CH656586A5 - Method and circuit for transferring regenerative braking energy of an asynchronous motor in the event of a disconnection of the power circuit - Google Patents

Description

  
 

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   PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Übernahme der Nutzbremsenergie eines Asynchronmotors (10) bei Netzunterbrechung mit wenigstens einem Vierquadrantensteller (8), der über wenigstens einen Zwischenkreis (C) an wenigstens einen motorseitigen Wechselrichter (9) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der im Zwischenkreis (C) gespeicherten Bremsenergie mindestens ein Dämpfungswiderstand (R) einer Dämpfungseinrichtung (4) selbsttätig an den netzseitigen Eingang des Vierquadrantenstellers angeschlossen wird.



   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastung des Dämpfungswiderstandes (R) überwacht wird und dass in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Überwachung die Bremsleistung des Asynchronmotors (10) korrigiert wird.



   3. Schaltungsanordnung zur Übernahme der Nutzbremsenergie eines Asynchronmotors (10) bei Netzunterbrechung, mit einem Transformator (T), an dessen Sekundärwicklung (T2) wenigstens ein Vierquadrantensteller (8), und an diesen über wenigstens einen Zwischenkreis (C) wenigstens ein motorseitiger Wechselrichter (9) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass an die Primärwicklung (Tl) des Transformators (T) eine Dämpfungseinrichtung (4) angeschlossen ist.



   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (4) an eine Anzapfung (14) der Primärwicklung (Tl) des Transformators (T) angeschlossen ist.



   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (4) an eine zusätzliche separate Sekundärwicklung des Transformators (T) angeschlossen ist.



   6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (4) als ein Überspannungsableiter ausgebildet ist.



   7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Uberspannungsableiter aus einer Serieschaltung einer Zündstrecke (5) und eines Dämpfungswiderstandes (R) besteht.



   8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (4) einen Dämpfungswiderstand (R) enthält, der in Serie mit einem Wechselstromsteller   (11)    geschaltet ist.



   9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Überwachung der Überlastung des Dämpfungswiderstandes (R) ein Stromwandler (15) vorgesehen ist, dessen   Sekundänvicklung    an eine Steuervorrichtung (16) für den Vierquadrantensteller (8) und an eine Steuervorrichtung (17) für den Wechselrichter (9) angeschlossen ist.



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Übernahme der Nutzbremsenergie eines Asynchronmotors bei Netzunterbrechung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3.



   Auf Bahnen bringt der Einsatz von Umrichtern den Vorteil, dass als Traktionsmotoren robuste, leichte Kurzschlussläufermotoren eingesetzt werden können. Diese Ausführungsform ist z. B. in  Elektrische Bahnen  77 (1979), H. 9, auf Seiten 248 bis 257 beschrieben. Das Bild 3 auf S. 250 zeigt ein Prinzipschaltbild, in welchem ein Transformator, Bremswiderstände, Vierquadrantensteller, Zwischenkreise, Wechselrichter und   Fahrmotoren    dargestellt sind. Diese Antriebe haben im Fahren und Bremsen ein sehr gutes Netzverhalten. Fällt jedoch im Bremsen z. B. bei Bügelspringen das Netz weg, werden Überspannungen infolge starker Schwingungen im Zwischenkreis nicht mehr beherrscht, weil die mechanische Umschalteinrichtung zu träge ist, um die eigentlichen Bremswiderstände kurzfristig einzuschalten.



   Die Erfindung wie sie in den Patentansprüchen 1 und 3 definiert ist, löst die Aufgabe, die Nachteile des Bekannten zu beseitigen und ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Sicherheit der Betriebsbremse auch bei einem Netzunterbruch, z. B.



  bei einem Bügelsprung, gewährleisten.



   Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Zwischenkreisspannung über den Vierquadrantensteller und den Transformator eine gegenüber der maximalen Netzspannung höhere Spannungsspitze erzeugt, die dann z. B.



  eine Zündstrecke eines Uberspannungsableiters oder Halbleiter in Serie zum Dämpfungswiderstand zündet. Gemäss dem Anspruch 2 wird der Stromfluss über den Dämpfungswiderstand erfasst und damit, wenn erforderlich, die Bremsleistung reduziert und/oder die Klotzbremse angelegt. Diese Einrichtung kann sehr einfach ausgebildet werden, da sie bei jedem Spannungs-Nulldurchgang selber löscht. Die Regelstruktur der Vierquadrantensteller muss nicht geändert werden. Der Dämpfungswiderstand kann klein dimensioniert werden. Die Schaltungsanordnung gemäss dem Anspruch 3 beschreibt die prinzipielle konstruktive Lösung zur Durchführung des genannten Verfahrens. Die Weiterentwicklung gemäss dem Anspruch 4 zeigt einen vorteilhaften Anschluss der Dämpfungseinrichtung durch eine Anzapfung der Primärwicklung.

  Gemäss dem Anspruch 5 kann auch eine separate zusätzliche Sekundärwicklung ausgebildet sein, womit man die galvanische Trennung erreicht. Die Ansprüche 6 bis 8 beschreiben zweckmässige Varianten der Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung. Gemäss Anspruch 9 benützt man die Uberwachung des Dämpfungswiderstandes zur Steuerung des Vierquadrantenstellers und des Wechselrichters.



   Die Erfindung wird anhand von zwei Beispielen näher erläutert.



  Es zeigt
Fig. 1 eine erste beispielsweise Ausgestaltung der erfindungsgemässen Einrichtung mit einer Zündstrecke und
Fig. 2 eine zweite beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, wobei in Serie mit dem Dämpfungswiderstand ein Wechselstromsteller eingeschaltet ist.



   Gemäss Fig. 1 steht eine Fahrleitung 1 im Kontakt mit einem Stromabnehmer 2, der über einen Hauptschalter 3 an ein Ende einer Primärwicklung   T I    eines Transformators T angeschlossen ist. Dieses Ende der Primärwicklung Tl ist an eine Dämpfungseinrichtung 4 angeschlossen. Diese enthält einen Dämpfungswiderstand R und in Serie eine Zündstrekke 5, die einen einfachen Überspannungsableiter bildet. Mit der Ziffer 6 ist Erde bezeichnet. Eine Sekundärwicklung T2 des Transformators T ist an einen Vierquadrantensteller 8 und weiter an einen   Wechselrichter    9 angeschlossen, wobei der Zwischenkreis schematisch durch einen Zwischenkreiskondensator C dargestellt ist. An den Wechselrichter 9 ist ein Asynchronmotor 10 angeschlossen.

 

   In Fig. 2 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1.

 

   Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform mit einem Wechselstromsteller 11, der eine Antiparallelschaltung von zwei Thyristoren 12 mit zugeordneten Kippdioden 13 enthält und an eine Anzapfung 14 der Primärwicklung Tl angeschlossen ist.



  Der in Serie mit dem Wechselstromsteller 11 geschaltete Dämpfungswiderstand R ist über eine Primärwicklung eines Stromwandlers 15 geerdet. Die Sekundärwicklung des  



  Stromwandlers 15 ist an eine Steuervorrichtung 16 für den Vierquadrantensteller 8 und an eine Steuervorrichtung 17 für den Wechselrichter 9 angeschlossen.



   Als Überspannungsableiter kann man verschiedene, an sich bekannte spannungsabhängige Widerstände verwenden, wie z. B. Zinkoxid, Resorbit, Varistoren, eventuell in Serie mit einer Zündstrecke 5. Der Dämpfungswiderstand R kann auch als eine Kombination von linearen und nichtlinearen Widerständen realisiert werden. 

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Übernahme der Nutzbremsenergie eines Asynchronmotors (10) bei Netzunterbrechung mit wenigstens einem Vierquadrantensteller (8), der über wenigstens einen Zwischenkreis (C) an wenigstens einen motorseitigen Wechselrichter (9) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der im Zwischenkreis (C) gespeicherten Bremsenergie mindestens ein Dämpfungswiderstand (R) einer Dämpfungseinrichtung (4) selbsttätig an den netzseitigen Eingang des Vierquadrantenstellers angeschlossen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastung des Dämpfungswiderstandes (R) überwacht wird und dass in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Überwachung die Bremsleistung des Asynchronmotors (10) korrigiert wird.
3. 3. Schaltungsanordnung zur Übernahme der Nutzbremsenergie eines Asynchronmotors (10) bei Netzunterbrechung, mit einem Transformator (T), an dessen Sekundärwicklung (T2) wenigstens ein Vierquadrantensteller (8), und an diesen über wenigstens einen Zwischenkreis (C) wenigstens ein motorseitiger Wechselrichter (9) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass an die Primärwicklung (Tl) des Transformators (T) eine Dämpfungseinrichtung (4) angeschlossen ist.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (4) an eine Anzapfung (14) der Primärwicklung (Tl) des Transformators (T) angeschlossen ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (4) an eine zusätzliche separate Sekundärwicklung des Transformators (T) angeschlossen ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (4) als ein Überspannungsableiter ausgebildet ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Uberspannungsableiter aus einer Serieschaltung einer Zündstrecke (5) und eines Dämpfungswiderstandes (R) besteht.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (4) einen Dämpfungswiderstand (R) enthält, der in Serie mit einem Wechselstromsteller (11) geschaltet ist.
9. 9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Überwachung der Überlastung des Dämpfungswiderstandes (R) ein Stromwandler (15) vorgesehen ist, dessen Sekundänvicklung an eine Steuervorrichtung (16) für den Vierquadrantensteller (8) und an eine Steuervorrichtung (17) für den Wechselrichter (9) angeschlossen ist.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Übernahme der Nutzbremsenergie eines Asynchronmotors bei Netzunterbrechung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3.

   Auf Bahnen bringt der Einsatz von Umrichtern den Vorteil, dass als Traktionsmotoren robuste, leichte Kurzschlussläufermotoren eingesetzt werden können. Diese Ausführungsform ist z. B. in Elektrische Bahnen 77 (1979), H. 9, auf Seiten 248 bis 257 beschrieben. Das Bild 3 auf S. 250 zeigt ein Prinzipschaltbild, in welchem ein Transformator, Bremswiderstände, Vierquadrantensteller, Zwischenkreise, Wechselrichter und Fahrmotoren dargestellt sind. Diese Antriebe haben im Fahren und Bremsen ein sehr gutes Netzverhalten. Fällt jedoch im Bremsen z. B. bei Bügelspringen das Netz weg, werden Überspannungen infolge starker Schwingungen im Zwischenkreis nicht mehr beherrscht, weil die mechanische Umschalteinrichtung zu träge ist, um die eigentlichen Bremswiderstände kurzfristig einzuschalten.

   Die Erfindung wie sie in den Patentansprüchen 1 und 3 definiert ist, löst die Aufgabe, die Nachteile des Bekannten zu beseitigen und ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Sicherheit der Betriebsbremse auch bei einem Netzunterbruch, z. B.

   bei einem Bügelsprung, gewährleisten.

   Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Zwischenkreisspannung über den Vierquadrantensteller und den Transformator eine gegenüber der maximalen Netzspannung höhere Spannungsspitze erzeugt, die dann z. B.

   eine Zündstrecke eines Uberspannungsableiters oder Halbleiter in Serie zum Dämpfungswiderstand zündet. Gemäss dem Anspruch 2 wird der Stromfluss über den Dämpfungswiderstand erfasst und damit, wenn erforderlich, die Bremsleistung reduziert und/oder die Klotzbremse angelegt. Diese Einrichtung kann sehr einfach ausgebildet werden, da sie bei jedem Spannungs-Nulldurchgang selber löscht. Die Regelstruktur der Vierquadrantensteller muss nicht geändert werden. Der Dämpfungswiderstand kann klein dimensioniert werden. Die Schaltungsanordnung gemäss dem Anspruch 3 beschreibt die prinzipielle konstruktive Lösung zur Durchführung des genannten Verfahrens. Die Weiterentwicklung gemäss dem Anspruch 4 zeigt einen vorteilhaften Anschluss der Dämpfungseinrichtung durch eine Anzapfung der Primärwicklung.

   Gemäss dem Anspruch 5 kann auch eine separate zusätzliche Sekundärwicklung ausgebildet sein, womit man die galvanische Trennung erreicht. Die Ansprüche 6 bis 8 beschreiben zweckmässige Varianten der Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung. Gemäss Anspruch 9 benützt man die Uberwachung des Dämpfungswiderstandes zur Steuerung des Vierquadrantenstellers und des Wechselrichters.

   Die Erfindung wird anhand von zwei Beispielen näher erläutert.

   Es zeigt Fig. 1 eine erste beispielsweise Ausgestaltung der erfindungsgemässen Einrichtung mit einer Zündstrecke und Fig. 2 eine zweite beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, wobei in Serie mit dem Dämpfungswiderstand ein Wechselstromsteller eingeschaltet ist.

   Gemäss Fig. 1 steht eine Fahrleitung 1 im Kontakt mit einem Stromabnehmer 2, der über einen Hauptschalter 3 an ein Ende einer Primärwicklung T I eines Transformators T angeschlossen ist. Dieses Ende der Primärwicklung Tl ist an eine Dämpfungseinrichtung 4 angeschlossen. Diese enthält einen Dämpfungswiderstand R und in Serie eine Zündstrekke 5, die einen einfachen Überspannungsableiter bildet. Mit der Ziffer 6 ist Erde bezeichnet. Eine Sekundärwicklung T2 des Transformators T ist an einen Vierquadrantensteller 8 und weiter an einen Wechselrichter 9 angeschlossen, wobei der Zwischenkreis schematisch durch einen Zwischenkreiskondensator C dargestellt ist. An den Wechselrichter 9 ist ein Asynchronmotor 10 angeschlossen.

   In Fig. 2 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1.

   Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform mit einem Wechselstromsteller 11, der eine Antiparallelschaltung von zwei Thyristoren 12 mit zugeordneten Kippdioden 13 enthält und an eine Anzapfung 14 der Primärwicklung Tl angeschlossen ist.

   Der in Serie mit dem Wechselstromsteller 11 geschaltete Dämpfungswiderstand R ist über eine Primärwicklung eines Stromwandlers 15 geerdet. Die Sekundärwicklung des **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.