DE2132380A1

DE2132380A1 - DEVICE FOR PROTECTION AGAINST OVERVOLTAGE

Info

Publication number: DE2132380A1
Application number: DE19712132380
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl-Ing Feiertag; Gerhard Dipl-Ing Scholtis; Rudolf Dipl-Ing Dr Wagner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1971-06-30
Filing date: 1971-06-30
Publication date: 1973-01-18
Also published as: CH545024A; BE785187A; JPS4815049A

Description

Einrichtung zum Schutz gegen Überspannungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schutz gegen Überspannungen in einer über steuerbare Stromrichter an eine Versorgungsspannung anschließbaren Antriebsanordnung mit einem in Abhängigkeit von der an der Antriebsanordnung anliegenden Spannung über einen elektronischen Schalter zuschaltbaren Überspannungs-Schutzwiderstand.Device for protection against overvoltages The invention relates relate to a device to protect against overvoltages in an over controllable Converter to a supply voltage connectable drive arrangement with a depending on the voltage applied to the drive arrangement via a electronic switch switchable overvoltage protection resistor.

Durch die Entwicklung leistungsfähiger und raumsparender steuerbarer Halbleiterventile werden insbesondere Gleichstromumrichter (Gleichstromsteller) als Steuerglieder in der Antriebstechnik immer mehr verwendet. Dienen induktivitätsarme Batterien als Energiequellen fiir derartige Antriebsanordnungen, so bedarf es keiner besonderen Maßnahmen, um die Halbleiterbauelemente des Gleichstromstellers vor Schaltüberspannungen zu schützen. Wird jedoch die Energie aus einem mit Induktivitäten behafteten Netz bezogen, so können gefährliche Überspannungen" beispielsweise dadurch entstehen, daß durch den Gleichstromsteller selbst im Betrieb imoulsförmige Ströme gebildet werden oder daß durch Abschalten von Motoren anderer aus dem gleichen Versorgungsnetz gespeister Antriebsanordnungen Wanderwdlen auf den Gleichstromsteller zulaufen.By developing more powerful and space-saving controllable Semiconductor valves are in particular DC converters (DC converters) more and more used as control elements in drive technology. Serve low inductance Batteries as energy sources for such drive arrangements are not required special measures to protect the semiconductor components of the DC chopper from switching overvoltages to protect. However, if the energy comes from a network with inductances related, dangerous overvoltages "can arise, for example, that imouls-shaped currents are formed by the DC chopper itself during operation or that by switching off other motors from the same supply network powered drive arrangements Wanderwdlen run towards the DC chopper.

Impulsförm'ige Ströme würden zusammen mit den vorhandenen Induktivitäten des speisenden Netzes zu ttberspannungen führen.Pulsed currents would be combined with the existing inductances of the supply network lead to overvoltages.

Ein Energiespeicher (Glättungskondensator) am Eingang des Gleichstromstellers soll das verhüten und den Strom weitgehend glätten. Bei sehr energiercchen Wanderwellen beispielsweise besteht jedoch die Gefahr, daß der für den Puls--betrieb des Gleichstromstellers ausgelegte Energiespeicher diese Energie nicht mehr ohne wesentliche Spannungserhöhung aufnehmen kann.An energy storage device (smoothing capacitor) at the input of the DC chopper should prevent this and largely smooth the current. With very energetic traveling waves For example, however, there is a risk that the pulse-controlled DC chopper designed energy storage systems no longer use this energy without a significant increase in voltage can accommodate.

