DE3426930A1 - Direct DC converter with automatic field attenuation - Google Patents

Direct DC converter with automatic field attenuation

Info

Publication number
DE3426930A1
DE3426930A1 DE19843426930 DE3426930A DE3426930A1 DE 3426930 A1 DE3426930 A1 DE 3426930A1 DE 19843426930 DE19843426930 DE 19843426930 DE 3426930 A DE3426930 A DE 3426930A DE 3426930 A1 DE3426930 A1 DE 3426930A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
field
resistor
terminal
armature
freewheeling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19843426930
Other languages
German (de)
Other versions
DE3426930C2 (en
Inventor
Gerhard 6719 Hettenleidelheim Sartor
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB AG Germany
Original Assignee
Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brown Boveri und Cie AG Germany, BBC Brown Boveri AG Germany filed Critical Brown Boveri und Cie AG Germany
Priority to DE19843426930 priority Critical patent/DE3426930A1/en
Publication of DE3426930A1 publication Critical patent/DE3426930A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3426930C2 publication Critical patent/DE3426930C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/281—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices the DC motor being operated in four quadrants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/22—Dynamic electric resistor braking, combined with dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/02—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using dc motors
    • B60L9/04—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using dc motors fed from dc supply lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/30—Universal machines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

This direct DC converter circuit serves to feed a direct current series-characteristic motor (8) of an electric vehicle, in particular short-distance vehicle, from a contact line system (3), automatic field attenuation being provided in travel mode and controlled field attenuation being provided in braking mode. In order to permit contactless changing between driving and braking operating mode, two electronic switches which can be activated and deactivated separately are present, one switch being connected as a travel valve (10) in series with the armature winding (7) of the motor and being switched periodically in travel mode and the other switch being connected as a brake valve (19) in series with the field winding (18) of the motor and being switched periodically in braking mode. In travel mode, a freewheeling field current is formed over two freewheeling field diodes (16, 17) and a composite resistor (15) when the travel valve (10) is conductive. When the travel valve (10) is blocked, a freewheeling armature current flows across a freewheeling armature diode (20) and the field winding (18). In braking mode, a field current which flows across the armature winding (7) is produced when the brake valve (19) is conductive whilst the freewheeling field current designated above is formed when the brake valve (19) is blocked. Optionally, pure mains feedback, mixed mains/resistor feed and pure resistor feed are possible, for which purpose a braking resistor (14) can be switched into the load circuit via a resistor brake valve (21). <IMAGE>

Description

Gleichstromsteller mit automatischer FeldschwächungDC chopper with automatic field weakening

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstromsteller mit automatischer Feldschwächung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a DC power controller with automatic Field weakening according to the preamble of claim 1.

Ein solcher Gleichstromsteller ist aus Brown,Boveri Mitteilungen 12-78, Seite 777 bis 785, "10 Jahre BBC-Gleichstromsteller für Nahverkehrsfahrzeuge" und der BBC-Druckschrift Nr. DVK 90041 D, "Die BBC-Gleichstromsteller-Ausrüstung für den Startbahnwagen M/N11 bekannt.Such a DC chopper is from Brown, Boveri Mitteilungen 12-78, Pages 777 to 785, "10 Years of the BBC DC Cheater for Local Vehicles" and of BBC publication no. DVK 90041 D, "The BBC DC chopper equipment for the runway car M / N11 known.

Dabei wird bei der Antriebsschaltung für einen Gleichstrom-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 kleinsten Erregergrad.In the drive circuit for a direct current series motor the field weakening operation - without the usual additional effort for resistors and Contacts or even your own field controller - automatically set by the fact that the current commutating from the armature to the field in the free-wheeling circuit with increasing Modulation continuously decreases until it reaches a fixed setting, the motor beneficial smallest pathogen level.

Aus der DE-OS 33 38 318 ist es bekannt, bei Speisung mehrerer parallel geschalteter Motoren die Feldwicklung jedes Motors über einen eigenen Feldvorwiderstand mit einer gemeinsamen Feldfreilaufdiode sowie direkt mit einem diese Freilaufdiode überbrückenden Regelthyristor zu verbinden.From DE-OS 33 38 318 it is known when feeding several motors connected in parallel, the field winding of each motor via its own field resistor with a common field freewheeling diode and directly with one of these freewheeling diodes to connect bridging control thyristor.

