Beschreibung
Stromversorgungseinrichtung für den Motor eines Magnetschwe¬ bebahn-Systems
Bei einem Magnetschwebebahn-System Transrapid des Typs TR08 bzw. TR 09 wird der als Linearmotor ausgebildete Motor von einem Energieversorgungsnetz her über einen Frequenzumrichter mit Energie versorgt. Der Frequenzumrichter 1 enthält - wie Figur 1 zeigt - eingangsseitig eine Eingangsschaltanlage 2, der ein Gleichrichter 3 nachgeordnet ist. An den Gleichrich¬ ter 3 ist ein Zwischenkreis 4 angeschlossen, dem eine Wech¬ selrichter-Endstufe 5 nachgeordnet ist. Ausgangsseitig ist an die Wechselrichter-Endstufe 5 eine Ausgangsschaltanlage 6 an- geschlossen, die ihrerseits ausgangsseitig mit dem Motor 7 des ansonsten nicht dargestellten Magnetschwebebahn-Systems in Verbindung steht. Wie die Figur 1 ferner erkennen lässt, wird die Wechselrichter-Endstufe 5 des Frequenzumrichters 1 mittels einer Steuereinrichtung 8 angesteuert, die eingangs- seitig einen Rechenbaustein 9 in Form eines Mikrocontrolers zur Erzeugung von Ansteuerimpulsen für die Wechselrichter- Endstufe 5 aufweist. Dem Rechenbaustein 9 ist ein Steuersatz 10 nachgeordnet, der ausgangsseitig mit zwölf lichtemittie¬ renden Dioden 11 verbunden ist. Diese wiederum sind über eine Potentialtrennung 12 mit zwölf Lichtwellenleitern mit zwölf
Gate-Einheiten 13 mit jeweils einer nicht dargestellten opti¬ schen Empfangsdiode verbunden. Über zwölf Verbindungsleitun¬ gen 14 werden von den Gate-Einheiten 13 die Wechselrichter- Endstufe 5 mit einer vorgegebenen Frequenz angesteuert.
Da in der Magnetschwebebahn-Technik die Forderung besteht, dass die Stromversorgungseinrichtung für den Motor mit hoher Sicherheit abgeschaltet werden kann, ist bei der bekannten
Ausführung der Stromversorgungseinrichtung der Frequenzum¬ richter 1 mit einem Energieversorgungsnetz 16 über eine si¬ chere Eingangsabschalteinrichtung 17 verbunden, die aus einer Anordnung mehrerer mechanischer Leistungsschalter in einer derartigen Anordnung besteht, dass durch ihre redundante Aus¬ führung die geforderten Abschalt-Sicherheitsanforderungen er¬ füllt werden. Über eine weitere sichere Ausgangsabschaltein¬ richtung 18 mit einer der Eingangsabschalteinrichtung ent¬ sprechenden Ausführung zwischen dem Ausgang des Frequenzum- richters 1 und dem Motor 7 ist den hohen Anforderungen an die Abschaltsicherheit genügt, weil sowohl die sichere Eingangs¬ abschalteinrichtung 17 als auch die sichere Ausgangsabschalt¬ einrichtung 18 über Verbindungsleitungen 19 und 20 mit einer Betriebsleiteinrichtung 21 verbunden sind, die im Bedarfsfal- Ie einen Abschaltbefehl an die sicheren Abschalteinrichtungen 17 und 18 abgibt, wodurch mit hoher Sicherheit der Motor 7 vom Frequenzumrichter 1 bzw. vom Energieversorgungsnetz 16 abgetrennt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromversor¬ gungseinrichtung für den Motor eines Magnetschwebebahn- Systems so weiter zu entwickeln, dass sie unter Beibehaltung einer hohen Abschaltsicherheit vergleichsweise kostengünstig und raumsparend unter Erzielung einer schnellen Reaktionszeit herstellbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in einer Stromversorgungseinrichtung für die Wicklungen des Motors ei¬ nes Magnetschwebebahn-Systems mit einem Frequenzumrichter, der eingangsseitig mit seiner Eingangsschaltanlage direkt an ein Energieversorgungssnetz angeschlossen ist und der einen der Eingangsschaltanlage nachgeordneten Gleichrichter, einen an den Gleichrichter angeschlossenen Zwischenkreis, eine dem
Zwischenkreis nachgeschaltete Wechselrichter-Endstufe mit zu¬ gehöriger Steuereinrichtung und eine an der Wechselrichter- Endstufe angeschlossene Ausgangsschaltanlage enthält, mit der das Stromversorgungssystem des Motors direkt verbunden ist, wobei der Steuereingang der Eingangsschaltanlage und der Steuereingang der Ausgangsschaltanlage mit einem einen Ab¬ schaltbefehl abgebenden Ausgang einer Betriebsleit- Einrichtung verbunden sind und der Zwischenkreis zu seiner Entladung einen Kurzschließer aufweist, der mit seinem Steu- ereingang mit dem Ausgang der Betriebsleiteinrichtung verbun¬ den ist.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Stromversor¬ gungseinrichtung besteht darin, dass sie ohne die sichere Eingangsabschalteinrichtung und ohne die sichere Ausgangsab¬ schalteinrichtung auskommt und daher ohne verhältnismäßig teure mechanische Leistungsschalter nicht benötigt, die zudem noch relativ viel Einbauraum benötigen und in ihrer Reakti¬ onszeit vergleichsweise langsam sind. Dabei ist eine sichere Abschaltung dadurch gegeben, dass sowohl die Eingangsschalt¬ anlage als auch die Ausgangsschaltanlage im Bedarfsfalle durch einen Befehl der Betriebsleit-Einrichtung abgeschaltet werden, und auch gleichzeitig zusätzlich der Zwischenkreis des Frequenzumsetzers durch seine Entladung abgeschaltet ist. Dies alles geschieht niederspannungsseitig, was den Aufbau der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung vergleichs¬ weise einfach gestaltet.
