DE2453602A1 - CONTROL CIRCUIT FOR A CHOPPER - Google Patents

Description

Priorität: 13. November 1973» Japan,, 127 445Priority: November 13, 1973 "Japan" 127 445

Steuersehaltuns für einen ZerhackerTaxes on a chopper

Bie Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen Zerhacker',. insbesondere einen Thyristor-Zerhacker, wie er zur Drehzahlsteuerung eines Gleichstrommotors zum Antrieb von elektrischen Fahrzeugen verwendet werden.Bie invention relates to a control circuit for a chopper '. in particular a thyristor chopper of the type used to control the speed of a DC motor for driving electric vehicles.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie gewisse Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sollen im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen,Preferred embodiments of the invention and certain advantages The invention compared to the prior art will be explained in more detail below with reference to the drawings. In the Drawings show

Fig. 1 ein Schaltbild für eine Fahrmotor-Schaltung ein.es, von einem" Zerhacker gesteuerten elektrischen Fahrzeugs im Antriebszustand;Fig. 1 is a circuit diagram for a traction motor circuit a.es, electric controlled by a "chopper" Vehicle in propulsion state;

Fig. 2 ein Schaltbild zur Erläuterung des Aufbaus einer Ausfuhrungsform für den in-Fig.- 1 gezeigten Zerhacker; .
Fig. 3 ein Diagramm der dem Zerhacker und dem Motor nach2 shows a circuit diagram to explain the structure of an embodiment for the chopper shown in FIG. 1; .
Figure 3 is a diagram of the chopper and motor after

Fig. 1 und 2 zugeführten Impulse und Spannungen; Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Zerhacker-Steuerschaltung nach dem Stand der Technik;Figures 1 and 2 applied pulses and voltages; Fig. 4 is a block diagram of a chopper control circuit According to the state of the art;

Fig. 5 ein Diagramm der den verschiedenen Teilen der Steuerschaltung nach Fig. 4 zugeführten Impulse und Spannungen; Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Ausfuhrungsform der erfin-' dungsgemäßen Zerhacker-Steuerschaltung;Figure 5 is a diagram of the various parts of the control circuit pulses and voltages supplied according to FIG. 4; Fig. 6 is a block diagram of an embodiment of the invention ' chopper control circuit according to the invention;

509822/0265509822/0265

Fig. 7 ein Schaltbild einer erfinaungsgeinäßen Einrichtung zur Erzeugung von Befehls- { ''■ Signalen zur Auswahl der Frequenz von Ausschalt- und Einschaltimpulsen, wie sie zur Steuerung des Zerhackers nach Fig. 2 benützt werden;Fig. 7 is a circuit diagram of erfinaungsgeinäßen means for generating command { '' ■ signals for selecting the frequency of power-off and turn-on pulses, as they are used for control of the chopper of Fig. 2;

' Fig. 8 ein Diagramm der an verschiedenen Teilen der Schaltung nach Fig. 7 auftretenden Impulse;FIG. 8 is a diagram of the appearances on various parts of the circuit of FIG Impulses;

Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Ausschalt- und Einschaltimpulsen, wie sie von dem System nach Fig. 6 im Beschleunigungszustand erzeugt werden; und9 is a diagram for explaining the relationship between the switch-off and switch-on pulses; as generated by the system of Figure 6 in the accelerated state; and

Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Ausschalt- und .Einschaltimpulsen, wie sie von dem System nach Fig. 6 erzeugt werden, um die Arbeitsfrequenz des Zerhackers im Freilaufzustand des Fahrmotors zu verringern.10 is a diagram for explaining the relationship between the switch-off and switch-on pulses, as generated by the system of Fig. 6 to the operating frequency of the chopper to reduce in the freewheeling state of the drive motor.

Gleichstrommotoren werden gewöhnlich zum Antrieb von elektrischen Fahrzeugen wegen ihrer Fähigkeit verwendet, ein gewünschtes Anfahrdrehmoment zu erzeugen. Zur Steuerung des Drehmoments und der Drehzahl eines solchen zum Antrieb eines elektrischen Fahrzeugs verwendeten Gleichstrommotors ist bisher im allgemeinen mit einer Kombination aus einem Widerstand und einem Schaltschütz zum wahlweisen Einschalten des Widerstands in den Motorschaltkreis gearbeitet worden. Diese Art der Steuerung von Drehmoment und Drehzahl ist jedoch insofern mangelhaft, als sie keine kontinuierliche Steuerung des Drehmoments und der Drehzahl des Gleichstrommotors gestattet und erhebliche Energieverluste unvermeidlich Sind.DC motors are commonly used to power electric vehicles because of their ability to provide a desired starting torque to create. To control the torque and the speed of such a device for driving an electric vehicle DC motor used is generally with a combination of a resistor and a contactor for optional switching on of the resistor in the motor circuit has been worked. This type of control of torque and However, the number of revolutions is deficient in that it is not continuous Control of the torque and speed of the DC motor is permitted and significant energy losses are inevitable Are.

Um diesen Mangel zu umgehen, ist vorgeschlagen worden, einen Gleichstrommotor durch einen Thyristor-Zerhacker zu steuern, was auch in der Praxis schon durchgeführt worden ist. Die Steuerung des Gleichstrommotors eines elektrischen Fahrzeugs mit Hilfe eines Thyristor-Zerhackers ist insofern vorteilhaft, als sich der Motor stoßfrei und kontinuierlich über den gesamten Drehzahlbereich steuern läßt; ein elektrisches Fahrzeug, das vonTo overcome this shortcoming, it has been proposed to use a Direct current motor to be controlled by a thyristor chopper, which has already been done in practice. The control of the DC motor of an electric vehicle by means of a thyristor chopper is advantageous in that the motor can be controlled smoothly and continuously over the entire speed range; an electric vehicle driven by

50 9822/026 550 9822/026 5

einem solchen durch einen Thyristor-Zerhacker gesteuerten Motor angetrieben wird, vermittelt daher für die Fahrgäste ein sehr angenehmes Fahrgefühl. Außerdem ist eine Motorsteuerung mittels Thyristor-Zerhacker auch deshalb von Vorteil, weil die Snergieverluste geringer sind, somit der Wirkungsgrad besser ist.such a motor controlled by a thyristor chopper is driven, therefore conveys a very pleasant one for the passengers Driving experience. In addition, a motor control using a thyristor chopper is also advantageous because the energy losses are lower, so the efficiency is better.

In Fig. 1 bedeuten die Bezugszeichen E die Spannung einer Energiequelle, M einen Fahrmotor, A 'den Anker des Fahrmotors M, F die reihengeschaltete Feldwicklung des Motors M, CH einen Zerhacker und D eine freilaufende" Diode.In Fig. 1, the reference characters E denote the voltage of an energy source, M a traction motor, A 'the armature of the traction motor M, F die Series-connected field winding of the motor M, CH a chopper and D a "free running" diode.

In Fig. 2 ist der Aufbau einer Ausführungsform für den Zerhacker CH gezeigt. Danach umfaßt der Zerhacker CH einen Hauptthyristor MTh, einen Kommutatorthyristor ATh, eine Kommutatordrossel Lc, einen Kommutatorkondensator Cc und eine Kommutatordiode Dc. Der Kondensator Cc wird in der dargestellten Polung im nicht-leitenden Zustand des Zerhackers CH geladen.In Fig. 2 is the construction of an embodiment for the chopper CH shown. Thereafter, the chopper CH comprises a main thyristor MTh, a commutator thyristor ATh, a commutator choke Lc, a commutator capacitor Cc and a commutator diode Dc. Of the Capacitor Cc is charged with the polarity shown in the non-conductive state of the chopper CH.

