DE3338318C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstromsteller schaltung für ein elektrisches Fahrzeug mit automatischer Feldschwächung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a DC chopper circuit for an electric vehicle with automatic Field weakening according to the preamble of claim 1.
Eine solche Gleichstromstellerschaltung ist aus Brown Boveri Mitteilungen 12 (1978), S. 777-785 "10 Jahre BSC-Gleich stromsteller für Nahverkehrsfahrzeuge" und der BBC- Druckschrift Nr. D VK 90 041 D "Die BBC-Gleichstrom steller-Ausrüstung für den Stadtbahnwagen M/N "Sonderdruck aus "nahverkehrs-praxis", Jg. 26, Heft 11 u. 12 bekannt. Dabei wird bei der Antriebsschaltung für einen Gleich strom-Reihenschlußmotor der Feldschwächbetrieb - ohne den sonst üblichen Zusatzaufwand für Widerstände und Kontakte oder gar eigenen Feldsteller - automatisch dadurch eingestellt, daß der vom Anker auf das im Freilaufkreis liegende Feld kommutierende Strom mit zunehmender Aussteuerung kontinuierlich abnimmt, bis an einen fest eingestellten, dem Motor zuträglichen klein sten Erregergrad. Such a DC regulator circuit is from Brown Boveri Mitteilungen 12 (1978), pp. 777-785 "10 Years BSC Equal current controller for local vehicles "and the BBC Publication No. D VK 90 041 D "The BBC direct current actuator equipment for the M / N tram "Special print from" Nahverkehr-praxis ", vol. 26, issues 11 and 12. Known in the drive circuit for a match current series motor of field weakening operation - without the usual additional effort for resistors and Contacts or even your own field controller - automatically adjusted in that the anchor on the in Freewheeling field with commutating current increasing modulation continuously decreases until on a fixed, small, beneficial to the engine most pathogen level.
Eine unmittelbare Parallelschaltung von Motoren an einem Gleichstromsteller ist mit Hilfe dieser bekannten Schaltung jedoch nicht möglich, da durch Maschinento leranzen, die unter Umständen noch durch Ankerrückwir kungen verstärkt werden, unzulässig hohe Unterschiede der Motorbelastungen entstehen können.A direct parallel connection of motors on one DC chopper is known with the help of this However, switching is not possible because of the machine lerances that may still be due to anchor back intensified, impermissibly high differences the engine loads can arise.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrun de, eine Gleichstromstellerschaltung für elektrische Fahrzeuge mit automatischer Feldschwächung der eingangs genannten Art anzugeben, die zur Speisung von parallel geschalteten Motoren geeignet ist.On this basis, the invention is based on the object de, a DC regulator circuit for electrical Vehicles with automatic field weakening at the beginning Specify the type specified for feeding parallel switched motors is suitable.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeich neten Merkmale gelöst.This object is characterized by in claim 1 Features resolved.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Ankerströme der parallel geschalteten Motoren durch Beeinflussung der Erreger ströme auf Gleichheit regelbar sind und sich somit trotz Maschinentoleranzen keine unzulässig hohen Unterschiede der Motorbelastung einstellen können.The advantages that can be achieved with the invention exist especially in that the armature currents are parallel switched motors by influencing the exciter flows on equality can be regulated and thus despite Machine tolerances no impermissibly high differences the engine load can adjust.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims marked.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich nung dargestellten Ausführungsform erläutert.The invention is based on the in the drawing illustrated embodiment explained.
In der Figur ist eine Schaltung zum Parallelbetrieb von Motoren an einem Gleichstromsteller mit im Fahrbetrieb automatisch einsetzender bzw. im Bremsbetrieb geregelter Feldschwächung dargestellt. Am Pluspol 1 einer Energie quelle (Fahrleitungsnetz) liegen in Reihenschaltung eine Eingangsfilterdrossel 2, ein erster Fahrschalter F 1, ein zünd- und löschbarer elektronischer Schalter 3, ein zweiter Fahrschalter F 2 (der gleichzeitig als Brems schalter B 2 dient) und ein erster Gleichstrom-Reihen schlußmotor 4 mit seiner Ankerwicklung 5. Die Ankerwick lung 5 ist andererseits über die Reihenschaltung einer ersten Seriendiode 6, eines dritten Fahrschalters F 3 (der gleichzeitig als Bremsschalter B 3 dient), einer Motorglättungsdrossel 7, sowie weiterer Fahrschalter F 6 und F 7 mit dem Minuspol der Energiequelle verbunden.In the figure, a circuit for parallel operation of motors on a DC chopper is shown with field weakening that starts automatically during driving operation or is regulated during braking operation. At the positive pole 1 of an energy source (catenary network) are in series an input filter choke 2 , a first drive switch F 1 , an ignitable and erasable electronic switch 3 , a second drive switch F 2 (which also serves as a brake switch B 2 ) and a first direct current -Rows final motor 4 with its armature winding 5 . The armature winding 5 is on the other hand connected via the series connection of a first series diode 6 , a third travel switch F 3 (which also serves as a brake switch B 3 ), a motor smoothing choke 7 , and further travel switches F 6 and F 7 with the negative pole of the energy source.