Zur Umgruppierung der bekannten Gleichstromsteller zwischen Fahr- und Bremsbetrieb ist es üblich, mechanische Schaltkontakte einzusetzen. Es können beispielsweise elektromotorisch angetriebene Schaltwerke verwendet werden. Diese Schaltwerke müssen für hohe Schalthäufigkeit und kleine Schaltzeiten ausgelegt sein und sind daher mechanisch sehr aufwendig.For regrouping the known DC chopper between driving and braking, it is common to use mechanical switching contacts. It can For example, switching mechanisms driven by an electric motor can be used. These Switching mechanisms must be designed for high switching frequencies and short switching times and are therefore mechanically very complex.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstromsteller mit automatischer Feldschwächung der eingangs genannten Art anzugeben, der einen kontaktlosen Betriebsartwechsel Fahren, Bremsen und umgekehrt ermöglicht.On this basis, the invention is based on the object of a DC chopper indicate with automatic field weakening of the type mentioned at the beginning, the one enables contactless change of operating mode driving, braking and vice versa.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 1 solved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Gleichstromstellerschaltung sehr schnell und ohne jeden mechanischen Verschleiß vom Fahrbetrieb in den Bremsbetrieb und umgekehrt umgruppiert werden kann. Durch den Wegfall der bisher üblichen mechanischen Umschaltkontakte entfallen Inspektions- und Wartungsarbeiten. Der Gleichstromsteller ist sehr wenig aufwendig aufgebaut.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the DC chopper circuit very quickly and without any mechanical wear can be regrouped from driving to braking and vice versa. By the elimination of the mechanical changeover contacts that were usual up to now, there is no need for inspection and maintenance work. The DC chopper is built very little.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims marked.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen erläutert.The invention is illustrated below with reference to the drawings Embodiments explained.

Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des Zweiquadranten-Gleichstromstellers mit automatisch einsetzender Feldschwächung, Fig. 2 die Einfügung eines Ankerwendeschalters, Fig. 3 die Einfügung eines Feldwendeschalters, Fig. 4a,b,c verschiedene Beschaltungsmöglichkeiten der Feldwicklung.The figures show: FIG. 1 a basic circuit diagram of the two-quadrant DC converter with automatically starting field weakening, Fig. 2 the insertion of an armature reversing switch, 3 shows the insertion of a field reversing switch, and FIGS. 4a, b, c show various wiring options the field winding.

In Fig. 1 ist ein Prinzipschaltbild des Zweiquadranten-Gleichstromstellers mit automatisch einsetzender Feldschwächung dargestellt. Die Schaltungsanordnung ist über einen Pluspol 1 (erster Pol) und einen Minuspol 2 (zweiter Pol) mit einer Gleichspannungsquelle (Fahrleitungsnetz) 3 verbunden. An den Pluspol 1 ist über eine Eingangsfilterdrossel 4 eine Seriendiode 5 mit ihrer Anode angeschlossen. Der gemeinsame Verbindungspunkt von Filterdrossel 4 und Diode 5 ist mit einem Eingangsfilterkondensator 6 beschaltet, dessen weiterer Anschluß am Minuspol 2 liegt.In Fig. 1 is a basic circuit diagram of the two-quadrant DC converter shown with field weakening that starts automatically. The circuit arrangement is connected to a positive pole 1 (first pole) and a negative pole 2 (second pole) DC voltage source (contact line network) 3 connected. To the positive pole 1 is over an input filter choke 4 a series diode 5 connected to its anode. Of the common connection point of filter choke 4 and diode 5 is with an input filter capacitor 6, the other connection of which is at negative pole 2.

Die Kathode der Diode 5 ist an die erste Klemme einer Ankerwicklung 7 eines Gleichstrom-Reihenschlußmotors 8 angeschlossen. Der Motor 8 dient zum Antrieb eines Gleichstromfahrzeuges, vorzugsweises eines Nahverkehrfahrzeuges. Die zweite Klemme der Ankerwicklung 7 ist über eine Motorglättungsdrossel 9 und einen zünd- und löschbaren elektronischen Schalter für Fahrbetrieb 10 (= Fahrventil 10) mit dem Minuspol 2 verbunden. Dem Fahrventil 10 liegt eine erste Rückspeisediode 11 antiparallel.The cathode of the diode 5 is connected to the first terminal of an armature winding 7 of a direct current series motor 8 connected. The motor 8 is used to drive a direct current vehicle, preferably a local transport vehicle. The second Terminal of the armature winding 7 is via a motor smoothing choke 9 and an ignition and erasable electronic switch for driving operation 10 (= driving valve 10) with connected to the negative pole 2. A first regenerative diode 11 is located on the drive valve 10 antiparallel.

An den gemeinsamen Verbindungspunkt von Filterdrossel 4 und Seriendiode 5 ist die Kathode einer zweiten Rückspeisediode angeschlossen, an deren Anode ein Netzschutzwiderstand 13 und ein Bremswiderstand 14 liegen.At the common connection point of filter choke 4 and series diode 5, the cathode of a second regenerative diode is connected to its anode Mains protection resistor 13 and a braking resistor 14 are located.

