POWER SUPPLY DEVICE FOR AC POWERED DC TRAIN ENGINES

Abstract: The power supply device according to the invention contains an adjustable autotransformer (3) and a train transformer (6) to which are connected a thyristor converter (7), an inductor (8) and a drive motor (9). The driving switch (11) is connected to an information-processing block (12) whose second and third inputs are connected to the train transformer (6) and the drive motor (9). One output from the information-processing block (12) leads to a delay angle determination block (13) for determining the delay angle on the front and rear faces of the voltage. The delay angle determination block (13) is connected to a delay angle change-preset block (14) whose outputs are supplied to a buffer distributor (15) and to a delay angle delimiter (16). The two outputs of the latter are supplied to the preset block (14) and to the buffer distributor (15), to whose third input a second output of the information processing block (12) is supplied. The outputs of the buffer distributor (15) are connected to the position selector (5) and to the control unit (17) for the thyristors of the converter (7) and of a forced-commutation block (10). The power supply device according to the invention facilitates control at high power factor levels. The cos phi can be controlled continuously at a value near unity on the basis of the first harmonic of the current; in addition, the arrangement allows a flat phase control, resulting in favourable values of the curvature coefficient. <IMAGE>

Description: SPEISEANORDNUNG FÜR WECHSELSTROMGESPEISTE GLEICHSTROM ZUGANTRIEBE Die Erfindung bezieht sich auf eine Speiseanordnung für wechselstromgespeiste Gleichstrom-Zugantriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine solche Speiseanordnung ist aus 1,68 1 060 577 bekannt. Bei der bekannten Steueranordnung ist die Wechselstromquelle mit einem Ausgang eines Steuersignalgenerators verbunden, dessen erster Eingang mit dem Fahrschalter oder -pult in Verbindung steht. An einen anderen Eingang des Steuersignalgenerators ist die Sekundärwicklung des Stromtransformators angeschlossen. Zwei andere Ausgänge des Steuersignalgenerators sind mit dem Wähler bzw. einem Eingang der Steuereinrichtung verbunden. Die Ausgänge der Steuereinrichtung sind an die Steuerelektroden und an die Anoden eines jeden Thyristors des Umrichters geführt. Bei der bekannten Steueranordnung ist der Leistungsfaktor im Fahr- und im Nutzbremsbetrieb verhältnismässig gering und der Blindleistungsverbrauch verhältnismässig gross. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung für wechselstromgespeiste Zugantriebe zu schaffen, bei deren Anwendung sowohl im Fahr- als auch im Nutzbremsbetrieb höhere Leistungskoeffizienten erzielt werden können und durch die sich in beiden Betriebszuständen des Zugantriebs die Spannung verändern lässt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Patentanspruch beschriebene Steueranordnung gelöst. Vorteile der erfindungsgemässen Anordnung sind die automatische stufenlose Steuerung der Betriebsarten des elektrischen Zugantriebs und die grössere Zug- und Bremskraft. Der symmetrische Sektor der umgewandelten Spannung bestimmt den Leistungsfaktor cosf nach der ersten Harmonischen des Stromes auf einen Wert nahe Eins. Ausserdem er ztk:5glidit die flache Phasenregulierung enge Grenzen der Ver änderung der Sektorenbreite der umgewandelten Spannung. Verbessert wird auch die Zusammensetzung der Harmonischen des Stroms des Transformators, das heisst es werden günstigere Werte des Krümmungs- oder Biegungskoeffiz#een erreicht,woiLxh der Leistungsfaktor der Anordnung gesteigert wird. Der ungünstige Einfluss eines in Betrieb befindlichen elektrischen Zugantriebes auf das Speisenetz und die Verschlechterung des Leistungskoeffizienten der Schienen der Zugunterstationen wird beseitigt. Infolgedessen werden auch der störende Einfluss auf die in der Nachbarschaft zum Fahrdraht angeordneten Verbindungsleitungen und Signa1isi & iflichti#nge#, Zentralisierung und Blockierung vermindert, die Voraussetzungen zur Entstehung von Resonanzüberspannungen beseitigt sowie die Fehler der Stromzähler in den Zugunterstationen und auf den elektrischen Bahnen reduziert. Die erfindungsgemässe Speiseanordnung wird anhand des in der zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert, die das Schaltbild einer Steueranordnung zeigt. Der den Fahrdraht 1 des Wechselstromnetzes berührende Stromabnehmer 2 einer elektrischen Lokomotive ist mit einem Spartransformator 3 verbunden. Dieser weist einen mit einem Servo-Wähler 5 mechanisch verbundenen Positionsumschalter 4 auf. An den Spartransformator 3 ist über den Positionsumschalter 4 die Primärwicklung eines Transformators 6 mit festem Ubersetzungsverhältnis angeschlossen, dessen Sekundärwicklung an die Wechselstromseite eines Thyristor-Brücken-Umrichters 7 angeschlossen ist. An die Gleichstromseite des Umrichters 7 sind hintereinander eine Drossel 8 und ein Zugantrieb bzw. Fahrmotor 9 angeschlossen. Parallel zur Gleichstromseite des Umrichters 7 ist ein Zwangskommutierungsblock 10 angeschlossen, der z. B. zwei Kondensatoren aufweist und dessen Kondensatoren Lade seite mit der Sekundärwicklung des Transformators 6 verbunden ist. Der Steuerteil der Speiseanordnung enthält den Fahrschalter bzw. das Fahrpult 11, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines Informationsverarbeitungsblockes 12 verbunden ist. Der zweite und dritte Eingang des Informationsverarbeitungsblockes 12 ist an die Sekundärwicklung des Transformators 6 bzw. an den Anker des Fahrmotors 9 angeschlossen. Ein Ausgang des Informationsverarbeitungsblockes 12 ist an einen steuerwinkelbestimmungsblock 13 geführt, der die Werte der Steuerwinkel an der vorderen und hinteren Front der Spannung bestimmt. Der Ausgang des Steuerwinkelbestimmungsblockes 13 ist an einen ersten Eingang eines Steuerwinkelveränderungs-Vorgabeblockes 14 angeschlossen, dessen erster Ausgang mit dem ersten Ein gang eines Pufferverteilers 15 verbunden ist. Ein zweiter Ausgang des Ste uerw'inke lveränderungs-Vorgabeblocke s 14 ist an einen Steuerwinkelbegrenzer 16 angeschlossen. Ein Ausgang des Steuerwinkelbegrenzers 16 ist an den zweiten Eingang des Steuerwinkelveränderungs-Vorgabeblookes 14 und ein zweiter Ausgang an den zweiten Eingang des Pufferverteilers 15 angeschlossen. An den dritten Eingang des Pufferverteilers 15 ist ein zweiter Ausgang des Informationsverarbeitungsblockes angeschlossen. Ein erster Ausgang des Pufferverteilers 15 ist mit dem Wähler 5 und ein zweiter Ausgang mit einem Steuerblock oder -gerät 17 verbunden. Die Ausgänge des Steuergeräts 17 sind an die Steuerelektroden der Thyristoren des Umrichters 7 und des Zwangskommutierungsblockes 10 geführt. Die Speiseeinrichtung arbeitet wie folgt: Fahrbetrieb: Für eine bestimmte Position des Umschalters 4 wird die Anordnung durch die Winkel der Phasenregulierung gekennzeichnet, die gleich den jeweils im Endzustand erreichten Winkeln sind. Bei einem am Fahrpult 11 gegebenen Befehl zum Ubergang auf eine benachbarte Position verarbeitet der Informationsverarbeitungsblock 12 die eingegangenen Grössen, nämlich die Spannung U2 der Sekundärwicklung des Transformators 6 und die Vorgabe vom Fahrpult 11. Auf der Basis der vom Informationsverarbeitungsblock 12 erhaltenen Signale bestimmt der Steuerwinkelbestimmungsblock 13 die Anfangswerte der Winkel auf der vorderen und hinteren Front der Spannung und leitet sie dem Steuerwinkelveränderungs-Vorgabeblock 14 zu, der seinerseits die Information über die Winkelwerte dem Steuerwinkelbegrenzer 16 zuführt. Nachdem der Steuerwinkelbegrenzer 16 geprüft hat, ob die Winkelwerte innerhalb des erforderlichen