Am Verbindungspunkt zwischen Schalter F 2/B 2 und Anker wicklung 5 liegt eine zweite Seriendiode 9, die anderer seits mit der Ankerwicklung 11 eines zweiten Gleich strom-Reihenschlußmotors 10 verbunden ist. Die Anker wicklung 11 ist mit ihrer weiteren Klemme an den Verbin dungspunkt von Diode 6 und Schalter F 3/B 3 angeschlossen.At the connection point between switch F 2 / B 2 and armature winding 5 there is a second series diode 9 , which is connected on the other hand to the armature winding 11 of a second DC series motor 10 . The armature winding 11 is connected with its further terminal to the connection point of diode 6 and switch F 3 / B 3 .
Zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt von Filter drossel 2/ Fahrschalter F 1 und dem Minuspol 8 der Energiequelle ist ein Eingangsfilterkondensator 12 geschaltet.An input filter capacitor 12 is connected between the common connection point of filter choke 2 / driving switch F 1 and the negative pole 8 of the energy source.
Am Verbindungspunkt von elektronischem Schalter 3 und Schalter F 2/B 2 liegt ein weiterer Fahrschalter F 8, der über eine Ankerfreilaufdiode 13 mit einem ersten bzw. zweiten Feldvorwiderstand 14 bzw. 15 sowie einer Feld freilaufdiode 16 verbunden ist. An den ersten Feldvor widerstand 14 sind die Feldwicklung 17 des ersten Motors 4 und ein erster Regelthyristor 18 angeschlossen. Am zweiten Feldvorwiderstand 15 liegen die Feldwicklung 19 des zweiten Motors 10 und ein zweiter Regelthyristor 20. Die Feldwicklungen 17, 19 sind andererseits an den Verbindungspunkt der Fahrschalter F 6, F 7 angeschlossen, während die Regelthyristoren 18, 20 sowie die Diode 16 andererseits am Verbindungspunkt der Glättungsdrossel 7 und des Fahrschalters F 6 liegen. At the connection point of electronic switch 3 and switch F 2 / B 2 there is another travel switch F 8 , which is connected via an armature freewheeling diode 13 to a first or second field resistor 14 or 15 and a field freewheeling diode 16 . At the first field resistor 14 , the field winding 17 of the first motor 4 and a first control thyristor 18 are connected. The field winding 19 of the second motor 10 and a second control thyristor 20 are connected to the second field series resistor 15 . The field windings 17, 19 , on the other hand, are connected to the connection point of the travel switches F 6 , F 7 , while the control thyristors 18, 20 and the diode 16, on the other hand, are located at the connection point of the smoothing choke 7 and the travel switch F 6 .
Zur Durchführung des Bremsbetriebes ist zwischen den Verbindungspunkten von Fahrschalter F 1/elektronischer Schalter 3 und Fahrschalter F 8/Diode 13 ein erster Bremsschalter B 1 vorgesehen. Weitere Bremsschalter B 4 bzw. B 5 (die bei Richtungswechsel gleichzeitig als Fahrschalter F 4 bzw. F 5 dienen) liegen zwischen den Verbindungspunkten Schalter F 2 /elektronischer Schalter 3 und Ankerwicklung 5/Diode 6 bzw. den Verbindungspunkten Schalter F 3/Glättungsdrossel 7 und Ankerwicklung 11/ Diode 9.A first brake switch B 1 is provided between the connection points of drive switch F 1 / electronic switch 3 and drive switch F 8 / diode 13 for carrying out the braking operation. Further brake switches B 4 and B 5 (which also serve as travel switches F 4 and F 5 when changing direction) are located between the connection points switch F 2 / electronic switch 3 and armature winding 5 / diode 6 or the connection points switch F 3 / smoothing choke 7 and armature winding 11 / diode 9 .
Ein Bremsthyristor 21 ist einerseits über einen Brems schalter B 6 an den Minuspol 8, andererseits über einen Bremswiderstand 22 für Widerstandsbremsbetrieb und eine Rückspeisediode 23 an den Verbindungspunkt von Fahr schalter F 1 und elektronischem Schalter 3 angeschlossen. Der Bremsschalter B 6 legt des weiteren den Minuspol 8 an den Verbindungspunkt von Schalter F 2/B 2 und elektroni schem Schalter 3.A brake thyristor 21 is connected on the one hand via a brake switch B 6 to the negative pole 8 , on the other hand via a braking resistor 22 for resistance braking operation and a feedback diode 23 to the connection point between the driving switch F 1 and the electronic switch 3 . The brake switch B 6 also places the negative pole 8 at the connection point of switch F 2 / B 2 and electronic switch 3 .