Der Netzschutzwiderstand 13 ist andererseits mit der Anode einer ersten Freilaufdiode 16 sowie mit einem Verbundwiderstand 15 verbunden.The network protection resistor 13 is on the other hand with the anode of a first Freewheeling diode 16 and connected to a composite resistor 15.

Der Verbundwiderstand 15 ist andererseits an den gemeinsamen Verbindungspunkt von Seriendiode 5 und Ankerwicklung 7 sowie an die Kathode einer zweiten Feldfreilaufdiode 17 angeschlossen. Die Anode der zweiten Feldfreilaufdiode 17 liegt an der zweiten Klemme einer Feldwicklung 18 sowie an der Anode eines zünd- und löschbaren elektronischen Schalters für Bremsbetrieb (Bremsventil) 19. Die Kathode des Bremsventils 19 ist an den gemeinsamen Verbindungspunkt von Motorglättungsdrossel 9 und Fahrventil 10 angeschlossen, das gleiche gilt für die Anode einer Ankerfreilaufdiode 20, deren Kathode ebenso wie die Kathode der ersten Feldfreilaufdiode 16 an der ersten Klemme der Feldwicklung 18 liegt.The composite resistor 15, on the other hand, is connected to the common connection point of series diode 5 and armature winding 7 and to the cathode of a second field freewheeling diode 17 connected. The anode of the second field freewheeling diode 17 is connected to the second Terminal of a field winding 18 and at the anode of an ignitable and erasable electronic Switch for braking operation (brake valve) 19. The cathode of the brake valve 19 is to the common connection point of engine smoothing throttle 9 and travel valve 10 connected, the same applies to the anode of an armature freewheeling diode 20 whose Cathode as well as the cathode of the first field freewheeling diode 16 at the first terminal the field winding 18 is located.

An den Verbindungspunkt von Motorglättungsdrossel 9 und Fahrventil 10 ist schließlich noch die Kathode eines Widerstandsbremsventils 21 angeschlossen, dessen Anode mit dem Bremswiderstand 14 verbunden ist.At the connection point between the engine smoothing throttle 9 and the travel valve 10 finally the cathode of a resistance brake valve 21 is connected, the anode of which is connected to the braking resistor 14.

Das letztgenannte Widerstandsbremsventil 21 kann wahlweise als lOschbares Ventil (z.B. als GTO-Thyristor) oder als nichtlöschbares Ventil (z.B. als Thyristor) ausgebildet sein, während als Fahrventil 10 und als Bremsventil 19 stets löschbare Ventile (z.B. GTO-Thyistoren, Gate-turn-off) einzusetzen sind.The last-mentioned resistance brake valve 21 can optionally be erased Valve (e.g. as a GTO thyristor) or as a non-erasable valve (e.g. as a thyristor) be designed, while the travel valve 10 and the brake valve 19 can always be deleted Valves (e.g. GTO thyristors, gate turn-off) are to be used.

In Fig. 2 ist die Einfügung eines Ankerwendeschalters 22 in die Anordnung gemäß Fig. 1 dargestellt. Mit Hilfe dieses mechanisch gekoppelten Doppel-Umschalters kann der über die Drossel 4 und die Diode 5 vorliegende Pluspol 1 wahlweise mit beiden Klemmen der Ankerwicklung 7 verbunden werden, womit eine Richtungsumkehr des Drehsinns des Gleichstromreihenschlußmotors 8 erreicht wird (Vorwärts-Rückwärts-Fahrt des Gleichstromfahrzeuges).In Fig. 2 is the insertion of an armature reversing switch 22 in the arrangement shown in FIG. With help this mechanically coupled The positive pole present via the choke 4 and the diode 5 can switch the double changeover switch 1 can be optionally connected to both terminals of the armature winding 7, whereby one Reversal of the direction of rotation of the direct current series motor 8 is achieved (Forward-backward travel of the DC vehicle).

In Fig. 3 ist die Einfügung eines Feldwendeschalters 23 in die Anordnung gemäß Fig. 1 dargestellt. Es handelt sich dabei um einen dem Ankerwendeschalter 22 gleichartigen mechanisch gekoppelten Doppel-Umschalter, mit dessen Hilfe eine Feldstromumkehr und damit eine Umkehr der Drehrichtung des Motors erzielt wird. Ankerwendeschalter 22 und Feldwendeschalter 23 sind alternativ einzusetzen.In Fig. 3 is the insertion of a field reversing switch 23 in the arrangement shown in FIG. It is an armature reversing switch 22 similar mechanically coupled double changeover switches, with the help of which a Field current reversal and thus a reversal of the direction of rotation of the motor is achieved. Armature reversing switch 22 and field reversing switch 23 are to be used alternatively.

An die Schaltzeiten und Schalthäufigkeit sind bei beiden Schaltern 22, 23 nur geringe Ansprüche zu stellen.The switching times and switching frequency are on both switches 22, 23 to make only minor claims.