Bereichs liegen, gibt der Steuer winkelveränderungs-Vorgabeblock 14 über den Pufferverteiler 15 ein Signal über die Anfangswerte der Steuerung an das Steuergerät 17. Das Steuergerät 17 steuert aufgrund des erhaltenen Signals in zweckmässiger Weise die Thyristoren des Umrichters 7 und des Zwangskommutierungsblockes 10, so dass im Moment der Umschaltung die Spannung am Fahrmotor 9 nicht verändert wird. Danach verändern sich die Phasensteuerwinkel allmählich von ihrem anfänglichen bis zu ihrem Endwert. Auf diese Weise ändert sich die Fahrmotorspannung allmählich, bis die Spannung erreicht ist, die der neuen Position des Umschalters 4 entspricht. Bei Erreichen der Endwerte der Steuerwinkel stoppt der Steuerwinkelbegrenzer 16 den Steuerwinkelveränderungs- Vorgabeblock 14 und der Pufferverteiler 15 erlaubt dem Wähler 5 den Übergang des Umschalters 4 auf eine andere Position des Spartransformators 3, wenn diese Umschaltung vom Informationsverarbeitungsblock 12 nicht wegen Erreichen der Vorgabe verhindert wird. Nutzbremsbetrieb: Der Leistungsteil der Schaltung ist so geschaltet, dass der Fahrmotor mit der erforderlichen Polarität arbeitet. Der Lokführer gibt mit Hilfe des Fahrschalters 11 dem Informationsverarbeitungsblock 12 die gewünschte Bremskennlinie vor. Da im Anfangsmoment dem Informationsverarbeitungsblock 12 Informationen über die Sekundärspannung U2 des Transformators 6 und die elektromotorische Kraft (EMK), die gleich Null sind und über die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl n zugeführt werden, die von Null verschieden ist, bestimmt der Informationsverarbeitungsblock 12 die Position des Umschalters 4, bei der die zulässige Geschwindigkeit der Zunahme der Bremskraft bzw. Verzögerung erreicht wird. Über den Pufferverteiler 15 gibt der Informationsverarbeitungsblock 12 Signale zur Umschaltung des Umschalters 4 des Spartransformators 3 bis auf eine bestimmte Position. Nach Erhalt eines Signals, dass der Umschalter 4 diese Position erreicht hat, gibt der Informationsverarbeitungsblock 12 dem Steuerwinkelbestimmungsblock 13, der die Steuerwinkel auf der vorderen und hinteren Front der Spannung bestimmt, ein Signal, auf dessen Grundlage die Anfangswerte der Winkel bestimmt werden. Der Steuerwinkelveränderungs-Vorgabeblock 14 gibt die Veränderung dieser Winkel entsprechend den vom Steuerwinkelbestimmungsblock bestimmten Werten vor. Der Steuerwinkelbegrenzer 16 sorgt dafür, dass sie innerhalb der vorgegebenen Grenzen bleiben. Liegen sie innerhalb der vorgegebenen Grenzen, so gibt der Steuerwinkelbegrenzer 16 über den Pufferverteiler 15 dem Steuerwinkelveränderungs Vorgabeblock 14 die Steuerung der Thyristoren des Umrichters 7 und des Zwangskommutierungsblockes 10 mittels des Steuergeräts 17 frei. Beim Erreichen bestimmter Steuer winkeiwerte stoppt der Steuerwinkelbegrenzer 16 den Vorgabeblock 14 und der Pufferverteiler 15 ermöglicht über den Wähler 5 das Umschalten des Schalters von Position 2 in eine andere Position. Danach vergleicht der Informationsverarbeitungsblock 12 die Ist- und die Soll-Bremskraft. Besteht eine Differenz zwischen beiden Bremskraft- werten, so werden die Steuerwinkeiwerte vom Steuerwinkel vorgabeblock 13 an der vorderen und hinteren Flanke der Spannung erneut bestimmt. Der Steuerwinkelveränderungs- Vorgabeblock 14 gibt die notwendigen Änderungen vor; der Steuerwinkelbegrenzer 16 sorgt dafür, daB die Winkeiwerte innerhalb der vorgegebenen Grenzen bleiben. Der Steuerwinkelbegrenzer 96 gibt über den Pufferverteiler 15 dem Steuerwinkelverändungs-Vorgabeblock 14 die Steuerung der Thyristoren des Umrichters 7 und des Zwangskommutierungsblockes 10 mittels des Steuergerätes 17 oder zur Steuerung des Umschalters 4 mit Hilfe des Wählers 5 frei. Bei Errei chen der Vorgabe stoppt der Informationsverarbeitungsblock 12 über den Pufferverteiler 15 den Umschalter 4.

Claims: PATENTANSPRUCH SPEISEANORDNUNG FÜR WECHSELSTROMGESPEISTE GLEICHSTROM ZUGANTRIEBE, - mit einem an den Stromabnehmer (2) angeschlossenen Spartransformator (3), der einen von einem Wähler (5) angetriebenen Positionsumschalter (4) aufweist, - mit einem primärseitig an den Positionsumschalter (4) angeschlossenen Transformator (6) mit festem Übersetzungs- verhältnis, - mit einem wechselstromseitig an die Sekundärwicklung des Transformators (6) angeschlossenen Thyristor-Brücken Umrichter (7), dessen Gleichstromseite an einen mit einer Drossel (8) in Reihe geschalteten Fahrmotor (9) angeschlossen ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t - dass ein erster, zweiter und dritter Eingang eines In formationsverarbeitungsblockes (12) an den Fahrschalter (11), an die Sekundärwicklung des Transformators (6) mit festem Übersetzungsverhältnis bzw. an den Anker des Fahrmotors (6) angeschlossen sind, - dass ein Ausgang des Informationsverarbeitungsblocks (12) an einen Steuerwinkelbestimmungsblock (13) zur Bestim mung der Steuerwinkel an der vorderen und hinteren Front der Spannung geführt ist, - dass der Ausgang des Steuerwinkelbestirnrnungsblocks (13) an einen Ausgang eines Steuerwinkelveränderungs-Vorgabe- blockes (14) angeschlossen ist, - dass ein Ausgang des Steuerwinkelveränderungs-Vorgabe blockes (14) an den ersten Eingang eines Pufferverteilers (15) und ein zweiter Ausgang des Vorgabeblockes (14) an einen Steuerwinkelbegrenzer (16) angeschlossen sind, -- wobei beide Ausgänge des Steuerwinkelbegrenzers (16) an den zweiten Eingang des Steuerwinkelveränderungs Vorgabeblockes (14)bzw. an den zweiten Eingang des Pufferverteilers (15) geführt sind, an dessen dritten Eingang ein zweiter Ausgang des Informationsverarbei tungsblockes (12) angeschlossen ist, und -- wobei ein erster und ein zweiter Ausgang des Pufferver teilers (15) mit dem Wähler (5) bzw. dem Steuergerät (17) verbunden ist, dessen Ausgänge an die Steuerelek troden der Thyristoren des Umrichters (7) und an einen Zwangskommutierungsblock (10) geführt sind, der seiner seits parallel zur Gleichstronseite des Umrichters (7) geschaltet ist.

Inventors: BORSCHUKOV, ENYU GEORGIEV, DIPL.-ING., GANOV, MILKO MAKAVEEV, DIPL.-ING., MATOV, PETER IVANOV, DIPL.-ING., POPOV, RUMEN YORDANOV, DIPL.-ING., STAIKOV, GEORGI TODOROV, DIPL.-ING., STEFANOV, SWETOSLAV ALEXANDROV, DIPL.-ING.
Applicants: S O "BULGARSKI DARJAVNI JELESNIZI"
Application year: 1985
Main classification: H02M7
IPC codes: H02M7, B60L9