DE2024549C3 - Travel drive with slip suppression for at least two DC motors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrantrieb mit Schlupfunterdrückung für mindestens zwei Gleichstrommotoren, die über steuerbare Stromrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, unter Verwendung einer Stromregelung mit überlagerter Ankerspannungs- oder Drehzahlregelung.The invention relates to a traction drive with slip suppression for at least two DC motors, which are fed via controllable power converters from an alternating current network, using a current control with superimposed armature voltage or speed control.

Ein solcher Fahrantrieb ist beispielsweise aus der Zeitschrift ETZ-A (1967) S. 392-399, Bild 9, bekannt. Der Motorspannungs- bzw. der Dreh^.ahlsollwert für die Stromrichterregelung wird vom Fahrzeugführer willkührlich mittels eines Fahrschalters vorgegeben. Die Ausgangsspannung des überlagerten Reglers ist jedoch so begrenzt (Stromgrenze), daß der Stromsollwert nie größer werden kann als es dem zulässigen Motorstrom entspricht. Eine strommäßige Überlastung des Motors ist somit auch während des Anfahrens nicht möglich.Such a travel drive is known, for example, from the magazine ETZ-A (1967) pp. 392-399, Fig. 9. The motor voltage or speed setpoint for the converter control is arbitrarily specified by the vehicle driver by means of a drive switch. However, the output voltage of the higher-level controller is limited (current limit) so that the current setpoint can never be greater than the permissible motor current. A current overload of the motor is therefore not possible even during start-up.

Um das bekannte Schleudern der Antriebsachsen bei Überschreiten des Haftwertes und dadurch entstehendem Schlupf zwischen Rad und Schiene in einem möglichst frühen Stadium zu erfassen und weitestgehend zu verhindern, werden bei dem bekannten fahrantrieb sowohl die Ströme als auch die Ankerspannungen sämtlicher Motoren erfaßt und den Reglern über Trenndioden zugeführt, so daß immer der jeweils höchste Istwert von Strom oder Spannung die Regelung führt. Kommt einer der Moloren ins Schleudern, so wird bei einer derartigen Istwerterfassung die treibende Stromrichterspannung fast unverzögert vermindert, so daß sich der oder die schleudernden Motoren schnell wie der fangen. Damit kann dem Schleudern bereits im Entstehen entgegengewirkt werden.About the well-known skidding of the drive axles when the adhesion value is exceeded and the resultant Detect slip between wheel and rail at the earliest possible stage and as far as possible prevent, both the currents and the armature voltages are all in the known drive Motors are recorded and fed to the controller via isolating diodes, so that the highest actual value is always available of current or voltage that controls. If one of the Molors goes into a skid, then at Such an actual value detection reduces the driving converter voltage almost instantaneously, so that catch the skidding motor or motors as quickly as possible. This means that the skid can already arise be counteracted.

Da der Fahrzeugführer bereits bei stehendem Fahrzeug den maximalen Spannungs- bzw. Drehzahlsollwert vorgeben kann, wird der übergeordnete Regler mitunter, insbesondere beim Anfahren, übersteuert. Das bedeutet, daß der vorgegebene Sollwert von der Regelung nicht nachgestellt werden kann, weil der dem Spannungs- bzw. Drehzahlregler nachgeschallete Stromregler die Aussteuerung des Stromrichters bestimmt. Die Größe der Übersteuerung hat in diesem Betriebszustand keinen Einfluß auf den Motorstrom (Fahren an der Stromgrenzc). Die eingestellte Regelabweichung zwischen dem vorgegebenen Sollwert und dem Istwert ist ucm A-Uian Uucnassen. inn nun wahrend eines solchen Betriebszustandes eine Verminderung der Haftung zwischen einem Antriebsrad und der Schiene ein und entspricht der vorgegebene Spannungssollwert z. B. dem maximalen Wert der Motor-ίο spannung, so wird die schleudernde Antriebsachse mit dem durch die Strombegrenzung festgelegten maximalen Motorstrom geschleunigt. Der Spannungsregler kann vor Erreichen der maximalen Motorspannung nicht eingreifen, so daß die Schlupfdrehzahl sehr groC :5 wird.Since the driver of the vehicle already sets the maximum voltage or speed setpoint when the vehicle is stationary can specify, the higher-level controller is sometimes overridden, especially when starting up. This means that the specified setpoint cannot be readjusted by the control because of the Voltage or speed controller downstream current controller determines the modulation of the converter. The size of the overdrive has no influence on the motor current in this operating state (Driving at the current limitc). The set control deviation between the specified setpoint and the actual value is ucm A-Uian Uucnassen. inn now while such an operating condition a reduction in the adhesion between a drive wheel and the Rail on and corresponds to the specified voltage setpoint z. B. the maximum value of the engine ίο voltage, the skidding drive axle will be at the maximum specified by the current limitation Motor current accelerated. The voltage regulator can before reaching the maximum motor voltage do not intervene, so that the slip speed becomes very high: 5.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Schlupf bzw. das Schleudern der Antriebsachsen auch bei Übersteuerung des überlagerten Ankerspannungs- oder Drehzahlreglers weitgehend vermieden bzw. auf ein zulässiges Maß begrenzt wird.The object of the invention is to provide a travel drive of the type mentioned, in which the Slippage or skidding of the drive axles even if the superimposed armature voltage or speed controller is largely avoided or limited to a permissible level.

