DE3347746A1

DE3347746A1 - Arrangement for supplying the electrical subsystems on tractive units of electric railways

Info

Publication number: DE3347746A1
Application number: DE19833347746
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr.-Ing. 1000 Berlin Nestler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1983-12-31
Filing date: 1983-12-31
Publication date: 1985-07-11

Abstract

In an arrangement for supplying electrical subsystems on tractive units of electric railways, in which arrangement each electrical subsystem has a vehicle electrical system frequency converter and the current is fed from the AC voltage contact wire system via a tractive unit main transformer, the electrical subsystems are to be fed independently of one another in terms of potential. In addition, auxiliary drive and battery charging device are only to be supplied via a single secondary subwinding of the transformer and via a bushing pair of the winding. This is achieved in that the frequency converter (21) is connected to a secondary subwinding of the main transformer (1) and produces from the low-frequency contact wire alternating voltage an alternating voltage of a higher frequency which is fed via a busbar (3) to transformers (41, 42, 43, 44) whose secondary windings are connected in each case to a vehicle electrical system frequency converter (51, 61; 52, 62, 53; 63; 54, 64), <IMAGE>

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
Theodor-Stern-Kai 1
D-6000 Frankfurt 70Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
Theodor-Stern-Kai 1
D-6000 Frankfurt 70

Krn/schb B 83/41 KrnKrn / schb B 83/41 Krn

Anordnung zur Versorgung von Teilbordnetzen auf Triebfahrzeugen elektrischer Bahnen Arrangement for the supply of sub-on- board networks on locomotives of electrical trains

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Versorgung von Teilbordnetzen auf Triebfahrzeugen elektrischer Bahnen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an arrangement for supplying electrical supply to sub-on-board networks on locomotives Tracks according to the preamble of claim 1.

Auf den Triebfahrzeugen elektrischer Bahnen werden zur Versorgung der Hilfsbetriebe in zunehmendem Maße anstelle der rotierenden Umformer'Umrichter angewendet.On the locomotives electric railways are increasingly being used to supply the auxiliary services of the rotating converters are used.

Zu den Hilfsbetrieben zählen Hilfsantriebe (z.B. für Lüfter, Ölpumpen, Ölkühler) und Steuerungs- und Versorgungseinrichtungen. Letztere werden aus einer Batterie gespeist. Die als Drehstromantriebe ausgeführten Hilfsantriebe werden gruppenweise über mehrere Drehstromumrichter gespeist, die eingangsseitig an eine gemeinsame Sekundär-Teilwicklung des Haupttransformators angeschlossen sind. An einer zweiten Sekundär-Teilwicklung des Haupttransformators ist das Ladegerät zur Ladung der Batterie angeschlossen.Auxiliary drives include auxiliary drives (e.g. for fans, oil pumps, oil coolers) and control and supply devices. The latter are fed from a battery. The auxiliary drives designed as three-phase drives are fed in groups via several three-phase converters, which are connected to a common input side Secondary part winding of the main transformer connected are. The charger is on a second secondary winding of the main transformer for charging connected to the battery.

Ein derartiges Hilfsbetriebebordnetz ist in der Veröffentlichung Such an auxiliary operating system is in the publication

4 B 83/41 Krn4 B 83/41 Krn

Heinz Böhm und Günter Krüger .Heinz Böhm and Günter Krüger.

"Drehstrom-Hilfsbetriebeumrichter für Triebfahrzeuge am Beispiel der Lokomotive Baureihe 120 der Deutschen Bundesbahn""Three-phase auxiliary converter for traction vehicles using the example of the class 120 locomotive of the German Federal Railroad "

Sonderdruck aus Elektrische Bahnen 77 (1979) 11, Seiten 306 bis 312Special print from Elektro Bahnen 77 (1979) 11, pages 306 to 312

beschrieben. Die Hilfsbetriebe sind auf drei.potentialmäßig zusammenhängende Teilbordnetze aufgeteilt, von denen jedes durch einen eigenen Drehstrom-Hilfsbetriebeumrichter versorgt wird. Eingangsseitig hängen die drei Drehstromumrichter an einer Sekundär-Teilwicklung des Haupttransformators.described. The auxiliaries are at three coherent sub-electrical systems, each of which has its own three-phase auxiliary converter is supplied. On the input side, the three three-phase converters are connected to a secondary partial winding of the Main transformer.