Die grundsätzliche Arbeitsweise des Zerhackers GH wird anhand -von Fig. 3 erläutert, in der die den Thyristoren in dem Zerhacker CH zugeführten Impulse und die dem Motor M zugeführte Spannung gezeigt sind. Das in der obersten Kurve der Fig.,3 dargestellte Zündsignal (bei dein es sich um den Einschaltimpuls handelt) wird der Steuerelektrode des Hauptthyristors MTh im Zeitpunkt ti zugeführt. Dadurch wird der Hauptthyristor MTh und somit der Zerhacker CH leitend, und die Spannung E der Energieversorgungsquelle liegt an dem Fahrmotor M. Zum Zeitpunkt t2 wird ein weiteres, in der mittleren Kurve der Fig. 3 dargestelltes Zündsi'gnal (bei dem es sich um den Abschaltimpuls handelt) der Steuerelektrode des Kommutatorsthyristors ATh zugeführt. Dabei tritt die Stromwendung auf, und der Strom fließt durch den geschlossenen Kreis Cc Lc - ATh - Cc, wobei der Kommutatorkondensator Cc mit einer zu der dargestellten Polarität entgegengesetzten Polarität aufgeladen wird. Der Motorstrom fließt nun durch den Zerhacker CH, bis sowohl der Hauptthyristor MTh als auch der Kommutatorthyristor ATh nicht-leitend werden. Dies erfolgt zum Zeitpunkt t3, der hinter dem Zeitpunkt t2 um.eine Zeitspanne liegt, die die zur Stromwendung erforderliche Zeit umfaßt. Zu diesem Zeitpunkt t3The basic mode of operation of the chopper GH is illustrated by -from Fig. 3 explains in which the thyristors in the chopper CH supplied pulses and the voltage supplied to the motor M are shown are. The ignition signal shown in the uppermost curve in Fig. 3 (which is the switch-on pulse) is fed to the control electrode of the main thyristor MTh at time ti. This will make the main thyristor MTh and thus the chopper CH conductive, and the voltage E of the energy supply source is applied to the traction motor M. At time t2, another, in the middle curve of Fig. 3 shown ignition signal (which is the switch-off pulse) of the control electrode of the Commutator thyristor ATh supplied. The current reversal occurs and the current flows through the closed circuit Cc Lc - ATh - Cc, the commutator capacitor Cc being charged with a polarity opposite to the polarity shown will. The motor current now flows through the chopper CH, bis both the main thyristor MTh and the commutator thyristor ATh become non-conductive. This takes place at time t3, the behind the point in time t2 is a period of time that corresponds to the Commutation includes time required. At this point in time t3

SO 9822/0265SO 9822/0265

■wird der Zerhacker GH nicht-leitend. Ist der Zerhacker nicht-Ie it end?, „so liegt die Spannung E nicht an dem Motor M, und der dem Motor vorher zugeführte Strom fließt nun durch die freilaufen de Diode D. In der untersten Kurve der Fig. 3 ist die an dem Fahrmotor M liegende Spannung dargestellt. Der Mittelwert EM der an dem Motor liegenden Spannung ist durch die Gleichung EM = E χ "£ψ" - IM-RM■ the chopper GH becomes non-conductive. If the chopper is not -Ie it end ?, “the voltage E is not applied to the motor M, and the current previously supplied to the motor now flows through the free-running diode D. In the lowest curve in FIG Drive motor M is shown with the voltage present. The mean value EM of the voltage applied to the motor is given by the equation EM = E χ "£ ψ" - IM-RM

gegeben, wobei T die Periode eines Arbeitszyklus des Zerhackers CH ist,.T1 die leitende Zeitspanne des Zerhackers CH, IM der Fahrmotorstrom und RM der Innenwiderstand des motors M.where T is the period of one duty cycle of the chopper CH, .T1 is the conductive period of the chopper CH, IM is the traction motor current and RM is the internal resistance of the motor M.

Wie ersichtlich, läßt sich die an dem Motor M liegende mittlere Spannung EM im wesentlichen innerhalb eines Bereichs von Null bis zur vollen Versorgungsspannung E dadurch steuern, daß das Verhältnis zwischen der leitfähigen Zeitspanne T1 des Zerhackers CH und der Periode T eines Arbeitszyklus des Zerhackers CH gesteuert wird. Dieses Verhältnis T1/T wird im folgenden als Tastverhältnis bezeichnet. As can be seen, the middle lying on the motor M can Control voltage EM essentially within a range from zero to full supply voltage E by adjusting the ratio between the conductive time T1 of the chopper CH and the period T of one duty cycle of the chopper CH. This ratio T1 / T is referred to below as the pulse duty factor.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß der Fahrmotor M durch den Zerhacker CH derart gesteuert wird, daß den Thyristoren des Zerhackers abwechselnd Einschalt- und Ausschaltimpulse zugeführt werden, die den Zerhacker elektrisch ein- bzw. aussclialten und dadurch die an dem Fahrmotor M liegende mittlere Spannung ändern.From the above description it can be seen that the traction motor M by the chopper CH is controlled in such a way that the thyristors of the chopper are alternately supplied with switch-on and switch-off pulses that the chopper electrically on and off and thereby change the mean voltage applied to the traction motor M.

Es sind zwei Methoden bekannt, um einen Fahrmotor durch einen in der oben angegebenen Art und Weise gesteuerten Zerhacker anzufahren. Im einen Fall arbeitet der Zerhacker beim Anfahren des Motors mit ,fester Frequenz· Dabei fließt jedoch wegen des kleinen Widerstandswertes des Motorkreises ein hoher Anfahrstrom, der beim Anfahren einen Stoß verursacht, so daß ein elektrisches Fahrzeug, das durch einen mit einer derartigen Zerhacker-Steuerung versehenen Motor angetrieben wird, für die Fahrgäste ein lanangeiieifames Fahrgefühl vermittelt» Gewöhnlich wird in Serie zu dem Hotorkreis ein Anfahrwiderstand geschaltet, der den Anfahrstrom begrenzt, um den.Stoß zu verringern. Trotz eines derartigen Anfahrwiderstands ist jedoch di eses Verfahren insofern nachteilig, als sich noch immer kein weiches Anfahren erzielen laßt und umständlicheThere are two known methods of powering a traction motor with an in to start up the chopper controlled by the manner indicated above. In one case, the chopper works when the motor starts up, with a fixed frequency · However, there is flow due to the small resistance value the motor circuit has a high starting current, which causes a surge when starting, so that an electric vehicle, that by one provided with such a chopper control Motor is driven, a lanangeiieifames for passengers Driving experience conveyed »Usually, the series becomes the Hotorkreis a start-up resistor is switched that limits the start-up current, to reduce the shock. Despite such a starting resistance however, this method is disadvantageous in that Still no smooth start-up can be achieved and cumbersome

509822/026S509822 / 026S

Manipulationen erforderlich sind.Tampering is required.

Im zweiten Fall wird die Arbeitsfrequenz des Zerhackers beim. Anfahren des Fahrmotors kontinuierlich von einem niedrigen auf einem hohen Wert verändert. Dabei wird dem Motor Strom über den Kommutatorthyristor zugeführt, es treten nur Ausschaltimpulse, dagegen keine Einschaltimpulse auf, und die Frequenz der Ausschaltimpulse wird zur Regelung des dem Fahrmotor zugeführten Stromwertes verändert. Dieses zweite Verfahren soll im folgenden anhand von Fig. 4 und 5 genauer erläutert werden.In the second case the working frequency of the chopper is at. Start up of the drive motor changed continuously from a low to a high value. The motor is supplied with electricity via the Commutator thyristor supplied, only switch-off pulses occur, on the other hand, no switch-on pulses and the frequency of the switch-off pulses is changed to regulate the current value supplied to the traction motor. This second method is described below 4 and 5 will be explained in more detail.

Fig. 4 zeigt eine Zerhacker-Steuerschaltung nach dem Stand der Technik, wie sie zur Steuerung des in Fig. 2 gezeigten Zerhackers verwendet wird. Bei dieser Schaltung werden dem Zerhacker CH im Anfahr zustand des Motors M nur Ausschaltimpulse zugeführt, und die Arbeitsfrequenz des Zerhackers CH wird kontinuierlich von einem niedrigen auf einen hohen Wert geändert. Nach dem Anfahren wird die Arbeitsfrequenz des Zerhackers konstant gehalten, und zur Steuerung des Zerhackers werden abwechselnd Einschalt- und Ausschaltimpulse zugeführt, um die Drehzahl des Fahrmotors M zu steuern.FIG. 4 shows a prior art chopper control circuit used to control the chopper shown in FIG is used. In this circuit, the chopper CH im Starting state of the motor M only supplied switch-off pulses, and the operating frequency of the chopper CH is continuously from changed from a low to a high value. After starting up, the chopper's working frequency is kept constant, and To control the chopper, switch-on and switch-off pulses are alternately supplied in order to increase the speed of the traction motor M. steer.

