DE3939889C1 - Shut=off valves circuit for braking circuit of DC series-wound motor - has traction valve with return fed diode in antiparallel connected to DC voltage source - Google Patents
Shut=off valves circuit for braking circuit of DC series-wound motor - has traction valve with return fed diode in antiparallel connected to DC voltage sourceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschaltung der abschaltbaren Ventile einer Fahr-/Bremsschaltung eines Gleichstromreihenschlußmotors, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definiert ist.The invention relates to a circuit of the switchable valves a driving / braking circuit of a DC series motor, as they is defined in more detail in the preamble of claim 1.
Dabei wird von einer Fahr- und Bremsschaltung eines Gleichstromreihenschluß motors ausgegangen, wie sie aus der DE-PS 37 26 423 im wesentlichen bekannt wurde.This is from a driving and braking circuit of a DC series connection motors, as they are known from DE-PS 37 26 423 essentially has been.
Die Fig. 1 zeigt schematisch den Schaltungsaufbau. Danach liegt ein Gleich stromreihenschlußmotor 2 mit seiner Ankerwicklung LA und seiner Feldwicklung LF über ein abschaltbares Halbleiter-Fahrventil V1 - hier insbesondere ein GTO-Thyristor - an einer Gleichspannungsquelle 1 der Spannun Ue. Anker wicklung LA und Feldwicklung LF sind über eine Koppeldiode V9 in Reihe ge schaltet. Im Fahrbetrieb oder Fahrstatus wird das abschaltbare Fahrventil V1 periodisch ein- und ausgeschaltet und wirkt als Gleichstromsteller. Der Anker- und Feldfreilauf erfolgt im Fahrbetrieb über die Freilaufdiode V7. Der Feldwicklung LF ist ein Widerstand R1 parallelgeschaltet. Ein gezielter Feldschwächbetrieb ist über einen hier nicht dargestellten parallelen Feld steller möglich. Fig. 1 shows schematically the circuit configuration. Thereafter, a direct current series connection motor 2 with its armature winding LA and its field winding LF is connected via a semiconductor driving valve V 1 which can be switched off - here in particular a GTO thyristor - to a direct voltage source 1 of the voltage U e . Armature winding LA and field winding LF are connected in series via a coupling diode V 9 . In driving mode or driving status, the switchable driving valve V 1 is periodically switched on and off and acts as a direct current controller. The armature and field freewheeling occurs during driving operation via the freewheeling diode V 7 . The field winding LF has a resistor R 1 connected in parallel. A targeted field weakening operation is possible via a parallel field controller, not shown here.
Eine Feldschwächung wird normalerweise erst im oberen Drehzahlbereich be nötigt. Die Schaltung gestattet im Bremsbetrieb (Bremsstatus) eine Energie- Rücklieferung in die Gleichspannungsquelle 1 über die Rückspeisediode V6. Dazu dient ein abschaltbares Bremsventil V3 - hier insbesondere ein GTO- Thyristor - das periodisch ein- und ausgeschaltet wird. Im Bremsbetrieb bleibt das Fahrventil V1 gesperrt. Jeweils während der Sperrphase des Bremsventils V3 kann dann Bremsstrom über die Rückspeisediode V6 in die Gleichspannungsquelle 1 zurückfließen. Mit L1 ist noch eine Strombegrenzungs drossel angegeben.A field weakening is normally only required in the upper speed range. In braking operation (braking status), the circuit allows energy to be returned to the DC voltage source 1 via the feedback diode V 6 . For this purpose, a brake valve V 3 which can be switched off - here in particular a GTO thyristor - is used which is periodically switched on and off. In braking mode, the driving valve V 1 remains blocked. During the blocking phase of the brake valve V 3 , braking current can then flow back into the DC voltage source 1 via the feedback diode V 6 . With L 1 , a current limiting choke is specified.
Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, müssen die abschaltbaren Ven tile - im folgenden nur noch GTO-Thyristoren genannt - mit Beschaltungen versehen werden, die die Spitzenverlustleistung der jeweiligen Halbleiter verringern sollen. Dazu ist es an sich bekannt, z. B. die Reihenschaltung eines Beschaltungskondensators mit einer -Diode einzusetzen, die dem GTO- Thyristor parallel zu schalten ist (z. B. DE 37 14 175 C2, Fig. 1).To ensure safe operation, the Ven tile - hereinafter only called GTO thyristors - with circuits be provided, the peak power loss of the respective semiconductor should decrease. It is known per se, for. B. the series connection of a wiring capacitor with a diode that the GTO Thyristor must be connected in parallel (e.g. DE 37 14 175 C2, Fig. 1).
Aufgabe der Erfindung ist es, die GTO-Thyristoren mit besonders geringem Aufwand unter weitgehender Einbeziehung vorhandener Elemente noch wirksamer zu beschalten.The object of the invention is to reduce the GTO thyristors with particularly low Effort even more effective with the extensive inclusion of existing elements to connect.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 ge löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is ge according to the characterizing features of claim 1 solves. Advantageous refinements can be found in the subclaims.
Anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.The invention will be explained in greater detail on the basis of a schematic exemplary embodiment explained.
Die Fig. der Zeichnung zeigtThe Fig. Of the drawing shows
Fig. 1 die bereits beschriebene bekannte Grundschaltung Fig. 1, the known basic circuit already described
Fig. 2 die Grundschaltung mit Beschaltungselementen. Fig. 2 shows the basic circuit with wiring elements.
Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Beschaltungsanordnung der Fahr- und Brems-GTO-Thyristoren V1 und V3 in einer Schaltung, wie sie in Fig. 1 an gegeben wurde. FIG. 2 shows the wiring arrangement according to the invention of the driving and braking GTO thyristors V 1 and V 3 in a circuit as given in FIG. 1.
Danach besteht die Beschaltung aus den Beschaltungskondensatoren C1 und C2 von jeweils gleicher Kapazität (bei gleichem Halbleitertyp), einem zusätz lichen gemeinsamen Speicherkondensator C3 mit etwa 10 bis 15 mal größerer Kapazität als C1 (C3 dient letztlich der Vergrößerung der Beschaltungskapazität), sowie den Beschal tungsdioden V11 und V12. Die vorhandene Feldfreilaufdiode V8 wird mit aus genutzt als Beschaltungsdiode und der Parallel-Widerstand R1 zur Feldwicklung LF dient gleichzeitig als Lade-Entladewiderstand für die Kapazitäten. Der gemeinsame Speicherkondensator C3 liegt über einen Widerstand R2 an der Gleich spannungsquelle 1 und ist ständig auf die Spannung Ue aufgeladen.Then the circuitry consists of the circuit capacitors C 1 and C 2 of the same capacitance (for the same semiconductor type), an additional common storage capacitor C 3 with approximately 10 to 15 times larger capacitance than C 1 (C 3 ultimately serves to increase the circuit capacitance) , and the wiring diodes V 11 and V 12 . The existing field freewheeling diode V 8 is also used as a wiring diode and the parallel resistor R 1 for field winding LF also serves as a charge-discharge resistor for the capacitors. The common storage capacitor C 3 is connected via a resistor R 2 to the DC voltage source 1 and is constantly charged to the voltage U e .
Es wird vorausgesetzt, daß vor dem Einschalten des Fahrthyristors V1 - d. h. im Sperrzustand - die Beschaltungskondensatoren C1 und C2 entladen sind. Der gemeinsame Speicherkondensator C3 soll dagegen entsprechend der dargestellten Polarität aufgeladen sein.It is assumed that the switching capacitors C 1 and C 2 are discharged before switching on the driving thyristor V 1 - ie in the blocking state. The common storage capacitor C 3 , however, should be charged according to the polarity shown.
Der Ankerstrom bzw. Feldstrom fließt zunächst noch über das Freilaufventil V7 sowie die Begrenzungsdrossel L1 im Freilauf, wobei zur Vereinfachung die beiden Ströme als konstant und gleich groß angenommen werden.The armature current or field current initially still flows via the freewheel valve V 7 and the limiting throttle L 1 in the freewheel, the two currents being assumed to be constant and of the same magnitude for simplification.
