DE19908495A1

DE19908495A1 - Transformerless feed-in circuit for rail vehicles

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Publication number: DE19908495A1
Application number: DE1999108495
Authority: DE
Inventors: Mark Bakran; Johannes Teigelkoetter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2019-02-27
Also published as: DE19908495B4; EP1154910A1; WO2000051839A1

Abstract

The invention relates to a transformerless supply circuit, especially for rail vehicles. According to the invention, a plurality of line-side converters (1, 2, 3) is arranged which each have a line-side four-quadrant controller (11, 21, 31), an intermediate circuit condenser (12, 22, 32) connected in parallel thereto and a motor-side four-quadrant controller (13, 23, 33). Said line-side four-quadrant controllers (11, 21, 31) can be connected in series. The motor windings (16, 26, 36) of an alternate current generator are each connected directly to the output terminals (P1, P2) of a motor-side four-quadrant controller (13, 23, 33).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine transformatorlose Einspeiseschaltung für Bahnfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a transformerless Feed circuit for railway vehicles according to the generic term of Claim 1.

Es sind trafobehaftete Einspeiseschaltungen für Bahnfahrzeuge bekannt, bei denen die Energie vom Fahrdraht einphasig mit 15 kV, 16 2/3 Hz bzw. 25 kV, 50 Hz entnommen und über den Weg- Stromabnehmer und Hauptschalter dem Haupttransformator zuge führt wird. Zur Gewährleistung eines autarken Betriebes jedes Drehgestelles des Bahnfahrzeuges besitzt der Haupttransforma tor niederspannungsseitig vier weitgehend entkoppelte Trakti onswicklungen. Die sich daran anschließenden Vierquadranten steller als Netzsteller sorgen dafür, daß fast ausschließlich Wirkleistung aus dem Netz entnommen und auch elektrische Bremsenergie als reine Wirkleistung in das Netz zurückge speist werden kann. Kondensatoren sorgen für eine ausreichen de Glättung der Zwischenkreis-Gleichspannung.They are transformer-connected feed circuits for rail vehicles known in which the energy from the contact wire single phase with 15 kV, 16 2/3 Hz or 25 kV, 50 Hz taken and over the path Pantograph and main switch to the main transformer leads. To ensure self-sufficient operation of everyone The main transformer has a bogie of the railway vehicle Four largely decoupled tracts on the low voltage side on windings. The subsequent four quadrants Steller as network controller ensure that almost exclusively Active power taken from the grid and also electrical Brake energy returned to the network as pure active power can be fed. Capacitors ensure a sufficient de Smoothing the DC link voltage.

Ein Problem besteht dabei darin, daß neben Gewichts- und Vo lumenbeschränkungen hohe Transformatorkosten anfallen und daß der Transformator zudem eine große Kühlanlage mit Wärmetau schern zur Umgebungsluft erfordert.One problem is that in addition to weight and Vo lumen restrictions incur high transformer costs and that the transformer also has a large cooling system with heat rope shear to ambient air required.