Um in diesem Fall zum Schutz der steuerbaren Halbleiter schnell eingreifen zu können, ist ein elektronischer Überspannungsableiter angegeben worden (Elektrische Bahnen, Heft 7, 1969, Seite 148 bis 155), der im Prinzip aus einem der Antriebsanordnung zusätzlich zugeordneten spannungsabhängig betätigten schnellwirkenden Schalter (vorzugsweise elektronischer Schalter) und einem überdiesen schaltbaren Überspannungs-Schutzwiderstand besteht. Der sogenannte elektronische Ableiter ist dabei derart ausgelegt, daß seine Ansprechspannung kleiner als. die zulässige.Sperrspannung des zu schützenden steuerbaren Stromrlchters (Gleichstromstellers der Antriebsanordnung) ist.In order to intervene quickly in this case to protect the controllable semiconductors to be able to, an electronic surge arrester has been specified (electrical Bahnen, Issue 7, 1969, pages 148 to 155), which in principle consists of one of the drive assembly additionally assigned voltage-dependently operated quick-acting switch (preferably electronic switch) and a switchable overvoltage protection resistor consists. The so-called electronic arrester is designed in such a way that its Response voltage less than. the permissible reverse voltage of the controllable to be protected Stromrlchters (DC converter of the drive arrangement) is.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von einer derartigen Einrichtung zum Schutz gegen Überspannungen die bekannte Einrichtung dahingehend zu verbessern, daß mit einem geringeren Bedarf an Raum und Gewicht eine zumindest gleichwertige Leistungsfähigkeit erzielt wird und die Anlage auch zum Schutz bei Überspannungen bei einem Nutzbremsbetrieb der dann als Generatoren arbeitenden Rotoren der Antriebsanordnung vorteilhaft eingesetzt werden kann.The object of the invention is based on such a device to improve the known device to protect against overvoltages, that with a lower space and weight requirement an at least equivalent Efficiency is achieved and the system also protects against overvoltages during regenerative braking of the rotors of the drive arrangement, which then work as generators can be used advantageously.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß a-ls Überspannungs-Schutzwiderstand ein in Verbindurg mit der Antriebsanordnung an sich vorhandener Verbraucherwiderstand mitbenutzt ist. Damit ist es möglich, bei einem schnellwirkenden Überspannungsschutz mit definiertem Ansprechwert unter Hinzuziehung eines an sich vorhandenen Verbrauchers, insbesondere eines ohmschen Widerstandes, auf einen gesonderten Überspannungs-Schutzwiderstand verzichten zu können und gegebenenfalls eine Überspännungsableitung auch - mit in Vergleich zur bekannten Lösung - über einen längeren Zeitraum und bei größerer Häiifigkeit einfach zu erreichen,da der an sich vorhandene ohmsche Verbraucher eine größere Leistung über einen längeren Zeitraum aufnehmen kann als der in der bekannten Anordnung dimensionierte gesonderte Über spannungs-Schutzwiderstand.According to the invention, the object set can be achieved by that a-ls overvoltage protection resistor in connection with the drive arrangement more present in itself Consumer resistance is also used. In order to it is possible with fast-acting overvoltage protection with a defined response value with the help of an existing consumer, in particular an ohmic one Resistance to dispense with a separate overvoltage protection resistor can and possibly also an overvoltage discharge - with in comparison to known solution - easy over a longer period of time and with greater frequency to be achieved, since the ohmic consumer that is actually present has a greater power Can accommodate over a longer period of time than the dimensioned in the known arrangement separate overvoltage protection resistor.

Eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung in Verbindung mit einem parallel zum steuerbaren Stromrichter und der Antriebsanordnung eines elektrischen Triebfahrzeuges liegenden Energiespeicher ist dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Energiespeicher (Glättungskondensator) die Reihenschaltung des Verbra-ucherwiderstandes und eines Gleichstromstellers angeordnet ist, der in Aus-bzw. Einschaltabhängigkeit gestellt ist von einer an dem Kondensator anliegenden Mindestspannung; das Erreichen bzw.A special embodiment of the device according to the invention in Connection to a power converter that can be controlled in parallel with the drive arrangement An energy storage device lying in an electric traction vehicle is characterized by that parallel to the energy storage (smoothing capacitor) the series connection of the Consumption-ucherwiderstandes and a DC power controller is arranged, which is in off or. Switch-on dependency is set by a minimum voltage applied to the capacitor; the achievement or

fiberschreiten dieser Mindestspannung ist ein Zeichen dafür, daß eine Überspannung vorhanden ist, der schnellstens entgegengewirkt werden soll.Exceeding this minimum voltage is a sign that a Overvoltage is present, which should be counteracted as quickly as possible.

Insbesondere bei tlektrischen, über Gleichstromsteller gesteuerten Triebfalrzeugen kann die erfindungsgemäße Einrichtung vorteilhaft Anwendung finden, indem beispielsweise an sich auf dem Fahrzeug vorhandene Heizwiderstände als Überspannungs-Schutzwiderstände mitbenutzt werden.Especially with electrical DC choppers controlled The device according to the invention can advantageously be used for drive vehicles, by, for example, heating resistors that are actually present on the vehicle as overvoltage protection resistors can also be used.

