DE1438792B2

DE1438792B2 - "Verfahren und Anordnung zur Sollwertbildung für die Stromregelung eines Pulsstromrichters

Info

Publication number: DE1438792B2
Application number: DE19651438792
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr.-Ing. 1000 Berlin Putz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-10-29
Filing date: 1965-10-29
Publication date: 1970-11-12
Also published as: CH442489A; DE1438792A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur die am Thyristor 11 anstehende und auf die Speise-Sollwertbildung für die Stromregelung eines ein gleichspannung £/₌ bezogene Spannung EZ₁₁ und der periodisch ein- und ausschaltbares Schaltelement ent- den Thyristor 11 durchfließende und auf den Verhaltenden Pulsstromrichters für Gleichstrom-Fahr- braucherstrom /_ist bezogene Strom Z₁₁ aufgetragen zeugmotoren. Unter Pulsstromrichter werden Strom- 5 worden. Dabei wurden jeweils die arithmetischen richter verstanden, welche die einem Verbraucher Mittelwerte diesr Größen verwendet. Man erkennt, zugeführte Leistung durch Veränderung der Einschalt- daß bei kleiner relativer Stromführungsdauer λ der dauer steuern bzw. regeln. Häufig werden solche Strom- Thyristor 11 verhältnismäßig schlecht ausgenutzt ist richter auch als tastbare Stromrichter bezeichnet. und erst bei A = I mit dem vollen Strommittelwert

In Pulsstromrichtern werden entweder ein- und io beaufschlagt wird. Man wird also bei kleiner relativer

ausschaltbare Schaltelemente oder Schaltelemente, Einschaltdauer A den Stromsollwert erhöhen ,können,

die nur einschaltbar sind und durch eine besondere ohne daß der Thyristor 11 dabei überlastet wird.

Löscheinrichtung ausgeschaltet werden, verwendet. Bei Fahrzeugantrieben ist es oft erwünscht, dem

Zu den Schaltelementen, die bei Speisung aus einer Gleichstrom-Fahrzeugmotor kurzzeitig einen höheren

Gleichstromquelle durch eine besondere Lösch- i₅ Strom zuzuführen als sonst üblich. Das kann z. B. \

einrichtung wieder ausgeschaltet werden müssen, ge- der Fall sein, wenn die Räder eines Elektrokarrens '

hören auch die als Thyristoren bekannten Steuer- oder einer Grubenlokomotive beim Anfahren durch |

baren Halbleiterventile.' irgendein Hindernis, seien es Steine oder Löcher, j

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines derartigen Puls- blockiert sind und zum Losbrechen des Fahrzeuges I

Stromrichters, wie er beispielsweise aus der Zeit- 20 ein erhöhtes Drehmoment erforderlich wird. Bei j

schrift »Elektrische Bahnen«, 1962, S. 135 und 136, Wechselstromtriebfahrzeugen mit Schaltwerksteue- !

bekannt ist. rung ist es in diesem Zusammenhang bekannt, die J

Aus einer Gleichspannungsquelle mit der Span- Regelung des Fortschaltstroms selbsttätig derart zu ( L nung E/₌ wird ein aus einem Motor 1 mit zugehöri- beeinflussen, daß sich mit steigender Motorspannung J ger Erregerwicklung 2 bestehender Verbraucher über 25 ein kleinerer Fortschaltstrom einstellt. Zu diesem ein ein- und ausschaltbares Schaltelement 10 gespeist. Zweck ist im Regelkreis ein als Vorverstärker \ Die Steuerung oder Regelung der dem Verbraucher dienender Magnetverstärker mit mehreren Steuerzugeführten Leistung erfolgt mit Hilfe eines nur wicklungen vorgesehen. Der einen Steuerwicklung schematisch dargestellten Regelverstärkers 5, der das wird der vom Fahrschalter vorgegebene Motorstrom-Schaltelement 10 ständig ein- und ausschalten kann. 30 soliwert und einer anderen Steuerwicklung der Mo- j

Das Schaltelement 10 besteht aus einem Thyristor torstromistwert zugeführt. Einer dritten Steuerwick- j

11, der mit Hilfe einer besonderen aus einem zweiten lung v/ird ein der Motorspannung proportionaler ;