Aus diesem Grunde wurde eine trafolose Einspeiseschaltung entwickelt, wie sie beispielsweise in der EP 0 670 236 A1 be schrieben ist. Diese Einspeiseschaltung weist eingangsseitig mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Vierquadrantensteller auf, denen jeweils ausgangsseitig eine Zwischenkreis-Konden satorbatterie nachgeschaltet ist. Jede Zwischenkreis-Konden satorbatterie versorgt einen Wechselrichter, der ausgangssei tig mit einer Primärwicklung eines Mittelfrequenz-Überträgers verbunden ist. Jede Sekundärwicklung dieses Mittelfrequenz- Übertragers ist mit einem Vierquadrantensteller verbunden, an deren Ausgängen die Zwischenkreis-Gleichspannung für die Ver sorgung der stromrichtergespeisten Fahrmotoren des Wechsel stromfahrzeuges anstehen: Bei dieser Einspeiseschaltung wird die hohe Fahrdrahtspannung mittels der in Reihe geschalteten Vierquadrantensteller in mehrere Teilwechselspannungen unter teilt, die anschließend gleichgerichtet und in eine Wechsel spannung mittlerer Frequenz, beispielsweise mehrere kHz ge wandelt werden. Mittels des Übertragers wird diese Wechsel spannung mittlerer Frequenz potentialgetrennt und anschlie ßend in die bereits genannte Zwischenkreis-Gleichspannung um gewandelt. Dies bedeutet, daß die mehreren elektrisch in Rei he geschalteten Vierquadrantensteller mit ausgangsseitiger Kondensatorbatterie, die mehreren Wechselrichter und der Mit telfrequenz-Übertrager mit mehreren Primär- und Sekundärwick lungen den Netztransformator der zuvor beschriebenen trafobe hafteten Einspeiseschaltung ersetzen. Es ist erkennbar, daß die bekannte trafolose Einspeiseschaltung zu einer negativen Bewertung bezüglich der Kosten und der Zuverlässigkeit führt.For this reason, a transformerless feed circuit was created developed as for example in EP 0 670 236 A1 is written. This feed circuit points on the input side several four-quadrant actuators electrically connected in series on each of which an intermediate circuit condenser on the output side sator battery is connected downstream. Any DC link condensate sator battery supplies an inverter, the output tig with a primary winding of a medium frequency transmitter connected is. Every secondary winding of this medium frequency Transmitter is connected to a four quadrant whose outputs the DC link DC voltage for the Ver supply of the converter-powered traction motors of the Wechsel current vehicle: With this feed-in circuit the high contact wire voltage by means of the series connected Four quadrant in several partial AC voltages divides that then rectified and into a change voltage of medium frequency, for example several kHz ge be changed. This change is made by means of the transmitter Voltage of medium frequency is electrically isolated and then ßend in the DC link voltage already mentioned changed. This means that the multiple electrically in Rei he switched four-quadrant with output side Capacitor battery, the multiple inverters and the Mit telfrequency transformer with several primary and secondary windings the mains transformer of the transformer described above liable feed circuit replace. It can be seen that the well-known transformerless feed circuit to a negative Assessment of costs and reliability leads.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine vergleichsweise einfache transformatorlose Einspeise schaltung für Bahnfahrzeuge zu schaffen.The object of the present invention is therefore to a comparatively simple transformerless feed-in to create circuit for rail vehicles.

Diese Aufgabe wird durch eine transformatorlose Einspeise schaltung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This task is accomplished through a transformerless feed circuit solved with the features of claim 1.

Der wesentliche Vorteil besteht darin, daß die erfindungsge mäße transformatorlose Einspeiseschaltung besonders einfach aufgebaut ist, weil die Motorwicklungen, beispielsweise einer dreiphasigen Asynchronmaschine oder anderer Maschinen, je weils direkt an einen netzseitigen Stromrichter mehrerer ein gangsseitig in Reihe geschalteter Stromrichter angeschlossen sind. Die Motorstränge befinden sich damit auf verschiedenen Potentialen gegenüber Erde. Ein Transformator entfällt damit völlig und wird nicht nur in der Frequenz erhöht, wie bei be kannten Lösungen. The main advantage is that the fiction moderate transformerless feed circuit particularly simple is built up because the motor windings, for example one three-phase asynchronous machine or other machines, each because several directly to a grid-side converter Power converter connected in series on the output side are. The engine trains are on different Potentials to earth. This eliminates the need for a transformer completely and is not only increased in frequency, as with be knew solutions.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Un teransprüchen hervor.Advantageous embodiments of the invention are based on the Un claims.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention and its embodiments are described below explained in connection with the figures. Show it:

Fig. 1 das Schaltbild einer transformatorlosen Einspeise schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zum An trieb einer dreiphasigen Asynchronmaschine; Figure 1 is a circuit diagram of a transformerless feed circuit according to the present invention for driving a three-phase asynchronous machine.

Fig. 2 das Schaltbild eines Vierquadrantenstellers mit asym metrisch sperrenden Leistungshalbleitern; Fig. 2 is a diagram of a four-quadrant controller with asym metrically blocking power semiconductors;

Fig. 3 einen dreiphasigen Einspeiseblock, bestehend aus drei in Reihe geschalteten Stromrichtern; Figure 3 is a three-phase feed block, consisting of three series-connected power converters.

Fig. 4 das Schaltbild einer Einspeiseschaltung für vier Fahrmotoren und Hilfsbetriebe; Fig. 4 is a diagram of a supply circuit for the four driving motors and auxiliary equipment;

Fig. 5 das Schaltbild einer Einspeiseschaltung für einen Mehrsystembetrieb zur Anschaltung an einen DC-Fahr draht und einen AC-Fahrdraht; Figure 5 shows the circuit diagram of a feed circuit for a multi-system operation for connection to a DC driving wire and an AC contact wire.