Nachteil dieser vorbekannten Lösung ist es, daß bei einem Erdschluß in einem Teilbordnetz nicht nur dieses gestört ist, sondern auch die anderen Teilbordnetze. Ein weiterer Nachteil ist, daß für das Batterieladegerät eine zweite Sekundär-Teilwicklung erforderlich ist. Nicht nur die zusätzliche Sekundär-Wicklung, sondern vor allem die zusätzlichen Durchführungen der Wicklung durch den Transformatorkessel bedeuten einen erhöhten Aufwand. Bei der herkömmlichen Anordnung müssen außerdem alle an dem Haupttransformator angeschlossenen Umrichter spannungsmäßig für die hohen auftretenden Überspannungen aus dem Netz ausgelegt werden.The disadvantage of this known solution is that, in the event of a ground fault in a sub-on-board network, it is not only this that is disturbed is, but also the other sub-electrical systems. Another disadvantage is that for the battery charger a second Secondary partial winding is required. Not just the additional secondary winding, but above all the additional ones Feedthroughs of the winding through the transformer tank mean an increased effort. With the conventional In addition, all inverters connected to the main transformer must be voltage-wise arranged designed for the high overvoltages that occur from the network.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, bei der die Teilbordnetze potentialmäßig unabhängig voneinander gespeist werden, so daß bei einem Erdschluß in einem Teilbordnetz die anderen Teilbordnetze von der Störung nicht mit betroffen werden. Darüber hinaus sollen sowohl die Hilfsantriebe als auch das Batterieladegerät nur über eine einzige Sekundär-Teilwicklung des Transformators und über ein Durchführungspaar der Wicklung versorgt werden.The object of the invention is to create an arrangement in which the sub-electrical systems are potentially independent of one another are fed, so that in the event of a ground fault in one sub-on-board network, the other sub-on-board networks are affected by the fault not to be concerned with. In addition, both the auxiliary drives and the battery charger should only via a single secondary partial winding of the transformer and are supplied via a pair of bushings in the winding.

5 B 83/41 Krn5 B 83/41 Krn

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characteristics of claim 1 listed features solved.

Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind, daß eine Potentialtrennung durch Transformatoren mit geringem Gewicht erreicht wird und Störungen in Teilbordnetzen andere Teilbordnetze nicht in die Störung einbeziehen.Advantages of the solution according to the invention are that a potential separation by transformers with low weight is reached and faults in sub-on-board networks do not include other sub-on-board networks in the fault.

Es ist außerdem nur ein Umrichter nach den Überspannungen des speisenden Netzes auszulegen. Die nachgeschalteten Umrichter können mit angemessenen und genormten Spannungen betrieben werden, so daß hier sogar Seriengeräte und keine speziellen Umrichter Verwendung finden können.In addition, only one converter has to be designed according to the overvoltages in the supply network. The downstream converters can be operated with appropriate and standardized voltages, so that even series devices and none special converters can be used.

Ein weiterer Vorteil ist, daß für die Batterieladung eine zweite Sekundärwicklung am Haupttransformator nicht erforderlich ist.Another advantage is that a second secondary winding on the main transformer is not required to charge the battery is.

Die Anordnung gemäß der Erfindung wird im nachstehend dargestellten Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näh-er beschrieben.The arrangement according to the invention is illustrated in the embodiment example below with reference to the drawing more closely described.