In den Fig. 4a,b,c sind verschiedene Beschaltungsmöglichkeiten der Feldwicklung 18 dargestellt. Gemäß Fig. 4a ist die Feldwicklung 18 mit einem Parallelwiderstand 24, gemäß Fig. 4b mit einem Parallelkondensator und gemäß Fig. 4c mit einem parallelliegenden Widerstand 26 und einer in Reihe liegenden Induktivität 27 beschaltet. Die Zweige dienen dabei jeweils zur Bedämpfung der bei Betrieb der Gleichstromstellerschaltung entstehenden transformatorischen Spannungen.4a, b, c are various wiring options Field winding 18 shown. According to Fig. 4a, the field winding 18 is with a parallel resistor 24, according to FIG. 4b with a parallel capacitor and according to FIG. 4c with a parallel capacitor Resistor 26 and an inductor 27 lying in series are connected. The branches each serve to dampen the DC chopper circuit during operation resulting transformer voltages.

Nachfolgend wird der Funktionsablauf der Gleichstromstellerschaltung beschrieben.The following is the functional sequence of the DC chopper circuit described.

Im Fahrbetrieb des Gleichstromfahrzeuges bleiben das Bremsventil 19 und das Widerstandsbremsventil 21 stets gesperrt und Leistung, Drehmoment bzw. Drehzahl des Antriebes werden durch periodisches Schaltes des Fahrventils 10 geregelt.When the DC vehicle is in motion, the brake valve 19 remains and the resistance brake valve 21 is always locked and power, torque or speed of the drive are regulated by periodic switching of the travel valve 10.

Bei leitendem Fahrventil 10 fließt ein Ankerstrom vom Pluspol 1 über die Eingangsfilterdrossel 4, die Seriendiode 5, die Ankerwicklung 7, die Motorglättungsdrossel 9 und das Fahrventil 10 zum Minuspol 2. Gleichzeitig bildet sich ein Feldfreilaufstrom über die Freilaufdiode 17, den Verbundwiderstand 15, die Feldfreilaufdiode 16 und die Feldwicklung 18 aus.When the travel valve 10 is conductive, an armature current flows over from the positive pole 1 the input filter choke 4, the series diode 5, the armature winding 7, the motor smoothing choke 9 and the travel valve 10 to the negative pole 2. At the same time, a field freewheeling current is formed Via the freewheeling diode 17, the composite resistor 15, the field freewheeling diode 16 and the field winding 18 from.

Bei gesperrtem Fahrventil 10 fließt ein Ankerfreilaufstrom über die Motorglättungsdrossel 9, die Ankerfreilaufdiode 20, die Feldwicklung 18 und die Feldfreilaufdiode 17 zur Ankerwicklung 7.When the travel valve 10 is blocked, an armature freewheeling current flows over the Motor smoothing choke 9, the armature freewheeling diode 20, the field winding 18 and the Field freewheeling diode 17 for armature winding 7.

Durch die Anordnung der Feldwicklung 18 im Freilaufzweig des Ankers wird die z.B. aus der BBC-Druckschrift DVK 90041 D bekannte automatische Feldschwächung erzielt. Das Schaltungskonzept der bei Fahrbetrieb automatisch einsetzenden Feldschwächung geht von der Tatsache aus, daß sich im Ankerfreilaufkreis - ausgeführt mit der Ankerfreilaufdiode 20 - pulsierende Ströme mit gleichen Scheitelwerten wie im Ankerkreis ausbilden. Dieser Vorgang ist nur dann möglich, wenn die dafür benötigte Zeit zur Verfügung steht. Geht die Aussteuerung des Fahrventils 10 in die Nähe von 1 (Vollaussteuerung), so reicht die Zeit für den Stromaufbau nicht mehr aus. Der Scheitelwert des Stromes im AnkerfreilauSkreis fällt gegenüber dem Scheitelwert der nkerströme ab. Über den Freilaufkreis des Motorfeldes - ausgeführt mit den Feldfreilaufdioden 16 und 17 - ergibt sich eine Spitzenwertgleichrichtung der Stromimpulse des Ankerfreilaufkreises.Due to the arrangement of the field winding 18 in the free-wheeling branch of the armature the automatic field weakening known e.g. from the BBC publication DVK 90041 D. achieved. The circuit concept of the field weakening that starts automatically when the vehicle is in motion is based on the fact that in the armature freewheeling circuit - carried out with the armature freewheeling diode 20 - develop pulsating currents with the same peak values as in the armature circuit. This process is only possible if the required time is available stands. If the control of the travel valve 10 is close to 1 (full control), there is no longer enough time to build up electricity. The peak value of the current in the armature freewheeling circuit drops compared to the peak value of the armature currents. On the Motor field free-wheeling circuit - implemented with field free-wheeling diodes 16 and 17 - there is a peak value rectification of the current pulses of the armature freewheeling circuit.