Diese Aufgabe wird bei einem Fahrantrieb der obengenannten An dadurch gelöst, daß der von einem Sollwertgeber vorgegebene Ankerspannungs- oder Drchzahlsollwert dem Ankerspannungs- bzw. Drehzahlregler nicht direkt, sondern über einen Soilwertbegrenzer zugeführt ist, der den wirksamen Sollwert auf einen Wert begrenzt, der um einen einstellbaren Wert »/C« größer ist als der kleinste der erfaßten Ankerspannungs- bzw. Drehzahlistwerte.This object is achieved in a travel drive of the type mentioned above in that that of a setpoint generator specified armature voltage or speed setpoint to the armature voltage or speed controller is not supplied directly, but via a soil value limiter that reduces the effective setpoint to a Value that is an adjustable value »/ C« greater than the smallest of the detected armature voltage or actual speed values.

Die Übersteuerung des Spannungs- bzw. Drehzahlreglers wird somit auf den Betrag »K« begrenzt, so daß der übergeordnete Regler beim Einsetzen eines Schleudervorganges frühzeitig wirksam und die Schlupfdrehzahl begrenzt wird. Die Größe des Wertes »K« bestimmt die Ansprechempfindlichken des Schleuderschutzes. Sie sollte daher so klein wie möglich gewählt werden, damit der überlagerte Regler im Schleuderfall möglichst frühzeitig eingreift. Andererseits muß dieser Wert mindestens so groß sein, daß der freigegebene Sollwert beim Anfahren so groß werden kann, daß die Stromgrenze (begrenzter Stromsollwert) erreicht werden kann. Um die Empfindlichkeit der .Sollwertbegrenzung im Schleuderfali weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn der »K«-Wert im Schleuderfall auf Grund eines gesonderten Schleuderkriteriums unterdrückbar ist. Das kann beispielsweise in der Weise geschehen, daß als Schleuderkriterium in an sich bekannter Weise die Differenz der Ankerströme dient. Ausführungsbeispiele der Erfindung seien an Hand schematischer Zeichnungen erläutert.The override of the voltage or speed controller is thus limited to the amount »K«, so that the higher-level controller takes effect at an early stage and the slip speed is limited. The size of the value »K« determines the sensitivity of the anti-skid protection. It should therefore be selected as small as possible so that the higher-level controller intervenes as early as possible in the event of a spin. On the other hand, this value must be at least large enough that the enabled setpoint value can be so high when starting up that the current limit (limited current setpoint value) can be reached. In order to further increase the sensitivity of the setpoint limitation in the event of a spin, it is advantageous if the "K" value can be suppressed in the event of a spin on the basis of a separate spin criterion. This can be done, for example, in such a way that the difference in the armature currents is used as the spin criterion in a manner known per se. Embodiments of the invention will be explained with reference to schematic drawings.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils einen Antrieb mit zwei Fahrmotoren, die über je einen zugeordneten steuerbaren Stromrichter gespeist werden. In F i g. ] ist jedem Stromregler ein Spannungsregler überlagert, denen ein gemeinsamer Sollwert vorgegeben wird. In F i g. 2 ist den beiden Stromreglern ein gemeinsamer Spannungsregler zugeordnet. F i g. 3 schließlich zeigt einen Antrieb, bei dem zwei Motoren nach Art einer Sammelschienenspeisung über einen gemeinsamen steuerbaren Stromrichter gespeist werden.Figs. 1 and 2 each show a drive two traction motors, each fed by an assigned controllable converter. In Fig. ] is A voltage regulator is superimposed on each current regulator, which is given a common setpoint value. In F i g. 2, a common voltage regulator is assigned to the two current regulators. F i g. 3 finally shows a drive in which two motors are fed via a common busbar controllable power converter are fed.

In Fig. I werden die Motoren 12, 13 über je einen steuerbaren Stromrichter 10, 11 aus einem nicht naher dargestellten Wechselstromnetz gespeist. Die benötigten Steuerimpulse werden von den Zündimpulssuifen 4, geliefert. Die zeitliche Lage dieser Impulse wird von den Stromreglern 3, 7, denen die Spannungsregler 2. 6 überlagert sind, bestimmt. Der Sollwert der Simmr™.In Fig. I, the motors 12, 13 are each one controllable converter 10, 11 from a not close AC grid shown. The required control pulses are provided by the ignition pulse modules 4, delivered. The timing of these pulses is determined by the current regulators 3, 7, which the voltage regulators 2. 6 are superimposed, determined. The setpoint of the Simmr ™.

ler 3, 7 wird jeweils vom zugeordneten Spannungsregler 2, 6 und der Istwert jeweils von einer Stromistwerterfassung 16. 17 geliefert. In entsprechender Weise werden die Istwerte für die Spannungsregler 2, 6 von Spannungsistwerterfassungen 14, 15 geliefert. Als Spannungs- und Stromregler sind Differenzverstärker verwendet.Ler 3, 7 is each assigned by the voltage regulator 2, 6 and the actual value are each supplied by a current actual value acquisition 16. 17. In a corresponding way the actual values for voltage regulators 2, 6 are supplied by actual voltage value detectors 14, 15. When Voltage and current regulators are differential amplifiers used.