Wie in der Figur dargestellt, wird an eine Sekundär-Teilwicklung des Haupttransformators 1 eines Triebfahrzeuges ein Freqüenzumrichter 21 angeschlossen, der die transformierte niederfrequente Netzspannung in eine höher-frequente Wechselspannung umformt. Der Frequenzutnrichter speist dabei auf eine Sammelschiene 3, an die die Hilfsbetriebegruppen (Teilbordnetze 71; 72; 73; 74,75) über Transformatoren 41,42,43,44 zur Potentialtrennung und nachgeschalteten Gleichrichtern 51,52,53,54 und Drehstromwechselrichtern 61,62,63,64 angeschlossen sind. Durch die höher-frequente Wechselspannung können die Baugrößen der Transformatoren 41,42,43,44 klein gehalten werden.As shown in the figure, a secondary partial winding is connected of the main transformer 1 of a locomotive, a frequency converter 21 is connected, which transforms the low-frequency mains voltage converted into a higher-frequency alternating voltage. The frequency converter feeds it to a busbar 3, to which the auxiliary service groups (Sub-electrical system 71; 72; 73; 74,75) via transformers 41,42,43,44 for electrical isolation and downstream rectifiers 51,52,53,54 and three-phase inverters 61,62,63,64 are connected. Due to the higher-frequency alternating voltage, the sizes of the transformers 41, 42, 43, 44 can be kept small will.

6 B 83/41 Krn6 B 83/41 Krn

Die Gleichrichter 51,52,53 und die Drehstromwechselrichter 61,62,63 stellen Drehstromumrichter dar, die zur Vermeidung von Anlaufstrom-Überhöhungen der angeschlossenen Drehfeldmaschinen in Spannung und Frequenz gesteuert werden können. Die Drehstromwechselrichter 61,6.2,63 führen zu Hilfsbetriebsgruppen 71,72,73, von denen jede aus einer Reihe von.Asynchronmotoren besteht.The rectifiers 51,52,53 and the three-phase inverters 61,62,63 represent three-phase converters that are used to avoid excessive starting currents of the connected Rotary field machines can be controlled in voltage and frequency. The three-phase inverters 61,6.2,63 lead to auxiliary groups 71, 72, 73, each of which consists of a number of asynchronous motors.

Zur Ladung einer Batterie 76 ist ein gesteuerter Gleichrichter 54 angeordnet, der aus der Wechselspannungssammelschiene 3 über den Transformator 44 gespeist wird« An die Batterie sind über einen Wechselrichter 64 Wechselstromverbraucher 74 und Gleichstromverbraucher 75 direkt angeschlossen.
15To charge a battery 76, a controlled rectifier 54 is arranged, which is fed from the AC voltage busbar 3 via the transformer 44. AC loads 74 and DC loads 75 are directly connected to the battery via an inverter 64.
15th

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit ist ein zweiter, dem ersten Frequenzumrichter 21 parallelgeschalteter Frequenzumrichter 22 zur Redundanz vorgesehen. Die Frequenzumrichter 21,22 können mit abschaltbaren Leistungshalbleiterbauelementen (GTO-Thyristoren) ausgeführt werden.To increase operational reliability, a second frequency converter connected in parallel with the first frequency converter 21 is required 22 provided for redundancy. The frequency converters 21, 22 can have power semiconductor components that can be switched off (GTO thyristors).

Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Theodor-Stern-Kai 1 D-6000 Frankfurt 70 Krn / schb B 83/41 Krn Arrangement for the supply of partial on-board networks on locomotives of electric railways Patent claims

1. Arrangement for the supply of sub-on-board networks on locomotives of electric railways, in which each sub-on-board network has an on-board power converter and the supply from the AC contact wire network is via a traction vehicle main transformer, characterized »that a frequency converter is connected to a secondary winding of the main transformer (1) (21) is connected, which generates an AC voltage of higher frequency from the low-frequency contact wire AC voltage, which transforms (41,42,43,44), whose secondary windings are each connected to an on-board power converter (51,61; 52, via a busbar (3)) 62; 53.63; 54.64) are connected.

2. Arrangement according to claim 1,

characterized in that the on-board power converters contain three-phase inverters (61,62,63) which can be controlled in voltage and frequency in order to avoid starting current peaks of connected induction machines (71,72,73).

2 B 83/41 Krn

3. Arrangement according to claim 1,

characterized in that the vehicle battery (76) is fed from the busbar (3) via a transformer (44) and a controlled rectifier (54). 5

4. Arrangement according to claim 3,

characterized in that three-phase consumers are supplied directly from the battery (74) via a three-phase inverter (64) and direct current consumers.