So entstehen aus den Stromscheitelwerten des Ankerfreilaufkreises die sehr gut geglätteten Feldströme, deren Größe in Abhängigkeit der Stromscheitelwerte im Ankerfreilaufkreis gesteuert werden kann.This is how the current peak values of the armature freewheeling circuit arise the very well smoothed field currents, their size depending on the current peak values can be controlled in the armature freewheeling circuit.

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 Gleichstromfahrzeuges.Even though the motor fields are in a shunt branch, so retains the arrangement in the entire work area its series connection characteristics. The circuit with its own continuous field weakening process, in contrast to conventional field weakening a stepless operation without restriction in the whole Traction speed range of a DC vehicle.

Im Bremsbetrieb des Gleichstromfahrzeuges bleibt das Fahrventil 10 stets gesperrt und die Bremsleistung wird durch periodisches Schaltes des Bremsventils 19 geregelt. Zusätzlich kann bei nichtaufnahmefähigem oder teilaufnahmefähigem Netz 3 das Widerstandsbremsventil 21 periodisch geschaltet werden, um die gesamte Bremsleistung bzw. einen Teil der Bremsleistung dem Bremswiderstand 14 zuzuführen.The travel valve 10 remains in the braking mode of the DC vehicle always blocked and the braking power is achieved by periodically switching the brake valve 19 regulated. In addition, in the case of a non-receptive or partially receptive network 3 the resistance brake valve 21 can be switched periodically to the total braking power or to supply part of the braking power to the braking resistor 14.

Das Konzept der Bremsschaltung mit geregelter Feldschwächung baut auf eine Schaltung auf, in der das Motorfeld (Feldwicklung 18) des Reihenschlußmotors 8 nicht direkt im Ankerkreis, sondern parallel zum Motoranker sowie zum Bremswiderstand 14 und der Gleichspannungsquelle 3 (Fahrleitungsnetz) liegt. Die Bremskraft wird durch das mit dem Motorfeld in Reihe liegende Bremsventil 19 über den Feldstrom geregelt, ohne daß eine Widerstandsstufung nötig ist. Das Motorfeld hat einen eigenen Freilaufkreis. Die Erklärung der Vorgänge in der Schaltung beginnt mit einem Bremsvorgang aus großer Drehzahl und geschwächtem Motorfeld. Bei Durchschalten des Bremsventils 19 teilt sich der Ankerstrom in je einen Teil durch den Lastkreis Minuspol 2 - Rückspeisediode 11 - Motorglättungsdrossel 9 - Ankerwicklung 7 - Verbundwiderstand 15 - Netzschutzwiderstand 13 - Rückspeisediode 12 - Eingangsfilterdrossel 4 - Pluspol 1 - Netz 3 (Rückspeisung in das Netz 3) bzw. Widerstandsbremsventil 21 - Motorglättungsdrossel 9 - Ankerwicklung 7 - Verbundwiderstand 15 - Netzschutzwiderstand 13 - Bremswiderstand 14 bei gezündetem Widerstandsbremsventil 21 (bei nichtaufnahmefähigem oder teilaufnahmefähigem Netz 3) und einen Teil durch das Motorfeld Feldfreilaufdiode 16 -Feldwicklung 18 - Bremsventil 19 - Motorglättungsdrossel 9 - Ankerwicklung 7 - Verbundwiderstand 15 (Aufmagnetisierung der Feldwicklung 18). Die Induktivität des Motorfeldes läßt nur einen langsamen Stromaufbau zu. Die Stromführungsdauer des Bremsventils 19 bestimmt die Höhe des sich ergebenden Feldstromes.The concept of the braking circuit with controlled field weakening is building on a circuit in which the motor field (field winding 18) of the series motor 8 not directly in the armature circuit, but parallel to the motor armature and the braking resistor 14 and the DC voltage source 3 (contact line network) is located. The braking force will through the brake valve 19, which is in series with the motor field, via the field current regulated without the need for a resistance graduation. The motor field has its own Free-wheeling circuit. The explanation of the processes in the circuit begins with a braking process from high speed and a weakened motor field. When switching through the brake valve 19 the armature current is divided into one part each by the negative pole 2 load circuit - regenerative diode 11 - motor smoothing choke 9 - armature winding 7 - composite resistor 15 - mains protection resistor 13 - regenerative diode 12 - input filter choke 4 - positive pole 1 - network 3 (regenerative into the network 3) or resistance brake valve 21 - Motor smoothing throttle 9 - armature winding 7 - composite resistor 15 - mains protection resistor 13 - braking resistor 14 when the resistance brake valve 21 is ignited (with a non-receptive or partially receptive Mains 3) and a part through the motor field, field freewheeling diode 16 - field winding 18 - Brake valve 19 - Motor smoothing throttle 9 - Armature winding 7 - Composite resistance 15 (magnetization of the field winding 18). The inductance of the motor field can only a slow current build-up to it. The current flow duration of the brake valve 19 is determined the level of the resulting field current.