Mit Hilfe von steuerbaren Stromrichtern, insbesondere von Gleichstromstellern, kann nicht nur die Antriebskraft der Antriebsanordnung,sondern im Bremsbetrieb auch deren Bremskraft gesteuert bzw. geregelt werden. Bei einer selbsterregten Widerstandsbremse kann dabei mit sinkender Geschwindigkeit mit Hilfe eines Gleichstromstellers, der im Fahrbetrieb auch zur Spannungssteuerung und damit Drehzahlregelung des Fahrmotor dient, durch Ändern des Einschaltverhältnisses des Gleichstromstellers der wirksame Bremswiderstand.bis zum Kurzschluß. verringert werden. Der Gleichstromsteller ermöglicht es darüberhinaus, auch eine Nutzbremsung einzuführen, die im gesamten Drehzahlbereich eine Rückspeisung ins Netz ermöglicht, sofern das Netz die zur Verfügung gestellte Bremsleistung aufnehmen kann. Eine Schaltungsmöglichkeit für diesen Nutzbremsbetrieb ergibt sich, wenn in der Widerstands-Bremsschaltung der Bremswiderstand durch das Netz ersetzt und gleichzeitig eine Diode eingefügt wird, die einen Stromfluß vom Netz her verhindert. Wird der Gleichstromsteller gezündet, so'erregt sich die Maschine im Kurzschluß. Wird er wieder gesperrt, so fließt der Strom, der wegen der Maschineninduktivität eingeprägt ist, über die Diode weiter ins Ne-tz.With the help of controllable power converters, especially DC converters, can not only increase the driving force of the drive arrangement, but also in braking mode whose braking force can be controlled or regulated. With a self-excited drag brake can with decreasing speed with the help of a DC converter, the in driving mode also for voltage control and thus speed control of the traction motor serves, by changing the switch-on ratio of the DC chopper, the effective one Braking resistor until short circuit. be reduced. The DC chopper enables it also introduced regenerative braking in the entire speed range A feed back into the network enables, provided that the network provides the one made available Can absorb braking power. A circuit option for this regenerative braking operation results when the braking resistor in the resistor braking circuit is caused by the Network replaced and at the same time a diode is inserted, which allows a current flow from Network prevented. If the DC chopper is ignited, the machine is excited in short circuit. If it is blocked again, the current flows because of the machine inductance is embossed, via the diode further into the Ne-tz.

Wird nun ein an sich vorhandener ohmscher Verbraucherwiderstand, z.B. der Heizwiderstand auf einem Triebfahrzeug als Überspannungs-Schutzwiderstand verwendet; so kann beispielsweise bei auftretender Überspannung aufgrund einer fehlenden Aufnahmefähigkeit des Netzes bei einem vorgesehenen Nutzbremsbetrieb die Bremsenergie zumindest teilweise dem Verbraucherwider-stand auf dem Pahrzeug zugeführt werden. Sobald die Ansprechspannung des elektronischen Überspannungsableiters.If an ohmic consumer resistance, e.g. the heating resistor used on a traction vehicle as an overvoltage protection resistor; for example, if an overvoltage occurs due to a lack of absorption capacity of the network at least partially the braking energy when regenerative braking is provided be fed to the consumer resistance on the vehicle. As soon as the response voltage of the electronic surge arrester.

wieder unterschritten ist, was als Kriterium für erneute Aufnahmefähigkeit des Netzes zu werten ist, erfolgt durch Sperren des dem Verbraucherwiderstand vorgeschalteten s-teue.rbaren Stromrichters (Gleichstromstellers) die Rückspeisung der gesamten Bremsenergie in das Netz- Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist dem Verbraucherwiderstand ein weiterer Verbraucherwiderstand in Abhangigkeit von der an der Antriebsanordnung anliegenden Spannung voryugsweise über einen mechanischen Schalter parallelschaltbar.Zweckmäßigerweise ist der weitere Verbraucherwiderstand gleichgroß dem ersten Verbraucherwiderstand und ist der maximal einschaltbare Verbraucherwiderstand derart bemessen, daßer die gesamte maximale Bremsleistung aller als Bremsgeneratoren arbeitenden Motore aufnehmen bzw. in Wärme umsetzen kann.again falls below what is considered a criterion for renewed receptivity of the network is to be evaluated by blocking the upstream of the consumer resistor s-controllable converter (DC converter) the recovery of the entire Braking energy into the network According to a special embodiment of the Invention, the consumer resistance is a further consumer resistance in dependence from the voltage applied to the drive arrangement, preferably via a mechanical one Switches can be connected in parallel. The further consumer resistance is expedient equal to the first consumer resistance and is the maximum consumer resistance that can be switched on dimensioned such that the total maximum braking power of all as brake generators can absorb working motors or convert them into heat.