Fig. 6 vergleichsweise Schaltbilder von Einspeiseschaltungen für AC-25 kV und AC-15 kV; Fig. 6 comparatively diagrams of feed circuits for AC 25 kV and 15 kV AC;

Fig. 7 das Schaltbild eines nicht rückspeisefähigen Zweiqua drantenstellers; Fig. 7 shows the circuit diagram of a non-regenerative Zweiqua tuned least tellers;

Fig. 8 die Anordnung von Kurzschlußschaltern in einem Vier quadrantensteller, und Fig. 8 shows the arrangement of short-circuit switches in a four quadrant, and

Fig. 9 eine Einspeiseschaltung für eine zweiphasige Trans versalfluß- oder Reluktanzmaschine. Fig. 9 shows a feed circuit for a two-phase trans versalfluss- or reluctance machine.

Gemäß Fig. 1 besteht die vorliegende transformatorlose Ein speiseschaltung aus mehreren Stromrichterschaltungen 1, 2, 3, die jeweils einen netzseitigen Vierquadrantensteller 11, 21, 31 zur Erzeugung einer Zwischenkreisspannung an einem Konden sator 12, 22, 32 einer Zwischenkreisschaltung, der jeweils zu dem Ausgang des netzseitigen Vierquadrantenstellers 11, 21, 31 parallel geschaltet ist, und einen motorseitigen Vierqua drantensteller 13, 23, 33 aufweisen, der jeweils zu dem Kon densator 12, 22 bzw. 33 parallel geschaltet ist. Referring to FIG. 1, the present transformerless A feed circuit of a plurality of inverter circuits 1, 2, 3, each having a network-side four-quadrant controller 11, 21, 31 for generating an intermediate circuit voltage to a condensate sator 12, 22, 32 a DC link circuit, which is respectively to the output of the network-side four-quadrant actuator 11 , 21 , 31 is connected in parallel, and have a motor-side four-quadrant actuator 13 , 23 , 33 , which is connected in parallel to the capacitor 12 , 22 and 33 , respectively.

Gemäß Fig. 2 weist jeder netzseitige Vierquadrantensteller 11, 21, 31 und jeder motorseitige Vierquadrantensteller 13, 23, 33, die vorzugsweise jeweils rückspeisefähige Vierqua drantensteller mit asymmetrischen Ventilen sind, in an sich bekannter Weise jeweils einen ersten Brückenzweig 14, 24, 34 und einen zweiten Brückenzweig 15, 25, 35 auf, von denen je der aus zwei in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschal tern besteht, denen jeweils eine Diode antiparallel geschal tet ist. Diese Parallelschaltungen sind in verschiedenenen Figuren der Einfachheit halber durch Kreuze dargestellt.Referring to FIG. 2, each network-side four-quadrant controller 11, 21, 31 and each motor-side four-quadrant controller 13, 23, 33, each preferably regenerative Vierqua tuned least dishes are asymmetric valves, in manner known per se in each case a first bridge branch 14, 24, 34 and a second bridge branch 15 , 25 , 35 , each of which consists of two series-connected power semiconductor switches, each of which a diode is switched antiparallel. These parallel connections are represented by crosses in various figures for the sake of simplicity.

Die Verbindungspunke P1 und P2, an denen die Leistungshalb leiterschalter der Brückenzweige 14, 24, 34 bzw. 15, 25, 35 miteinander verbunden sind, stellen die Eingangsanschlüsse der netzseitigen Vierquadrantensteller 11, 21, 31 bzw. die Ausgangsanschlüsse der motorseitigen Vierquadrantensteller 13, 23, 33 dar. Die Eingangsanschlüsse P1, P2 der netzseiti gen Vierquadrantensteller 11, 21, 31 der Stromrichter 1, 2, 3 sind zwischen dem einen AC-Fahrdraht 10 kontaktierenden Stromabnehmer 20 und Masse M in Reihe geschaltet.The connecting points P1 and P2, at which the power semiconductor switches of the bridge branches 14 , 24 , 34 and 15 , 25 , 35 are connected to one another, provide the input connections of the four-quadrant actuators 11 , 21 , 31 on the network side and the output connections of the four-quadrant actuators 13 , 23 on the motor side , 33. The input connections P1, P2 of the four-quadrant actuators 11 , 21 , 31 of the converters 1 , 2 , 3 are connected in series between the pantograph 20 contacting an AC contact wire 10 and ground M.