Sobald der Ankerstrom nach Sperren des Bremsventils 19 wieder ungeteilt in den oben bezeichneten Lastkreis fließt, schließt sich der Feldstrom der Wicklung 18 über den Verbundwiderstand 15 und die beiden Feldfreilaufdioden 16, 17. Der Feldkreis 15-16-18-17 entnimmt dem Ankerkreis nur die Energie zur Deckung seiner Verluste.As soon as the armature current is undivided again after locking the brake valve 19 flows into the load circuit described above, the field current of the winding closes 18 via the composite resistor 15 and the two field freewheeling diodes 16, 17. The field circle 15-16-18-17 only takes the energy from the armature circuit to cover its losses.

Das Bremsventil 19 steuert durch periodisches Schalten lediglich die Höhe des Feldstromes, hat aber auf den Energiefluß zum Lastkreis nur unbedeutenden Einfluß.The brake valve 19 controls only the periodic switching The level of the field current, however, has only an insignificant effect on the energy flow to the load circuit Influence.

Mit abnehmender Drehzahl ändern sich die Verhältnisse, denn die Anhebung der gesunkenen Ankerspannung auf die darüberliegende Spannung des Lastkreises (Gleichspannungsquelle 3) erfordert eine zunehmend längere Durchschaltzeit des Bremsventils 19. Der Feldstrom nimmt schließlich - wie bei der Reihenschlußmotorschaltung -den Wert des Ankerstromes an. Dem Ankerstromkreis wird wiederum nur die Energie zur Deckung der Verluste im Feldkreis entnommen.The conditions change with decreasing speed, because the increase the decreased armature voltage to the voltage of the load circuit above it (direct voltage source 3) requires an increasingly longer switching time of the brake valve 19. The field current finally takes - as with the series motor circuit - the value of the armature current at. The armature circuit is in turn only the energy to cover the losses in Taken from field circle.

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 Verbundwiderstandes 15 anpassen.There is a transition zone between the two areas mentioned, in which the field control of the transformation of the armature voltage more and more is replaced. The characteristic in this transition zone leaves themselves adjust by the size of the composite resistor 15.

Der Verbundwiderstand 15 bestimmt die Feldzeitkonstante, was sich besonders günstig auf die Regeldynamik der Schaltung auswirkt. Darüberhinaus erhöht der Widerstand 15 die Stabilität der Bremsschaltung.The composite resistance 15 determines the field time constant, which is has a particularly favorable effect on the control dynamics of the circuit. In addition, increased the resistor 15 the stability of the braking circuit.

Der Bremswiderstand 14 wird entsprechend der Aufnahmefähigkeit des Fahrleitungsnetzes 3 über das Bremsventil 21 zugeschaltet. Dabei ist es nicht notwendig, als Widerstandsbremsventil 21 ein löschbares Ventil einzusetzen, da das Widerstandsbremsventil 21 durch das Bremsventil 19 mitgelöscht werden kann. Durch periodische Löschung des Widerstandsbremsventils 21 über das Bremsventil 19 und durch Veränderung seiner Einschaltzeit kann der Strom durch den Bremswiderstand 14 den sich stetig ändernden Lastverhältnissen des Fahrleitungsnetzes 3 kontinuierlich angepaßt werden. Dabei ist die Zuschaltdauer dieses Widerstandes 14 umgekehrt proportional der Aufnahmefähigkeit des Fahrleitungsnetzes 3. Bei völlig fehlender Aufnahmefähigkeit verlöschen die beiden Rückspeisedioden 11, 12.The braking resistor 14 is according to the capacity of the Contact line network 3 switched on via the brake valve 21. It is not necessary to to use an erasable valve as resistance brake valve 21, as the resistance brake valve 21 can also be deleted by the brake valve 19. Through periodic deletion of the resistance brake valve 21 via the brake valve 19 and by changing its On time, the current through the braking resistor 14 can change continuously Load ratios of the catenary network 3 are continuously adapted. Included the connection duration of this resistor 14 is inversely proportional to the absorption capacity of the catenary network 3. If the capacity is completely absent, the two regenerative diodes 11, 12.

Es ist auch möglich, im Bremsbetrieb unabhängig von der Aufnahmefähigkeit des Netzes 3 gleichzeitig mit dem Bremsventil 19 das Widerstandsbremsventil 21 zu zünden, um so über den Netzschutzwiderstand 13 und den Bremswiderstand 14 eine zusätzliche Beschaltung des Feldes zu erreichen.It is also possible in braking mode regardless of the absorption capacity of the network 3 at the same time as the brake valve 19, the resistance brake valve 21 to ignite, so an additional one via the mains protection resistor 13 and the braking resistor 14 To achieve wiring of the field.