Gemäß Fig. 2 ist ein mit einem Begrenzer versehener Oszillator 1 variabler Frequenz vorgesehen, der die Arbeitsfrequenz des Zerhackers CH bestimmt. Der Oszillator 1 erzeugt Impulse, Wenn ihm über einen Schaltschütz 2 ein Anfahrsignal zugeführt wird. Die Frequenz steigt innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne von einem niedrigen Wert auf einen verhältnismäßig hohen vorgegebenen Wert, woraufhin Impulse mit vorgegebener Frequenz erzeugt werden. Die , von dem Oszillator 1 erzeugten Impulse werden dem Zerhacker CH nach Fig. 2 als Ausschaltimpulse zugeführt. Die innerhalb der . obengenannten vorgegebenen Zeitspanne erzeugten Impulse werden in der Anfahrstufe des Fahrmotors dem Kommutatorthyristor ATh zugeführt, um den Fahrmotorstrom zu regeln. Ein Verzögerungsglied 3 dient dazu, nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach Auftreten des Anfahrsignals ein UND-Glied 4 zu öffnen. Synchron mit der Frequenz der von dem Oszillator 1 erzeugten Aus- . schaltimpulse werden einem Sägezahngenerator 5 Eingangsimpulse According to FIG. 2, an oscillator 1 of variable frequency is provided which is provided with a limiter and which determines the operating frequency of the chopper CH. The oscillator 1 generates pulses when it is supplied with a start-up signal via a contactor 2. The frequency increases within a predetermined time span from a low value to a relatively high predetermined value, whereupon pulses with a predetermined frequency are generated. The pulses generated by the oscillator 1 are fed to the chopper CH according to FIG. 2 as switch-off pulses. Those within the. The above-mentioned predetermined period of time generated pulses are fed to the commutator thyristor ATh in the starting stage of the traction motor in order to regulate the traction motor current. A delay element 3 is used to open an AND element 4 after a predetermined period of time has elapsed after the start-up signal has occurred. Synchronous with the frequency of the output generated by the oscillator 1. Switching pulses are a sawtooth generator 5 input pulses

509822/026S509822 / 026S

■ · ■ _ 6 - ■.■ · ■ _ 6 - ■.

zugeführt, die den Generator 5 äeveils zurücksetzen, bzw. löschen. Erreicht der Spannungspegel des Sägezahngenerators den Pegel eines(vorgegebenen Spannungsmusters, das die Spannung an dem Fahrmotor M bestimmt, so erzeugt ein Komparator 6 einen Ausgangsimpuls. Die Impulse am Ausgang des Komparators 6 bilden die Einschaltimpulse, die dem Hauptthyristor MTh des Zerhackers CH zugeführt werden. Wegen der Wirkung des Verzögerungsgliedes 3 treten die Einschaltimpulse nicht in der Anfahr-Phase des Fahrmotors M auf, wohl aber danach. Nach dem Anfahren des Motors M werden die Ausschalt- und die Einschaltimpulse abwechselnd zur Steuerung des Zerhackers CH zugeführt.supplied, which reset or delete the generator 5 äeveils. If the voltage level of the sawtooth generator reaches the level of a (predetermined voltage pattern that the voltage at the Driving motor M determined, a comparator 6 generates an output pulse. The pulses at the output of the comparator 6 form the Switch-on pulses which are fed to the main thyristor MTh of the chopper CH. Because of the effect of the delay element 3 the switch-on pulses do not occur in the start-up phase of the traction motor M, but afterwards. After starting the engine M the switch-off and switch-on pulses are alternately fed to the control of the chopper CH.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm der Impulse und Spannungen, wie sie in der Schaltung nach Fig. 4 nach Anfahren des Fahrmotors M auftreten. Die in der mittleren Kurve der Fig. 5 gezeigten Ausschaltimpulse werden, wie beschrieben, von dem Oszillator 1 variabler Frequenz erzeugt. Die in der untersten Kurve nach Fig. 5 gezeigten Einschaltimpulse werden dagegen von dem Komparator erzeugt, der dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn, wie beschrieben, die Spannung des Sägezahngenerators den Pegel des Spannungsmusters erreicht. In der obersten Kurve der Fig. 5 ist dieser Pegel durch die gestrichelte Linie a angezeigt. Die Einschalt- und Ausschaltimpulse werden dem Hauptthyristor MTh bzw. dem Kommutatorthyristpr ATh in dem Zerhacker CH nach Fig. 2 zugeführt. Fig. 5 shows a diagram of the pulses and voltages as they occur in the circuit according to FIG. 4 after the drive motor M has started. The switch-off pulses shown in the middle curve of FIG are, as described, generated by the oscillator 1 of variable frequency. In the bottom curve according to Fig. 5, on the other hand, the switch-on pulses shown are generated by the comparator, which then emits an output signal when, as described, the voltage of the sawtooth generator reaches the level of the voltage pattern. This is in the uppermost curve in FIG. 5 Level indicated by the dashed line a. The switch-on and switch-off pulses are the main thyristor MTh and the Commutator thyristor ATh supplied in the chopper CH according to FIG.

Gemäß dem Aufbau der in Fig. 4 gezeigten Zerhacker steuerung wird die Frequenz der Ausschaltimpulse kontinuierlich von einem niedrigen auf einen hohen Wert geändert, um den Zerhacker beim Anfahren des Fahrjnotors zu steuern. Obwohl sich nun der Fahrmotor durch die in Fig. 4 gezeigte Zerhackersteuerung mit begrenztem Anfahrstrom und vermindertem Stoß anfahren läßt, ist auch die Schaltung nach Fig. 4 noch immer von Nachteil, da sie ein breites Frequenzband erfordert, was leicht dazu führt, daß ein Rauschen entsteht, das die Nachrichten- und Signaleinrichtungen beeinflußt.According to the structure of the chopper control shown in FIG the frequency of the switch-off pulses continuously changed from a low to a high value, in order to activate the chopper To control starting of the Fahrjnotors. Although the drive motor is now can be started by the chopper control shown in FIG. 4 with limited starting current and reduced shock also the circuit of FIG. 4 is still disadvantageous, since it requires a wide frequency band, which easily leads to the fact that a noise arises which affects the communication and signaling equipment.

Die oben beschriebenen bekannten Verfahren, weisen darüber hinaus einen gemeinsamen Fehler auf, der im folgenden dargelegt werdenThe known methods described above also have has a common error, which are set out below

[ ■[■

509822/026S509822 / 026S

soll. Bei dem bekannten Verfahren ist eine von der Frequenz unabhängige konstante Zeitspanne zum Ausschalten des Zerhacikers erforderlich, da der Zerhacker nach dem Anfahren des Fahrmotors mit maximaler Zerhackerfrequenz arbeitet. Daher läßt sieh das Tastverhältnis nicht über denjenigen Wert steigern, der durch die maximale Zerhackerfrequenz vorgegeben ist, was zu dem Nachteil führt, daß die mittlere Spannung an dem Fahrjnotor verringert wird und der Ausnützungsfaktor der Vers or gungs spannung ungenügend ist. Die Tatsache ferner, daß der Zerhacker kontinuierlich mit maximaler Zerhackerfrequenz arbeitet, stellt einen weiteren Nachteil insofern dar, als der Kommutator kondensat or große Kapazität haben muß.target. In the known method, one is independent of the frequency constant time required to switch off the chopper, because the chopper works with the maximum chopping frequency after the drive motor has started. Therefore lets see the duty cycle do not increase beyond the value given by the maximum chopping frequency, which leads to the disadvantage results in the mean voltage on the drive motor being reduced and the utilization factor of the supply voltage is insufficient. Furthermore, the fact that the chopper is continuous at maximum Chopper frequency works, is another disadvantage in that the commutator capacitor or have large capacitance got to.

In Anbetracht der oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine neue und verbesserte Zerhacker steuerung zu schaffen, bei der sich induktive Störungen des Nachrichten- und Signalsystems leicht vermeiden lassen, und die ein weiches Anfahren des Fahrmotors gestattet.In view of the disadvantages of the prior art described above It is an object of the present invention to provide a new and improved chopper control in which Can easily avoid inductive interference in the communication and signaling system, and smooth start-up of the drive motor allowed.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zerhackersteuerung· zu schaffen, die eine. Verbesserung des Ausnützungsfaktors der Versorgungsspannung gestattet.Another object of the present invention is to provide a Chopper control · to create that one. Improvement of the utilization factor of the supply voltage allowed.