Thyristor 12, einer Diode 13, einem Kondensator 14 Strom zugeführt, der dem Motorstromsollwert ent- _:

und einer Drossel 15 bestehenden Löscheinrichtung gegenwirkt. Damit erfolgt mit wachsender Motor-

wieder ausgeschaltet werden kann. . ₃₅ spannung automatisch eine Zurücksetzung des Fort-

Damit der im Verbraucherkreis fließende und schaltstromes. Diese Verhältnisse sind in F i g. 3 dar-

durch einen Stromwandler 4 erfaßte Strom auch dann gestellt. Einem Grundsollwert A wirkt ein Zusatzsoll-

weiterfließen kann, wenn der Thyristor 11 gelöscht wert B zur Bildung des Gesamtsollwertes γ entgegen,

wird, ist parallel zum Verbraucher eine Freilauf- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur

diode 3 geschaltet. 40 Sollwertbildung für eine Anordnung der eingangs ge- j

Der Regelverstärker 5 ist ein Zweipunktregler. Die nannten Art zu schaffen, das erlaubt, dem Gleich-

Funktionsweise eines solchen durch einen Zwei- strom-Fahrzeugmotor während des Anfahrens in

punktregier geregelten Pulsstromrichters ist folgende: ähnlicher Weise kurzzeitig höheren Strom zuzufüh-

Der Thyristor 11 wird bei Vorgabe eines Soll- ren. Hierbei soll insbesondere vermieden werden, daß l wertes gezündet und verbleibt so lange im leitenden 45 die Schaltelemente deshalb für diese erhöhte Leistung " Zustand, bis der vom Stromwandler 4 erfaßte Ist- bemessen werden müssen und daß der Sollwert einen wert/_ist des Verbraucherstroms einen bestimmten, einstellbaren Wert überschreitet. In Ausnutzung der vorher einstellbaren oberen Wert erreicht hat. Beim aus F i g. 2 entnommenen Kenntnis, daß das ein- j Überschreiten dieses oberen Wertes wird der Thy- und ausschaltbare Schaltelement bei kleiner relativer ristor 11 durch die Löscheinrichtung gelöscht. Der 50 Einschaltdauer A verhältnismäßig schlecht ausgenutzt durch den Verbraucher fließende Strom fließt über die ist und erst bei A=I mit dem vollen Strommittelwert i Freilaufdiode 3 weiter und klingt entsprechend der in beaufschlagt wird, wird das Verfahren der eingangs | diesem Kreis wirkenden Zeitkonstante exponentiell genannten Art erfindungsgemäß derart ausgebildet, j ab. Sowie der Verbraucherstrom einen bestimmten daß selbsttätig zu einem vorgegebenen Grundsollunteren Wert erreicht hat, wird der Thyristor 11 er- 55 wert ein dem Mittelwert der am Schaltelement anneut gezündet, so daß der Verbrauc'herstrom wieder stehenden Spannung proportionaler Zusatzsollwert j größer wird. Die Pulsfrequenz ist dabei nicht konstant, addiert wird, dessen Größe nach oben proportional j sondern variiert mit den Betriebsverhältnissen. Bei der dem Grundsollwert begrenzt wird. j Speisung von Gleichstrommotoren wird der Strom- Diese Verhältnisse sind in F i g. 3 a dargestellt. ! sollwert des Pulsstromrichters während des Anfahr- 60 Einem Grundsollwert A ist der nach oben begrenzte j Vorganges im allgemeinen konstant gehalten. Zusatzsollwert B zur Bildung des Gesamtsollwertes γ

Unter der Voraussetzung eines konstant vorgege- überlagert.

benen Stromsollwertes sind in F i g. 2 in Abhängig- ' In F i g. 4 ist ein im Unteranspruch gekennzeich-

kcit von der relativen Stromführungsdauer netes Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zur

65 Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung

χ = „j'iiL. dargestellt.

r,._in + T._lU!i Die Elemente, die mit Elementen der in F i g. 1

gezeigten bekannten Schaltungsanordnung überein-

stimmen, sind in gleicher Weise wie in F i g. 1 bezeichnet worden.

