DE3150921C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Triebfahrzeuge, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.

Eine solche An­ ordnung ist z. B. durch BBC-Mitteilungen 12-74, S. 531 bis 539, bekannt, wo sie z. B. bei Trolleybussen eingesetzt wird. Dabei wird aus einem Gleich­ spannungsnetz über Doppelstromabnehmer eingespeist und die Anordnung ist mit einem Brückengleichrichter als Verpolschutz ausgerüstet. Der Eingangsbrücken­ gleichrichter erlaubt ohne Umschaltmanöver den Betrieb unabhängig von der Fahrleitungspolarität, d. h. bei einem Überfahren von Kreuzungen, Weichen und Wendeschleifen im Oberleitungsnetz wird ein Wechsel der Polarität an der Traktionsausrüstung vermieden. Bei Bremsbetrieb wird der verwendete nachge­ schaltete Gleichstromsteller dann zweipolig abgetrennt und der Fahrmotor ar­ beitet auf einem Bremswiderstand.

Durch den notwendigen Verpolschutz kann einer der größten Vorteile der Leistungs­ elektronik - die Rückspeisung der Bremsenergie ins Fahrleitungsnetz - nicht ge­ nutzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, auch für Fahrzeuge mit Doppelstromabnehmer und Chopper- oder Drehstromtechnik eine Rückspeisung der Bremsenergie zu erreichen. Immerhin ist bei Stadtbahnen damit eine Energieeinsparung bis zu 30% erreich­ bar.

Diese Aufgabe wird für eine Anordnung der eingangs genannten Art gemäß den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestal­ tungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im nachstehen­ den näher erläutert, wozu auch auf die Zeichnung verwiesen wird.

Die Figur zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Rückspeisung der Bremsenergie.

Mit 1 ist ein Gleichstrommotor bezeichnet, der in Fahrschaltung über einen Doppelstromabnehmer 2, 3, einen Brückengleichrichter 4 mit den Zweigen a bis d, ein Schütz und einem Hauptgleichstromsteller 5 vom Fahrleitungsnetz 01 gespeist wird. Dargestellt ist der Motor 1 bereits in Bremsschaltung. Mit 6 ist eine Freilaufdiode, mit 7 ein Bremsthyristor und mit 8 das Netzfilter bezeichnet. Den beiden im Vorzugsbetrieb stromführenden Zweigen a und c des Brückengleich­ richters 4 ist je ein Thyristor 9 bzw. 10 zur Führung des Rückspeisestromes bei Nutzbremsbetrieb antiparallel geschaltet. Durch eine Steuerlogik ist sicher­ zustellen, daß eine Netzrückspeisung nur zugelassen wird, wenn eine bestimmte Polarität, die Vorzugspolarität, am Stromabnehmer 2, 3 herrscht. Die Schaltung kann aber auch in gleichartiger Weise so erweitert werden, daß Netzrückspeisung bei jeder Polarität möglich ist.

Zum Nutzbremsen werden die Ventile im Zweig a und c des Brückengleichrichters 4 durch die Thyristoren 9 und 10 überbrückt. Es ist dafür zu sorgen, daß die Thy­ ristoren 9 und 10 sofort nach Erfassung veränderter Potentiale gelöscht werden bzw. beim Verlöschen des Rückspeisestroms I = 0 nicht wieder gezündet werden. Das Verlöschen des Stromes in den Thyristoren 9 und 10 erfolgt beim Einschalten der Widerstandsbremse. Der zu erfassende Zeitpunkt ist gekommen, wenn die Rückspei­ sung wegen des üblichen Isolierstücks in der Oberleitung nicht mehr möglich ist und der Strom zu 0 wird. Die Zeit, die der Stromabnehmer stromlos auf dem Isolier­ stück schleift (nach dem Verlöschen des Lichtbogens) muß groß genug sein, daß der Rückspeisethyristor seine Sperrfähigkeit in Vorwärtsrichtung erlangt. Für die Steuerung der Rückspeisethyristoren 9 und 10 ist noch eine Steuerlogik vorge­ sehen. Sie wird im Verlauf der folgenden Funktionsbeschreibung näher erläutert.

Zur Funktion

Wird der Stromabnehmer 2, 3 an das Fahrleitungsnetz 01 gelegt, dann werden die Fahrleitungsspannung durch einen Meßwandler 11 und evtl. Strom im Rückstrom­ thyristor 10 über einen Meßstromwandler 12 nach Größe und Richtung erfaßt. Ist dabei der Strom in Meßstromwandler 12 I = 0, dann wird über einen zweiten Trigger 13 und eine Negationsstufe 14 ein Monoflip 15 aktiviert, das den Aus­ gang eines nachgeschalteten Flip-Flops 16 auf "low" setzt. Dies würde über eine Negationsstufe 17 und ein zweites Monoflop 18 zu einem Einschalten einer Wider­ standsbremse führen, wenn Bremsbefehl vorläge. Dies soll im Augenblick nicht gegeben sein, es wird elektrisch nicht gebremst.

Die Erfassung der richtig gepolten Fahrdrahtspannung ist durch eine Diode 19 hinter Meßwandler 11 sichergestellt. Liegt die richtige Fahrdrahtpolung vor, wird über Trigger 20 ein drittes Monoflop 21 zur Impulsabgabe veranlaßt und über ein Zeitverzögerungsglied 22 das Flip-Flop 16 zeitverzögert gesetzt. Die Verzögerung muß dabei so groß sein, daß - wenn dieser Setzimpuls eintrifft - der Ausgangsimpuls von Monoflop 15 nicht mehr am Rücksetzeingang von Flip-Flop 16 anliegt. Mit dem Setzen des Flip-Flops 16 ist dessen Ausgang "high" und über ein nachgeschaltetes Und-Glied 23 muß bei Vorliegen der weiteren Und-Bedingung - dem Bremsbefehl - ein Zündimpulsgeber 24 eingeschaltet werden, der die Thyristoren 9, 10 durchsteuert. Während der Bremsbefehl über einen Setzeingang einer Kipp­ stufe 25 geführt ist, liegt an dem Rücksetzeingang der Fahrbefehl. Der Aus­ gang zum Und-Glied 23 ist über ein weiteres Und-Glied 26 geführt, dessen zweiter Eingang am Ausgang des Triggers 20 angeschlossen ist.

Liegt als Fahrdrahtspannung U _N = 0 oder aber eine gegenüber der Normalpolung um­ gekehrte Polung vor, dann verhindert die Diode 19 die Auslösung des Triggers 20 und damit eine Freigabe, selbst wenn die sonstigen Bedingungen für eine Rück­ speisung gegeben sind. Der Ausgang vom Und-Glied 26 ist dann "low", ebenso der Ausgang vom Und-Glied 23 und es werden keine Zündbefehle vom Zündimpulsgeber 24 abgegeben.

Wird der Befehl "fahren" gegeben, wird der Ausgang von Kippstufe 25 "low" und das Und-Glied 26 sorgt für "low" am Ausgang von Und-Glied 23. Beim Befehl "bremsen" sind beide Eingänge des weiteren Und-Gliedes 26 "high" und, da Flip- Flop 16 gesetzt ist, auch beide Eingänge von Und-Glied 23. Die Zündung der Thyri­ storen 9 und 10 kann erfolgen. Erreicht der Stromabnehmer 2, 3 vor einer Kreuzung das Isolierstück, so kann der Strom nur noch kurzzeitig über den Lichtbogen zu­ rückspeisen, der Strom im Thyristor 10 geht zurück und wird erfaßt. Die negative Flanke der stromproportionalen Ausgangsspannung von Meßstromwandler 12 bewirkt durch Inversion in der Negationsstufe 14 und den damit erfolgenden Impuls von Monoflop 15 das Löschen von Flip-Flop 16. Damit wird der Ausgang von Und-Glied 23 wieder "low" (keine Zündimpulse mehr) und durch Negationsglied 17 erfolgt die Auslösung der Widerstandsbremse durch den Impuls vom Monoflop 18.

Durch die Erfindung kann eine sichere Rückspeisung der Bremsenergie auch bei Trolleybussen durchgeführt werden mit den bekannten Vorteilen. Bei falscher Polarität oder fehlender Aufnahmebereitschaft des Netzes wird automatisch auf Widerstandsbremse umgeschaltet.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung für Triebfahrzeuge, die aus einem Gleichspannungsnetz über Doppelstromabnehmer gespeist werden und mit einem Brückengleichrich­ ter als Verpolschutz augerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei stromführende Zweige (a, c) des Brückengleichrichters (4) mit antiparallelen Thyristoren (9, 10) für Rückstromführung beschaltet sind und daß die Thyristoren (9, 10) von einem logikgesteuerten Zündimpuls­ geber (24) Zündimpulse erhalten, sofern die Kriterien Bremsbefehl, richtige Netzspannungspolarität und Rückstrom ungleich 0 erfüllt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündimpulsgeber (24) von einem Und-Glied (23) gesteuert ist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang eines weiteren Und-Gliedes (26) mit dem Durchschaltkriterium "Vorliegen des Bremsbefehls und richtige Netzspannungs­ polarität" und dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines Flip-Flops (16) verbunden ist, das einen von der Netzspannung beeinflußten Setzeingang und einen vom Rückstrom beeinflußten Rücksetzeingang aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Netzspannung über einen Meßwandler (11) erfaßt ist, dessen Ausgang über einen nachgeschalteten Trigger (20), ein Monoflop (21) und ein Verzögerungsglied (22) an den Setzeingang des Flip-Flops (16) gelegt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rückstrom über einen Meßstromwandler (12) erfaßt ist, dessen Ausgang über einen nachgeschalteten zweiten Trigger (13), eine Negations­ stufe (14) und ein Monoflop (15) an den Rücksetzeingang des Flip-Flops (16) gelegt ist.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Widerstandsbremse vom Ausgang des Flip-Flops (16) über ein Negationsglied (17) und ein zweites Monoflop (18) aktivierbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vom Bremsbefehl eine Kippstufe (25) setzbar ist, die über einen Fahrbefehl rücksetzbar ist.