Durch die Aufteilung des gesamten Verbraucherwiderstandes in je einen über einen mechanischen -Schalter, beispielsweise ein Schütz, einschaltbaren Widerstand und einen dazu parallel angeordneten, gleichgroßen über einen steuerbaren Stromrichter (Gleichstrornsteller) einschaltbaren Verbraucherwiderstand ist der steuerbare Stromrichter (Gleichstromsteller-) im Vergleich zu der zuvor geschilderten Steuerung des gesamten notwendigen Verbraucherwiderstandes über einen steuerbaren Stromrichter (Gleichstromsteller) nur für die halbe Leistung auszulegen.By dividing the entire consumer resistance into one each A resistance that can be switched on via a mechanical switch, for example a contactor and one of the same size, arranged parallel to it, via a controllable converter (DC chopper) switchable consumer resistor is the controllable converter (DC chopper) compared to the previously described control of the entire necessary consumer resistance via a controllable converter (DC power converter) to be interpreted only for half the power.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles, das eine über Gleichstromsteller gespeiste antriebs bzw. Bremsanordnung auf einem elektrischen Schienentriebfahrzeug zeigt, näher erläutert.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment, the one drive or brake arrangement fed by a DC chopper on one electric rail locomotive shows explained in more detail.

Die Reihenschaltung des Ankers 1 eines elektrischen Triebfahrzeuges mit der zugehörigen Erregerwicklung-3 ist mit ihrem- einen Anschlußpunkt über einen im Fahrbetrieb geschlossenen Pahrschalter 19, eine Zusatzinduktivität 17, einen Hauptschalter 13 und einen 'Stromabnehmer 14, mit der Fahrleitung 18 als dem einen-Pol der Versorgungsspannung und mit ihrem anderen Anschlußpunkt über einen ersten Gleiehstromst;eller 2, und zumindest ein Rad 15 mit der Påhrschiene 16 als dem anderen Pol der Versorgungsspannung verbunden-. Die Reihenschaltung des Ankers 1 und der Erreger-' wicklung 3 ist bei geöffnetem Fahrschalter 19 und gezündetem Gleichstromsteller 2 über einen eine Diode 9 enthaltenden Parallelstrompfad kurzschließbar. Von dem Anschlußpunkt zwischen dem Gleischstromsteller 2 und der Erregerwicklung 3 führt ein Strompfad über eine erste Diodel2 und von dem Anschlußpunkt der Erregerwicklung 3 mit dem Anker 1 ein Strompfad über eine zweite Diode 12 zu der Verbindung zwischen Fahrschalter 19 und Zusatzinduktivität 17.The series connection of the armature 1 of an electric traction vehicle with the associated excitation winding-3 is with one connection point via one Pahr switch 19, an additional inductance 17, a closed in driving mode Main switch 13 and a 'pantograph 14, with the contact line 18 as the one pole the supply voltage and with her other connection point over a first Gleiehstromst; eller 2, and at least one wheel 15 with the Påhrschiene 16 connected to the other pole of the supply voltage. The series connection of the Armature 1 and the exciter 'winding 3 is open with the travel switch 19 and ignited DC chopper 2 can be short-circuited via a parallel current path containing a diode 9. From the connection point between the DC power controller 2 and the excitation winding 3 leads a current path over a first diode 2 and from the connection point of the excitation winding 3 with the armature 1 a current path via a second diode 12 to the connection between Travel switch 19 and additional inductance 17.