Zwischen die Ausgangsanschlüsse P1, P2 der Brückenzweige 14, 15 der motorseitigen Vierquadrantensteller 13, 23, 33 ist je weils eine Phasenwicklung 16, 26 bzw. 36, beispielsweise ei ner dreiphasigen Asynchronmaschine, geschaltet. Die motorsei tigen Vierquadrantensteller 13, 23, 33 dienen zur Erzeugung einer Wechselspannung mit variabler Frequenz und Spannung an den Phasenwicklungen 16, 26, 36.Between the output connections P1, P2 of the bridge branches 14 , 15 of the four-quadrant actuators 13 , 23 , 33 on the motor side, a phase winding 16 , 26 and 36 , for example egg ner three-phase asynchronous machine, is connected in each case. The four-quadrant actuators 13 , 23 , 33 on the motor side are used to generate an AC voltage with variable frequency and voltage at the phase windings 16 , 26 , 36 .

Die Vierquadrantensteller werden in an sich bekannter Weise im pulsbreitenmodulierten Betrieb verwendet. Als Halbleiter schalter dienen vorzugsweise GTO- oder IGBT-Elemente.The four quadrant controllers are in a manner known per se used in pulse width modulated operation. As a semiconductor switches are preferably used for GTO or IGBT elements.

Bei Inbetriebnahme der Einspeiseschaltung werden durch Schließen eines nicht dargestellten Hauptschalters alle Zwi schenkreise der Stromrichter aufgeladen. Damit ist ein Antak ten der Stromrichter möglich. Vorteilhafterweise ist keine spezielle Vorladeeinrichtung für die Zwischenkreise aus der Fahrzeugbatterie erforderlich. Die Vorladung kann wie üblich über einen Vorladewiderstand vom Netz erfolgen.When the feed-in circuit is started up, Closing a main switch, not shown, every two charging circuits of the converter. This is an antak possible in the converter. Advantageously, none special pre-charging device for the intermediate circuits from the Vehicle battery required. The subpoena can be used as usual via a precharge resistor from the network.

Zur Erzeugung einer Hilfsenergie für z. B. Kühlanlagen, Steue rungen etc. von Bahnfahrzeugen kann die netzseitige Reihen schaltung der Vierquadrantensteller 11, 21, 31 etc. einen netzsseitigen Vierquadrantensteller 111, vorzugsweise nahe der Masse M, aufweisen, der Bestandteil eines Stromrichters 100 zur Hilfsenergieerzeugung ist. Der Stromrichter 100 ist ent sprechend den Stromrichtern 1, 2, 3 etc. aufgebaut und weist daher zwischen dem netzseitigen Vierquadrantensteller 111 und dem motorseitigen Vierquadrantensteller 113 einen Spannungs zwischenkreis mit einem Kondensator 112 auf.To generate an auxiliary energy for z. B. cooling systems, controls, etc. of rail vehicles, the network-side series connection of the four-quadrant actuators 11 , 21 , 31 etc. have a network-side four-quadrant actuator 111 , preferably close to the mass M, which is part of a converter 100 for auxiliary power generation. The converter 100 is constructed accordingly to the converters 1 , 2 , 3 etc. and therefore has a voltage intermediate circuit with a capacitor 112 between the mains-side four-quadrant controller 111 and the motor-side four-quadrant controller 113 .

Zur Erzeugung einer Gleichspannung kann direkt die am Konden sator 112 liegende Ausgangsspannung über Leitungen 112', 112" abgegriffen werden.To generate a DC voltage, the output voltage at capacitor 112 can be tapped off directly via lines 112 ', 112 ".

Zur Erzeugung einer potentialgetrennten Wechselspannung als Hilfsenergie können die Verbindungspunkte P1, P2 des aus gangsseitigen Vierquadrantenstellers 113 mit einem Transfor mator 114 verbunden werden, wobei am Ausgang des Transforma tors 114 die Hilfsspannung anliegt.In order to produce an isolated AC voltage as the power supply, the connection points P1, are connected to the out put side four-quadrant controller 113 with a 114 transfor mator P2 can, wherein the output of the gate transformers 114 abuts the auxiliary voltage.

Von Bedeutung ist es, daß durch die netzseitige Serienschal tung der Vierquadrantensteller 11, 21, 31 der Stromrichter 1, 2, 3 netzseitig jede beliebige Spannungshöhe erreicht werden kann. Die Anzahl der in Serie geschalteten netzseitigen Vier quadrantensteller 11, 21, 31 kann der Motorenzahl angepaßt werden.It is important that through the line-side series switching device of the four-quadrant 11 , 21 , 31 of the converter 1 , 2 , 3 any voltage level can be achieved on the line side. The number of four quadrant actuators 11 , 21 , 31 connected in series can be adapted to the number of motors.

Die in Setie geschalteten Stromrichter 1, 2, 3 etc. müssen als Summe aller ihrer Zwischenkreisspannungen mindestens den Spitzenwert der maximal auftretenden Netzspannung darstellen können. The converters 1 , 2 , 3 etc. connected in Setie must be able to represent at least the peak value of the maximum occurring mains voltage as the sum of all their intermediate circuit voltages.

Gemäß Fig. 3 können zur Ansteuerung einer dreiphasigen Asyn chronmaschine oder dergleichen drei Stromrichter 1, 2, 3 mit in Reihe geschalteten netzseitigen Vierquadrantenstellern 11, 21, 31 zu einer Einheit bzw. zu einem dreiphasigen Einspeise block 30 zusammengefaßt werden. Ein solcher dreiphasiger Ein speiseblock 30 kann dann als Grundeinheit des netzseitigen Stromrichters betrachtet werden. Sollen z. B. vier dreiphasige Asynchronmaschinen A1, A2, A3 und A4 angeschlossen werden, so können netzseitig vier dreiphasige Einspeiseblöcke 30 und gegebenenfalls ein Stromrichter 100 in Serie betrieben wer den, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.According to Fig. 3 a three-phase three Asyn converters 1, 2, 3 be combined with series-connected line-side four-quadrant actuators 11, 21, 31 to a unit or to a three-phase feeder block 30 may chronmaschine for driving or the like. Such a three-phase feed block 30 can then be regarded as the basic unit of the line-side converter. Should z. B. four three-phase asynchronous machines A1, A2, A3 and A4 are connected, four three-phase supply blocks 30 and, if appropriate, a converter 100 can be operated in series on the network side, as shown in FIG. 4.

Für Transversalfluß- oder Reluktanzmaschinen können die Ein speiseblöcke auch zweiphasig ausgebildet sein.For transverse flux or reluctance machines, the ones food blocks can also be formed in two phases.

Gemäß Fig. 5 ist es denkbar, Stromrichterblöcke 30 und gege benenfalls einen Stromrichter 100 durch ümgruppieren netzsei tig so anzuordnen, daß ihre netzseitigen Vierquadrantenstel ler beim Schließen von Schaltern S-AC und Öffnen von Schal tern S-DC in Reihe und über einen Stromabnehmer 20 mit einem AC-Fahrdraht 10 verbunden werden. Beim Öffnen der Schalter S- AC und Schließen von Schaltern S-DC werden die in Reihe ge schalteten netzseitigen Vierquadrantensteller der Einspeise blöcke 30 und des Stromrichters 100 jeweils über eine Drossel 40 parallel zu einem DC-Fahrdraht 10' und einen damit verbun denen Stromabnehmer 20' und Masse M geschaltet.According to Fig. 5, it is conceivable converter blocks 30 and where appropriate a power converter 100 by ümgruppieren netzsei tig to arrange so that their network-side four-quadrant Stel ler while closing switches S-AC and opening scarf S-DC tern in series and a current collector 20 be connected to an AC contact wire 10 . When the switches S-AC are opened and the switches S-DC are closed, the series-connected four-quadrant actuators of the supply blocks 30 and the converter 100 are connected via a choke 40 in parallel to a DC contact wire 10 'and a connected pantograph 20 'and mass M switched.

Gemäß Fig. 6 ist es denkbar, dieselben netzsseitigen Strom richterblöcke 30 und den Stromrichter 100 wahlweise so zu gruppieren, daß sie dann, wenn sie alle in Reihe geschaltet sind (Fig. 6 linke Seite) z. B. an eine Netzspannung AC = 25 kV angeschaltet werden. Zur Anschaltung derselben Stromrich terblöcke 30 und des Stromrichters 100 an eine Netzspannung von z. B. AC = 15 kV wird nur ein Teil der Stromrichterblöcke 30 in Serie geschaltet, während der restliche Teil über Dros seln 40 parallel geschaltet wird. Beispielsweise sind gemäß Fig. 6, rechte Seite, von oben gesehen der erste und dritte Stromrichterblock 30 und der Stromrichter 100 zwischen AC = 15 kV und Masse M in Reihe geschaltet, während der zweite und vierte Stromrichterblock 30 parallel zum ersten Stromrichter block 30 bzw. zum dritten Stromrichterblock 30 geschaltet ist.According to Fig. 6, it is conceivable to group the same grid-side power converter blocks 30 and the power converter 100 so that when they are all connected in series ( Fig. 6 left side) z. B. be connected to a mains voltage AC = 25 kV. To connect the same Stromter terblock 30 and the converter 100 to a mains voltage of z. B. AC = 15 kV, only a part of the converter blocks 30 is connected in series, while the remaining part is connected in parallel via Dros seln 40 . For example, as shown in FIG. 6, right side, as viewed from above, the first and third power converter block 30 and the inverter switched 100 between AC = 15 kV and the mass M in series, while the second and fourth power converter block 30 block parallel to the first power converter 30 and is connected to the third converter block 30 .

Fig. 7 zeigt, daß bei einer nicht rückspeisefähigen Einspei seschaltung die netzseitigen Quadrantensteller als Zweiqua drantensteller ausgebildet sein können, wobei im Vergleich zur Fig. 2 die Leistungshalbleiter eines Brückenzweiges 15 entfallen. Fig. 7 shows that in a non-regenerative Einspei seschaltung the network-side quadrant actuator can be designed as a two-quadrant actuator, wherein the power semiconductors of a bridge branch 15 are omitted in comparison to FIG .

Gemäß Fig. 8 wird sinnvollerweise eine Spannungsreserve der Einspeiseblöcke 30 in Reihe vorgehalten, so daß z. B. bei n Vierquadrantensteller n-2 Blöcke zur Darstellung der Netz spannung ausreichen. Damit kann dann bei Ausfall und Kurz schluß eines Vierquadrantenstellers die Serienschaltung wei ter betrieben werden. Fällt z. B. ein Teil eines dreiphasigen Einspeiseblockes 30 aus, so können die anderen beiden im Blindleistungsbetrieb weiter arbeiten. Der erforderliche Kurzschluß im Vierquadrantensteller im Fehlerfall kommt ent weder durch Durchlegieren der Halbleiter zustande (Fig. 8, linke Seite), oder er wird nach einem Fehlerfall gezielt durch Kurzschließen des jeweiligen Vierquadrantenstellerzwi schenkreises mit Kurzschlußschaltern KS erreicht (Fig. 8, rechte Seite).Referring to FIG. 8, a voltage reserve the Einspeiseblöcke is usefully maintained in row 30, so that, for. B. with n four-quadrant n-2 blocks are sufficient to represent the network voltage. In this way, the series connection can be operated further in the event of failure and short circuit of a four-quadrant actuator. Falls z. B. part of a three-phase feed block 30 , the other two can continue to operate in reactive power mode. The required short circuit in the four-quadrant actuator in the event of a fault occurs either by alloying the semiconductors ( Fig. 8, left side), or it is specifically reached after a fault by short-circuiting the respective four-quadrant actuator intermediate circuit with short-circuit switches KS ( Fig. 8, right side).

Schließlich zeigt die Fig. 9 eine Einspeiseschaltung für ei ne zweiphasige Transversalfluß- oder Reluktanzmaschine, bei der zur Erregung zweier Wicklungen 16 und 26 zwei Stromrich ter 1, 2, gegebenenfalls als einheitlicher Einspeiseblock 30 ausgebildet, verwendet werden, deren netzseitige Vierquadran tensteller 11, 21 in Reihe geschaltet sind.Finally, Fig. 9 shows a feed circuit for egg ne two-phase transverse flux or reluctance machine, in which to excite two windings 16 and 26, two Stromrich ter 1 , 2 , optionally formed as a uniform feed block 30 , are used, the network side four-quadrant tenelers 11 , 21st are connected in series.

Durch die vorliegende Speiseschaltung sind allgemein gesagt Motoren bzw. Maschinen antreibbar, bei denen die volle Netz spannung gegen Masse isoliert ist. Die einzelnen Phasen ge geneinander verlangen eine geringere Isolation; maximal tritt die Spannung von drei Zwischenkreisen in Reihe auf. Es kön nen, wie beschrieben, mehrphasige Asynchronmaschinen und ana log auch Synchronmaschinen gespeist werden.Through the present supply circuit are generally said Motors or machines can be driven in which the full network voltage is isolated from ground. The individual phases against each other require less isolation; maximum occurs the voltage of three intermediate circuits in series. It can NEN, as described, multi-phase asynchronous machines and ana log synchronous machines are also fed.

Claims

1. Transformatorlose Einspeiseschaltung, insbesondere für Bahnfahrzeuge, bei der netzseitig mehrere Stromrichter (1, 2, 3) angeordnet sind, die jeweils einen netzseitigen Vierqua drantensteller (11, 21, 31), einen dazu parallel geschalteten Zwischenkreiskondensator (12, 22, 32) und einen motorseitigen Vierquadrantensteller (13, 23, 33) aufweisen, wobei die netz seitigen Vierquadrantensteller (11, 21, 31) in Reihe schalt bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwicklungen (16, 26, 36) einer Wechselstromma schine jeweils direkt an die Ausgangsanschlüsse (P1, P2) ei nes motorseitigen Vierquadrantenstellers (13, 23, 33) ange schlossen sind.1. Transformerless feed-in circuit, in particular for rail vehicles, in which a plurality of converters ( 1 , 2 , 3 ) are arranged on the network side, each of which has a four-quadrant converter ( 11 , 21 , 31 ) on the network side, an intermediate circuit capacitor ( 12 , 22 , 32 ) connected in parallel with it and a four-quadrant actuator ( 13 , 23 , 33 ) on the motor side, the four-quadrant actuators ( 11 , 21 , 31 ) on the network side being connectable in series, characterized in that the motor windings ( 16 , 26 , 36 ) of an alternating current machine each directly on the output connections (P1, P2) of a four-quadrant actuator ( 13 , 23 , 33 ) on the motor side are connected.

2. Transformatorlose Einspeiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb einer dreiphasigen Asynchronmaschine die netzseitigen Vierquadrantensteller (11, 21, 31) dreier Strom richter (1, 2, 3) in Reihe geschaltet sind.2. Transformerless feed circuit according to claim 1, characterized in that for driving a three-phase asynchronous machine, the four-quadrant power supply ( 11 , 21 , 31 ) three current rectifiers ( 1 , 2 , 3 ) are connected in series.

3. Transformatorlose Einspeiseschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Stromrichter (1, 2, 3) zu einer Einheit (30) zu sammengefaßt sind:3. Transformerless feed circuit according to claim 2, characterized in that the three converters ( 1 , 2 , 3 ) are combined to form a unit ( 30 ):

4. Transformatorlose Einspeiseschaltung nach einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb von Trans versalfluß- oder Reluktanzmaschinen zwei Stromrichter (1, 2) in Reihe geschaltet sind.4. Transformerless feed circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that two converters ( 1 , 2 ) are connected in series to drive trans-flux or reluctance machines.

5. Transformatorlose Einspeiseschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Stromrichter (1, 2) zu einer Einheit (20) zusam mengefaßt sind. 5. transformerless feed circuit according to claim 4, characterized in that the two converters ( 1 , 2 ) to a unit ( 20 ) are summarized together.

6. Transformatorlose Einspeiseschaltung nach einem der An sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung der netzsseitigen Vierquadrantenstel ler (11, 21, 31) einen netzsseitigen Vierquadrantensteller (111) eines Hilfsbetriebsstromrichters (100) umfaßt, an des sen Zwischenkreis Kondensator (112) eine Hilfsbetriebs- Gleichspannung abgreifbar ist oder bei dem mit den Ausgangs anschlüssen (P1, P2) seines motorseitigen Vierquadrantenstel lers (113) ein Transformator (114) verbunden ist, an dem au ßenseitig eine Hilfsbetriebs-Wechselspannung abgreifbar ist.6. Transformerless feed circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the series connection of the line-side four-quadrant actuator ( 11 , 21 , 31 ) comprises a line-side four-quadrant actuator ( 111 ) of an auxiliary power converter ( 100 ), at the intermediate circuit capacitor ( 112 ) an auxiliary operating DC voltage can be tapped or in which a transformer ( 114 ) is connected to the output connections (P1, P2) of its four-quadrant actuator ( 113 ) on the motor side, on the outside of which an auxiliary operating AC voltage can be tapped.

7. Transformatorlose Einspeiseschaltung nach einem der An sprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Schalter (S-AC, S-DC) vorgesehen und derart betätigbar sind, daß dann, wenn die Schalter (S-DC) geöffnet und die Schalter (S-AC) geschlossen sind, die netzseitigen Vierqua drantensteller von mehreren Stromrichterblöcken (30) zwischen einem mit einem AC-Fahrdraht (10) verbundenen Stromabnehmer (20) und Masse (M) in Reihe geschaltet sind, und dann, wenn die Schalter (S-DC) geschlossen und die Schalter (S-AC) ge öffnet sind, die netzseitig in Reihe geschalteten Vierqua drantensteller jedes Stromrichters (30) über eine Drossel (40) parallel zu einem mit einem DC-Fahrdraht (10') verbunde nen Stromabnehmer (20') und Masse (M) geschaltet sind.7. Transformerless feed circuit according to one of claims 3 to 6, characterized in that switches (S-AC, S-DC) are provided and can be actuated such that when the switches (S-DC) open and the switches (S -AC) are closed, the network-side four-quadrant actuators of a plurality of converter blocks ( 30 ) are connected in series between a current collector ( 20 ) connected to an AC contact wire ( 10 ) and ground (M), and then when the switches (S- DC) are closed and the switches (S-AC) are opened, the four-quadrant actuators of each converter ( 30 ) connected in series on the mains side via a choke ( 40 ) in parallel with a pantograph ( 20. ) Connected to a DC contact wire ( 10 ') ') and ground (M) are switched.

8. Transformatorlose Einspeiseschaltung nach einem der An sprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur wahlweisen Speisung von mehreren Stromrichterblöcken (30) mit unterschiedlichen Wechselspannungen die Stromrich terblöcke (30) zwischen einem mit einem Fahrdraht (10) ver bundenen Stromabnehmer (20) und Masse (M) so gruppierbar sind, daß die netzseitigen Vierquadrantensteller eines Teiles (1, 3, 100) der Stromrichterblöcke (30) in Reihe geschaltet sind und die netzseitigen Vierquadrantensteller weiterer Stromrichterblöcke (30) zu anderen Stromrichterblöcken (30) der in Reihe geschalteten Stromrichterblöcke (30) des Teiles der Stromrichterblöcke (30) über eine Drossel (40) parallel geschaltet sind.8. Transformerless feed circuit according to any on claims 3 to 6, characterized in that for the selective feeding of a plurality of converter units (30) with different alternating voltages, the current Rich terblöcke (30)-bound between a ver with a contact wire (10) current collectors (20) and Mass (M) can be grouped in such a way that the four-quadrant actuators on the network side of part ( 1 , 3 , 100 ) of the converter blocks ( 30 ) are connected in series and the four-quadrant actuators on the network side of further converter blocks ( 30 ) are connected to other converter blocks ( 30 ) of the converter blocks connected in series ( 30 ) of the part of the converter blocks ( 30 ) are connected in parallel via a choke ( 40 ).

9. Transformatorlose Einspeiseschaltung nach einem der An sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß netzseitig mehr als zur Darstellung der Netzspannung er forderliche Stromrichter in Reihe geschaltet sind, so daß bei Kurzschluß eines Stromrichters die Reihenschaltung weiter be treibbar ist.9. Transformerless feed circuit according to one of the An sayings 1 to 8, characterized, that he side more than to represent the line voltage required converters are connected in series, so that at Short circuit of a converter continue the series connection is drivable.

10. Transformatorlose Einspeiseschaltung nach einem der An sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vierquadrantensteller durch Zweiquadrantensteller er setzt sind.10. Transformerless feed circuit according to one of the An sayings 1 to 9, characterized, that the four-quadrant by he two-quadrant sets are.