Ziel der Erfindung ist ferner eine Zerhackersteuerung, bei der sich die Kapazität des Kommutat or kondensat or s verringern läßt»The aim of the invention is also a chopper control in which the capacity of the commutate or condenser can be reduced »

In Anbeträcht der obigen Ziele bestehen erfindungsgemäße Merkmale darin, daß Einschalt- und Ausschaltimpulse anfänglich, mit der maximalen Frequenz f eines Zerhackers erzeugt werden und dann die Frequenz der Einschalt- und/oder der Ausschaltimpulse bei Auftreten eines Zerhackerfrequenz-Befehlssignals in eine Vielzahl von sich stufenweise ändernden Frequenzen f/1, f/2, f/3... unterteilt wird, um eine weiche Steuerung eines Fahrmotors mit Hilfe eines Zerhackers zu erreichen, dessen Frequenz sich stufenweise von einem niedrigen auf einen hohen Wert ändert.In light of the above objectives, there are features of the present invention in that switch-on and switch-off pulses initially, with the maximum frequency f of a chopper and then the frequency of the switch-on and / or switch-off pulses upon occurrence of a chopping frequency command signal into a Variety of gradually changing frequencies f / 1, f / 2, f / 3 ... is subdivided in order to achieve smooth control of a traction motor with the aid of a chopper, its frequency changes gradually from a low to a high value.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zerhacker-Fig. 6 shows an embodiment of the chopper according to the invention

509822/0265 ^: 509822/0265 ^:

Steuerschaltung zur Steuerung des Zerhackers CH nach Fig. 2. Gemäß?Fig. 2 wird die maximale Zerhackerfrequenz f stufenweise in die. Werte von beispielsweise f/1, f/2, f/3 geteilt. Dabei erzeugt ein Frequenzoszillator 11 Impulse einer Frequenz f, die die maximale Frequenz des Zerhackers CH bestimmen. Die Schaltung nach Fig·. 6 umfaßt ferner einen Sägezahngenerator 15 und einen Komparator 16, wobei diese Elemente dem Sägezahngenerator 5 bzw. dem Komparator 6 nach Fig. 4 ähnlich oder gleich sein können^ In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bilden eine Gruppe von UND-Gliedern AND1 bis AND3 sowie ein ODER-Glied OR1 einen Einschaltimpuls-Wähler 17, während eine weitere Gruppe von UND-Gliedern AND4 bis AND5 sowie ein weiteres ODER-Glied 0R2 einen Ausschaltimpuls-Wähler 18 bilden.Control circuit for controlling the chopper CH according to FIG. 2. According to? 2 becomes the maximum chopping frequency f in steps in the. Values of for example f / 1, f / 2, f / 3 divided. Generated in the process a frequency oscillator 11 pulses at a frequency f, which determine the maximum frequency of the chopper CH. The circuit according to Fig. 6 further comprises a sawtooth generator 15 and a comparator 16, these elements being associated with the sawtooth generator 5 or the comparator 6 of FIG. 4 may be similar or identical ^ In the embodiment of FIG. 6 form a group of AND gates AND1 to AND3 and an OR gate OR1 a switch-on pulse selector 17, while another group of AND gates AND4 to AND5 and another OR gate 0R2 one Form switch-off pulse selector 18.

Der Sägezahngenerator 15 erzeugt synchron zu den Ausschaltimpulsen der von dem Oszillator 11 erzeugten Frequenz f ein sägezahnförmiges Spannungssignal, das dem Komparator 16 zugeführt wird. Der Komparator 16 vergleicht dieses sägezahnförmige Spannungssignal mit einem Spannungsmuster und erzeugt Einschaltimpulse der Frequenz f, die den UND-Gliedern AND1 bis AND3 zugeführt werden. Jeweils einem weiteren Eingang dieser UND-Glieder werden bestimmte Befehlssignale zugeführt, die bestimmen, daß dem Hauptthyristor MTh nach Fig. 2 EinschaItimpulse der Frequenz f/3 bzw. f/2 bzw. f zuzuführen sind. Die Einschaltimpulse passieren dasjenige UND-Glied, an dem ein Einschaltimpuls-Befehlssignal liegt, und gelangen dann über das ODER-Gatter OR1 an den Hauptthyristor MTh nach Fig. 2. Liegt beispielsweise das Befehlssignal für einen Einschaltimpuls der Frequenz f/3 vor, so wird die Frequenz f des Einschaltimpuls-Ausgangssignals des Komparators 16 an dem UND* Glied AND1 in ein Signal der Frequenz f/3 geteilt, und über das ODER-Glied OR1 werden dem Hauptthyristor MTh Einschaltimpulse der Frequenz f/3 zugeführt. In ähnlicher Weise werden die Ausschaltimpulse der von dem Oszillator 11 erzeugten Frequenz f den UND-Gliedern AND4 bis AND6 zugeführt. An den jeweils anderen Eingängen dieser UND-Glieder liegen wiederum bestimmte Befehlssignale, die bestimmen, daß Ausschaltimpulse der Frequenz f/3 bzw. f/2. bzw. f dem Kommutatorthyristor ATh nach Fig. 2 zuzu-The sawtooth generator 15 generates synchronously with the switch-off pulses the frequency f generated by the oscillator 11 is sawtooth-shaped Voltage signal which is fed to the comparator 16. The comparator 16 also compares this sawtooth-shaped voltage signal a voltage pattern and generates switch-on pulses of the frequency f, which are fed to the AND gates AND1 to AND3. Respectively a further input of these AND gates are fed certain command signals which determine that the main thyristor MTh according to Fig. 2 switch-on pulses of frequency f / 3 or f / 2 or f are to be supplied. The switch-on pulses pass the AND element to which a switch-on pulse command signal is applied and arrive then via the OR gate OR1 to the main thyristor MTh according to FIG. 2. If, for example, the command signal for a Switch-on pulse of frequency f / 3, the frequency f of the switch-on pulse output signal of the comparator 16 is connected to the AND * Element AND1 is divided into a signal of frequency f / 3, and the main thyristor MTh is switched on via the OR element OR1 fed to the frequency f / 3. In a similar way, the switch-off pulses of the frequency f generated by the oscillator 11 fed to the AND gates AND4 to AND6. At the respective other inputs of these AND gates there are again certain command signals which determine that switch-off pulses of the frequency f / 3 or f / 2. or f to the commutator thyristor ATh according to FIG.

509822/0265509822/0265

sind.;Die Ausschaltimpulse passieren dasjenige UND-Glied, dem das Abschältimpuls-rBefehlssignal zugeführt wird, und gelangen über das ODER-Glied 0R2 an den Kommutatorthyristor ATh nach Fig. 2.are.; The switch-off pulses pass the AND element to which the Switch-off pulse r command signal is supplied and get over the OR gate 0R2 to the commutator thyristor ATh according to FIG. 2.

Die Befehlssignale können synchron mit dem sägezahnförmigen Spannungssignal zugeführt werden. Anhand von Fig. 7 und 8 soll erläutert werden, wie die Einschaltimpuls- und die Ausschaltimpuls-Befehlssignale erzeugt werden. Dabei zeigt Fig. 7 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Befehlssignale und Fig. 8 ein Impulsdiagramm der an den wichtigsten Punkten der Schaltung auftretenden Signale.The command signals can be supplied in synchronism with the sawtooth-shaped voltage signal. With reference to FIGS. 7 and 8 should explains how the switch-on pulse and the switch-off pulse command signals be generated. 7 shows a circuit arrangement for generating the command signals and FIG. 8 shows a pulse diagram of the signals occurring at the most important points in the circuit.