Der Verbindungspunkt von Bremswiderstand 22 und Rück speisediode 23 ist an einen Netzschutzwiderstand 24 und eine Löschdiode 25 angeschlossen. Der Netzschutzwider stand 24 liegt andererseits am Verbindungspunkt der Fahrschalter F 6/F 7 und die Diode 25 andererseits am Verbindungspunkt von Diode 13 und Fahrschalter F 8.The connection point of braking resistor 22 and feedback diode 23 is connected to a line protection resistor 24 and a quenching diode 25 . The line protection resistor was 24 on the other hand at the connection point of the drive switch F 6 / F 7 and the diode 25 on the other hand at the connection point of diode 13 and drive switch F 8 .
Parallel zum Fahrschalter F 6 ist ein Bremsverbundwider stand 26 angeordnet.Parallel to the travel switch F 6 , a brake composite resistor was arranged 26 .
Die Schalter F 2, F 3, B 4, B 5 dienen gleichzeitig zum Richtungswechsel der Motoren 4, 10. Bei einer Drehung der Motoren im Uhrzeigersinn (dies entspricht z. B. der Vorwärts-Fahrt eines Fahrzeuges) sind im Fahrbetrieb die Fahrschalter F 1, F 2, F 3, F 6, F 7, F 8 geschlossen, während die Bremsschalter B 1, B 4, B 5, B 6 geöffnet bleiben. Im Bremsbetrieb bleiben umgekehrt die erwähnten Fahrschal ter geöffnet, während die erwähnten Bremsschalter ge schlossen sind. Bei einer Drehung der Motoren im ent gegengesetzten Uhrzeigersinn (dies entspricht z. B. der Rückwärts-Fahrt eines Fahrzeuges) ändert sich die Funk tion der Schalter F 2, F 3, B 4, B 5, d. h. die Fahrschalter F 2, F 3 werden zu Bremsschaltern B 2, B 3 und die Brems schalter B 4, B 5 werden zu Fahrschaltern F 4, F 5. Bei Drehung der Motoren im entgegengesetzten Uhrzeigersinn sind also im Fahrbetrieb die Fahrschalter F 1, F 4 , F 5, F 6, F 7, F 8 geschlossen, während die Bremsschalter B 1, B 2, B 3, B 6 geöffnet bleiben. Im Bremsbetrieb bleiben umgekehrt die erwähnten Fahrschalter geöffnet, während die erwähnten Bremsschalter geschlossen sind.The switches F 2 , F 3 , B 4 , B 5 also serve to change the direction of the motors 4, 10 . When the motors are turned clockwise (this corresponds, for example, to the forward driving of a vehicle), the driving switches F 1 , F 2 , F 3 , F 6 , F 7 , F 8 are closed while driving, while the brake switches B 1 , B 4 , B 5 , B 6 remain open. Conversely, in braking operation, the travel switch mentioned ter remain open, while the brake switches mentioned are closed ge. When the motors are turned counterclockwise (this corresponds, for example, to a vehicle traveling backwards), the function of the switches F 2 , F 3 , B 4 , B 5 changes , that is to say the travel switches F 2 , F 3 become brake switches B 2 , B 3 and the brake switches B 4 , B 5 become travel switches F 4 , F 5 . When the motors rotate counterclockwise, the driving switches F 1 , F 4 , F 5 , F 6 , F 7 , F 8 are closed while driving, while the brake switches B 1 , B 2 , B 3 , B 6 remain open. Conversely, in braking operation, the travel switches mentioned remain open while the brake switches mentioned are closed.
Das Schaltungskonzept der bei Fahrbetrieb automatisch einsetzenden Feldschwächung geht von der Tatsache aus, daß sich im Ankerfreilaufkreis - ausgeführt mit der Ankerfreilaufdiode 13 - pulsierende Ströme mit gleichen Scheitelwerten wie im Ankerkreis ausbilden. Dieser Vor gang ist nur dann möglich, wenn die dafür benötigte Zeit zur Verfügung steht. Geht die Aussteuerung des Gleich stromstellers in die Nähe von 1 (Vollaussteuerung), so reicht die Zeit für den Stromaufbau nicht mehr aus. Der Scheitelwert des Stromes im Ankerfreilaufkreis fällt gegenüber dem Scheitelwert der Ankerströme ab. Über die Freilaufkreise der Motorfelder - ausgeführt mit der Feldfreilaufdiode 16 bzw. den Regelthyristoren 18, 20 - ergibt sich eine Spitzenwertgleichrichtung der Stromim pulse des Ankerfreilaufkreises.The circuit concept of the field weakening that starts automatically during driving operation is based on the fact that pulsating currents with the same peak values as in the armature circuit form in the armature freewheeling circuit - implemented with the armature freewheeling diode 13 . This is only possible if the time required is available. If the modulation of the DC chopper is close to 1 (full modulation), the time for the current build-up is no longer sufficient. The peak value of the current in the armature freewheeling circuit drops compared to the peak value of the armature currents. About the freewheeling circuits of the motor fields - executed with the freewheeling diode 16 or the control thyristors 18, 20 - there is a peak value rectification of the current impulses of the armature freewheeling circuit.
