AC SUPPLY DEVICE TO ACTUATE AND TO BRAKE A DC TRAIN DRIVE IN A REGENERATOR MODE

Abstract: 1. Apparatus for feeding an alternating current to a direct current traction device (3) equipped with a balance coil at powering operation and regenerative operation comprising : a completely-controlled thyristor-bridge-converter (2) connected with the pantograph by a reduction transformer (1) a main control block (9) controllable from the control board a powering and a regenerative operation control block (6 or 7) connected to the control electrodes of the thyristors of the converter (2) comprising a data processing block (11) and comprising an excitation control mechanism (10) characterized by a forcedly commutating block (5) the control input whereof is connected to the main control block (9) and which may be connected to the converter (2) during regenerative operation, which commutating block during regenerative operation is connected to an alternating current terminal of the converter (2) through a capacitor (5.3), the thyristors (5.1, 5.2) whereof are equidirectionally connected to those of the converter (2) at the d.c. current side thereof and by a forcedly commutating control block (8) connected to the control electrodes of the thyristors of the forcedly commutating block (5), wherein the outputs of the main control block (9) are connected to an input of the main control, regenerative operation, forcedly commutating and excitation control blocks (6, 7, 8, 10), respectively, and an input of the main control block (9) is connected to an output of the data processing block (11).

Description: ANORDNUNG ZUR WECHSELSTROMSPEISUNG EINES GLEICHSTROM ZUGANTRIEBS IM FAHR- UND NUTZBREMSBETRIEB Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Wechselstromspeisung eines mit einer Ausgleichsdrossel versehenen Gleichstrom-Zugantriebs im Fahr- und Nutzbremsbetrieb gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Anordnung ist aus Kapustin, L. D., Kopanew, A. S., Losanowski, A. L., Ossobennosti ustrojstwa i exploitazii P elektrowoza WL 80P, Moskau, "Transport", bekannt. Bei der bekannten Anordnung ist der Leistungsfaktor t= cosr im Nutzbremsbetrieb verhältnismässig gering, da infolge der Kommutation der Thyristoren Spannung und Strom des Transformators natürlichermassen nicht in Phase sind. Die Phasenverschiebung wird noch vergrössert durch die tiefe Phasensteuerung, d.h. Veränderung des Steuerwinkels über die Halbperiode der Wechselspannung, und die Krümmung der Strom- und Spannungsform des Transformators, die durch den Ausgleich des Stroms der Zugantriebe, d.h; ihres Gleitstromes infolge der Gleitdrossel verursacht werden. Dies führt zu einem erhöhten Verbrauch von Blindleistung. Hierdurch nehmen die Verluste im Speisenetz zu, die Hauptbestand teile der Schaltung werden stärker erwärmt, so dass der Wirkungsgrad im Nutzbremsbetrieb verringert wird. Die Nachteile der bekannten Anordnung im Nutzbremsbetrieb begrenzen die Verbreitung elektrischer Bahnen mit wechselstromgespeistem Gleichstromantrieb mit Nutzbremsbetrieb. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Wechselstromspeisung eines Gleichstrom-Zugantriebs zu schaffen, bei dem der Leistungsfaktor im gesamten Bereich des Nutzbremsbetriebes vergrössert und der Verbrauch an Blindleistung vermindert ist. Die erfindungsgemässe Anordnung enthält einen die Fahrdrahtspannung reduzierenden Transformator, dessen Sekundärwicklung mit einem voll steuerbaren thyristorisierten Brücken-Umrichter verbunden ist, an den der Zugantrieb bzw. Zugantriebe und Ausgleichsdrosseln angeschlossen sind. Der Umrichter ist über einen Leistungsschalter mit einem Zwangskommutierungsblock verbunden, der einen Kondensator aufweist, der über die im Generatorbetrieb arbeitenden Zugantriebe umgeladen wird. Die Steuerelektroden der Thyristoren des Umrichters sind an getrennte Steuerblöcke