Die in Fig. 8A gezeigten Impulse einer Frequenz f, die von denr Oszillator 11 nach Fig. 6 erzeugt werden, gelangen an einen Multivibrator 19 und werden in die in Fig. 8B gezeigten Impulse einer Breite von 180° umgesetzt. Die Ausgangsimpulse des Multivibrators 19 vsrerden einem 1/3-Frequenzteiler 20 sowie einem 1/2-Frequenzteiler 21 zugeführt, die Impulse einer Frequenz f/3 gemäß Fig. 8C bzw. einer Frequenz f/2 gemäß Fig. 8D erzeugen. Sind in dieser Schaltung die Schalter SW11 und SW21 geschlosoen, so werden die Impulse nach Fig. 8C den UND-Gliedern ANDI und AND4 nach Fig. 6 . " als Befehlssignale für Einschalt- bzw. Ausschaltimpulse der jeweiligen Frequenz f/3 zugeführt. Sind andererseits die Schalter SW12 und SW22 geschlossen und der Schalter SW11 geöffnet, so werden die Impulse nach ^Fig. 8D den UND-Gliedern AND2 und AND5 nach' Fig. 6 als Befehlssignale für Einschalt- und Ausschaltimpulse der jeweiligen Frequenz f/2 zugeführt. Die Befehlssignale für Einschalt- und Aus schalt-Impulse der Frequenz f werden mit HilfeThe pulses shown in FIG. 8A with a frequency f, which are generated by the oscillator 11 according to FIG. 6, reach a multivibrator 19 and are converted into the pulses shown in FIG. 8B with a width of 180 °. The output pulses of the multivibrator 19 are fed to a 1/3 frequency divider 20 and a 1/2 frequency divider 21, which generate pulses of a frequency f / 3 according to FIG. 8C and a frequency f / 2 according to FIG. 8D. If the switches SW11 and SW21 are closed in this circuit, the pulses according to FIG. 8C are transferred to the AND gates ANDI and AND4 according to FIG. "F as the command signals for turn-on or off pulses of the respective frequency / 3 is supplied other hand, when the switches SW12 and SW22 are closed and the switch SW11 opens., The pulses according to ^F ig. 8D are the AND gates AND2 and AND5 according to 'Figure 6 are supplied as command signals for switch-on and switch-off pulses of the respective frequency f / 2. The command signals for switch-on and switch-off pulses of frequency f are transmitted with the aid of

509822/0265 ·'· .509822/0265 · '·.

einer Spannungsquelle 22 erzeugt. Ist nämlich ein Schalter SW13 geschlossen, so wird die Gleichspannung der Spannungsquelle 22 als Befehlssignal für Einschaltimpulse der Frequenz f verwendet; ist zusätzlich zu dem Schalter SW13 ein Schalter SW23 geschlossen, so wird die Gleichspannung der Quelle 22 als Befehlssignal für die· Ausschaltimpulse der Frequenz f verwendet. Diese Signale werden den UND-Gliedern AND3 und ANDo nach Fig. 6 zugeführt. Wird ' der Schalter SW13 geschlossen, so braucht der Schalter SV/12 nicht unbedingt geöffnet zu werden, da das Anlegen des Befehlssignals. für die Einschalt- und Ausschaltimpulse der Frequenz f bedeutet, daß sämtliohe von dem Komparator 16 in Fig. 6 erzeugten Einschaltimpulse und sämtliche von dem Oszillator 11 erzeugten Ausschaltimpulse den Thyristoren MTh und ATh des Zerhackers CH nach Fig. 2 zuzuführen sind.a voltage source 22 is generated. Namely, is a switch SW13 closed, the DC voltage of the voltage source 22 is closed used as a command signal for switch-on pulses of frequency f; if a switch SW23 is closed in addition to switch SW13, the direct voltage of the source 22 is used as the command signal for the switch-off pulses of the frequency f. These signals are the AND gates AND3 and ANDo of FIG. If the switch SW13 is closed, the switch SV / 12 is not required necessarily to be opened, since the application of the command signal. for the switch-on and switch-off pulses of frequency f means that all of the switch-on pulses generated by the comparator 16 in FIG and all of the switch-off pulses generated by the oscillator 11 to the thyristors MTh and ATh of the chopper CH according to FIG. 2 are to be supplied.

Im Freilaufbetrieb des Fahrmotors wird die Frequenz der Ausschaltimpulse auf f/2 und dann auf f/j5 reduziert, wobei gleichzeitig die Einschaltimpulse der Frequenz f erzeugt werden. Im folgenden soll erläutert werden, wie die Einschaltimpuls-· und Ausschaltimpuls-Befehlssignale bei einem solchen Leerlaufbetrieb den UND-Gliedern AND1 bis AND6 zugeführt werden. Zunächst werden die Schalter SW11 und SW12 geschlossen, nachdem der Schalter SW13 geschlossen worden ist, Wird nun der Schalter SW23 geöffnet und der Schalter SW22 geschlossen, so verbleibt nur noch das Befehlssignal für Einschaltimpulse der Frequenz f, während anstelle des Befehlssignals für Ausschaltimpulse der Frequenz f dasjenige für Ausschaltimpulse der Frequenz f/2 über den Schalter SW22 abgegeben und dem UND-Glied AND5 zugeführt wird. Dem Thyristor ATh des Zerhackers CH werden also Ausschaltimpulse der Frequenz f/2 zugeführt. In diesem Fall liegt an dem UND-Glied AND2 das Befehlssignal für Einschaltimpulse der Frequenz f/2 sowie gleichzeitig an dem UND-Glied AND3 das Befehlssignal für Einschaltimpulse der Frequenz f. Dadurch entsteht jedoch keinerlei Verwirrung, da das Auftreten des Befehlssignals für Einschaltimpulse der Frequenz f an dem UND-Glied AND3 bedeutet, daß sämtliche von dem Komparator 16 erzeugten Einschaltimpulse dem Thyristor MTh des Zerhackers CH zuzuführen sind. Wird nun der Schalter SW22 geöffnet und der Schalter SW21 geschlossen, so wird über den Schalter SW21 dem UND-Glied AND4 das BefehlssignalIn freewheeling mode of the drive motor, the frequency of the switch-off pulses is reduced to f / 2 and then to f / j5, taking at the same time the switch-on pulses of frequency f are generated. Hereinafter will be explained how the turn-on pulse and turn-off pulse command signals are fed to the AND gates AND1 to AND6 during such an idle operation. First, the switches SW11 and SW12 closed after switch SW13 has been closed If the switch SW23 is now opened and the switch SW22 is closed, so only the command signal for switch-on pulses of frequency f remains, while instead of the command signal for Switch-off pulses of frequency f the one for switch-off pulses of frequency f / 2 via switch SW22 and the AND gate AND5 is supplied. The thyristor ATh of the chopper CH is therefore supplied with switch-off pulses of the frequency f / 2. In this case the command signal for switch-on pulses is applied to the AND gate AND2 the frequency f / 2 and at the same time at the AND gate AND3 the command signal for switch-on pulses of the frequency f however, no confusion, since the occurrence of the command signal for switch-on pulses of the frequency f at the AND gate AND3 means that all the switch-on pulses generated by the comparator 16 are to be fed to the thyristor MTh of the chopper CH. Will If the switch SW22 is now open and the switch SW21 is closed, the command signal is sent to the AND gate AND4 via the switch SW21

'509822/0265'509822/0265

für Ausschaltimpulse der Frequenz f/3 zugeführt, so daß der Thyristor ATh des Zerhackers CH Ausschaltimpulse der Frequenz f/3 erhält .*' In diesem Fall wird das Befehlssignal für Einschaltimpulse der Frequenz f/3 zusätzlich zu dem für Einschaltimpulse der Frequenz f und dem für Einschaltimpulse der Frequenz f/2 erzeugt. Aus dem obigen Grund treten jedoch wiederura keinerlei Komplikationen auf. ·for switch-off pulses of the frequency f / 3 supplied so that the Thyristor ATh of chopper CH receives switch-off pulses of frequency f / 3. * 'In this case, the command signal for switch-on pulses the frequency f / 3 is generated in addition to that for switch-on pulses of frequency f and that for switch-on pulses of frequency f / 2. For the above reason, however, there are no complications again on. ·

Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen den Einschalt- und Ausschaltimpulsen gegenüber den entsprechenden Befehlssignalen» Wie aus Fig. 9 ersichtlich, arbeitet der Zerhacker dann, wenn den UND-Gliedern AND1 undAND4 die Befehlssignale für Einschaltimpulse bzw. Ausschaltimpulse der jeweiligen Frequenz f/3 zugeführt werden, mit einer Zerhackerfrequenz f/3 und mit einem Tastverhältnis, das etwa 1/3 des Tastverhältnisses für den Fall beträgt, in dem die' Zerhackerfrequenz f beträgt und die Spannung des Spannungsmusters konstant ist, wobei auch das maximale Tastverhältnis etwa 1/3. des maximalen Tastverhältnis es jenes Falles beträgt. Werden in ähnlicher Weise den UND-Gliedern AND2 und AND5 Befehlssignale für Einschaltbzw. Ausschaltimpulse der Frequenz f/2 zugeführt, so arbeitet der Zerhacker mit einer Frequenz von f/2 und einem Tastverhältnis¹, das etwa 1/2 des Tastverhältnisses des Falles ist, in dem die Zerhackerfrequenz f beträgt und die Musterspannung konstant ist, wobei wiederum auch das maximale Tastverhältnis etwa 1/2 des maximalen Tastverhältnisses jenes Falles beträgt. Natürlich wird bei Änderung der Zerhackerfrequenz das Tastverhältnis des Zerhackers in geeigneter Weise eingestellt. Zu beachten ist, daß die für die Stromwendung erforderliche Zeitspanne in Fig. 9 nicht berücksichtigt' ist.9 shows the relationship between the switch-on and switch-off pulses versus the corresponding command signals. As can be seen from FIG. 9, the chopper works when the command signals for switch-on pulses and switch-off pulses of the respective frequency f / 3 are supplied to the AND gates AND1 and AND4 are, with a chopping frequency f / 3 and with a duty cycle that is about 1/3 of the duty cycle for the case in which the 'chopping frequency is f and the voltage of the voltage pattern is constant, with the maximum duty cycle about 1/3. the maximum duty cycle it is that case. If in a similar way the AND gates AND2 and AND5 command signals for switch-on or. Switch-off pulses of the frequency f / 2 supplied, the chopper operates with a frequency of f / 2 and a duty cycle ¹ , which is about 1/2 the duty cycle of the case in which the chopper frequency is f and the pattern voltage is constant, again also the maximum duty cycle is about 1/2 of the maximum duty cycle in that case. Of course, if the chopper frequency is changed, the duty cycle of the chopper is adjusted appropriately. It should be noted that the period of time required for the current reversal is not taken into account in FIG.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der Schaltung im Anfahrzustand des Fahrmotors beschrieben werden. In diesem Zustand arbeitet der Zerhacker mit einer Frequenz von f/3. Dies wird dadurch erzielt, daß die entsprechenden Befehlssignale für die Einschalt- und Ausschältimpulse über die jeweiligen UND-Glieder AND1 und. AND4 zugeführt werden. Das Tastverhältnis des Zerhackers wird dabai von einem Mindestwert allmählich auf einen vorgegebenen Wert, der nicht notwendigerweise den Maximalwert darstellt, erhöht. Ist dieser vorgegebene Wert erreicht, so wird die ZerhackerfrequenzThe following describes the mode of operation of the circuit when the traction motor starts up. In this state the works Chopper with a frequency of f / 3. This is achieved in that the corresponding command signals for the switch-on and switch-off pulses via the respective AND gates AND1 and. AND4 are supplied. The duty cycle of the chopper is dabai of gradually increases a minimum value to a predetermined value which is not necessarily the maximum value. is When this predetermined value is reached, the chopping frequency becomes

609822/026B609822 / 026B

auf f/2 erhöht. Dabei wird das I-ast verhältnis des Zerhackers in geeigneter Weise eingestellt, wobei sein Wert bei der Zerhackerfrequenz f/2 derart verringert werden mag, daß Änderungen im Fahrmotorstrom minimal werden. Zu diesem Zweck wird der Fehler zwischen der Sollbeschleunigung und dem Fahrmotorstrom (der Istbeschleunigung) gemessen, und das an dem Komparator 16 liegende Spannungsmuster wird entsprechend dem gemessenen Fehler eingestellt. increased to f / 2. The I-ast ratio of the chopper in appropriately set, its value at the chopper frequency f / 2 may be reduced such that changes in traction motor current are minimal. To this end, the bug measured between the setpoint acceleration and the traction motor current (the actual acceleration), and that at the comparator 16 Voltage pattern is set according to the measured error.

Die Frequenz f/2 des mit dem eingestellten Tastverhältnis arbeitenden Zerhackers ^v±rd sodann auf f verändert. Wiederum wird in diesem Fall das Tastverhältnis bei der Zerhackerfrequenz f in geeigneter Weise derart eingestellt, daß Änderungen in dem Fahrmotorstrom minimal werden. Die Zeitspanne, die zur Erhöhung der Zerhackerfrequenz von dem Minimalwert auf den Maximalwert benötigt wird, ist zweckmäßigerweise so kurz wie möglich.The frequency f / 2 of the one working with the set duty cycle Chopper ^ v ± rd then changed to f. Again, in in this case the duty cycle at the chopper frequency f is more suitable Way adjusted so that changes in the traction motor current are minimal. The amount of time it takes to increase the Chopper frequency is required from the minimum value to the maximum value, is expediently as short as possible.

Diese Art des Anfahrens ist insofern von Vorteil, als der kleinste Anfahrstrom etwa 1/3 desjenigen Stroms beträgt, wie er bei Anfahren des Motors auf Zerhackerfrequenz f fließt. Daher läßt sich der Anfahrstrom kontinuierlich von denjenigen Anfangswert aus steigern, der 1/3 des Stromes bei Anfahren des Motors auf der Zerhackerfrequenz f beträgt. Der Motor läßt sich daher weich anfahren. Aufgrund der Tatsache ferner, daß zum Betrieb nur wenige spezielle Frequenzen (in dem vorliegenden Beispiel nämlich die Frequenzen f/3, f/2 und f) verwendet werden, lassen sich ohne weiteres Einrichtungen vorsehen, die verhindern, daß diese Frequenzen ein Rauschen induzieren, und induktive Störungen können leicht vermieden werden, indem ein Filterkreis vorgesehen wird, der entsprechend diesen Frequenzen stufenweise geändert wird. Außerdem bleibt der Verstärkungsfaktor des Kömparatörs 16 stets auf dein Wert, den er bei maximaler Zerhackerfrequenz f hat. Aufgrund der Tatsache, daß Schwankungen der Zerhackerfrequenz den Verstärkungsfaktor des !Comparators 16 nicht ändern und die Ausgangsfrequenz des Sägezahngenerators 15 sich ebenfalls nicht ändert, läßt sich die Stabilität der Steuerung verbessern.This type of approach is advantageous in that it is the smallest Starting current is about 1/3 of the current that flows when starting the motor at the chopper frequency f. Hence lets the start-up current increases continuously from the initial value that is 1/3 of the current when the motor starts up the chopping frequency is f. The engine can therefore be started smoothly. Furthermore, due to the fact that to operate only a few special frequencies (namely the frequencies f / 3, f / 2 and f in the present example) can be used readily provide means to prevent these frequencies from inducing noise and inductive interference can easily be avoided by providing a filter circuit which is gradually changed according to these frequencies. In addition, the gain factor of the compressor remains 16 always to your value, which it has at the maximum chopping frequency f. Due to the fact that fluctuations in the chopping frequency the gain of the comparator 16 does not change and the output frequency of the sawtooth generator 15 does not change either changes, the stability of the control can be improved.

Der Fahrmotor wird also allmählich beschleunigt, wobei der Anfahrvorgang abgeschlossen ist, wenn das Tastverhältnis des Zerhachers auf der Zerhackerfrequenz f sein Maximum erreicht. So-The traction motor is thus gradually accelerated, with the start-up process is complete when the duty cycle of the chopper at the chopper frequency f reaches its maximum. So-

509822/0265509822/0265

dann findet der Freilauf betrieb des Fahrmotors statt, der herkömmliqherweise bei maximalen Tastverhältnis des auf maximaler Frequenz f arbeitenden Zerhackers erfolgt. Der Ausnutzungsfaktor der Versorgungsspannung im freilaufenden Zustand läßt sich beispielsweise auf folgende Art und" Weise steigern. then the free-wheeling operation of the traction motor takes place, which is conventional takes place at the maximum pulse duty factor of the chopper operating at the maximum frequency f. The utilization factor the supply voltage in the free-running state can be increased, for example, in the following manner.

