DE2519632A1 - Fahr- und bremsschaltung fuer einen elektrischen antrieb - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, 3 O. APR. 1975 Berlin und München Werner-von-Siemens-Str. 50

Unser Zeichen: VPA 75 P 3101 BRD

Fahr- und Bremsschaltung für einen elektrischen Antrieb

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahr- und Bremsschaltung für einen aus einer Gleichspannungsquelle betriebenen Verbraucher, bei der die beiden Zuleitungen je ein Schaltelement enthalten, wobei das in einer Zuleitung liegende Schaltelement als Thyristor mit zugeordneter Löscheinrichtung ausgebildet ist und zu jedem der beiden Schaltelemente über eine Gleichspannungsquelle ein ungesteuertes Ventil geschaltet ist.

Wird eine Asynchronmaschine über einen Stromzwischenkreisumrichter betrieben, so muß die Zwischenkreisspannung zur Erzielung eines motorischen und generatorischen Betriebes vom vollen positiven Wert bis zum vollen negativen Wert steuerbar sein. Bezieht man die Energie aus einem Drehstromnetz, so übernimmt diese Aufgabe ein vollgesteuerter netzgeführter Stromrichter (AEG-Mitteilungen 56, 1966, Seite 370 bis 373). Steht als Energiequelle eine Gleichspannungsquelle zur Verfügung, so sind besondere Maßnahmen für eine Spannungssteuerung erforderlich. Eine Schaltung mit einer Spannungssteuerung bei Gleichstrombetrieb ist beispielsweise in der DT-AS 1 201 910 beschrieben. Dort enthält jede Stromversorgungsleitung zum Gleichstromverbraucher ein gesteuertes Hauptventil, wobei beide Ventile gemeinsam zündbar und löschbar sind. Zu jedem der beiden Hauptventile liegt über die Gleichspannungsquelle ein ungesteuertes Ventil parallel. Durch periodisches Ein- und Ausschalten des Gleichstromes kann der Mittelwert der Vebraucherspannung und damit beispielsweise die Drehzahl einer angeschlossenen Gleichstrommaschine verlustarm gesteuert oder geregelt werden. Nach jedem Sperren der Hauptventile fließt der Strom über die zugehörigen ungesteuerten Ventile, die als Rückarbeitsdioden wirken, gegen die Spannung

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ORIGINAL INSPECTED

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der Gleichspannungsquelle und klingt somit schnell ab. Bei gleicher Stromrichtung ermögli .,xit die Schaltungsanordnung eine Spannungsumkehr am Ausgang. Im motorischen Betrieb kann deshalb bei positiver Spannung und positivem Strom dem Motor Energie zugeführt und im generatorischen Betrieb bei negativer Spannung und positivem Strom Energie abgenommen und in das speisende Gleichstromnetz zurückgegeben werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine größere Einfachheit im Aufbau der Fahr- und Bremsschaltung zu erzielen.

Die lösung besteht bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß darin, daß bei Ausbildung des Verbrauchers als über einen Wechselrichter gespeister Asynchronmotor das zweite Schaltelement ein Schütz ist, das beim Fahren (Motorbetrieb) geschlossen und beim Bremsen (Generatorbetrieb) geöffnet wird. Die Ansteuerung des Schützes geschieht entsprechend der gewünschten Energierichtung.

Durch die Erfindung wird die Verwendung einer wesentlich einfacheren Schaltung ermöglicht, da gegenüber der bekannten Anordnung ein für die volle Leistung des Zwischenkreises bemessener Thyristor sowie die Löscheinrichtung durch ein einfaches elektrisches Bauelement ersetzt werden kann. Darüber hinaus wird der Wechselspannungsanteil in der Zwischenkreisspannung auf die Hälfte herabgesetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Die Figur zeigt eine Fahr- und Bremsschaltung für einen Asyncliron-Fahrmotor 1, der über einen Wechselrichter W mit Thyristoren 2 bis 7 einerseits über eine in der Zuleitung 8 angeordnete Zwischenkreisdrossel 9, einen Gleichstromsteller G mit Thyristor 10, eine Drossel 11 und einen Stromabnehmer 12 mit einer an Gleichspannung liegenden Fahrleitung 13 und andererseits über eine Zuleitung 14i ein Schütz 15 und ein Laufrad 16 mit einer