angeschlossen, von denen der eine zur Steuerung des Zugoder Fahrbetriebs und der andere zur Steuerung des Nutzbremsbetriebs dient. Die Steuerelektroden der Thyristoren des Zwangskommutierungsblockes sind an einen getrennten Steuerblock zur Steuerung der Zwangskommutierung angeschlossen. Die Steuerung der drei Steuerblöcke der Thyristoren erfolgt aus einem Hauptsteuerblock, der auchden den Umrichter und den Zwangskommutierungsblock trennenden Leistungsschalter steuert. Einer Informationsverarbeitungseinrichtung werden Signale vom Transformator und von den Zugantrieben zugeführt, die sie an den Hauptsteuerblock weitergibt. Im Vergleich zu der bekannten gestattet die erfindungsgemässe Anordnung einen Nutzbremsbetrieb mit hohen Werten des Typ-Leistungskoeffizienten. Daher werden die Verluste im Speisenetz bedeutend vermindert, die Erwärmung der Hauptbestandteile der Anordnung wird vermindert, und es lässt sich bei Nutzbremsung mehr Energie rückgewinnen. Gleichzeitig sinkt die Spannung am Stromabnehmer anderer, im gleichen Bereich befindlicher Zugeinheiten nicht ab. Die Verwendung nur eines Kondensators gestattet die Vereinfachung der Steuerung, eine Verminderung der Anzahl der Elemente der Schaltung, geringere Abmessungen und geringeres Eigengewicht der Bestandteile der Speise- und der Zugantriebsanordnung und die Möglichkeit der Verwendung von Elementen mit grosser Regenerierzeit. Dies bietet die Möglichkeit, die Einrichtung mit einer geringen Anzahl von Thyristorelementen auszuführen. Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemässen Anordnung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anordnung wird anhand der Zeichnung erläutert. Die Anordnung besteht aus einem die Fahrdrahtspannung reduzierenden Transformator 1, einem Thyristor-Brücken-Umrichter 2 und einem an dessen Gleichstromseite angeschlossenen Zugantrieb 3, der mit Ausgleichsdrosseln versehen ist. Der Umrichter 2 ist über einen Leistungsschalter 4 mit einem Zwangskommutierungsblock 5 verbunden. Der Umrichter ist im normalen Fahrbetrieb mit einem Fahrbetriebs Steuerblock 6 und im Nutzbremsbetrieb mit einem Nutzbremsbetriebs-Steuerblock 7 verbunden. Der Zwangskommutierungsblock 5 ist an einen Zwangskommutierungs-Steuerblock 8 an geschlossen. Die drei Steuerblöcke 6, 7 und 8 sind mit einem Hauptsteuerblock 10 verbunden, der seinerseits mit dem Leistungsschalter 4 und einer Erregungssteuerung 10 für den Zugantrieb 3 verbunden ist. Die Sekundärseite des Transformators 1 und die Informationsausgänge (EMK und Drehzahl) der Zugantriebe 3 sind mit einem Informationsverarbeitungsblock 11 verbunden, dessen Ausgang an den Hauptsteuerblock 9 angeschlossen ist. Der Zwangskommutierungsblock 5 besteht aus kommutierenden Thyristoren 5.1 und 5.2 und einem kommutierenden Kondensator 5.3. Uber den Leistungsschalter 4 ist der kommutierende Thyristor 5.1 mit der Plusschiene und der kommutierende Thyristor 5.2 mit der Minusschiene des Umrichters 2 verbunden. Die eine Seite des kommutierenden Kondensators 5.3 ist zu dem gemeinsamen Punkt zwischen den zwei Zweigen des Umrichters 2 geführt, die als Nullventile arbeiten, d.h. während derjenigen Intervalle den Motorstromkreis schliessen, während denen über die Transformatorwicklung kein Strom fliesst. Die erfindungsgemässe Anordnung arbeitet folgendermassen: Im Fahrbetrieb wird auf den vom Zugführer über das Steuerpult 12 gegebenen Befehl über den Hauptsteuerblock 9 der Thyristor-Umrichter 2 vom Steuerblock 6 als Gleichrichter gesteuert, bis der vorgegebene Fahrzustand erreicht ist. Die Spannung an den Zugantrieben bzw. Fahrmotoren 3 wird mit natürlicher Kommutierung der Thyristoren phasengeregelt, da der Leistungsschalter 4 für den Zwangskommutierungsblock 5 ausgeschaltet ist. Der Hauptsteuerblock 9 vergleicht den vom Steuerpult 12 vorgegebenen Sollwert mit der elektromotorischen Kraft (EMK) des Zugantriebes 3 und die Bewegungsgeschwindigkeit, die ihm vom Informationsverarbeitungsblock 11 zugeleitet werden. Bei Erreichen der vorgegebenen Zugkraft wird der Phasenwinkel vom Fahr betriebs-Steuerblock 6 nicht weiter verändert. Die Erregung der Zugantriebe wird von der Erregungssteuerung 10 gesteuert. Im Nutzbrenusbetrieb wird anfänglich auf das vom Steuerpult 12 gegebene Signal vom Hauptsteuerblock 9 ein Signal zur Einschaltung des Leistungsschalters 4 gegeben, wodurch der Zwangskommutierungsblock 5 zum Thyristor-Brücken-Umrichter 2 zugeschaltet wird. Bei Vorgabe einer bestimmten Bremscharakteristik durch den Zugführer gibt der Hauptsteuerblock 9 über das Steuerpult 12 zum Nutzbremsbetriebs Steuerblock 7, zum Zwangskommutierungs-Steuerblock 8 und zur Erregungssteuerung 10 Signale durch. Der Nutzbremsbetriebs-Steuerblock 7 steuert die Thyristoren des Umrichters 2 und der Zwangskommutierungs-Steuerblock 8 die des Zwangskommutierungsblocks 5. Die von den Zugantrieben 3 erzeugte Energie wird über den als Wechselrichter arbeitenden Umrichter 2 dem Transformator 1 zugeleitet. Da der Kommutierungs-Leistungsschalter 4 eingeschaltet und der Zwangskommutierungsblock 5 an den Umrichter 2 angeschlossen ist, erfolgt eine Phasenregulierung auf der vorderen und hinteren Front der Spannungs-Sektorenregelung der Spannung. Die Informationsverarbeitungseinrichtung 11 verarbeitet die Sekundärspannung des Transformators 1, die EMK des Antriebs 3 und die Bewegungsgeschwindigkeit der Lok und führt dem Hauptsteuerblock 9 ein Signal zu. Bei Erreichen der Vorgabe wird der Winkel auf der vorderen und hinteren Front der Spannung durch den Hauptsteuerblock 9 nicht weiter verändert. Der durchschnittliche Ausnutzungskoeffizient der Leistung bei Nutzbremsbetrieb eines elektrischen Zuges liegt bei der bekannten Anordnung zwischen 0,5 und 0,6. Bei der er findungsgemässen Anordnung beträgt der durchschnittliche Leistungskoeffizient mehr als 0,85.

Claims: PATENTANSPRUCHE 1. Anordnung zur Wechselstromspeisung eines mit einer Aus gleichsdrossel versehenen Gleichstrom-Zugantriebs (3) im Fahr- und Nutzbremsbetrieb, - mit einem über einen Reduziertransformator (1) an den Stromabnehmer angeschlossenen, vollgesteuerten Thy ristor-Brücken-Umrichter (2), - mit einem vom Fahrpult (12) steuerbaren Hauptsteuer block (9), - mit einem Fahrbetriebs- und einem Nutzbremsbetriebs Steuerblock (6 bzw. 7), die an die Steuerelektroden der Thyristoren des Umrichters (2) angeschlossen sind, - mit einem Informationsverarbeitungsblock (11) und - mit einer an den Zugantrieb (3) angeschlossenen Er regungssteuerung (10), gekennzeichnet - durch einen im Nutzbremsbetrieb dem Umrichter (2) zu schaltbaren Zwangskommutierungsblock (5), der im Nutzbremsbetrieb über einen Kondensator (5.3) an einen Wechselstromanschluss des Umrichters (2) angeschlossen ist und dessen Thyristoren (5.1, 5.2) gleichsinnig mit denen des Umrichters (2) an dessen Gleichspannungs seite angeschlossen sind, und - durch einen an die Steuerelektroden der Thyristoren des Zwangskommutierungsblocks (5) angeschlossenen Zwangskommutierungs-Steuerblock (8), - wobei die Ausgänge des Hauptsteuerblockes (9) je an den Eingang des Fahrbetriebs-, des Nutzbremsbetriebs-, des Zwangskommutierungs-Steuerblockes bzw. der Er regungssteuerung (6, 7, 8, 10) und ein Eingang des Hauptsteuerblockes (9) an einen Ausgang des Infor mationsverarbeitungsblockes (11) angeschlossen sind. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Zwangskommutierungsblock (5) über einen Leistungsschalter (4) an den Umrichter (2) angeschlossen ist, dessen Steuereingang an den Haupt steuerblock (9) angeschlossen ist.

Inventors: BORSCHUKOV, ENYU GEORGIEV, DIPL.-ING., DOLAPTSCHIEV, IVAILO DRAGOMIROV, DIPL.-ING., GANOV, MILKO MAKAVEEV, DIPL.-ING., MATOV, PETER IVANOV, 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: H02P9
IPC codes: H02M7, B60L7, B60L9