Das Befehlssignal für Einschaltimpulse der Frequenz ~f wird nach wie vor dem UND-Glied AND3 nach Fig. 6 zugeführt, während anstelle des Befehlsignals für Ausschaltimpulse der Frequenz f dasjenige für AusschaItimpulse der Frequenz f/2 dem UND-Gatter AMD5 durch. Öffnen des Schalters SW23 und Schließen des Schalters SW22 nach F.ig. 7 zugeführt wird, (Zu diesem Zeitpunkt ist der Schalter SW12 geschlossen.) Die Frequenz der dem Zerhacker zugeführten Ausschaltimpulse ist daher auf f/2 vermindert, d.h. die Zerhackerfrequenz beträgt nun f/2. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, ist das Tastverhältnis T2b/T2a bei der Zerhackerfrequenz f/2.größer als das Tastverhältnis T1b/T1a bei der Zerhackerfrequenz f. Wird nun die Zerhackerfrequenz auf f/3 vermindert, so läßt sich das Tastverhältnis T3b/T3a auf dieser .Zerhackerfrequenz weiter steigern. Dabei ist zu beachten, daß die für die Stromwendung erforderliche Zeitspanne in Fig-, 10 nicht berücksichtigt ist.The command signal for switch-on pulses of the frequency ~ f is still fed to the AND gate AND3 according to FIG. 6, while instead of the command signal for switch-off pulses of the frequency f, the one for switch-off pulses of the frequency f / 2 is passed to the AND gate AMD5. Open switch SW23 and close switch SW22 according to F.ig. 7 is supplied, (At this point in time the switch SW12 is closed.) The frequency of the switch-off pulses supplied to the chopper is therefore reduced to f / 2, ie the chopper frequency is now f / 2. 10, the duty cycle T2b / T2a at the chopper frequency f / 2 is greater than the duty cycle T1b / T1a at the chopper frequency f. If the chopper frequency is now reduced to f / 3, the duty cycle T3b / T3a Increase further on this chopper frequency. It should be noted that the period of time required for the current reversal is not taken into account in FIG.

Es ist also, festzustellen, daß im freilaufenden Zustand des Fahrmotors die Anzahl der Ausschaltimpulse verringert wird, um die Zerhackerfrequenz zu vermindern und das Tastverhältnis des Zerhackers zu erhöhen. Dadurch läßt sich der Ausnutzungsfaktor der. * Vers.orgungsspannung verbessern, wobei gleichzeitig die Kapazität des Kommutatorkondensators verringert werden kann.It is therefore to be noted that in the freewheeling state of the drive motor the number of switch-off pulses is reduced in order to reduce the chopper frequency and the duty cycle of the chopper to increase. This allows the utilization factor of the. * Improve the supply voltage, while at the same time increasing the capacity of the commutator capacitor can be reduced.

Die Verbesserung hinsichtlich des Tastverhältnisses des Zerhackers soll im folgenden anhand praktischer Zahlenwerte erläutert werden. Dabei sei angenommen, daß die Zerhackerfrequenzen f, f/2, f/3 220 Hz, 110 Hz, bzw. 73 Hz betragen. Ferner sei zunächst angenommen, daß der -Fahrmotor mit maximalem Tastverhältnis des Zerhackers von beispielsweise 25% bei 220 Hz frei, läuft. Wird nun die Anzahl von Ausschaltimpulsen verringert, um Zerhackerfrequenzen von 110 Hz und 73 Hz zu erreichen, so beträgt das maximale Tastverhältnis des ZerhackersThe improvement in the duty cycle of the chopper should be explained in the following on the basis of practical numerical values. It is assumed that the chopper frequencies f, f / 2, f / 3 220 Hz, 110 Hz, and 73 Hz, respectively. Furthermore, it is initially assumed that the -drive motor with the maximum pulse duty factor of the chopper of, for example, 25% at 220 Hz, runs. Will now If the number of switch-off pulses is reduced in order to achieve chopper frequencies of 110 Hz and 73 Hz, the maximum pulse duty factor is then of the chopper

S09822/0265S09822 / 0265

^{bei 11}° ^{Hz at 11} ° ^Hz

Wird die Geschwindigkeit des elektrischen Fahrzeuges zu groß oder geht der Fahrmotor im freilaufenden Zustand durch, so muß der Fahrjnot or strom verringert werden. In diesem Fall kann durch entsprechende Steuerung der UND-Glieder AND4 bis "AND6·die Zerhackerfrequenz auf f zurückgestellt werden, und das Tastverhältnis kann unter gleichzeitiger Steigerung der Arisprechgeschwindigkeit gesteuert werden. Das Tastverhältnis kann natürlich auch dann bei den Zerhackerfrequenzen f/2 und f/3 in geeigneter Weise eingestellt werden, wenn keine hohe Ansprechgeschwindigkeit erforderlich ist.If the speed of the electric vehicle is too great or if the traction motor goes by in the freewheeling state, then it must the driving distress or electricity can be reduced. In this case can through corresponding control of the AND gates AND4 to "AND6 · the chopping frequency can be reset to f, and the duty cycle can be controlled while increasing the speed of speech. The duty cycle can of course also then at the chopper frequencies f / 2 and f / 3 in a suitable manner can be set if a high response speed is not required.

Erfindungsgemäß läßt sich ein Übergang vom freilaufenden Zustand zum Abschaltbetrieb leicht ohne merklichen Stoß dadurch erzielen, daß die Frequenz des Zerhackers auf f zurückgestellt wird, das Tastverhältnis des Zerhackers bei der Frequenz f auf das Minimum reduziert wird, dann die Zerhackerfrequenz auf f/2 geändert und das Tastverhältnis bei bei dieser Frequenz auf das Minimum reduziert wird, und schließlich die Zerhackerfrequenz unter Verminderung des FahrmotorStroms auf f/3 geändert wird. Anschließend wird das Tastverhältnis bei der Zerhackerfrequenz f/3 auf das Minimum verringert, und der Abschaltzustand wird dadurch hergestellt, daß ein Stromkreisunterbrecher in dem FahrjnotorStromkreis geöffnet oder die Zuführung der Steuerimpulse für den Zerhacker unterbrochen wird. Auf diese Art und Weise läßt sich der Abschaltbetrieb mit mäßiger Verzögerung und weichem Übergang herstellen. Dabei läßt sich natürlich, eine Frequenzstufe in die nächste bei einem geeigneten Tastverhältnis, das nicht unbedingt das Minimum zu sein braucht, überleiten.According to the invention, a transition from the free-running state can be achieved can easily be achieved for shutdown operation without noticeable shock by setting the frequency of the chopper back to f, the Duty cycle of the chopper at frequency f is reduced to the minimum, then the chopper frequency is changed to f / 2 and the duty cycle is reduced to the minimum at this frequency and finally the chopper frequency is changed to f / 3 while reducing the traction motor current. Afterward the pulse duty factor is reduced to the minimum at the chopper frequency f / 3, and the switch-off state is established by that a circuit breaker in the traction motor circuit opened or the supply of the control pulses for the chopper is interrupted. In this way, the shutdown operation Produce with a moderate delay and smooth transition. It is of course possible to move one frequency level into the next a suitable duty cycle, which is not necessarily the minimum too needs to be transferred.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß der Zerhacker er- . findungsgemäß mit nur einigen speziellen Frequenzen arbeitet. Daher lassen sich ohne weiteres Einrichtungen vorsehen, die Rauschstörungen aufgrund derartigen Frequenzen verhindern, und der Fahrmotor läßt sich weich anfahren,,ohne daß Probleme induk-From the above description it can be seen that the chopper works according to the invention with only a few special frequencies. Therefore, means for preventing noise due to such frequencies can easily be provided the drive motor can be started up smoothly, without any problems

509822/0265509822/0265

-Ί5 --Ί5 -

tiver Störungen hervorgerufen werden. Ferner läßt sich der Ausnutzyngsfaktor der Versorgungsspannung im freilaufenden Zustand 'des Fahrmotors aufgrund der Tatsache verbessern, daß das Tastverhältnis des Zerhackers durch Verminderung der Zerhackerfrequenz angehoben werden kann. Ferner läßt sich die Kapazität des Kommutatorkondensators aufgrund der Verminderung der Zerhackerfrequenz reduzieren, und daher läßt sich auch die Kapazität des Herhackers selbst verringern. -tive disturbances are caused. Furthermore, the Improve the utilization factor of the supply voltage in the free-running state of the traction motor due to the fact that the Duty cycle of the chopper can be increased by reducing the chopper frequency. Furthermore, the capacity of the commutator capacitor can be reduced due to the decrease in the chopping frequency, and therefore the capacitance can also be reduced of the hackers themselves. -

Die obige Beschreibung bezog sich auf den Fall, daß die Zerhackerfrequenz in drei Stufen geändert wird; diese Anzahl an Frequenzstufen beschränkt sich 'jedoch keineswegs auf drei. Auch brauchen die geteilten Frequenzen nicht unbedingt jeweils 1/n (mit η als ganzer Zahl) der Höchstfrequenz zu sein.The above description related to the case that the chopping frequency is changed in three stages; however, this number of frequency stages is by no means limited to three. Also need the divided frequencies are not necessarily 1 / n each (with η as whole number) of the maximum frequency.