Wird nun der Fahrthyristor V1 eingeschaltet, dann kommutiert der Anker- bzw. Feldstrom vom Freilaufventil V7 - begrenzt durch die Begren zungsdrossel L1 - in den Fahrthyristor V1. Sobald das genannte Freilauf ventil V7 sperrt, bilden sich zwei Schwingkreise mit folgenden Elementen aus:If the driving thyristor V 1 is now switched on, then the armature or field current commutates from the freewheeling valve V 7 - limited by the limiting choke L 1 - into the driving thyristor V 1 . As soon as the free-wheeling valve V 7 closes, two resonant circuits are formed with the following elements:
1. Ue, L1, V11, C1, R1, V1, Ue und1. U e , L 1 , V 11 , C 1 , R 1 , V 1 , U e and
2. Ue, L1, V11, C2, V1, Ue.2. U e , L 1 , V 11 , C 2 , V 1 , U e .
In diesen Schwingkreisen werden die Beschaltungskondensatoren C1, C2 aufgeladen, der 1. Beschaltungskondensator C1 auf die Spannung Ue-UF und der 2. Be schaltungskondensator C2 auf die Spannung Ue.In these resonant circuits, the circuit capacitors C 1 , C 2 are charged, the first circuit capacitor C 1 to the voltage U e -U F and the second circuit capacitor C 2 to the voltage U e .
Der Laststrom fließt dann voll durch den Fahrthyristor V1. The load current then flows fully through the driving thyristor V 1 .
Wird der Fahrthyristor V1 ausgeschaltet, dann kommutiert der Laststrom zuerst in den 2. Beschaltungskondensator C2, da dieser - der 1. Beschal tungskondensator C1 ist weniger in umgekehrter Polarität aufgeladen - größere Saugwirkung ausübt. Der Konstantstrom fließt damit durch den 2. Beschaltungskondensator C2, die 2. Beschaltungsdiode V12 und den Speicher kondensator C3 zurück zur Gleichspannungsquelle 1. Da der 2. Beschaltungs kondensator C2 und der Speicherkondensator C3 in Reihe geschaltet sind, be trägt die wirksame Kapazität in diesem MomentIf the driving thyristor V 1 is switched off, then the load current first commutates into the second circuit capacitor C 2 , since this - the first circuit capacitor C 1 is less charged in reverse polarity - exerts greater suction. The constant current thus flows through the 2nd wiring capacitor C 2 , the 2nd wiring diode V 12 and the storage capacitor C 3 back to the DC voltage source. 1 Since the 2nd wiring capacitor C 2 and the storage capacitor C 3 are connected in series, the effective capacitance at this moment be
C2 wird vom Laststrom entladen. Erreicht die Spannung am Beschaltungskon densator C2 (UC2) den Wert der Spannung am Kondensator C1 (UC1) ent sprechend (Ue-UF), beginnt die Freilaufdiode V8 zu leiten und die Be schaltungskondensatoren C1 und C2 sind parallelgeschaltet. Die wirksame Kapazität wird damit auf CWirk 2 vergrößert.C 2 is discharged from the load current. When the voltage across the circuit capacitor C 2 (U C2 ) reaches the value of the voltage across the capacitor C 1 (U C1 ) accordingly (U e -U F ), the freewheeling diode V 8 begins to conduct and the circuit capacitors C 1 and C 2 are loaded are connected in parallel. The effective capacity is thus increased to C Eff 2 .
// = parallel// = parallel
Die beiden Beschaltungskondensatoren C1 und C2 werden weiter vom Laststrom entladen. Erreichen die Spannungen UC1 bzw. UC2 den Wert 0 Volt, beginnen die Freilaufdiode V7 und die 1. Beschaltungsdiode V11 zu leiten.The two wiring capacitors C 1 and C 2 are further discharged from the load current. If the voltages U C1 or U C2 reach the value 0 volts, the freewheeling diode V 7 and the 1st wiring diode V 11 begin to conduct.
Der Laststrom fließt zunächst weiter über V7, V11, V12 und Speicherkonden sator C3, da die Begrenzungsdrossel L1 eine sofortige Kommutierung verhindert. Der Speicherkondensator C3 wird dadurch überladen, wobei die Überladung gleichzeitig über Widerstand R2 abgebaut wird.The load current initially continues to flow via V 7 , V 11 , V 12 and storage capacitor C 3 , since the limiting inductor L 1 prevents immediate commutation. The storage capacitor C 3 is thereby overcharged, the overcharge being reduced simultaneously via resistor R 2 .