Der Netzschutzwiderstand 13 hat Schutzfunktionen für den Motor 18 bei Netzkurzschluß und dient als Vorwiderstand für die Betriebsfälle, in denen die Motorspannung über der maximal zulässigen Netzspannung liegt. Im reinen Netzbremsbetrieb (Bremsventil 21 stets gesperrt) wird der Widerstand 13 nur vom Netzstrom durchflossen. Im hohen Drehzahlbereich mit großen Bremsleistungen hilft er, extreme Leistungsspitzen vom Netz 3 fernzuhalten.The line protection resistor 13 has protective functions for the motor 18 in the event of a mains short circuit and serves as a series resistor for operating cases in which the Motor voltage is above the maximum permissible mains voltage. In pure mains braking mode (Brake valve 21 always blocked) the resistance 13 only from Mains current flowing through. Helps in the high speed range with high braking power he to keep extreme power peaks away from the network 3.

- L e e r s e i t e -- L e r s e i t e -

Claims (3)

A n s p r ü c h e /1. )G:leichstromstellerschaltung für ein durch mindestens einen Gleichstrom-ReihenschluBmotor antreibbares elektrisches Fahrzeug mit automatischer Feldschwächung im Fahrbetrieb und geregelter Feldschwächung im Bremsbetrieb, wobei eine erste Klemme der Ankerwicklung des Motors über eine Seriendiode mit einem ersten Pol einer Gleichspannungsquelle, eine zweite Klemme der Ankerwicklung über einen ersten zünd- und löschbaren elektronischen Schalter mit einem zweiten Pol der Gleichspannungsquelle und die erste Klemme der Feldwicklung über eine Ankerfreilaufdiode mit der zweiten Klemme der Ankerwicklung sowie über eine erste Feldfreilaufdiode mit der ersten Klemme der Ankerwicklung verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der nur für den Fahrbetrieb des Fahrzeuges dienende erste zünd- und löschbare elektronische Schalter (10) ist von einer ersten Rückspeisediode (11) direkt überbrückt, - für den Bremsbetrieb ist ein eigener, zweiter zünd-und löschbaren elektronischer Schalter (19) vorgesehen, der einerseits mit der zweiten Klemme der Ankerwicklung (7), andererseits mit der zweiten Klemme der Feldwicklung (18) und über eine zweite Feldfreilaufdiode (17) mit der ersten Klemme der Ankerwicklung (7) verbunden ist, - zwischen erster Feldfreilaufdiode (16) und erster Klemme der Ankerwicklung (7) ist ein Verbundwiderstand (15) angeordnet, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt beider Bauelemente (16,15) über einen Netzschutzwiderstand (13) und eine zweite Rückspeisediode (12) an den ersten Pol (1) der Gleichspannungsquelle (3) angeschlossen ist. A n p r u c h e / 1. ) G: light current regulator circuit for a through at least one direct current series motor drivable electric vehicle with automatic field weakening when driving and controlled field weakening in Braking operation, with a first terminal of the armature winding of the motor via a series diode with a first pole of a DC voltage source, a second terminal of the armature winding via a first ignitable and erasable electronic switch with a second Pole of the DC voltage source and the first terminal of the field winding via an armature freewheeling diode to the second terminal of the armature winding and via a first field freewheeling diode are connected to the first terminal of the armature winding, characterized by the following Features: - The first ignition and ignition point, which is only used for driving the vehicle erasable electronic switch (10) is from a first feedback diode (11) directly bridged, - for the braking operation is a separate, second ignitable and extinguishable Electronic switch (19) is provided, on the one hand with the second terminal of the Armature winding (7), on the other hand with the second terminal of the field winding (18) and via a second field freewheeling diode (17) to the first terminal of the armature winding (7) is connected - between the first field freewheeling diode (16) and the first terminal of the Armature winding (7) a composite resistor (15) is arranged, the common Connection point of the two components (16, 15) via a Mains protection resistor (13) and a second feedback diode (12) to the first pole (1) of the DC voltage source (3) is connected. 2. Gleichstromstellerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Einsatz von GT0-Thyristoren (Gate turn-off) als elektronische Schalter (10,19). 2. DC chopper circuit according to claim 1, characterized by the use of GT0 thyristors (gate turn-off) as electronic switches (10.19). 3. Gleichstromstellerschaltung nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienschaltung eines Bremswiderstandes (14) und eines Widerstandsbremsventils (21) zwischen der zweiten Klemme der Ankerwicklung (7) und dem gemeinsamen Verbindungspunkt von Netzschutzwiderstand (13) und zweiter Rückspeisediode (12) angeordnet ist. 3. DC chopper circuit according to one of claims 1 and / or 2, characterized in that the series connection of a braking resistor (14) and a resistance brake valve (21) between the second terminal of the armature winding (7) and the common connection point of the network protection resistor (13) and the second Regenerative diode (12) is arranged.
DE19843426930 1984-07-21 1984-07-21 Direct DC converter with automatic field attenuation Granted DE3426930A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843426930 DE3426930A1 (en) 1984-07-21 1984-07-21 Direct DC converter with automatic field attenuation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843426930 DE3426930A1 (en) 1984-07-21 1984-07-21 Direct DC converter with automatic field attenuation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3426930A1 true DE3426930A1 (en) 1986-01-30
DE3426930C2 DE3426930C2 (en) 1988-02-11