509822/0265509822/0265

Claims (5)

PatentansprücheClaims ^I. Schaltung zur Steuerung eines Zerhackers, der durch Einschaltimpulse leitend und durch Ausschaltimpulse nicht-leitend wird, gekennzeichnet durch einen Frequenzoszillator (11) zur Erzeugung einer Folge von Impulsen, die die maximale Zerhackerfrequenz bestimmen und die Abschaltimpulse bilden, eine Einrichtung (15, 16), die die Einschaltimpulse synchron und abwechselnd mit den Ausschalt impuls en erzeugt, ferner eine Einrichtung (19...22) zur Erzeugung von Befehlssignalen, die aus einer Vielzahl von Einschaltimpuls-Befehlssignalen zur Bestimmung der Frequenz der dem Zerhacker zuzuführenden Einschaltimpulse sowie einer Vielzahl von Ausschaltimpuls-Befehlssignalen, zur Bestimmung der Frequenz der dem Zerhacker zuzuführenden Ausschaltimpulse bestehen, ferner einen Ausschaltimpuls-Wähler (18), der entsprechend dem ihm zugeführten Ausschaltimpuls-Befehlssignal jeweils einzelne der Ausschaltirapulse für den Zerhacker auswählt, sowie einen Einschaltimpuls-Wähler (17), der entsprechend dem Einschaltimpuls-Befehlssignal einzelne der Einschaltimpulse für den Zerhacker selektiv auswählt. ^ I. Circuit for controlling a chopper, which is activated by switch-on pulses becomes conductive and non-conductive due to switch-off pulses, characterized by a frequency oscillator (11) for generation a sequence of pulses which determine the maximum chopper frequency and which form the switch-off pulses, a device (15, 16), which generates the switch-on pulses synchronously and alternately with the switch-off pulses, also a device (19 ... 22) for generating of command signals consisting of a plurality of switch-on pulse command signals for determining the frequency of the dem Chopper to be supplied switch-on pulses and a variety of switch-off pulse command signals to determine the frequency of the There are switch-off pulses to be supplied to chopper, furthermore a switch-off pulse selector (18), which corresponds to the switch-off pulses supplied to it Switch-off pulse command signal each individual switch-off pulse for the chopper, as well as a switch-on pulse selector (17), which corresponds to the switch-on pulse command signal selectively selects individual switch-on pulses for the chopper. 2., Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus schalt impuls-Wähler (18) mehrere UND-Glieder (AND4.-v.AND6), die Jeweils mit ihrem einen Eingang an den Frequenzoszillator (11) und mit ihrem anderen Eingang an die Einrichtung (19...22) zur Erzeugung des Ausschaltimpuls-Befehlssignals angeschlossen sind, sowie ein ODER-Glied (0R2) umfaßt, dessen Eingänge an die Ausgänge sämtlicher genannter UND-Glieder (AND4...AND6) angeschlossen sind, und daß der Einschaltimpuls-Wähler (17) mehrere UND-2., circuit according to claim 1, characterized in that the Switch off pulse selector (18) several AND gates (AND4.-v.AND6), each with its one input to the frequency oscillator (11) and their other input is connected to the device (19 ... 22) for generating the switch-off pulse command signal, and an OR gate (0R2), the inputs of which are connected to the outputs of all said AND gates (AND4 ... AND6) are, and that the switch-on pulse selector (17) several AND 509822/026 δ.·509822/026 δ. · Glieder (AND1.-.-.AND3), die jeweils mit ihrem einen Eingang anElements (AND1.-.-. AND3), each with its one input to i ■"■■ -.... ■ -i ■ "■■ -.... ■ - die Einrichtung (15, 16) zur Erzeugung des" Aus scha It impuls es und mit jeweils ihrem anderen Eingang an die Einrichtung (19... zur Erzeugung des Ausschaltimpuls-Befehlssignals angeschlossen sind, sowie ein ODER-Glied (0R1) umfaßt, dessen Eingänge an die Ausgänge sämtlicher zuletzt genannter UND-Glieder (ANDI...AMDJ) angeschlossen sind.the device (15, 16) for generating the "off switch pulse it and." each with its other entrance to the facility (19 ... are connected to generate the switch-off command signal, and an OR gate (0R1), the inputs of which are connected to the Outputs of all of the last named AND elements (ANDI ... AMDJ) are connected. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Befehlssignale einen Multivibrator umfaßt, dessen beide Eingänge an den Ausgang des. Frequenzoszillators (11) angeschlossen sind, ferner einen mit dem Multivibrator verbundenen ersten Frequenzteiler- (20) zur Erzeugung von Impulsen einer ersten Frequenz und einen ebenfalls an den Multivibrator angeschlossenen zweiten Frequenzteiler (21) zur Erzeugung von Impulsen einer zweiten Frequenz, ferner ein an den ersten Frequenzteiler (20) sowie über einen ersten Schalter (SW11) an eine Spannungsquelle (22) angeschlossenes erstes UND-Glied (AND8), ferner ein an den zweiten Frequenzteiler (21) sowie über einen zweiten Schalter (SW12) an die Spannungsquelle angeschlossenes zweites UND-Glied (AND9), ferner ein erstes Paar von Ausgangsklemmen, von denen eine direkt und die andere über einen weiteren Schalter (SW21) mit dem Ausgang des ersten UND-Gliedes (AND8) . verbunden ist, ferner ein zweites Paar von Ausgangsklemmen, von denen wiederum eine direkt und die andere über einen- weiteren Schalter (SW22) mit dem Ausgang des-zweiten UND-Gliedes (AND9) verbunden ist, sowie ein drittes Paar von Ausgangsklemmen, von denen eine über einen weiteren Schalter (SW13) und die andere über diesen und noch einen weiteren Schalter (SW23) mit der3. Circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the device for generating the command signals is a multivibrator includes, the two inputs to the output of the. Frequency oscillator (11) are connected, furthermore a first frequency divider (20) connected to the multivibrator for generating Pulses of a first frequency and one also to the multivibrator connected second frequency divider (21) for generating pulses of a second frequency, also one to the first Frequency divider (20) and a first AND element (AND8) connected to a voltage source (22) via a first switch (SW11), also one connected to the second frequency divider (21) and via a second switch (SW12) to the voltage source second AND gate (AND9), furthermore a first pair of output terminals, of which one directly and the other via another switch (SW21) with the output of the first AND element (AND8). is connected, further a second pair of output terminals, of which in turn one directly and the other via another Switch (SW22) with the output of the second AND element (AND9) connected, as well as a third pair of output terminals, one of which via another switch (SW13) and the other via this and another switch (SW23) with the S09822/0265 -S09822 / 0265 - Spannungsquelle (22) verbunden ist.Voltage source (22) is connected. h .H . 4, Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Befehlssignal für die dem Zerhacker zuzuführenden Einschaltimpulse und das Befehlssignal für die dem Zerhacker zuzuführenden Ausschaltimpulse gleiche Frequenz haben und gleichzeitig erzeugt werden.4, circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the command signal for the switch-on pulses to be fed to the chopper and the command signal for those to be fed to the chopper Switch-off pulses have the same frequency and are generated at the same time. 5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Befehlssignal für die dem Zerhacker zuzuführenden Einschaltimpulse maximale Frequenz hat und daß das Befehlssignal für die dem Zerhacker zuzuführenden Ausschaltimpulse eine von der Maximalfrequenz verschiedene Frequenz aufweist und gleichzeitig mit dem Befehlssignal für die Einschaltimpulse auftritt.5. Circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the command signal for those to be fed to the chopper Switch-on pulses has maximum frequency and that the command signal for the switch-off pulses to be fed to the chopper has a has a frequency different from the maximum frequency and occurs simultaneously with the command signal for the switch-on pulses. 509822/0265509822/0265