DE3434126C2 - - Google Patents
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- 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
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
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- 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
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstromstellerschaltung
für Fahrzeugantriebe mit elektrischer Netz-Widerstandsbremse
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Gleichstromstellerschaltung für Fahrzeugantriebe
mit elektrischer Netz-Widerstandsbremse wird in
der der DE-OS 34 00 895 zugrunde liegenden Patentanmeldung, welche dem
St.d.T. zuzurechnen ist, vorgeschlagen. Dabei lädt sich bei
gezündetem Bremsthyristor der Hilfskondensator des
Hilfslöschzweiges auf. Bei Zünden des GTO-Thyristors des
Gleichstromstellers entlädt er sich und löscht den
Bremsthyristor.
Eine ähnliche Gleichstromstellerschaltung ist aus "Elektrische
Bahnen", 79, Jahrgang 1981, Heft 4, Seite 110
bis 116 bekannt und eignet sich vorzugsweise zur Ausrüstung
von Nahverkehrsfahrzeugen, die aus einem Gleichstromnetz
gespeist werden und deren Drehstrommotoren
über einen Wechselrichter betreibbar sind. Diese
Gleichstromstellerschaltung weist noch keinen GTO-Thyristor,
sondern lediglich einen zündbaren Thyristor mit
eigener Löscheinrichtung auf.
In Fig. 1 ist ein Beispiel für die Bremsgruppierung einer
derartigen Gleichstromstellerschaltung dargestellt.
Eine Gleichspannungsquelle G* ist mit ihrer positiven
Klemme über eine Filterdrossel LF* und eine Rückspeisediode
DR* mit der ersten Klemme eines Antriebs A* sowie
mit ihrer negativen, mit Bezugsziffer 2 bezeichneten
Klemme direkt mit der zweiten Klemme des Antriebs A*
verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt von LF* und
DR* liegt über einem Filterkondensator CF* an der negativen
Klemme 2. Zwischen dem gemeinsamen, mit Bezugsziffer
1 bezeichneten Verbindungspunkt von DR* und A* und
dem Punkt 2 sind drei parallele Zweige angeordnet. Der
erste Zweig (Bremszweig) besteht aus einem Bremswiderstand
RB* mit reihengeschaltetem Bremsthyristor TB*, der
zweite Zweig (Hauptzweig) aus einer Stromanstiegsbegrenzungsdrossel
LI* mit seriengeschaltetem Hauptthyristor
TH* und der dritte Zweig (Löschzweig) aus der Hintereinanderschaltung
eines Kommutierungskondensators CK*, einer
Kommutierungsdrossel LK* und eines Löschthyristors
TL*. Die aus TH*, LI*, TL*, LK* und CK* bestehenden beiden
Zweige stellen einen Gleichstromsteller dar. Die
Thyristoren TH* und TL* sind als rückwärtsleitende Thyristoren
(RLT) (Thyristor mit antiparalleler Diode) ausgeführt.
Fließt ein Strom i RB * über den Bremszweig RB*/TB*, so
kommutiert nach Zündung des Hauptthyristors TH* der
Strom im Bremszweig aperiodisch ab, ohne jedoch ganz zu
verlöschen. Erst bei der Löschung des Hauptthyristors
TH* wird der Bremsthyristor TB* durch den Spannungsabfall
an der Induktivität, die zwischen den Punkten 1 und
2 liegt, mitgelöscht. Die zur Löschung des Bremsthyristors
TB* erforderliche negative Spannung tritt während
der zweiten und dritten Kommutierungsviertelschwingung
auf.