Wie in F i g. 1 ist ein Regelverstärker 5 vorgesehen, der einen vom Stromwandler 4 beaufschlagten Istwerteingang und einen Sollwerteingang besitzt.

Der Sollwerteingang ist mit zwei verschiedenen Sollwertkreisen verbunden. Der erste Sollwertkreis liefert einen konstanten, jedoch einsteilbaren Grundsollwert. Er besteht aus einem von einer konstanten Spannung gespeisten Potentiometer 6, dessen Schleiferkontakt über einen ohmschen Widerstand 21 mit dem Sollwerteingang des Regelverstärkers 5 verbunden ist.

Der zweite Sollwertkreis liefert einen Zusatzsollwert, dessen Größe dem Mittelwert der am Thyristor 11 bzw. am ein- und ausschaltbaren Schaltelement 10 anliegenden Spannung U₁₁ proportional ist.

Dieser Sollwertkreis wird von einem Transistorverstärker gebildet, der im wesentlichen aus einem npn-Transistor 19 und den Widerständen 18 und 20 besteht. Der Sollwerteingang des Regelverstärkers 5 ist über einen ohmschen Widerstand 22 mit dem Emitterwiderstand 20 verbunden, dessen Spannung sich entsprechend der Aussteuerung des Transistors 19 ändert.

Über einen Spannungsteiler mit den Widerständen 8 und 9 wird die am Thyristor 11 liegende Spannung erfaßt und durch den Kondensator? stark geglättet.

Die Basis des Transistors 19 ist über Entkopplungsdioden 16 und 17 sowohl mit dem Schleiferkontakt des Potentiometers 6 als auch mit dem Abgriff des Spannungsteilers 8, 9 verbunden, und zwar derartig, daß das Basispotential des Transistors 19 und damit natürlich auch die Größe des Zusatzsollwertes entweder durch die am Potentiometer 6 abgegriffenen Spannung oder durch die am Widerstand 8 liegende Spannung bestimmt wird.

Man erkennt, daß die Aussteuerung des Transistors 19 so lange ausschließlich von der am Widerstand 8 liegenden Spannung abhängt, wie diese niedriger als die am Potentiometer 6 abgegriffene Spannung ist. Durch die Einstellung des Potentiometerabgriffs ist für den Zusatzsollwert ein oberer Wert festgesetzt, der nicht überschritten werden kann, auch wenn die am Thyristor 11 erfaßte und am Widerstand 8 abgegriffene Spannung einen größeren Zusatzsollwert einstellen möchte.

Mit Hilfe der vorliegenden Schaltung ist somit in einfacher Weise sichergestellt, daß der Gesamtsollwert γ einen bestimmten durch das Potentiometer 6 einstellbaren Wert nicht überschreitet.

Wird beispielsweise der Potentiometerabgriff auf

ίο Null gestellt, dann ist nicht nur der Grundsollwert A Null, sondern auch der Zusatzsollwert B, weil der Transistor 19 durch das dann negative Basispotential völlig gesperrt ist.

Im übrigen kann das Verhältnis zwischen Grundsoliwert A und Zusatzsollwert B durch entsprechende Bemessung der beiden Widerstände 21 und 22 beliebig eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Sollwertbildung für die Stromregelung eines ein periodisch ein- und ausschaltbares Schaltelement enthaltenden Pulsstromrichters für Gleichstrom-Fahrzeugmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß selbsttätig zu einem vorgegebenen Grundsollwert (A) ein dem Mittelwert der am Schaltelement anstehenden Spannung proportionaler Zusatzsollwert (B) addiert wird, dessen Größe nach oben proportional dem Grundsollwert (A) begrenzt wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwerteingang eines zur Regelung des Pulsstromrichters vorgesehenen Regelverstärkers (5) mit zwei verschiedenen Sollwertkreisen verbunden ist, von denen der erste zur Lieferung eines konstanten, jedoch einstellbaren Grundsollwertes ausgebildet ist, und der zweite Sollwertkreis aus einem Transistorverstärker (19) besteht, der einerseits über eine Entkopplungsdiode (16) entsprechend einer dem Grundsollwert proportionalen Spannung und andererseits über eine weitere Entkopplungsdiode (17) entsprechend dem Mittelwert der am Schaltelement (10) anliegenden Spannung ausgesteuert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen