des Verzögerungsgliedes 21 von dem Wert 1 zu dem Wert 0 wird dagegen unverzögert weitergegeben. Das Signal U_c wird ferner einem Niveaudetektor 24 zugeführt, der eine Null abgibt, wenn Ug kleiner als ein vorgegebener Wert, z.B. 300 V (bei einer Netzspannung von 600 V), ist. Der An-

8098U/0743

18.8.78 20 529 P

sprechwert (Umschlagsniveau) des Detektors ist so zu wählen, daß er den niedrigsten Wert der Leitungsspannung unterschreitet, bei dem die Antriebsanordnung während des Antreibens des Motors normal arbeiten soll. Der Detektor 24 verhindert, daß der Thyristor ein Steuersignal beim Einschalten der Leitungsspannung beim Anlassen der Antriebsanordnung erhält.

Wenn die Ausgangssignale der Glieder 21 und 24 beide den Wert 1 haben, dann liefert also (abgesehen von der Zeitverzögerung in dem Glied 22 und unter der Voraussetzung, daß das Ausgangssignal des Gliedes 28 auch den Wert 1 hat) das UND-Glied 23 eine Eins. Dieses Signal wird einem Steuerimpulsglied 25 zugeführt, welches, solange das Ausgangssignal des Gliedes 23 den Wert 1 hat, ein kontinuierliches Steuersignal an den Thyristor 7 gibt.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 23 wird ferner dem Steuerglied 32 des Stromrichters 3 zugeführt. Wenn das Signal den Wert 0 hat, so wird der Stromrichter gesperrt, d.h. seine Halbleiterventile erhalten keine Steuerimpulse, und der Stromrichter hört auf zu arbeiten. Wenn das Signal den Wert 1 hat, so wird der Stromrichter freigegeben. Während des Antreibens des Motors M ist das Schütz 18 geschlossen und die Schütze 11 und 19 sind geöffnet, Wenn die Anordnung angelassen und an die Leitung angeschlossen wird, ist U_c « 0, d.h. (wenn U_L » 600 V) U_L - U_Q = 600 V.

9098U/0743 - 10 -

18.8.78 2U 529 P

Die Ausgangssignale der Glieder 21 und 24 sind beide Null. Der Stromrichter ist gesperrt, und an den Thyristor 7 wird kein Steuersignal abgegeben. Der Kondensator wird über den Widerstand 6 aufgeladen. Wenn U_c den vom Detektor 24 bestimmten Wert erreicht, nimmt das Ausgangssignal des Detektors den Wert 1 an. Wenn U_c danach einen solchen Wert erreicht hat, daß U, - U« kleiner wird als der vom Detektor 21 bestimmte obere Grenzwert, »o wird auch (nach der vom Glied 22 bestimmten Verzögerung) das Ausgangssignal des Gliedes 22 eine Eins. Hierbei (es wird vorausgesetzt, daß das Ausgangssignal des Gliedes eine Eins ist) erhält der Thyristor 7 ein Steuersignal und übernimmt den Strom vom Widerstand 6, so daß der Kondensator 5 schnell auf den Wert der Leitungsspannung aufgeladen wird. Gleichzeitig wird der Stromrichter 3 freigegeben.

Bei ungestörtem Betrieb ist danach U_C»U, . Der Thyristor erhält ein kontinuierliches Steuersignal und bleibt dadurch, unabhängig von kleinen zufälligen Variationen von IL, stromdurchlässig. Bei einem plötzlichen, kräftigen Leitungsspannungsabfall oder bei Ausfall der Leitungsspannung nimmt das Ausgangssignal des Giedes 21 den Wert 0 an. Bei Ausfall der Leitungsspannung wird U, => 0, d.h. U_L - U_c = -600 V (bei dem oben angegebenen Leitungsspannungsnennwert). Das Steuersignal an den Thyristor 7 verschwindet augenblicklich und gleichzeitig wird der.Stromrichter gesperrt. Durch den Einfluß der Diode 10 und durch die Sperrung des Stromrichters wird der Kondensator 5 verhältnis-

9098U/0743

- 11 -

18.8.78 20 529 P

mäßig langsam entladen. Bei kurzzeitigen Spannungsausfällen werden daher U, - U_c bei Rückkehr der Leitungsspannung unter dem oberen Grenzwert des Detektors 21 liegen, der Thyristor 7 erhält unmittelbar (abgesehen von der Verzögerung in 22) einen Steuerimpuls und wird stromführend, und der Stromrichter wird unmittelbar entsperrt. Der Betrieb geht also unmittelbar und mit einem Mindestmaß an Störungen weiter.