Family

ID=6241223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19843426930 Granted DE3426930A1 (en) 1984-07-21 1984-07-21 Direct DC converter with automatic field attenuation

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3426930A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3717279A1 (en) * 1986-05-24 1987-11-26 Hitachi Ltd CONTROL DEVICE FOR ELECTRICALLY OPERATED VEHICLES
DE3709005C1 (en) * 1987-03-19 1988-12-08 Licentia Gmbh Circuit arrangement for D.C. chopper convertor-operated D.C. series-wound motors

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3726423A1 (en) * 1987-08-06 1989-03-02 Licentia Gmbh Circuit for a direct current series-characteristic motor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3338318A1 (en) * 1983-10-21 1985-05-02 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim DC actuation circuit for electrical vehicles having automatic field attenuation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3338318A1 (en) * 1983-10-21 1985-05-02 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim DC actuation circuit for electrical vehicles having automatic field attenuation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FATH, Horst u.a.: Die BBC-Gleichstromsteller- ausrüstung für den Stadtbahnwagen M/N In: BBC-Druckschrift D VDK 90041 Sonderdruck aus: "nahverkehrspraxis" Jg.26, H.11 u. 12 *
KNAPP, Peter: 10 Jahre BBC-Gleichstromsteller für Nahverkehrsfahrzeuge In: Brown Boveri Mitteilungen 12 (1978), S.777-785 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3717279A1 (en) * 1986-05-24 1987-11-26 Hitachi Ltd CONTROL DEVICE FOR ELECTRICALLY OPERATED VEHICLES
DE3709005C1 (en) * 1987-03-19 1988-12-08 Licentia Gmbh Circuit arrangement for D.C. chopper convertor-operated D.C. series-wound motors

Also Published As

Publication number Publication date
DE3426930C2 (en) 1988-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017115506A1 (en) Control device for an inverter
DE2461191B2 (en) SINGLE-PHASE BRIDGE CIRCUIT CONSTRUCTED FROM FOUR CONTROLLED RECTIFIER VALVES, FOR OPTIONAL OPERATION AS AC-DC CONVERTER OR DC CHOPPER
DE2755246A1 (en) BRAKE CIRCUIT FOR A DC SERIES MACHINE
DE2600139A1 (en) DC-SUPPLIED DRIVE ARRANGEMENT
DE4042377A1 (en) DC electric drive e.g. for traction of vehicle or locomotive
EP0204690B1 (en) Supply circuit
DE3426930A1 (en) Direct DC converter with automatic field attenuation
DE2800928C3 (en) Circuit arrangement for driving as well as for regenerative braking and dynamic braking of an AC machine fed from a DC voltage network
EP0989016B1 (en) Power converter circuit with variable configuration for traction applications
EP0300392A2 (en) Rectifier circuit for supplying DC voltage to an intermediate circulating current circuit
DE2153072C2 (en) Converter group with at least two identically structured converter assemblies
DE2608200B2 (en) Arrangement for regenerative and resistance braking of an asynchronous machine
DE2605561A1 (en) SPEED CONTROL DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLES
DE2225376A1 (en)
EP0015462B1 (en) Power supply means for electrical energy consumption apparatuses in a railway vehicle
DE3338318C2 (en)
DE3243337C2 (en)
DE2557280C2 (en) Driving and braking control for a pulse-controlled DC motor with continuous field weakening, especially for driving a vehicle
EP0053414B1 (en) Circuit arrangement for regrouping several drive units
EP0170289B1 (en) Power supply device for ac powered dc train engines
DE2230223C3 (en) Circuit arrangement for the optional control of a direct current series machine in drive or regenerative regenerative braking mode
DE2742436C2 (en) Circuit arrangement for supplying a traction motor
DE911636C (en) Arrangement for direct current motors that are fed via grid-controlled vapor or gas discharge paths
DE2648938C2 (en) Driving and braking control for a pulse-controlled DC motor with continuous field weakening, especially for driving a vehicle
DE3709005C1 (en) Circuit arrangement for D.C. chopper convertor-operated D.C. series-wound motors

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: BBC BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: ASEA BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE

8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee