DE19547464C1

DE19547464C1 - Brake positioner for resistance- or combined-resistance and eddy-current brake

Info

Publication number: DE19547464C1
Application number: DE1995147464
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl Ing Winzer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2015-12-20

Abstract

The brake positioner or control has a pair of current rectifiers (V1,V2) with respective free-wheeling diodes (D1,D2) associated with a discharge network (2), a braking resistance (Ra), a switch (14) and an eddy current braking magnet (Lwb). The current rectifiers provide a bridge path with separate load terminals (LA), in parallel with the braking resistance. The switch and the eddy current braking magnet ar connected in series, with the series circuit connected to the negative terminal of (N) of the bridge path at one side and to the braking resistance and one of the load terminals (LA2) at the other side, so that the braking resistance and the eddy current braking magnet are connected in series via the switch.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bremssteller für eine Widerstands- oder eine kombinierte Widerstands-Wirbelstrom bremse.The invention relates to a brake actuator for a Resistance or a combined resistance eddy current brake.

Im Aufsatz "Neue InterCityExpress-Triebzüge für die Deutsche Bahn", abgedruckt in der Zeitschrift "eb - Elektrische Bah nen, Band 93, 1995, Heft 1/2, Seiten 15 bis 24", werden die neuen Konzepte der Triebzüge ICE 2 und ICE 2/2 vorgestellt. Das Bremssystem des Triebzuges ICE 2/2 besteht aus einer ge neratorischen Bremse und einer mechanischen Druckluft-Schei benbremse. Für den oberen Geschwindigkeitsbereich ist der Einsatz einer linearen Wirbelstrombremse als stufenlos regel bare, von Rad/Schiene-Kontakt unabhängige Betriebsbremse vor gesehen. Im Bild 7 dieses Aufsatzes ist ein Prinzipschaltbild der Traktionsstromkreise des ICE 2/2 dargestellt. Gemäß die ser Darstellung ist in jedem Stromrichterwagen ein Bremsstel ler für einen Wirbelstrom-Bremsmagneten angeordnet. Dieser Bremssteller ist mit seinen Plus- und Minusanschlüssen mit den Stromschienen des Spannungs-Zwischenkreises elektrisch leitend verbunden. Der Ausgang dieses Bremsstellers ist über einen Schalter mit dem Wirbelstrom-Bremsmagneten verbindbar, der mittels eines zweiten Schalter mit einem Minuspol des Spannungs-Zwischenkreises verbindbar ist. Außerdem ist im Spannungs-Zwischenkreis ein Momentanspannungs-Begrenzer angeordnet.The essay "New InterCityExpress multiple units for Deutsche Bahn", printed in the magazine "eb - electric railways, volume 93, 1995, issue 1/2, pages 15 to 24", the new concepts of the ICE 2 and ICE 2/2 presented. The braking system of the ICE 2/2 multiple unit consists of a generator brake and a mechanical compressed-air disc brake. For the upper speed range, the use of a linear eddy current brake is intended as a continuously variable service brake that is independent of wheel / rail contact. Figure 7 of this article shows a basic circuit diagram of the traction circuits of the ICE 2/2. According to this representation, a brake actuator for an eddy current brake magnet is arranged in each converter car. This brake actuator is connected with its plus and minus connections to the busbars of the voltage intermediate circuit in an electrically conductive manner. The output of this brake actuator can be connected to the eddy current brake magnet via a switch, which can be connected to a negative pole of the voltage intermediate circuit by means of a second switch. In addition, an instantaneous voltage limiter is arranged in the voltage intermediate circuit.

Der in dieser Veröffentlichung dargestellte Bremssteller weist ein Stromrichterventil, insbesondere einen abschaltba ren Thyristor, auf, dem eine Freilaufdiode elektrisch paral lel und eine Freilaufdiode elektrisch in Reihe geschaltet ist. Bei dieser Darstellung ist ein zugehöriges Entlastungs netzwerk für das Stromrichterventil nicht dargestellt. Ein derartiges Entlastungsnetzwerk weist wenigstens ein RCD-Glied für ein Stromrichterventil auf.The brake actuator shown in this publication has a converter valve, in particular a shutdown ren thyristor, on which a freewheeling diode is electrically parallel lel and a free-wheeling diode electrically connected in series is. With this representation there is an associated relief Network for the converter valve not shown. On such relief network has at least one RCD link for a converter valve.

Der Momentanüberspannungs-Begrenzer, auch als GTO-gesteuerter Schutzwiderstand bezeichnet, weist einen Widerstand und einen abschaltbaren Thyristor (Gate-Turn-Off-Thyristor) auf. Ein derartiger Momentanüberspannungs-Begrenzer wird als Schutz vor kurzzeitigen Überspannungen infolge unvorhergesehener Ab schaltungen verwendet. Wird eine Widerstandsbremse verwendet, so kann diese die Funktion des Momentanspannungs-Begrenzers mitübernehmen. Wegen der Übersichtlichkeit ist auch hier auf die Darstellung eines entlastenden Netzwerkes für den GTO- Thyristor verzichtet worden.The instantaneous surge limiter, also as a GTO-controlled one Designated protective resistor, has one resistor and one switchable thyristor (gate turn-off thyristor). On such instantaneous surge limiter is used as protection short-term surges due to unforeseen ab circuits used. If a drag brake is used, so this can function as the instantaneous voltage limiter take over. Because of the clarity is also here the representation of a relief network for the GTO Thyristor has been dispensed with.

Wird eine Wirbelstrombremse und eine Widerstandsbremse ver langt, so ist aus Wirtschaftlichkeitsgründen nur ein Brems steller gemäß der Veröffentlichung zu verwenden. Ein Anschluß des Bremswiderstandes bzw. des Wirbelstrom-Bremsmagneten ist jeweils mittels eines Schalters mit dem Ausgang des Brems stellers verbunden, wobei der andere Anschluß jeweils mit dem Minuspol des Spannungs-Zwischenkreises verbunden ist. Dadurch kann entweder nur der Bremswiderstand oder nur der Wirbel strom-Bremsmagnet für eine Bremsung benutzt werden. Eine gleichzeitige Benutzung des Bremswiderstandes und des Wirbel strom-Bremsmagneten ist nicht möglich, weshalb ein Momentan überspannungs-Begrenzer erforderlich ist.Will an eddy current brake and a drag brake ver is only a brake for reasons of economy to use according to the publication. A connection the braking resistor or the eddy current brake magnet each with a switch with the output of the brake stellers connected, the other connection each with the Negative pole of the voltage intermediate circuit is connected. Thereby can either only the braking resistor or only the vortex current brake magnet can be used for braking. A simultaneous use of the braking resistor and the vortex Current brake magnet is not possible, which is why a moment surge suppressor is required.

Aus der DE-AS 15 63 966 ist eine Wirbelstrom-Schienenbrems vorrichtung bekannt, die eine dynamische Bremseinrichtung und eine Schienenbremseinrichtung (Wirbelstrombremse) aufweist. Die dynamische Bremseinrichtung weist mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Bremswiderstände auf, denen jeweils ein Schalter elektrisch parallel geschaltet ist. Die Schienen bremseinrichtung weist zwei Wirbelstrom-Bremsmagnete auf, denen einerseits ein Kurzschließer und andererseits ein Steller elektrisch parallel geschaltet ist. Der Steller weist mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Stellwiderstände, eine Induktivität und einen Schalter auf, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Jedem Stellwiderstand ist ein Schalter elektrisch parallel geschaltet. Mittels dieser Wirbelstrom- Schienenbremsvorrichtung besteht die Möglichkeit, eine Wider standsbremsung, eine Wirbelstrombremsung und eine kombinierte Widerstands-Wirbelstrombremsung durchzuführen. Da bei dieser Bremsvorrichtung mehrere Schalter verwendet werden, können die einzelnen Bremsvorgänge nur in Stufen verändert werden.DE-AS 15 63 966 is an eddy current rail brake device known that a dynamic braking device and has a rail brake device (eddy current brake). The dynamic braking device has several electrical in Series connected braking resistors, each one Switch is electrically connected in parallel. The rails braking device has two eddy current brake magnets, a short-circuiter on the one hand and a on the other Steller is electrically connected in parallel. The actuator points several variable resistors electrically connected in series, an inductor and a switch on that are electrically in Series are connected. There is a switch for each variable resistor electrically connected in parallel. By means of this eddy current Rail brake device there is the possibility of a contra stationary braking, eddy current braking and a combined Resistance eddy current braking to perform. Because with this Braking device multiple switches can be used the individual braking processes can only be changed in stages.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Brems steller für eine Widerstands- oder eine kombinierte Wider stands-Wirbelstrombremse anzugeben.The invention is based on the object of a brake for a resistance or a combined resistance stationary eddy current brake.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im An spruch 1 angegebenen Merkmale.This object is achieved according to the in pronounced 1 characteristics.

Dadurch, daß der Bremssteller zwei Stromrichterventile auf weist, die einen Brückenzweig mit aufgetrenntem Lastanschluß bilden, besteht die Möglichkeit, den Bremswiderstand und den Wirbelstrom-Bremsmagneten derart anzuschließen, daß eine kom binierte Widerstands-Wirbelstrombremse entsteht. Dadurch wird der Bremswiderstand elektrisch parallel zu den Anschlüssen des aufgetrennten Lastanschlusses geschaltet. Der Wirbel strom-Bremsmagnet ist mit einem Anschluß am Minusanschluß des Bremsstellers und mit dem anderen Anschluß mittels eines Schalters mit einem Anschluß des Bremswiderstandes derart verbunden, daß der Bremswiderstand und der Wirbelstrom-Brems magnet in Reihe schaltbar sind.The fact that the brake actuator on two converter valves has a bridge branch with a disconnected load connection form, there is the possibility of the braking resistor and the Eddy current brake magnets to connect such that a com Binary resistance eddy current brake is created. This will the braking resistor is electrically parallel to the connections of the disconnected load connection switched. The vortex Current brake magnet is connected to the minus connection of the Brake actuator and with the other connection by means of a Switch with a connection of the braking resistor in such a way connected that the braking resistor and the eddy current brake magnet can be switched in series.

Somit hat man bei geschlossenem Schalter eine kombinierte Wi derstands-Wirbelstrombremse. Ist eine Wirbelstrombremse nicht erwünscht, so kann der Wirbelstrom-Bremsmagnet mittels des Schalters ausgruppiert werden.So you have a combined Wi when the switch is closed resistance eddy current brake. Is not an eddy current brake desired, the eddy current brake magnet by means of Switch be grouped.

Da der Bremswiderstand unabhängig von der Verwendung des Wir belstrom-Bremsmagneten bei einem Bremsvorgang immer einge schaltet wird, kann auf die Anwesenheit eines Momentanüber spannungs-Begrenzers verzichtet werden.Because the braking resistor regardless of the use of the We Belstrom brake magnets always switched on when braking can be switched to the presence of a momentary voltage limiter can be dispensed with.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Bremsstellers sind die Stromrichterventile, die Freilaufdioden und das Ent lastungsnetzwerk in einem Modulbaustein angeordnet. Dadurch erhält man einen kompakten Bremssteller, der platzsparend in einem Stromrichtergerüst untergebracht werden kann.In an advantageous embodiment of the brake actuator are the converter valves, the freewheeling diodes and the Ent load network arranged in a module. Thereby you get a compact brake actuator that saves space in can be accommodated in a converter frame.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist als Mo dulbaustein ein Stromrichter-Phasenmodul vorgesehen. Derarti ge Stromrichter-Phasenmodule werden bei einem Traktions- Stromrichter für eine Einspeiseschaltung und einen Pulswech selrichter verwendet. Das heißt, man kann ein handelsübli ches, in der Praxis bewährtes Stromrichter-Phasenmodul als Bremssteller verwenden.In a particularly advantageous embodiment, Mo A power converter phase module is provided. Derarti converter phase modules are used in a traction Power converter for a feed circuit and a pulse change inverter used. That means you can get a commercial one ch, proven in practice converter phase module as Use the brake actuator.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremsstellers schematisch veranschau licht ist.To further explain the invention, reference is made to the drawing Reference, in the an advantageous embodiment of a brake actuator according to the invention light is.

Der Bremssteller für eine Widerstands oder eine kombinierte Widerstands-Wirbelstrombremse weist zwei Stromrichterventile V1 und V2 auf, die einen Brückenzweig mit aufgetrenntem Last anschluß LA bilden. Elektrisch parallel zum Stromrichterven til V1 bzw. V2 ist eine Freilaufdiode D1 bzw. D2 geschaltet. Außerdem ist dieser Brückenzweig mit einem Entlastungsnetz werk 2, auch als snubber circuit bekannt, versehen. Das Stromrichterventil V1 ist anodenseitig mit einem Plusanschluß P des Bremsstellers und kathodenseitig über eine Drossel L1 mit einem ersten Anschluß LA1 des aufgetrennten Lastan schlusses LA verbunden. Das Stromrichterventil V2 ist katho denseitig mit einem Minusanschluß N des Bremsstellers und anodenseitig über eine Drossel L2 mit einem zweiten Anschluß LA2 des aufgetrennten Lastanschlusses LA verbunden. Das Ent lastungsnetzwerk 2 weist zwei CD-Glieder 4 und 6 und einen Strombegrenzungs-Widerstand R_s auf. Das CD-Glied 4 bzw. 6 be steht aus einem Kondensator C1 bzw. C2 und einer Diode D3 bzw. D4. Der Strombegrenzungs-Widerstand R_S verbindet die beiden Kondensatoren C1 und C2 der beiden CD-Glieder 4 und 6 elektrisch miteinander. Das CD-Glied 4 bzw. 6 ist elektrisch parallel zu dem Stromrichterventil V1 bzw. V2 geschaltet. Die Drosseln L1 und L2 schützen die Stromrichterventile V1 und V2 gegen die gefährlichen Folgen von Kurzschlüssen und gegen einen zu großen Stromanstieg. Die Kondensatoren C1 und C2 sind zur Begrenzung eines raschen Spannungsanstieges an den Stromrichterventilen V1 und V2 vorgesehen. Der Widerstand R_S koppelt die beiden Kondensatoren C1 und C2, so daß die Kapa zität der beiden Kondensatoren C1 und C2 bei der Spannungsbe grenzung wirksam ist. Außerdem dient dieser Widerstand zur Umwandlung der in den Drosseln L1 und L2 gespeicherten Ener gie in Wärme.The brake actuator for a resistor or a combined resistance eddy current brake has two converter valves V1 and V2, which form a bridge branch with a separated load connection LA. A freewheeling diode D1 or D2 is connected electrically in parallel with the converter valve V1 or V2. In addition, this bridge branch is provided with a relief network 2 , also known as a snubber circuit. The converter valve V1 is connected on the anode side to a positive connection P of the brake actuator and on the cathode side via a throttle L1 to a first connection LA1 of the separated load connection LA. The converter valve V2 is connected on the cathode side to a negative connection N of the brake actuator and on the anode side via a throttle L2 to a second connection LA2 of the disconnected load connection LA. The discharge network 2 has two CD elements 4 and 6 and a current limiting resistor R _s . The CD member 4 or 6 be consists of a capacitor C1 or C2 and a diode D3 or D4. The current limiting resistor R _S electrically connects the two capacitors C1 and C2 of the two CD elements 4 and 6 . The CD link 4 or 6 is electrically connected in parallel to the converter valve V1 or V2. The chokes L1 and L2 protect the converter valves V1 and V2 against the dangerous consequences of short circuits and against an excessive current rise. The capacitors C1 and C2 are provided to limit a rapid voltage rise at the converter valves V1 and V2. The resistor R _S couples the two capacitors C1 and C2, so that the capacitance of the two capacitors C1 and C2 is effective at the voltage limit. In addition, this resistor is used to convert the energy stored in chokes L1 and L2 into heat.

Diese Schaltung des Bremsstellers ist in einem Modulbaustein 8, insbesondere einem Stromrichter-Phasenmodul, unterge bracht. Ein derartiges Stromrichter-Phasenmodul 8 ist aus der WO 95/01088 bekannt. Die Anschlüsse P und N des Bremsstellers sind jeweils mit einer Stromschiene 10 und 12 eines Span nungs-Zwischenkreises eines nicht näher dargestellten Pulsum richters elektrisch leitend verbunden. An den Anschlüssen LA1 und LA2 des aufgetrennten Lastanschlusses LA des Bremsstel lers ist ein Bremswiderstand R_B angeschlossen. Ein Wirbel strom-Bremsmagnet L_WB ist mittels eines Schalters 14 mit einem Anschluß des Bremswiderstandes R_B verbindbar, der am Anschluß LA2 des aufgetrennten Lastanschlusses LA des Brems stellers angeschlossen ist. Ist der Schalter 14 geschlossen, so erhält man eine kombinierte Widerstands-Wirbelstrombremse. Wird keine Wirbelstrombremse verlangt, so kann mittels des Schalters 14 der Wirbelstrom-Bremsmagnet L_WB ausgruppiert werden.This circuit of the brake actuator is housed in a module block 8 , in particular a converter phase module. Such a converter phase module 8 is known from WO 95/01088. The connections P and N of the brake actuator are each electrically conductively connected to a busbar 10 and 12 of a voltage intermediate circuit of a pulse converter (not shown). A braking resistor R _{B is} connected to the connections LA1 and LA2 of the separated load connection LA of the brake actuator. A vortex current brake magnet L _WB can be connected by means of a switch 14 to a connection of the braking resistor R _B , which is connected to the connection LA2 of the separated load connection LA of the brake actuator. If the switch 14 is closed, a combined resistance eddy current brake is obtained. If no eddy current brake is required, the eddy current brake magnet L _WB can be grouped out using the switch 14 .

Bei der gleichzeitigen Benutzung des Bremswiderstandes R_B und des Wirbelstrom-Bremsmagneten L_WB wird der Anteil des Stro mes, der durch den Wirbelstrom-Bremsmagneten L_WB fließt, mit tels des Stromrichterventils V2 eingestellt. Um eine ord nungsgemäße Vorladung der Beschaltungskondensatoren C1 und C2 sicherzustellen, darf das Stromrichterventil V1 nur einge schaltet werden, wenn das Stromrichterventil V2 ausgeschaltet ist. Das Stromrichterventil V2 darf erst abgeschaltet werden, wenn das Stromrichterventil V1 bereits abgeschaltet ist. Da nach Abschalten des Stromrichterventils V1 der Strom durch das Stromrichterventil V2 erlischt, können anstelle von ab schaltbaren Thyristoren auch Thyristoren verwendet werden.In the simultaneous use of the braking resistor R _B and the eddy current brake magnet _WB L the proportion of the biasing current, which flows through the eddy current brake magnet L _WB is set to V2 of the converter valve means of. In order to ensure proper precharging of the wiring capacitors C1 and C2, the converter valve V1 may only be switched on when the converter valve V2 is switched off. The converter valve V2 may only be switched off if the converter valve V1 is already switched off. Since the current through the converter valve V2 goes out after switching off the converter valve V1, thyristors can also be used instead of switchable thyristors.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Bremsstellers besteht die Möglichkeit, eine Widerstandsbremsung und eine kombinierte Widerstands-Wirbel strombremsung durchzuführen, wobei in vorteilhafter Weise ein Stromrichter-Phasenmodul als Bremssteller verwendet werden kann.The inventive design of the brake actuator there is the possibility of drag braking and a combined resistance vortex to carry out current braking, an advantageously Power converter phase module can be used as a braking unit can.