Bei einem längeren Spannungsausfall kann nicht vermieden werden, daß der Kondensator sich soweit entlädt, daß U_L - Up bei wiederkehrender Spannung über dem oberen Grenzwert des Detektors liegt. Eventuell kann er sogar soweit entladen sein, daß U_c unter den Umschlagswert des Detektors 24 sinkt. Bei Wiederkehr der Netzspannung ist dann das Ausgangssignal des Gliedes 21 (und eventuell auch des Gliedes 24) Null. Der Thyristor 7 erhält kein Steuersignal, und der Ladestrom zum Kondensator fließt durch den Widerstand 6. Wenn der Kondensator so weit aufgeladen ist, daß die Ausgangssignale der Glieder 21 und 24 beide den Wert 1 annehmen, so wird der Thyristor 7 gezündet und der Stromrichter wird freigegeben. Wenn das Fahrzeug aus einem spannungsführenden Leitungsabschnitt in einen spannungslosen Leitungsabschnitt überwechselt, besteht in gewissen Fällen die Gefahr, daß zwischen dem spannungsführenden Abschnitt und dem Stromabnehmer ein Lichtbogen entsteht und infolgedessen ein Unterschied zwischen U„ und υ, nicht indiziert wird, was bedeutet, daß die

B098U/0743 _ ₁₂ _

18.8.1978 ZO 529 P

. 45·

Gefahr eines unzulässig hohen Ladestromes besteht, wenn das Fahrzeug wieder in einen spannungsführenden Abschnitt gelangt. Um dies zu verhindern, ist ein differenzierendes Glied vorgesehen. Die Leitungsspannung U, wird einem differenzierenden Glied 26 mit negierendem Eingang zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Gliedes wird einem Niveaudetektor 27 zugeführt. Der eingestellte Wert dieses Gliedes kann konstant oder aber, wie in Fig. 2 gezeigt, von der Fahrzeuggeschwindigkeit ν abhängig sein. Der Ansprechwert kann somit beispielsweise bei der Fahrzeuggeschwindigkeit Null klein sein, z.B. 2 V/ms, und mit der Fahrzeuggeschwindigkeit bis auf einen Höchstwert, z.B. 5 V/ms, bei maximaler Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigen. Das Ausgangssignal des Gliedes 27 wird einem Verzögerungsglied 28 zugeführt, das den Übergang von 1 nach 0 um die Zeit t₂, z.B. 5 - 10 ms, verzögert. Beim Übergang von 0 nach 1 findet keine Verzögerung statt. Auf diese Weise werden unerwünschte Sperrungen des Thyristors 7 und des Stromrichters 31 vermieden.

Bei ungestörtem Betrieb ist der zeitliche Differentialquotient von U, klein, und die Ausgangssignale der Glie-

- 13 -

809814/0743

13,8.78 ?.ύ 529

der 27 und 28 haben daher den Wert 1. Venn das Fahrzeug in einen spannungslosen Abschnitt gelangt, den Kontakt mit dem früheren Abschnitt jedoch über einen Lichtbogen beibehält, so sprechen, wie vorstehend erläutert, die Glieder 20 bis 22 nicht an, so daß eine Sperrung des Thyristors 7 und des Stromrichters 31 dann nicht stattfinden würde. In diesem Fall wird jedoch UV so schnell kleiner, daß das Umschlagsniveau des Gliedes 27 überschritten wird. Das Ausgangssignal dieses Gliedes schlägt dann von 1 in 0 um, und dasselbe geschieht nach der Zeit t~ mit dem Ausgangssignal des Gliedes 28. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 23 wird dann Null, und der Thyristor 7 sowie der Stromrichter 31 werden gesperrt.

Das Abtasten der Leitungsspannung durch den Differenzierschutz, also die Glieder 26, 27 und 28, geschieht in Fig. 2 rechts der Drossel 4 (an dem Spannungsteiler 15). Alternativ kann das Abtasten der Leitungsspannung durch den Differenzierschutz links von der Drossel 4 erfolgen. Der Spannungsteiler 15 zum Messen von U_L ist in Fig. 2 rechts von der Drossel 4 angeordnet, was einen niedrigeren Oberwellengehält im Meßsignal ergibt. Alternativ kann der Spannungsteiler auch links von der Drossel angeordnet werden.

Bei elektrischer Nutzbremsung wird das Schütz 18 ausgeschaltet, und die Schütze 11 und 19 werden eingeschaltet.

9098U/O743 -14-

13.8.78 20 529 P

Der Thyristor 7 und dessen Steueranordnung haben dabei keine Funktion, und irgendwelche Probleme mit Ladestromstößen treten bei dieser Betriebsart nicht auf.

Das Schütz 11 kann durch einen Thyristor mit Durchlaßrichtung nach links im Sinne der Figur ersetzt werden, der während des Bremsens gezündet und während des Antreibens gelöscht ist. Beim Bremsen überbrückt ein solcher Thyristor dann den Widerstaid 6, die Diode 10 und den Thyristor 7 auf gleiche Weise wie das Schütz 11. Alternativ kann das Schütz 11 durch eine Diode mit Durchlaßrichtung nach links im Sinne der Figur ersetzt werden.

In bestimmten Fällen kann es von Nachteil sein, den Stromrichter bei einem Abfall der Leitungsspannung zu sperren. In solchen Fällen kann man als Alternative z.B. den Stromrichter nur dann sperren, wenn die Leitungsspannung größer als die Kondensatorspannung ist oder wenn die Leitungs- oder Kondensatorspannung den kleinsten zulässigen Wert unterschreitet.

Fig. 3a zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Der Thyristor 7 ist hier in Reihe mit dem Widerstand 6 angeordnet. Beim Anlassen der Anordnung ist das. Schütz 41 offen, und der Thyristor 7 erhält ein kontinuierliches Steuersignal. Der Kondensator 5 wird über den Widerstand und den Thyristor 7 aufgeladen. Wenn der Unterschied

9098U/0743 - '¹⁵-

13.8.7C 20 329 P

zwischen U, und U« klein genug geworden ist, wird das Schütz 41 geschlossen und der Widerstand 6 dadurch überbrückt. Bei einem Ausfall der Leitungsspannung oder einem plötzlichen kräftigen Spannungsabfall wird das Steuersignal zum Thyristor augenblicklich fortgenommen und das Schütz wird geöffnet. Bei Rückkehr der Spannung wird der Thyristor wieder gezündet, jedoch erst, nachdem das Schütz 41 wirklich geöffnet werden konnte, und der Kondensator wird auf gleiche Weise wie beim Anlassen aufgeladen. Der Thyristor verhindert hier also, genau wie bei der Anordnung nach Fig. 2, den bei bekannten Anordnungen nachteiligen Ladestromstoß. Das Schütz 11 wird, ebenso wie in Fig. 2 beim Bremsen eingeschaltet. Eines oder beide der Schütze 11 und 41 in Fig. 3a können durch Thyristoren ersetzt werden. Fig. 3b zeigt eine Abwandlung der Schaltung gemäß Fig. 3a, bei der beide Schütze durch Thyristoren 42 und 43 ersetzt sind.

Fig. 4 zeigt eine Alternative zu der Anordnung nach Fig. 2, wobei das Schütz 11 durch eine Diode 44 ersetzt ist, welche den Widerstand 6 und den Thyristor 7 bei elektrischer Nutzbremsung überbrückt. Die Diode 10 in Fig_f 2 kann dabei fortgelassen werden.

Im Vorangegangenen wurden Anordnungen nach der Erfindung erläutert, bei denen ein Stromrichter direkt aus einer gleichspannungsführenden Fahrleitung mit Gleichstrom gespeist wird. Die Anordnung nach der Erfindung kann auch bei

909814/0743

- 16 -

16.8.78 20 529 ?

./is.

Fahrzeugen verwendet werden, bei denen der Stromrichter von einer wechselspannungsführenden Fahrleitung über einen Gleichrichter gespeist wird.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird der Thyristor 7 sowohl bei Ausfall der Spannungszufuhr als auch bei einem plötzlichen Abfall der Leitungsspannung um mehr als einen bestimmten Betrag gesperrt, was durch Messen der Leitungsund Kondensatorspannung erreicht wird. Die Erfassung des Ausfalles der Spannungszufuhr kann jedoch auch mit anderen Mitteln erfolgen.