Im Endzustand fließt der Anker- und Feldstrom über die Freilaufdiode V7 und die Begrenzungsdrossel L1 im Freilauf.In the final state, the armature and field current flows via the freewheeling diode V 7 and the limiting choke L 1 in the freewheel.
Die Beschaltungskondensatoren C1 und C2 haben wieder die Spannung 0 und der Speicherkondensator C3 den Wert Ue. Der Fahrthyristor V1 kann wieder eingeschaltet werden. The wiring capacitors C 1 and C 2 again have the voltage 0 and the storage capacitor C 3 the value U e . The driving thyristor V 1 can be switched on again.
Ausgangszustand ist, daß der Feldstrom im Freilauf über Freilaufdiode V8 fließt und der Ankerstrom über die Spannungsquelle 1, Rückspeisediode V6 und die Diode V10 verläuft. Beide Ströme werden auch hier während des Ein schaltvorganges als konstant angenommen.The initial state is that the field current flows in freewheeling mode via freewheeling diode V 8 and the armature current runs through voltage source 1 , feedback diode V 6 and diode V 10 . Both currents are also assumed to be constant during the switch-on process.
Mit dem Einschalten des Bremsthyristors V3 kommutiert der Anker- bzw. Feldstrom - begrenzt durch die Begrenzungsdrossel L1 - von Rückspeisediode V6 bzw. Freilaufdiode V8 in den Bremsthyristor V3. Dabei bilden sich wieder zwei Schwingkreise aus:When the brake thyristor V 3 is switched on, the armature or field current - limited by the limiting choke L 1 - commutates from the feedback diode V 6 or free-wheeling diode V 8 into the brake thyristor V 3 . Two oscillating circuits are formed again:
1. Ue, L1, V3, C1, V12, C3, Ue und1. U e , L 1 , V 3 , C 1 , V 12 , C 3 , U e and
2. Ue, L1, V3, R1, C2, V12, C3, Ue.2. U e , L 1 , V 3 , R 1 , C 2 , V 12 , C 3 , U e .
Der 1. Beschaltungskondensator C1 wird bis auf 0 Volt und der 2. Beschal tungskondensator C2 bis auf die Spannung UF entladen. Damit sind die Voraussetzungen für ein Ausschalten von Bremsthyrisator V3 gegeben.The 1st wiring capacitor C 1 is discharged to 0 volts and the 2nd wiring capacitor C 2 to the voltage U F. This means that the prerequisites for switching the brake thyrizer V 3 off are met.
Mit dem Ausschalten von V3 kommutiert der Laststrom vom Bremsthyristor V3 über die 1. Beschaltungsdiode V11 in den 1. Beschaltungskondensator C1 und lädt diesen auf. Erreicht die Spannung UC₁ am Beschaltungskondensator C1 den Wert UF, wird die Freilaufdiode V8 leitend und damit werden die Be schaltungskondensatoren C1 und C2 parallelgeschaltet. Sobald die Spannungen an den Beschaltungskondensatoren C1 bzw. C2 (UC1 bzw. UC2) den Wert von Ue erreichen, beginnen die Rückspeisediode V6 und die 2. Beschaltungsdiode V12 zu leiten und der Speicherkondensator C3 wird zu C1 und C2 parallel geschaltet.When V 3 is switched off, the load current commutates from the braking thyristor V 3 via the 1st wiring diode V 11 into the 1st wiring capacitor C 1 and charges it. Reaches the voltage U C₁ at the wiring capacitor C 1 U F , the freewheeling diode V 8 becomes conductive and thus the switching capacitors C 1 and C 2 are connected in parallel. As soon as the voltages at the wiring capacitors C 1 and C 2 (U C1 and U C2 ) reach the value of U e , the feedback diode V 6 and the 2nd wiring diode V 12 begin to conduct and the storage capacitor C 3 becomes C 1 and C 2 connected in parallel.