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als Rückleitung dienenden lauft ^iene 17 verbunden ist. Dem Thyristor 10 ist eine Löscheinrichtung zugeordnet, die aus einem Löschkondensator 10a und einem Löschventil 10b besteht. Dem Löschventil 10b ist eine Reihenschaltung einer Ladedrossel 10c und ein Ladeventil 1Od parallelgeschaltet. Die positive Zuleitung 8 ist über ein in Durchlaßrichtung des Thyristors 10 gepoltes ungesteuertes Ventil 18 mit der Zuleitung 14 verbunden, ' die ihrerseits über ein ungesteuertes Ventil 19> dessen Durchlaßrichtung umgekehrt gepolt zum Thyristor 10 ist, mit der Zuleitung 8 verbunden.

Der Thyristor 10 des Gleichstromstellers G wird von einem Steuersatz 20 gesteuert, der zugleich auch die Thyristoren 2 bis 7 des Wechselrichters ¥ beeinflußt. Der Eingang des Steuersatzes 20 ist mit einem Momentenregler 21 verbunden, der aus dem im Stromwandler 22 erfaßten Motorstrom-Istwert und einem über einen Steller 23 (Fahrschalter) vorgebbaren Momenten-Sollwert Md* die entsprechende Steuerspannung für den Steuersatz 20 bildet. Der Momentenregler 21 steuert außerdem das Schütz 15, dessen Schaltkontakt in der Zuleitung 14 liegt.

In Ruhestellung erhält das Löschventil 10b Dauerimpulse, so daß sich der LöschkondenBator 10a von der Fahrleitung 13 her aufladen kann, wobei die untere Platte des Kondensators gegenüber der oberen Platte positiv geladen wird.

Wird über den Steller 23 ein Momenten-Sollwert Md* für das Fahren vorgegeben, so wird vom Momentenregler 21 her das Schütz 15 angesteuert, so daß es schließt. Außerdem bildet der Momentenregler 21 eine Steuerspannung für den Steuersatz 20, der jetzt Zündimpulse für den Gleichstromsteller G und den Wechselrichter W erzeugt. Zunächst wird für den Thyristor 10 und das Ladeventil 1Od des Gleichstromstellers je ein Impuls gebildet. Dadurch wird einerseits die Gleichspannung der Fahrleitung 13 auf die Zwischenkreisdrossel 9 und den Wechselrichter W geschaltet und andererseits der Löschkondensator 10a über den

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Thyristor 10, die Ladedrossel 10c und das Ladeventil 10d umgeladen, so daß nach dem Umladevorgang die obere Platte des Löschkondensators 10a gegenüber der unteren positiv geladen ist.

Um "bei einer Aeynchronmaschine mit konstantem Moment anfahren zu können, muß bekanntlich das Verhältnis der Maschinenspannung zur Ständerfrequenz konstant gehalten werden, so daß bei steigender Drehzahl die Maschinenspannung ansteigen muß. Um dies zu erreichen, muß der Gleichstromsteller G durch Veränderung seines Impulspausenverhältnisses die Spannung an der Zwischenkreisdrossel 9 und dem Wechselrichter W kontinuierlich verändern. Dies bedeutet, daß nach dem Zünden des Thyristors 10 nach einer gewissen Zeit der Strom in diesem Thyristor wieder abgeschaltet werden muß. Hierzu gibt der Steuersatz 20 einen Zündimpuls für das Löschventil 10b, so daß sich der Löschkondensator 10a schlagartig gegen die Stromrichtung im Thyristor 10 entladen kann. Damit erlischt der Strom im Thyristor 10. Der Strom von der Fahrleitung 13 fließt noch über den Löschkondensator 10a und über das Löschventil 10b so lange weiter, bis die Kondensatorladung in Bezug auf ihre Polarität in die Ausgangslage zurückgekehrt ist. Der Strom in der Zwischenkreisdrossel 9 und im Wechselrichter W, der durch die Induktivität der Zwischenkreisdrossel 9 eingeprägt ist, fließt jetzt über das Schütz 15 und das ungesteuerte Ventil 18 weiter. Nach einer gewissen Pausenzeit wird dann erneut der Thyristor 10 gezündet, und die beschriebenen Vorgänge laufen von neuem ab.