So entstehen aus den Stromscheitelwerten des Ankerfrei laufkreises die sehr gut geglätteten Feldströme, deren Größe in Abhängigkeit der Stromscheitelwerte im Anker freilaufkreis gesteuert werden kann. So arise from the current peak values of the anchor-free running circuit the very well smoothed field currents, their Size depending on the current peak values in the armature free wheel circuit can be controlled.
Obwohl die Motorfelder in einem Nebenschlußzweig liegen, behält also die Anordnung im gesamten Arbeitsbereich ihre Reihenschlußcharakteristik. Die Schaltung mit dem ihr eigenen kontinuierlichen Feldschwächvorgang erlaubt im Gegensatz zur konventionellen Feldschwächung einen stufenlosen Betrieb ohne Einschränkung im gesamten Zugkraftgeschwindigkeitsbereich eines Gleichstromfahr zeuges.Although the motor fields are in a shunt branch, So keep the arrangement in the entire work area their series connection characteristics. The circuit with the allows their own continuous field weakening process in contrast to conventional field weakening stepless operation without restriction throughout Tractive force speed range of a DC drive stuff.
Im einzelnen sind im Fahrbetrieb wie erwähnt die Fahr schalter F 1, F 2, F 3, F 6, F 7 und F 8 geschlossen, alle übrigen Schalter sind geöffnet. Bei durchgesteuertem elektronischem Schalter 3 ergibt sich ein Ankerstromfluß vom Pluspol 1 über die Eingangsfilterdrossel 2, den Fahrschalter F 1, den elektronischen Schalter 3, den Fahrschalter F 2, die beiden parallel liegenden Reihen schaltungen Ankerwicklung 5/Seriendiode 6 bzw. Serien diode 9/Ankerwicklung 11, den Fahrschalter F 3, die Motorglättungsdrossel 7 sowie die beiden Fahrschalter F 6, F 7 zum Minuspol 8.In particular, the driving switches F 1 , F 2 , F 3 , F 6 , F 7 and F 8 are closed in driving operation, all other switches are open. When the electronic switch 3 is turned on, there is an armature current flow from the positive pole 1 via the input filter choke 2 , the travel switch F 1 , the electronic switch 3 , the travel switch F 2 , the two parallel series circuits armature winding 5 / series diode 6 or series diode 9 / armature winding 11 , the travel switch F 3 , the motor smoothing choke 7 and the two travel switches F 6 , F 7 to the negative pole 8 .
Gleichzeitig fließen in Folge der Stromspeicherwirkung der Induktivitäten der Feldwicklungen Erregerströme, d. h. Feldfreilaufströme von der Feldwicklung 17 über den Feldvorwiderstand 14 , die Feldfreilaufdiode 16 und den Fahrschalter F 6 zurück zur Wicklung 17 bzw. von der Feldwicklung 19 über den Feldvorwiderstand 15, die Diode 16 und den Schalter F 6 zurück zur Wicklung 19. Diese Erregerströme fließen bei gesperrten Thyristoren 18, 20.At the same time, excitation currents flow as a result of the current storage effect of the inductances of the field windings, i.e. field freewheeling currents from the field winding 17 via the field series resistor 14 , the field freewheeling diode 16 and the travel switch F 6 back to the winding 17 or from the field winding 19 via the field series resistor 15 , the diode 16 and switch F 6 back to winding 19 . These excitation currents flow in the case of blocked thyristors 18, 20 .
In diesem Zeitbereich der Taktperiode, in dem die Feld ströme im Freilauf sind, werden die Ankerströme der parallel geschalteten Motoren 4, 10 durch Beeinflussung der Erregerströme auf Gleichheit geregelt. Die Stell möglichkeit für die Regelung ist durch die mit den Regelthyristoren 18, 20 überbrückbaren Feldvorwiderstän den 14, 15 geschaffen. Bei Gleichheit beider Ankerströme werden beide Thyristoren 18, 20 zu Beginn des Feldfrei laufes gezündet, wobei dann Erregerströme von der Wick lung 17 über den Thyristor 18 und den Schalter F 6 zur Wicklung 17 zurück und von der Wicklung 19 über den Thyristor 20 und den Schalter F 6 zur Wicklung 19 zurück fließen.In this time range of the cycle period, in which the field currents are freewheeling, the armature currents of the motors 4, 10 connected in parallel are regulated to be equal by influencing the excitation currents. The setting possibility for the control is created by the field thyristors 14, 15 which can be bridged with the control thyristors 18, 20 . If both armature currents are the same, both thyristors 18, 20 are ignited at the start of the field free run, excitation currents from the winding 17 via the thyristor 18 and the switch F 6 back to the winding 17 and from the winding 19 via the thyristor 20 and the switch F 6 flow back to winding 19 .
Zur Erfassung der Ankerströme sind Meßeinrichtungen 27, 28 in den Leitungsabschnitten Schalter F 2/B 2 - Anker wicklung 5 - Diode 6 - Schalter F 3/B 3 und Schalter F 2/B 2 - Diode 9 - Ankerwicklung 11 - Schalter F 3/B 3 vorgese hen. Die durch die Ankerwicklung 5 bzw. 11 fließenden Ankerströme sind mit I A 1 bzw. I A 2 bezeichnet. Bei Abwei chungen der beiden Ankerströme I A 1, I A 2 untereinander wird einer der Regelthyristoren 18, 20 nicht oder ver spätet gegenüber dem anderen Thyristor gezündet, wodurch der entsprechende Erregerstrom (Feldstrom) über den ent sprechenden Feldvorwiderstand fließt, dadurch schneller abklingt und sich ein im Mittel kleinerer Erregerstrom ergibt. Die Feldfreilaufdiode 16 stellt in jedem Falle einen Freilaufweg bei nicht gezündeten Thyristoren sicher.To detect the armature currents, measuring devices 27, 28 are located in the line sections switch F 2 / B 2 - armature winding 5 - diode 6 - switch F 3 / B 3 and switch F 2 / B 2 - diode 9 - armature winding 11 - switch F 3 / B 3 hen hen. The armature currents flowing through the armature winding 5 or 11 are designated I A 1 or I A 2 . If the two armature currents I A 1 , I A 2 deviate from one another, one of the control thyristors 18, 20 is not ignited or ver delayed in relation to the other thyristor, as a result of which the corresponding excitation current (field current) flows across the corresponding field resistor, thereby decaying faster and becoming an excitation current that is smaller on average results. The field freewheeling diode 16 ensures in any case a freewheeling path when the thyristors are not triggered.
Die Ansteuerung der Regelthyristoren 18, 20 ist wie folgt möglich:The control of the thyristors 18, 20 is possible as follows:
Falls eine geringe Abweichung der Ankerströme zugelassen wird, ist eine einfache Dreipunktregelung, abhängig von der Stromdifferenz I A 1-I A 2, anwendbar. Es ist jedoch auch eine exakte Regelung möglich, indem innerhalb der möglichen Zündzeit der Stromrichterventile einer der Zündimpulse gegenüber dem frühestmöglichen Zündzeitpunkt geregelt zeitlich verzögert wird.If a small deviation of the armature currents is permitted, a simple three-point control can be used, depending on the current difference I A 1 - I A 2 . However, exact regulation is also possible in that, within the possible ignition time of the converter valves, one of the ignition pulses is delayed in a controlled manner compared to the earliest possible ignition time.
Für die Regelthyristoren 18, 20 ist keine eigene Lösch einrichtung notwendig, sie werden in jeder Taktperiode während der Auferregung (Aufmagnetisierung) der Felder durch die Funktion des elektronischen Schalters 3 mit gelöscht.For the control thyristors 18, 20 no separate erase device is necessary, they are deleted by the function of the electronic switch 3 in each cycle period during excitation (magnetization) of the fields.
Bei Auferregung der Feldwicklungen ist der elektronische Schalter 3 gesperrt. Es ergibt sich ein Ankerfreilauf strom von der Motorglättungsdrossel 7 über die parallel geschalteten Zweige Feldwicklung 17/Feldvorwiderstand 14 bzw. Feldwicklung 19/Feldvorwiderstand 15, die Anker freilaufdiode 13, die Schalter F 8 und F 2, die beiden parallel geschalteten Ankerwicklungen 5, 11 mit den entsprechenden Seriendioden 6, 9 und den Schalter F 3 zurück zur Drossel 7.When the field windings are excited, the electronic switch 3 is blocked. There is an armature freewheeling current from the motor smoothing choke 7 via the parallel branches field winding 17 / field series resistor 14 or field winding 19 / field series resistor 15 , the armature free-wheeling diode 13 , the switches F 8 and F 2 , the two armature windings 5, 11 connected in parallel with the corresponding series diodes 6, 9 and the switch F 3 back to the choke 7 .
Der Strom zur Aufladung der Feldwicklungen führt zwar über die Feldvorwiderstände 14, 15, die dadurch ent stehenden Verluste sind im Fahrbetrieb jedoch vernach lässigbar.The current for charging the field windings leads through the field resistors 14, 15 , but the resulting losses are negligible when driving.
Das Konzept der Bremsschaltung mit geregelter Feld schwächung baut auf eine Schaltung auf, in der die Motorfelder der Reihenschlußmotoren nicht direkt im Ankerkreis, sondern parallel zu den Motorankern sowie zum Bremswiderstand 22 und der Energiequelle (Fahrlei tungsnetz) liegen. Die Bremskraft wird durch den mit den Motorfeldern in Reihe liegenden Gleichstromsteller über die Feldströme geregelt, ohne daß eine Widerstands stufung möglich ist. Die Motorfelder haben eigene Frei laufkreise.The concept of the brake circuit with controlled field weakening is based on a circuit in which the motor fields of the series motors are not directly in the armature circuit, but parallel to the motor armatures as well as to the braking resistor 22 and the energy source (catenary network). The braking force is regulated by the DC chopper in series with the motor fields via the field currents without a resistance grading being possible. The motor fields have their own freewheeling circuits.
Die Erklärung der Vorgänge in der Schaltung beginnt mit einem Bremsvorgang aus großer Drehzahl und geschwächtem Motorfeld (Aussteuerung des Gleichstromstellers geht gegen 0).The explanation of the processes in the circuit begins with a braking process from high speed and weakened Motor field (control of the DC chopper goes towards 0).
Ist der elektronische Schalter 3 durchgeschaltet, teilt sich der Ankerstrom in je einen Teil durch den Lastkreis (Bremswiderstand 22 oder Fahrleitungsnetz) und durch die Motorfelder. Die Induktivität der Motorfelder läßt nur einen langsamen Stromaufbau zu. Die Stromführungsdauer des elektronischen Schalters 3 bestimmt die Höhe der Feldströme. Sobald der Ankerstrom wieder ungeteilt in den Lastkreis fließt, schließen sich die Feldströme über den Bremsverbundwiderstand 26 und die Feldfreilaufdiode 16 bzw. die Regelthyristoren 18, 20. Die Feldkreise entnehmen dem Ankerkreis nur die Energie zur Deckung ihrer Verluste. Der elektronische Schalter 3 steuert lediglich die Höhe der Feldströme, hat aber auf den Energiefluß zum Lastkreis nur unbedeutenden Einfluß.If the electronic switch 3 is switched on, the armature current is divided into a part by the load circuit (braking resistor 22 or contact line network) and by the motor fields. The inductance of the motor fields only allows slow current build-up. The current duration of the electronic switch 3 determines the level of the field currents. As soon as the armature current flows undivided into the load circuit, the field currents close via the brake composite resistor 26 and the field freewheeling diode 16 or the control thyristors 18, 20 . The field circles only extract the energy from the anchor circuit to cover their losses. The electronic switch 3 only controls the level of the field currents, but has only an insignificant influence on the energy flow to the load circuit.
Mit abnehmender Drehzahl ändern sich die Verhältnisse, denn die Anhebung der gesunkenen Ankerspannung auf die darüberliegende Spannung des Lastkreises (Energiequelle) erfordert eine zunehmend längere Durchschaltzeit des elektronischen Schalters 3. Die Feldströme nehmen schließlich - wie bei der Reihenschlußmotorschaltung - den Wert des Ankerstromes an. Dem Ankerstromkreis wird wiederum nur die Energie zur Deckung der Verluste in den Feldkreisen entnommen.The conditions change with decreasing speed, because the increase in the dropped armature voltage to the voltage of the load circuit (energy source) above it requires an increasingly longer switching time of the electronic switch 3 . The field currents finally take on the value of the armature current, as in the case of the series motor connection. The armature circuit in turn only takes the energy to cover the losses in the field circuits.
Zwischen den beiden genannten Bereichen besteht eine Übergangszone, in welcher die Feldsteuerung von der Transformation der Ankerspannung mehr und mehr abgelöst wird. Die Charakteristik in dieser Übergangszone läßt sich durch die Größe des Bremsverbundwiderstandes 26 anpassen.There is a transition zone between the two areas mentioned, in which the field control is increasingly being replaced by the transformation of the armature voltage. The characteristic in this transition zone can be adapted by the size of the brake composite resistor 26 .
Der Bremsverbundwiderstand 26 bestimmt die Feldzeitkon stante, was sich besonders günstig auf die Regeldynamik der Schaltung auswirkt. Darüber hinaus erhöht der Widerstand 26 die Stabilität der Bremsschaltung.The brake composite resistor 26 determines the field time constant, which has a particularly favorable effect on the control dynamics of the circuit. In addition, the resistor 26 increases the stability of the brake circuit.
Der Bremswiderstand 22 wird entsprechend der Aufnahme fähigkeit des Fahrleitungsnetzes über den Bremsthyristor 21 zugeschaltet. Durch periodische Löschung des Brems thyristors 21 über den elektronischen Schalter 3 und durch Veränderung seiner Einschaltzeit kann der Strom durch den Bremswiderstand 21 den sich stetig ändernden Lastverhältnissen des Fahrleitungsnetzes kontinuierlich angepaßt werden. Dabei ist die Zuschaltdauer dieses Widerstandes umgekehrt proportional der Aufnahmefähig keit des Fahrleitungsnetzes.The braking resistor 22 is switched on according to the recording ability of the catenary network via the brake thyristor 21 . By periodically deleting the brake thyristor 21 via the electronic switch 3 and by changing its switch-on time, the current through the braking resistor 21 can be continuously adapted to the constantly changing load conditions of the catenary network. The duration of this resistance is inversely proportional to the capacity of the catenary network.
Der Netzschutzwiderstand 24 hat Schutzfunktionen für die Motoren bei Netzkurzschluß und dient als Vorwiderstand für die Betriebsfälle, in denen die Motorspannung über der maximal zulässigen Netzspannung liegt. Im reinen Netzbremsbetrieb wird der Widerstand 24 nur vom Netz strom durchflossen. Im hohen Drehzahlbereich mit großen Bremsleistungen hilft er, extreme Leistungsspitzen vom Netz fernzuhalten.The line protection resistor 24 has protective functions for the motors in the event of a line short circuit and serves as a series resistor for the operating cases in which the motor voltage is above the maximum permissible line voltage. In pure network brake operation, the resistor 24 is only flowed through by the mains current. In the high speed range with high braking power, it helps to keep extreme power peaks away from the grid.
Im einzelnen sind im Bremsbetrieb die Bremsschalter B 1, B 4, B 5, B 6 geschlossen, sämtliche übrigen Schalter sind geöffnet. Bei durchgesteuertem elektronischen Schalter 3 ergibt sich ein Stromfluß von den parallel liegenden Zweigen an der Wicklung 5/Seriendiode 9 bzw. Ankerwick lung 11/Seriendiode 6 über den Schalter B 5, die Glät tungsdrossel 7, den Bremsverbundwiderstand 26, die parallel liegenden Zweige Feldwicklung 17/Feldvorwider stand 14 bzw. Feldwicklung 19/Feldvorwiderstand 15, die Ankerfreilaufdiode 13, den Schalter B 1, den elektro nischen Schalter 3 und den Schalter B 4 zurück zu den beiden Ankerzweigen.Specifically, the brake switches B 1 , B 4 , B 5 , B 6 are closed in braking operation, all other switches are open. When the electronic switch 3 is turned on, there is a current flow from the parallel branches on the winding 5 / series diode 9 or armature winding 11 / series diode 6 via the switch B 5 , the smoothing choke 7 , the brake resistor 26 , the parallel branches field winding 17 / Field resistor 14 or field winding 19 / field resistor 15 , the armature freewheeling diode 13 , the switch B 1 , the electronic switch 3 and the switch B 4 back to the two armature branches.
Gleichzeitig fließt der Ankerstrom auch vom Bremsver bundwiderstand 26 über den Netzschutzwiderstand 24, die Rückspeisediode 23, die Drossel 2 und den Pluspol 1 zurück zur Energiequelle, wobei sich der Stromkreis über die Motorglättungsdrossel 7, den Schalter B 6 sowie die Bauteile B 4-5/9 bzw. 11/6 - B 5 - 7 schließt.At the same time, the armature current also flows from the brake resistor 26 via the line protection resistor 24 , the regenerative diode 23 , the choke 2 and the positive pole 1 back to the energy source, the circuit via the motor smoothing choke 7 , the switch B 6 and the components B 4 - 5 / 9 or 11/6 - B 5 - 7 closes.
Bei gesperrtem Schalter 3 ergibt sich ein Ankerstromfluß vom Minuspol 8 der Energiequelle über die Schalter B 6, B 4, die parallelen Ankerzweige Wicklung 5/Diode 9 bzw. Wicklung 11/Diode 6, den Schalter B 5, die Drossel 7, den Bremsverbundwiderstand 26, den Netzschutzwiderstand 24, die Rückspeisediode 23 und die Drossel 2 zum Pluspol 2 der Energiequelle.When the switch 3 is blocked, there is an armature current flow from the negative pole 8 of the energy source via the switches B 6 , B 4 , the parallel armature branches winding 5 / diode 9 or winding 11 / diode 6 , the switch B 5 , the choke 7 , the brake composite resistor 26 , the line protection resistor 24 , the feedback diode 23 and the choke 2 to the positive pole 2 of the energy source.
Gleichzeitig ergibt sich ein Feldfreilaufstrom von den Feldwicklungen 17 bzw. 19 über die jeweils nachgeschal teten Feldwiderstände 14 bzw. 15, die Feldfreilaufdiode 16 und den Widerstand 26.At the same time, a field freewheeling current results from the field windings 17 and 19 via the respective field resistors 14 and 15 , the field freewheeling diode 16 and the resistor 26 .
Dieser Feldfreilaufstrom ist jedoch nur bei gesperrten Thyristoren 18, 20 gültig. Es ist jedoch auch für den Bremsbetrieb vorgesehen, die Ankerströme beider Motoren 4, 10 zu erfassen und eine Zündung der Regelthyristoren 18, 20 in Abhängigkeit der gemessenen Ankerströme vorzu nehmen, um die Ankerströme auf Gleichheit zu regeln. Die Stabilität der Schaltung wird speziell bei großer Stel leraussteuerung durch die Feldvorwiderstände 14, 15 ver bessert.However, this field freewheeling current is only valid for blocked thyristors 18, 20 . However, it is also provided for the braking operation to detect the armature currents of both motors 4, 10 and to fire the control thyristors 18, 20 in dependence on the measured armature currents in order to regulate the armature currents for equality. The stability of the circuit is improved especially with large Ster lerausführung by the field resistors 14, 15 ver.
Im Widerstandsbremsbetrieb sind ebenfalls die Schalter B 1, B 4 und B 5 geschlossen, sämtliche weiteren Schalter sind geöffnet. Bei gesperrtem elektronischem Schalter 3 und gezündetem Bremsthyristor 21 ergibt sich ein Anker stromfluß vom Schalter B 4 über die parallelen Ankerzweige Wicklung 5/Diode 9 bzw. Wicklung 11/Diode 6, den Schal ter B 5, die Drossel 7, den Bremsverbundwiderstand 26, den Netzschutzwiderstand 24, den Bremswiderstand 22 und den Bremsthyristor 21 zurück zum Schalter B 4. In resistance braking mode, switches B 1 , B 4 and B 5 are also closed, all other switches are open. When the electronic switch 3 is locked and the brake thyristor 21 is fired, there is an armature current flow from the switch B 4 via the parallel armature branches winding 5 / diode 9 or winding 11 / diode 6 , the switch ter B 5 , the choke 7 , the brake resistor 26 , the Mains protection resistor 24 , braking resistor 22 and braking thyristor 21 back to switch B 4 .
Gleichzeitig fließt ein Feldfreilaufstrom von der Feld wicklung 17 über den Feldvorwiderstand 14, die Feldfrei laufdiode 16 und den Widerstand 26 zurück zur Wicklung 17 bzw. von der Feldwicklung 19 über den Feldvorwider stand 15, die Diode 16 und den Widerstand 26 zurück zur Wicklung 19. Bei durchgezündeten Regelthyristoren 18 bzw. 20 ergeben sich entsprechende Feldfreilaufströme von den Wicklungen 17 bzw. 19 über die Thyristoren 18 bzw. 20 und den Widerstand 26.At the same time, a field freewheeling current flows from the field winding 17 via the field resistor 14 , the field free running diode 16 and the resistor 26 back to the winding 17 or from the field winding 19 via the field resistor 15 , the diode 16 and the resistor 26 back to the winding 19 . In the case of control thyristors 18 and 20 which have blown, corresponding field freewheeling currents result from the windings 17 and 19 via the thyristors 18 and 20 and the resistor 26 .
Bei durchgesteuertem elektronischen Schalter 3 ergibt sich ein Stromfluß durch die parallelen Feldzweige Feldwicklung 17/Vorwiderstand 14 bzw. Feldwicklung 19/Vorwiderstand 15, die Ankerfreilaufdiode 13, den Schalter B 1, den elektronischen Schalter 3, den Schalter B 4, die parallelen Ankerzweige Wicklung 5/Diode 9 bzw. Wicklung 11/Diode 6, den Schalter B 5, die Motorglät tungsdrossel 7 und den Widerstand 26 zurück zu den Feldwicklungen 17, 19.When the electronic switch 3 is turned on, there is a current flow through the parallel field branches field winding 17 / series resistor 14 or field winding 19 / series resistor 15 , the armature freewheeling diode 13 , the switch B 1 , the electronic switch 3 , the switch B 4 , and the parallel armature branches winding 5 / Diode 9 or winding 11 / diode 6 , the switch B 5 , the motor smoothing choke 7 and the resistor 26 back to the field windings 17, 19th
Auch der Bremsschalter B 6 ist im Widerstandsbremsbetrieb geschlossen, jedoch stromlos. Der Bremswiderstand 22 ist derart dimensioniert, daß die an ihm abfallende Spannung kleiner ist als die Spannung am Eingangsfilterkonden sator 12. Dadurch wird die Rückspeisediode 23 nicht lei tend und es kommt kein Stromfluß über die Rückspeise diode 23, die Eingangsfilterdrossel 2, den Pluspol 1, den Minuspol 8 und den Bremsschalter B 6 zustande.The brake switch B 6 is also closed in resistance braking mode, but without current. The braking resistor 22 is dimensioned such that the voltage drop across it is less than the voltage at the input filter capacitor 12 . As a result, the regenerative diode 23 is not lei tend and there is no current flow through the regenerative diode 23 , the input filter inductor 2 , the positive pole 1 , the negative pole 8 and the brake switch B 6 .
Der Übergang von Netz- auf Widerstandsbremsbetrieb erfolgt also nur durch Zünden des Bremsthyristors 21.The transition from mains to resistance braking operation therefore only takes place by firing the braking thyristor 21 .
Claims (4)
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| DE19833338318 DE3338318A1 (en) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | DC actuation circuit for electrical vehicles having automatic field attenuation |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19833338318 DE3338318A1 (en) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | DC actuation circuit for electrical vehicles having automatic field attenuation |
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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1983
- 1983-10-21 DE DE19833338318 patent/DE3338318A1/en active Granted
Also Published As
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| DE3338318A1 (en) | 1985-05-02 |
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