Der von einem Sollwertgeber 9 vorgegebene Spannungsistwm wird den Spannungsreglern 2, 6 nicht direkt, sondern über einen Sollwertbcgrenzer 1 zügeführt. Dieser Sollwertbegrenzer ist so aufgebaut, daß der an die Spannungsregler 2, 6 weitergegebene Spannungssollwert maxiamal den Wert der kleinsten erfaßten Motorspannung plus einem einstellbaren Betrag »K« erreichen kann. Beispielsweise kann als Sollwertbegrenzer 1 ein Differenzverstärker mit einstellbar begrenzbarem Ausgang vorgesehen werden. Zu dem mit Hilfe einer Kleinstwertauswahlschaltunjj 5, beispielsweise einem Diodengatter, ermittelten kleinsten Ankerspannungsistwert wird der gewünschte Wert »K« addiert und der Gesamtwert dem Sollwertbcgrenzer zur Beeinflussung der Begrenzung zugeführt.The actual voltage value specified by a setpoint generator 9 is not fed to the voltage regulators 2, 6 directly, but via a setpoint limiter 1. This setpoint limiter is constructed in such a way that the voltage setpoint passed on to the voltage regulators 2, 6 can reach a maximum of the value of the smallest detected motor voltage plus an adjustable amount "K" . For example, a differential amplifier with an output that can be limited in an adjustable manner can be provided as the setpoint limiter 1. The desired value "K" is added to the smallest actual armature voltage value determined with the aid of a smallest value selection circuit 5, for example a diode gate, and the total value is fed to the setpoint limiter to influence the limitation.

In entsprechender Weise ist der in F i g. 2 dargestellte Antrieb aufgebaut. Da nur ein gemeinsamer Spannungsregler 2 vorgesehen ist, werden die über die Spannungsistwerterfassungen 14, 15 erfaßten Spannungsistwerte dem Spannungsregler 2 über eine Größtwertauswahlschaltung 18, z. B. ein Diodengatter, zugeführt.In a corresponding manner, the one shown in FIG. 2 drive shown constructed. Since only one common voltage regulator 2 is provided, the actual voltage values detected via the actual voltage value detectors 14, 15 are used the voltage regulator 2 via a maximum value selection circuit 18, e.g. B. a diode gate, fed.

Dementsprechend ist bei dem Antrieb nach F i g. 3, der nur einen einzigen Spannungsregler und einen einzigen Stromregler aufweist, eine weitere Größtwertauswahlschaliung 19 erforderlich, um jeweils den größten der erfaßten Ankerstromistwerte dem Ankerstromregler 3 als Istwert zuzuführen.Accordingly, in the drive according to FIG. 3, the only one voltage regulator and one single Has current regulator, a further maximum value selection circuit 19 required to each the largest of the detected armature current actual values to the armature current controller 3 as actual value.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Fahrantrieb mit Schlupfunterdrückung für mindestens zwei Gleichstrommotoren, die über steuerbare Stromrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist werden, unter Verwendung einer Stromregelung mit überlagerter Ankerspannungs- oder Drehzahlregelung, dadurch gekennzeichnet, daß der von einem Sollwertgeber (9) vorgegebene Ankerspannungs- oder Drehzahlsollwert dem Ankerspannungs- bzw. Drehzahlregler (2, 6) nicht direkt, sondern über einen Sollwertbegrenzer (1) zugeführt ist, der den wirksamen Sollwert auf einen Wert begrenzt, der um einen einstellbaren Wert »K« größer ist als der kleinste der erfaßten Ankerspannungs- bzw. Drehzahlistwerte.1. Travel drive with slip suppression for at least two DC motors, which are fed via controllable converters from an AC network, using a current control with superimposed armature voltage or speed control, characterized in that the armature voltage or speed setpoint specified by a setpoint generator (9) corresponds to the armature voltage or speed controller (2, 6) is not fed directly, but via a setpoint limiter (1) which limits the effective setpoint to a value that is an adjustable value »K« greater than the smallest of the recorded armature voltage or actual speed values . 2. Fahrantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert »K« im Schleuderfall auf Grund eines gesonderten Schleuderkriteriums unterdrückbar ist.2. Travel drive according to claim 1, characterized in that the value "K" can be suppressed in the event of a skid due to a separate skid criterion. 3. Fahrantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schleuderkriterium die Differenz der Ankerströme dient.3. Travel drive according to claim 2, characterized in that the difference is the skid criterion serves the armature currents.