Bei einer Anordnung nach der Erfindung ist ein steuerbares Halbleiterelement in der einen Speiseleitung zwischen dem Stromabnehmer und dem Kondensator angeordnet. Bei Leitungsspannungsausfall wird das Halbleiterelement gesperrt, was praktisch augenblicklich geschieht. Bei Rückkehr der Leitungsspannung (oder vorher) kann dann ein eventuell erforderliches Einschalten des Begrenzungswiderstandes ohne besondere Anforderungen an Schnelligkeit vorgenommen werden, bevor oder während das Halbleiterelement in den leitenden Zustand gesteuert wird. Auch bei sehr kurzzeitigen Ausfällen der Leitungsspannung erhält man daher einen vollständigen Schutz gegen unzulässig hohe Ladestromstöße.

- 17-9098H/0743

15.3.78 2C -529 P

Bei der Ausführungsform nach Figur 1 und 2 dient das Halbleiterelement gleichzeitig als Ein- und Aussfchaltglied für den BegrenzungswiderBtand. Hierdurch erhält man eine außerordentlich einfache und vorteilhafte Anordnung.

909814/0743

<2

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. j Elektrische Fahrzeug-Antriebsanordnung, die über eine Fahrleitung und einen Stromabnehmer gespeist wird und die mit einem gleichstromgespeisten Stromrichter zur.Speisung eines Antriebsmotors und mit einem auf der Eingangsseite des Stromrichters angeordneten Filterkondensator zur Glättung des dem Stromrichter zugeführten Stromes versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein steuerbares Halbleiterelement (7) zwischen dem Kondensator (5) und dem Stromabnehmer (2) angeschlossen ist, welches bei ungestörtem Betrieb während des Antreibens des Fahrzeuges von dem dem Stromrichter zugeführten Strom durchflossen wird, und daß eine Steueranordnung (20 - 25) vorhanden ist, welche bei Ausfall der Spannungszufuhr von der Fahrleitung das Halbleiterelement sperrt.

2. Elektrische Fahrzeug-Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung Glieder (15, 17) zur Erfassung der Kondensatorspannung un der Leitungsspannung enthält und daß die Steueranordnung ein Signal zur Sperrung des Halbleiterelementes liefert, wenn die Differenz zwischen den genannten Spannungen einen vorgegebenen Wert überschreitet.

809814/07*3

ORIGINAL INSPECTED

- 19 -

18.S.78 20 5?S P

3. Elektrische Fahrzeug-Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung bei Sperrung des Halbleiterelementes ein Signal an den Stromrichter zu dessen Sperrung liefert.

4. Elektrische Fahrzeug-Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die einen Widerstand zur Begrenzung des Ladestroms des Kondensators enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Halbleiterelement (7) parallel zu dem Widerstand (6) liegt.

5. Elektrische Fahrzeug-Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (6) mit einer Diode (10) in Reihe geschaltet ist und daß das Halbleiterelement (7) zu dieser Reihenschaltung parallel liegt.

6. Elektrische Fahrzeug-Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die einen Widerstand zur Begrenzung des Ladestroms des Kondensators enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement (7) in Reihe mit dem Widerstand (6) liegt und daß ein Schalterglied (41, 43) parallel zu dem Widerstand (6) liegt.

7. Elektrische Fahrzeug-Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalterglied (11, 42) parallel zu dem steuerbaren Halbleiterelement (7) derart angeschlossen ist, daß es bei elektrischer Nutzbremsung des Antriebsmotors das HaIb-.... B098U/0743

18-3.78 20 529 P

lelterelement (7) zu überbrücken vermag.

8. Elektrische Fahrzeug-Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Halbleiterelement ein Thyristor ist.

9. Elektrische Fahrzeug-Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung Glieder (26-28) enthält, welche die Änderungsgeschwindigkeit der Leitungsspannung erfassen und das Halbleiterelement (7) und/oder den Stromrichter (3) sperren, wenn die Leitungsspannung mit einer Geschwindigkeit abnimmt, die größer als ein bestimmter fester oder variierender Wert ist.

8098U/0743 _n^_Tcn

ORIGINAL INSPECTED