Der Ankerstrom kommutiert damit - begrenzt durch die Begrenzungsdrossel L1 - aus den Beschaltungskondensatoren in die Spannungsquelle 1. Der Feldstrom fließt weiter über die Freilaufdiode V8 im Freilauf. The armature current thus commutates - limited by the limiting choke L 1 - from the wiring capacitors into the voltage source 1 . The field current continues to flow via the freewheeling diode V 8 .
Die Kondensatoren C1, C2 und C3 werden auch hier überladen. Der Widerstand R2 sorgt für den Abbau der Überladung.The capacitors C 1 , C 2 and C 3 are also overloaded here. The resistor R 2 ensures that the overload is reduced.
Claims (7)
- - Ankerwicklung (LA) und Feldwicklung (LF) des Gleichstromreihenschlußmotors (2) sind über eine Koppeldiode (V9) in Reihe geschaltet und liegen im Fahr status über ein abschaltbares Fahrventil (V1) mit dazu antiparalleler Rück speisediode (V6) an einer Gleichspannungsquelle (1)
- - neben einem Freilauf für den Ankerstrom über Freilaufdiode (V7) ist ein Feld freilauf über eine Feld-Freilaufdiose (V8) vorgesehen
- - im Bremsstatus erfolgt mittels eines abschaltbaren Bremsventils (V3) eine Rückspeisung in die Gleichspannungsquelle (1) über die Rückspeisediode (V6)
- - die zur Feldwicklung (LF) gerichtete Kathode der Koppeldiode (V9) ist mit der Kathode des gleichsinnig gepolten abschaltbaren Bremsventils (V3) und der Kathode der dazu gegensinnig gepolten Freilaufdiode (V8) verbunden
- - der Feldwicklung (LF) ist ein Widerstand (R1) parallel geschaltet
- - Armature winding (LA) and field winding (LF) of the DC series-wound motor ( 2 ) are connected in series via a coupling diode (V 9 ) and are in the driving status via a switchable travel valve (V 1 ) with an anti-parallel feedback diode (V 6 ) on one DC voltage source ( 1 )
- - In addition to a freewheel for the armature current via freewheeling diode (V 7 ), a field freewheel via a field freewheeling socket (V 8 ) is provided
- - In braking status, a brake valve (V 3 ) that can be switched off feeds back into the DC voltage source ( 1 ) via the feedback diode (V 6 )
- - The cathode of the coupling diode (V 9 ), which is directed to the field winding (LF), is connected to the cathode of the brake valve (V 3 ) which is polarized in the same direction and the cathode of the freewheeling diode (V 8 ) which is polarized in opposite directions
- - The field winding (LF), a resistor (R 1 ) is connected in parallel
- - dem abschaltbaren Bremsventil (V3) ist einerseits eine 1. Reihenschaltung eines 1. Beschaltungskondensators (C1) mit einer gleichsinnig gepolten 1. Beschaltungsdiode (V11) parallelgeschaltet,
- - an den Mittelpunkt dieser 1. Reihenschaltung ist der Mittelpunkt einer 2. Reihenschaltung, bestehend aus einem 2. Beschaltungskondensator (C2) mit einer 2. Beschaltungsdiode (V12), angeschlossen, die mit einem Speicherkondensator (C3) in Reihe liegt und zusammen dem abschaltbaren Fahrventil (V1) parallelgeschaltet ist.
- - The brake valve (V 3 ) which can be switched off is connected on the one hand by a 1st series connection of a 1st wiring capacitor (C 1 ) with a 1st wiring diode (V 11 ) polarized in the same direction,
- - At the center of this 1st series connection is the center of a 2nd series connection, consisting of a 2nd wiring capacitor (C 2 ) with a 2nd wiring diode (V 12 ), which is connected in series with a storage capacitor (C 3 ) and together with the switchable driving valve (V 1 ) is connected in parallel.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE4115568A1 (en) * | 1991-05-13 | 1993-02-04 | German Gresser | Futuristic electric vehicle - uses inductive pick=up from cable buried in street surface through tyres or subframe and homopolar motor |
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| DE3714175C2 (en) * | 1987-04-24 | 1989-02-09 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De | |
| DE3726423C2 (en) * | 1987-08-06 | 1989-07-27 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De |
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- 1989-11-30 DE DE3939889A patent/DE3939889C1/en not_active Expired - Lifetime
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