Wenn der Hauptthyristor TH* mit seiner Löscheinrichtung
CK*/LK*/TL* durch einen zünd- und löschbaren elektronischen
Schalter (Gate-turn-off-thyristor) ersetzt wird,
steht keine Gegenspannung zur Löschung des Bremsthyristors
TB* mehr zur Verfügung. Ohne Einkopplung einer
Hilfsspannungsquelle würde der Bremsthyristor TB* nicht
mehr verlöschen. Es besteht zwar die Möglichkeit, den
Bremsthyristor TB* auch durch einen entsprechenden Gate-
turn-off-thyristor zu ersetzen, dies verteuert jedoch
unnötig die Anlage. Hinzu kommt, daß bei vielen Schaltungen
der Bremszweig RB*/TB* in der Fahrgruppierung
Spannung in Sperrichtung aufnehmen muß. Da ein Gate-
turn-off-thyristor je nach Technologie keine Sperrspannung
bzw. nur einen geringen Teil seiner in Vorwärtsrichtung
zulässigen Spannung in Rückwärtsrichtung aufnehmen
kann, wäre dann eine zusätzliche Sperrdiode in
Reihe zum Gate-turn-off-thyristor erforderlich.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde,
eine Gleichstromstellerschaltung für Fahrzeugantriebe
mit elektrischer Netz-Widerstandsbremse der eingangs
genannten Art anzugeben, bei der trotz des Einsatzes
eines Gate-turn-off-thyristors als Hauptthyristor der
Bremsthyristor in einfacher Weise löschbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten
Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
In diesem Zusammenhang ist aus der DE-OS 24 48 844 eine
Anordnung zur gemischten Nutz- und Widerstandsbremsung
bekannt, bei der der Bremsthyristor als Thyristor mit
antiparallel geschalteter, integrierter Diode ausgebildet
ist.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere
darin, daß der Bremsthyristor trotz des Wegfalls
der Löscheinrichtung für den Hauptzweig mit Hilfe
des wenig aufwendigen Hilfslöschzweig sicher gelöscht
werden kann. Gewicht und Volumen dieser Hilfslöscheinrichtung
unterscheiden sich im Vergleich zur Löscheinrichtung
für traditionelle Gleichstromsteller mit Löschzweig
durch den viel geringeren Effektivstrom um den
Faktor 15 bis 20. Es ist vorteilhaft nicht notwendig,
den Bremsthyristor als Gate-turn-off-thyristor auszubilden
oder eine Hilfsspannungsquelle zur Löschung des
Bremsthyristors zusätzlich einzukoppeln.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
Es zeigt
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der Bremsgruppierung der
Gleichstromstellerschaltung mit zünd- und
löschbarem elektronischen Schalter,
Fig. 3 die zeitlichen Verläufe der interessierenden
Spannungen und Ströme.
In Fig. 2 ist ein Prinzipschaltbild der Bremsgruppierung
der Gleichstromstellerschaltung mit zünd- und löschbarem
elektronischen Schalter ohne eigene Löscheinrichtung
dargestellt. An die positive Klemme einer Gleichspannungsquelle
G ist eine Filterdrossel LF angeschlossen.
Die Filterdrossel LF ist andererseits mit der Kathode
einer Rückspeisediode DR und mit einem Filterkondensator
CF verbunden. Die Anode der Rückspeisediode DR ist mit
der ersten Klemme eines Antriebs A, mit einem Bremswiderstand
RB, mit einer Stromanstiegsbegrenzungsdrossel
LI sowie einer Hilfsdrossel LH verbunden.
Als Antrieb A ist beispielsweise ein Gleichstromantrieb
oder ein Drehstromantrieb mit vorgeschaltetem Wechselrichter
einsetzbar. Die zweite Klemme des Antriebs A ist
an die negative Klemme der Gleichspannungsquelle G, an
den Filterkondensator CF, an die Kathode eines Bremsthyristors
TD sowie an die Kathode eines zünd- und löschbaren
elektronischen Schalters (Gate-turn-off-thyristor)
GTO angeschlossen.
Die Anode des elektronischen Schalters GTO ist mit der
Stromanstiegsbegrenzungsdrossel LI verbunden (GTO bildet
mit LI den Hauptzweig und ersetzt TH*, TL*, LK*, CK* der
Fig. 1). Die Anode des Bremsthyristors TB liegt am
Bremswiderstand RB (TB bildet mit RB den Bremszweig)
sowie über einen Hilfskondensator CH an der Hilfsdrossel
LH (CH und LH bilden den Hilfslöschzweig). Je nach
Schaltung für die Fahrgruppierung kann dem Bremsthyristor
wahlweise eine Rückschwingdiode DTB antiparallel
geschaltet sein. Alternativ hierzu können der Bremsthyristor
TB und die Rückschwingdiode DTB durch einen rückwärtsleitenden
Thyristor (RLT) ersetzt werden.
Mit U F ist die Spannung am Filterkondensator CF, mit U N
die Spannung der Gleichspannungsquelle G, mit u TB die
Spannung am Bremsthyristor TB, mit u CH die Spannung am
Hilfskondensator CH und mit u GTO die Spannung am zünd-
und löschbaren elektronischen Schalter GTO bezeichnet.
Mit I d ist der Strom durch den Antrieb A, mit i TB der
Strom durch den Bremsthyristor TB, mit i CH der Strom
durch den Hilfskondensator CH, mit i GTO der Strom durch
den zünd- und löschbaren elektronischen Schalter GTO und
mit i RB der Strom durch den Bremswiderstand RB bezeichnet.
In Fig. 2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils
nur die Bremsgruppierung der Gleichstromstellerschaltung
dargestellt.