Wird am Steller 23 ein Bremsmomenten-Sollwert vorgegeben, so werden über den Momentenregler 21 und den Steuersatz 20 die Zündimpulse für den Wechselrichter W gegenüber der Maschinenspannung so verschoben, daß der Wechselrichter W zum Gleichrichter wird und damit Energie vom Asynchronmotor 1 abgeführt werden kann. Gleichzeitig wird vom Momentenregler 21 her das Schütz 15 geöffnet. Durch Zünden des Thyristors 10 wird der Weg für den Maschinenstrom über den als Gleichrichter arbeitenden Wechsel-

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richter, das ungesteuerte Ventil 19, den Thyristor 10 und die Zwischenkreisdrossel 9 frei. Ua dieser Stromweg für die Asynchronmaschine 1 einen Kurzschluß bedeutet, steigt der Maschinenstrom an. Wird über den Stromwandler 22, der den Stromiatwert J erfaßt, festgestellt, daß das Bremsmoment der Asynchronmaschine 1 dem Sollwert entspricht, so gibt der Momentenregler 21 über den Steuersatz 20 den Befehl zum Auftrennen dieses Kurzschlußkreises. Dazu bildet der Steuersatz 20 einen Zündimpuls für das Löschventil 10b, so daß der Löschkondensator 10a mit seiner Kondensatorladung (wobei ^a vorher schon durch das Zünden des Thyristors 10 und des Ladeventils 1Od die Kondensatorladung in die für die Löschung notwendige Polarität gebracht worden war) den Strom im Hauptthyristor 10 löschen kann.

Nach Auftrennen dieses Kurzschlußkreises fließt der Strom in der Zwischenkreisdrossel 9 über die Diode 19, die Drossel 11, die Fahrleitung 13, das Rad 16 und das ungesteuerte Ventil 18 weiter. Das bedeutet, daß Energie in das Fahrleitungsnetz zurückgespeist wird. Dabei klingt der Strom in der Zwischenkreisdrossel 9 ab. Um aber ein bestimmtes Bremsmoment im Asynchronmotor 1 aufrechtzuerhalten, wird das Abklingen des Stromes in der Drossel 9 verhindert. Dies geschieht durch erneutes Zünden des Thyristors 10. Die beschriebenen Vorgänge laufen jetzt periodisch ab.

Mit Hilfe der Steuerung des Impuls-Pausenverhältnisses des Gleichstromstellers G kann die Zwischenkreisspannung genauso stetig im negativen Bereich gesteuert werden, wie beim motorischen Betrieb im positiven Bereich.

1 Patentanspruch
1 Figur

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Claims (1)

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   Patentanspruch

   Fahr- und Bremsschaltung für einen aus einer Gleichspannungsquelle ■betriebenen Verbraucher, bei der die beiden Zuleitungen je ein Schaltelement enthalten, wobei das in einer Zuleitung liegende Schaltelement als Thyristor mit zugeordneter Löscheinrichtung ausgebildet ist und zu jedem der beiden Schaltelemente über die Gleichspannungsquelle ein ungesteuertes Ventil geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Verbrauchers als über einen Wechselrichter (W) gespeister Asynchronmotor (1) das zweite Schaltelement ein Schütz (15) ist, das beim Fahren (Motorbetrieb) geschlossen und beim Bremsen (Generatorbetrieb) geöffnet wird.

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