Claims

1. Bremssteller für eine Widerstands- oder eine kombinierte Widerstands-Wirbelstrombremse mit zwei Stromrichterventilen (V1, V2), denen ein Entlastungsnetzwerk (2) und jeweils eine Freilaufdiode (D1, D2) zugeordnet sind, einem Bremswiderstand (R_B), einem Schalter (14) und einem Wirbelstrom-Bremsmagneten (L_WB), wobei die Stromrichterventile (V1, V2) einen Brücken zweig mit aufgetrenntem Lastanschluß (LA) bilden, dem elek trisch parallel der Bremswiderstand (R_B) geschaltet ist, wo bei der Schalter (14) und der Wirbelstrom-Bremsmagnet (L_WB) elektrisch in Reihe geschaltet sind und wobei diese Reihen schaltung einerseits mit einem Minusanschluß (N) des Brüc kenzweiges und andererseits derart mit dem Bremswiderstand (R_B) und einem Anschluß (LA2) des aufgetrennten Lastanschlus ses (LA) elektrisch leitend verbunden, daß der Bremswider stand (R_B) und der Wirbelstrom-Bremsmagnet (L_WB) in Reihe schaltbar sind.1.Brake controller for a resistance or a combined resistance eddy current brake with two converter valves (V1, V2), to which a relief network ( 2 ) and a free-wheeling diode (D1, D2) are assigned, a braking resistor (R _B ), a switch ( 14 ) and an eddy current brake magnet (L _WB ), the converter valves (V1, V2) forming a bridge branch with a disconnected load connection (LA), which is connected electrically in parallel with the braking resistor (R _B ), where the switch ( 14 ) and the eddy current brake magnet (L _WB ) are electrically connected in series, and this series circuit on the one hand with a negative connection (N) of the bridge branch and on the other hand with the braking resistor (R _B ) and a connection (LA2) of the separated load connection (LA) electrically connected that the braking resistor (R _B ) and the eddy current brake magnet (L _WB ) can be connected in series.

2. Bremssteller nach Anspruch 1, wobei die Stromrichterven tile (V1, V2), die Freilaufdioden (D1, D2) und das Entlastungs netzwerk (2) in einem Modulbaustein (8) angeordnet sind.2. Brake actuator according to claim 1, wherein the Stromrichterven tile (V1, V2), the freewheeling diodes (D1, D2) and the relief network ( 2 ) are arranged in a module block ( 8 ).

3. Bremssteller nach Anspruch 2, wobei als Modulbaustein (8) ein Stromrichter-Phasenmodul vorgesehen ist.3. Brake actuator according to claim 2, wherein a converter phase module is provided as module module ( 8 ).

4. Bremssteller nach Anspruch 1, wobei als Stromrichterven til (V1, V2) ein abschaltbarer Leistungshalbleiterschalter vorgesehen ist.4. Brake actuator according to claim 1, wherein as Stromrichterven til (V1, V2) a switchable power semiconductor switch is provided.

5. Bremssteller nach Anspruch 4, wobei als abschaltbarer Leistungshalbleiterschalter ein abschaltbarer Thyristor vor gesehen ist.5. Brake actuator according to claim 4, wherein as can be switched off Power semiconductor switch before a turn-off thyristor is seen.

6. Bremssteller nach Anspruch 1, wobei das Entlastungsnetz werk (2) zwei CD-Glieder (4, 6) und einen Strombegrenzungs- Widerstand (R_S) aufweist, wobei jedem Stromrichterventil (V1, V2) ein CD-Glied (4, 6) elektrisch parallel geschaltet ist und wobei mittels des Strombegrenzungs-Widerstandes (R_S) die Kon densatoren (C1, C2) der beiden CD-Glieder (4, 6) elektrisch miteinander leitend verbunden sind.6. Brake actuator according to claim 1, wherein the relief network ( 2 ) has two CD elements ( 4 , 6 ) and a current limiting resistor (R _S ), each converter valve (V1, V2) having a CD element ( 4 , 6 ) is electrically connected in parallel and by means of the current limiting resistor (R _S ) the capacitors (C1, C2) of the two CD elements ( 4 , 6 ) are electrically connected to one another.