Zur weiteren Erhöhung der Abschaltsicherheit der erfindungs- gemäßen Stromversorgungseinrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung für ihre einzelnen aktiven Komponenten jeweils eine eigene Stromversorgungseinrichtung aufweist und mindestens eine der Stromversorgungseinrichtungen der Steuer-
einrichtung an- und abschaltbar durch eine Verbindung ihres Steuereingangs mit dem Ausgang der Betriebsleit-Einrichtung. Dadurch ist zusätzlich die Abschaltsicherheit weit erhöht, weil die Wechselrichter-Endstufe keine Steuerimpulse bekommt, da diese von der Steuereinrichtung nicht erzeugt werden.
Zusätzlich kann die Abschaltsicherheit in vorteilhafter Weise noch dadurch erhöht werden, dass ein Rechenbaustein zur Be¬ rechnung von Spannungssollwerten als einer der aktiven Kompo- nenten der Steuereinrichtung mit einem Steuereingang mit dem Ausgang der Betriebsleit-Einrichtung derart verbunden ist, dass beim Auftreten eines Abschaltbefehls die Berechnung der Spannungssollwerte eingestellt wird. Damit ist sicherge¬ stellt, dass von dem Rechenbaustein überhaupt keine Span- nungssollwerte berechnet werden.
Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein Steuersatz der Steuereinrichtung als weitere aktive Komponen¬ te mit einem Abschalteingang versehen ist, der mit dem Aus- gang der Betriebsleiteinrichtung verbunden ist.
Schließlich kann es auch zur Erzielung einer besonders hohen Abschaltsicherheit auch vorteilhaft sein, wenn der Gleich¬ richter ein gesteuerter Gleichrichter ist, dessen Steuerein- gang mit dem Ausgang der Betriebsleit-Einrichtung verbunden ist .
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stromversorgungs- einrichtung gezeigt; dabei sind in der Figur 2 Elemente, die denen gemäß Figur 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Wie die Figur 2 zeigt, ist der Frequenzumrichter 1 eingangs- seitig direkt mit dem Energieversorgungsnetz 16 und ausgangs- seitig direkt mit dem (nicht dargestellten) Versorgungsstrom des Motors 7 eines weiter nicht dargestellten Magnetschwebe- bahn-Systems verbunden. Der Frequenzumrichter 1 ist mit der Betriebsleit-Einrichtung 21 über eine Leitung 30 verbunden, über die im Bedarfsfalle ein Abschaltbefehl an den Frequen¬ zumrichter 1 abgegeben wird.
Wie die Figur 2 im Einzelnen erkennen lässt, ist die Verbin¬ dungsleitung 30 über eine Verbindung 31 an einen in der Figur 2 nicht gezeigten Steuereingang der Eingangsschaltanlage 2 geführt, so dass beim Auftreten eines Abschaltbefehls seitens der Betriebsteil-Einrichtung 21 die Eingangsschaltanlage 2 geöffnet wird. Über eine weitere Verbindungsleitung 32 ist ein ebenfalls nicht gezeigter Steuereingang der Ausgangs¬ schaltanlage 6 durch den Abschaltbefehl der Betriebsleit- Einrichtung 21 aktivierbar, so dass sich diese Ausgangs¬ schaltanlage beim Auftreten eines Abschaltbefehls öffnet und somit den Frequenzumrichter 1 ausgangsseitig vom Motor 7 bzw. dessen Versorgungssystem abtrennt. Eine weitere Verbindungs¬ leitung 33 von der Betriebsleit-Einrichtung 21 ist zu einem Kurzschließer 34 des Zwischenkreises 4 geführt, so dass bei einem Abschaltbefehl von der Betriebsleit-Einrichtung 21 die- ser Kurzschießer 34 geschlossen und damit der Zwischenkreis entladen wird, was zu seiner Deaktivierung führt, wodurch die Abschaltsicherheit weiter erhöht wird. Eine zusätzliche Ver¬ bindungsleitung 35 führt zu dem Gleichrichter 3 und sperrt diesen, was im Falle eines vorzugsweise vollständig oder teilweise gesteuerten Gleichrichters in einfacher Weise zu bewerkstelligen ist.
Zur weiteren Erhöhung der Abschaltsicherheit sind die aktiven Komponenten der Steuereinrichtung 8, wie der Rechenbaustein 9, der Steuersatz 10, die lichtemittierenden Dioden 11 sowie die Gate-Einheiten 13 mit jeweils einer Spannungsversorgung 37, 38, 39 und 40 versehen, die jeweils über eine weitere
Verbindungsleitung 41, 42, 43 und 44 über die Verbindungslei¬ tung 30 mit einem Abschaltbefehl der Betriebsleiteinrichtung 21 beaufschlagbar sind, wodurch diese aktiven Komponenten insgesamt oder teilweise beim Auftreten eines Abschaltbefehls unwirksam gemacht werden können, was dazu führt, dass die Ga¬ te-Einrichtung 13 mit großer Sicherheit die Wechselrichter- Endstufe 5 nicht ansteuert, wodurch zusätzlich eine Erhöhung der Abschaltsicherheit erreicht ist. Dies gilt auch dann, wenn nur ein oder einzelne Ansteuerimpulse unterbrochen wer- den, weil es sich bei dem Motor 7 um einen Synchronmotor han¬ delt, bei dem dann die momentbildende Komponente gestört ist.