In Fig. 3 sind zur Erläuterung der Wirkungsweise der
Bremsgruppierung der Gleichstromstellerschaltung nach
Fig. 2 die zeitlichen Verläufe der interessierenden
Spannungen und Ströme dargestellt. Vor dem Zeitpunkt t₁
befinden sich sowohl der Bremsthyristor TB als auch der
elektronische Schalter GTO im Sperrzustand, die Spannungen
U TB und U GTO weisen den Wert U F auf, der Strom I d
fließt über A, DR und teilt sich auf die Zweige LF, G,
bzw. GF auf.
Zum Zeitpunkt t₁ wird der Bremsthyristor TB gezündet.
Der Strom i TB steigt im Zeitraum t₁ < t < t₂ von Null
auf den Wert I d (bei gleichzeitig abklingendem Strom
über DR) und verbleibt im Zeitraum t₂ < t < t₃ auf
diesem Wert I d . Der Kondensator CH wird nach der Zündung
des Bremsthyristors in Form einer gedämpften Schwingung
auf eine Spannung u CH = I d · RB aufgeladen.
Zum Zeitpunkt t₃ wird GTO gezündet. Im Zeitraum
t₃ < t < t₄ geht der Strom i TB vom Wert I d auf Null
zurück, im gleichen Zeitraum steigt der Strom i GTO von
Null auf den Wert I d , d. h. der Strom durch RB kommutiert
vom Bremszweig in den Hauptzweig ab. Gleichzeitig
versucht die Spannung u CH über LH, LI, GTO, TB umzuschwingen.
Sobald -i CH = i RB ist, verlöscht der Strom
i TB zum Zeitpunkt t₄.
Im Zeitraum t₄ < t < t₅ wird TB in Sperrichtung beansprucht
(U TB ist negativ), dieser Zeitraum entspricht
der Schonzeit t SB von TB. Die Spannung u CH schwingt ab
dem Zeitpunkt t₄ gedämpft im Kreis CH, LH, RB.
Bei einer Ausrüstung der Gleichstromstellerschaltung mit
einem rückwärtsleitenden Thyristor (RLT) als Bremsthyristor
TB bzw. mit einer Rückschwingdiode DTB sind die
zeitlichen Verläufe der Ströme und Spannungen bis zum
Zeitpunkt t₄ wie vorstehend beschrieben. Im Zeitraum
t < t₄ schwingt die Kondensatorspannung U CH bei der
Schaltung mit rückwärtsleitendem Thyristor bzw. mit antiparalleler
Diode DTB über den antiparallelen Zweig
weiter um. Die Schonzeit für TB ist dadurch gleich der
Leitdauer der Diode DTB. Die Spannung U CH schwingt gedämpft
im Kreis CH, LH, RB bzw. CH, LH, LI, GTO, DTB.
Die zur Löschung des Bremsthyristors TB notwendige Spannung
an CH stellt sich automatisch durch die Größe des
Zwischenkreisstromes I d ein. Die Schonzeit von TB ist
daher auch nahezu unabhängig vom Zwischenkreisstrom I d .
Auch bei gleichzeitiger oder nur leicht verzögerter Zündung
des elektronischen Schalters GTO in Bezug zur Zündung
des Bremsthyristors TB ist die Löschfähigkeit von
TB gegeben.
Claims (3)
1. Gleichstromstellerschaltung für Fahrzeugantriebe
mit elektrischer Netz-Widerstandsbremse, wobei ein
Gleichstromsteller mit einem GTO-Thyristor als Hauptthyristor
vorgesehen ist, ein aus einem Bremswiderstand und
einem Bremsthyristor bestehender Bremszweig parallel zum
Gleichstromsteller liegt, und dem Bremswiderstand ein
Hilfslöschzweig mit einem Hilfskondensator parallel geschaltet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hilfskondensator
(CH) eine Hilfsdrossel (LH) in Reihe geschaltet
ist.
2. Gleichstromstellerschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Bremsthyristor (TB) eine
Rückschwingdiode (DTB) antiparallel geschaltet ist.
3. Gleichstromstellerschaltung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Ausführung des Bremsthyristors
(TB) als rückwärtsleitender Thyristor.
Priority Applications (1)
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DE19843434126 DE3434126A1 (de) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | Gleichstromstellerschaltung fuer fahrzeugantriebe mit elektrischer netz-widerstandsbremse |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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Family
ID=6245621
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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DE (1) | DE3434126A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Families Citing this family (2)
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Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3400895A1 (de) * | 1984-01-12 | 1985-07-25 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Gleichstromstelleranordnung |
-
1984
- 1984-09-18 DE DE19843434126 patent/DE3434126A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3714175A1 (de) * | 1987-04-24 | 1988-11-10 | Licentia Gmbh | Verlustarme beschaltung gategesteuerter halbleiter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3434126A1 (de) | 1986-03-27 |
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