Parallel zu der Reihenschaltung des Gleichstromstellers 2 mit der ersten Diode 12 ist ein gleichzeitig als Glättungsglied und Spannungsmeßeinrichtung der an der Antriebsanordnung anliegenden Spannung dienender Kondensator 4 angeschlossen; parallel zu diesem Kondensator 4 wiederum liegt jeweils -die Reihenschaltung eines ersten Verbraucherwiderstandes 6 mit einem zweiten Gleichstromsteller 5 sowie eines zweiten Verbraucherwiderstandes 8 mit einem Schütz 7. Der zweite Gleichstromsteller 5 und gegebenenfalls auch das Schütz 7 stehen über eine Spannungsmeß- und Steuereinrichtung U in Ein- bzw. Ausschaltabhängigkeit vom Erreichen eines am Kondensator 4 anliegenden, zur Feststellung von Überspannungen vorg-ebbaren Spannungswertes.In parallel with the series connection of the DC chopper 2 with the first diode 12 is a smoothing element and voltage measuring device at the same time connected to the voltage applied to the drive arrangement, capacitor 4; In turn, parallel to this capacitor 4 is in each case the series connection of one first consumer resistor 6 with a second DC power controller 5 and one second consumer resistor 8 with a contactor 7. The second DC chopper 5 and possibly also the contactor 7 are available via a voltage measuring and control device U in switch-on or switch-off dependency on the achievement of a value applied to capacitor 4, for the determination of overvoltages specifiable voltage value.

Werden als Verbraucherwiderstände 6 bzw. 8 Heizwiderstände, z.B. zum Aufheizen des Innenraumes eines elektrischen Triebfahrzeuges, benutzt, so sind in vorteilhafter Weise der zweite Gleichstromsteller 5 und gegebenenfalls das Schütz 7 in Schaltabhängigkeit von einer Temperaturmeß- und -Regeleinrichtung gest-ellt derart, daß ein Ein-bzw. Ausschaltbefehl in Abhängigkeit von der Kondensator Mindestspannung Vorrang hat vor einem Ein- -bzw.- Ausschaltbefehl in Abhängigkeit von der Temperaturmeß- und Steuereinrichtung. Damit kann also der Gleichstromsteller 5 durch Änderung seines Einschaltverhältnisses zur geregelten Heizspannungsversorgung der Heizwiderstände 6 bzw., 8 mitbenutzt werden. Im Motorbetrieb sind bei geschlossenem Fahrschalter 19 durch impulsweises Zünden des Gleichstromstellers 2 der Anker 1 und die Erregerwicklung 3 mit bestimmtem Einschaltverhältnis an die Versorgungsspannung anschließbar und der Antrieb in seiner Drehzahl regelbar.If 6 or 8 heating resistors are used as consumer resistors, e.g. for Heating up the interior of an electric traction vehicle, are in advantageously the second DC chopper 5 and possibly the contactor 7 set as a function of the switching of a temperature measuring and control device such that a one or. Switch-off command depending on the Capacitor minimum voltage has priority over a switch-on or switch-off command in Dependence on the temperature measuring and control device. So the DC chopper can 5 by changing its switch-on ratio to the regulated heating voltage supply the heating resistors 6 and 8 are also used. In engine operation are with closed Driving switch 19 by pulse-wise ignition of the DC power controller 2 of the armature 1 and the excitation winding 3 with a certain switch-on ratio to the supply voltage can be connected and the speed of the drive can be regulated.

Hat die am Kondensator 4 anliegende Spannung den vorgegebenen Mindestwert noch nicht erreicht, wird also keine Überspannung gemeldet, so wird in Abhängigkeit von der Spannungsmeß- und Steuereinrichtung U kein Schaltbefehl an den Gleichstromsteller 5 bzw. das Schütz 7 gegeben. Wird von der Temperaturmeß- und Überwachungseinrichtung T eine Heizleistung angefordert, so wird der Gleichstromsteller 5 und gegebenenfalls das Schütz 7 in ihrem Einschaltverhältnis nach den Heizleistungs-Erfordernissen geregelt, um die Heizwiderstände 6 bzw. 8 aus dem Versorgungsnetz bzw. aus der Bremsenergie des als Bremsgenerator arbeitenden Fahrmotors 1, 3 mit der notwendigen Heizleistung versorgen zu können.If the voltage applied to the capacitor 4 has the specified minimum value has not yet been reached, so if no overvoltage is reported, the dependency will be from the voltage measuring and control device U no switching command to the DC chopper 5 or the contactor 7 given. Used by the temperature measuring and monitoring device T a heating power is requested, the DC chopper 5 and possibly the contactor 7 in its switch-on ratio according to the heating power requirements regulated to the heating resistors 6 and 8 from the supply network or from the braking energy of the traction motor 1, 3 working as a brake generator with the necessary heating power to be able to supply.

Im Bremsbetrieb wird durch die erste Diod'e'12 ein Stromfluß vom Netz zum Fahrmotor 1, 3 verhindert. Wird der erste Gleichstromsteller 2 gezündet, so erregt sich der Motor im Surzschluß. Wird der Gleichstromsteller wieder gesperrt, so fließt der Strom, der wegen der Maschineninduktivität eingeprägt ist, über die Diode 12 weiter in das Versorgungsnetz oder, fa]ls von der Temperaturmeß- und -regeleinrichtung T ein Zündbefehl lür den Gleichstromsteller 5 anliegt, in den Heizwiderstand 6. Mit Hilfe des in bestimmter Weise gesteuerten Gleichstromstellers 2 ist somit bei geöffnetem Fahrschalter 19 über den gesamten Drehzahlbereich des Motors 1, 3 eine Rückspeisung in das Versorgungsnetz bzw. die Wider stände 6 bzw. 8 oder bei geschlossenem Fahrschalter 19 eine Spannungsregelung der aus dem Versorgungsnetz dem Fahrmotor 1, 3 zuzuführenden Versorgungsspannung möglich.In braking operation, a current flow from the network through the first Diod'e'12 to the drive motor 1, 3 prevented. If the first DC chopper 2 is ignited, so the motor is excited in the short circuit. If the DC chopper is blocked again, the current, which is impressed due to the machine inductance, flows through the Diode 12 further into the supply network or, if necessary, from the temperature measuring and regulating device T there is an ignition command for the DC chopper 5, in the heating resistor 6. With the help of the DC chopper 2 controlled in a certain way, it is thus with the travel switch 19 open over the entire speed range of the motor 1, 3 a feed back into the supply network or the resistances 6 or 8 or at closed travel switch 19 a voltage control from the supply network the traction motor 1, 3 to be supplied supply voltage possible.

Während bei höherer Drehzahl die Kurzschlußdauer für. den Motor, also die Einschaltzeit des Gleichstromstellers klein und die Zeit, während der der Strom ins Netz fließt, groß ist, wird mit sinkender Drehzahl die Einschaltdauer größer und die Stromflußzeit z.B. in eine,n Heizwiderstand kleiner.While at higher speed the short circuit duration for. the engine, so the switch-on time of the DC chopper is small and the time during which the current is supplied flows into the network is high, the duty cycle increases with decreasing speed and the current flow time is e.g. one, n heating resistor smaller.

Durch das auch beim Fahrbetrieb zwischen Fahrleitung und Netz vorhandene Glättungsglied werden die vom Bremskreis gelieferten impulsförmigen Ströme so geglättet, daß dem Netz bzw. den Heizwiderständen ein Gleichstrom angeboten wird. Das Prinzip dieser selbsterregten Nutzbremse setzt voraus, daß die Anker-EMK immer kleiner als die Netzspannung bleibt. Da aber die Bremsspannung der Reihenschlußmotorenbei höheren Drehzahlen gewöhnlich größer ist als die Netzspannung, muß die Anker-EMK an die Netzspannung angepaßt werden.Due to the existing between the overhead contact line and the network during operation Smoothing element, the pulse-shaped currents supplied by the brake circuit are smoothed in such a way that that a direct current is offered to the network or the heating resistors. The principle this self-excited regenerative brake assumes that the armature EMF is always smaller than the mains voltage remains. But since the braking voltage of the series motors at higher Speeds is usually greater than the mains voltage, the armature emf must be applied to the Mains voltage can be adjusted.

Um die Anker-EMK an die Netzspannung anzupassen, ist im vorliegenden Ausfülirungsbeispiel eine Bremsschaltung mit Feldschwächung vorgesehen. Dazu führt von den Verbindungspunkt zwischen der Ankerwicklung 1 und der Erregerwireklung 3 ein weiterer Strompfad über eine zweite Diode 11, eine sogen.In order to adapt the armature EMF to the mains voltage, this Ausfülirungsbeispiel a braking circuit with field weakening is provided. This leads to from the connection point between the armature winding 1 and the exciter wire 3 another current path through a second diode 11, a so-called.

Überlaufdiode zur Kathodenseite der ersten Diode 12. Damit ist die Ankerwicklung 1 direkt an das Netz angeschlossen.Overflow diode to the cathode side of the first diode 12. This is the Armature winding 1 connected directly to the mains.

Im oberen Drehzahlbereich, wenn die Ankerspannung größer wird als die Netzspannung, fließt der Änkersirom direkt über die Überlaufdiode 11 in das Netz. Die Erregung wird mit Hilfe desGleichstromstellers verstellt, der jetzt praktisch an der vollen Netzspannung arbeitet. Um bei sinkender Geschwindigkeit beispielsweise ein konstantes Bremsmoment aufrecht zu erhalten, muß der Erregerstrom dann größer und der Ankerstrom kleiner werden. Von dem Augenblick an, in dem Feldstrom gleich Ankerstrom wird, bleibt die Überlaufdiode 11 stromlos, die Schaltung geht von der Fremderregung in die Selbsterregung über.In the upper speed range, when the armature voltage is greater than the mains voltage, the Änkersirom flows directly into the overflow diode 11 Network. The excitement will adjusted with the help of the DC power controller, who is now practically working at full mains voltage. To with decreasing speed For example, to maintain a constant braking torque, the excitation current must then become larger and the armature current smaller. From the moment in the field current becomes the same armature current, the overflow diode 11 remains de-energized, the circuit goes from external excitement to self-excitement.

Übersteigt die am Kondensator 4 anliegende Spannung den vorgegebenen Mindestwert, so wird die Wirkverbindung zwischen der Temperaturmeß- und -regeleinrichtung T und dem Gleichstromstellör 5 bzw. dem Schütz 7 unterbrochen und die Zündung sowie Löschung des zweiten Gleichstromstellers 5 und gegebenenfalls die Schaltung des Schützes 7 allein in Abhängigkeit von der Spannungsmeß- und Steuereinrichtung U vorgenommen. Der gesamte Verbraucherwiderstand 6, 8 (beispielsweise = RV) ist so zu bemessen, daß er bei voll durchgezündetem Gleichstromsteller 5 und eingeschaltetem Schütz 7 die volle maximal mögliche Bremsleistung in Wärme umsetzen kann. Ein Maß dafür, wann der Widerstand 6 bzw. 8 ein- oder ausgeschaltet wird, ist nunmehr das Erreichen bzw. Überschreiten des vorgegebenen Mindestwertes der Kondensatorspannung am Kondensator 4.If the voltage applied to the capacitor 4 exceeds the specified voltage Minimum value, then the operative connection between the temperature measuring and regulating device T and the DC actuator 5 or the contactor 7 interrupted and the ignition as well Deletion of the second DC chopper 5 and possibly the circuit of the Contactor 7 only as a function of the voltage measuring and control device U performed. The total consumer resistance 6, 8 (for example = RV) is like this to be dimensioned that he is with fully ignited DC chopper 5 and switched on Contactor 7 can convert the full maximum possible braking power into heat. A measure for when the resistor 6 or 8 is switched on or off, this is now the case Reaching or exceeding the specified minimum value of the capacitor voltage at the capacitor 4.

Bei der Aufteilung des gesamten Widerstandes RV in je einen über ein Schütz einschaltbaren Widerstand 8 (= 2 RV) und einen dazu parallel angeordneten, über den zweiten Gleichstromsteller impulsförmig einschaltbaren Verbraircherwiderstand 6 (= 2 Rv) ist der zweite Gleichstromsteller 5 im Vergleich zu der zuvor geschilderten Regelung des gesamten Widestandes RV nur für die halbe Leistung auszulegen. Wird ein Verbraucherwiderstand zwischen RV und 2 RV benötigt, so wird der zweite Verbraucherwiderstand 8 (= 2 Rv) über das Schütz 7 eingeschaltet und über den zweiten Gleichstromsteller 5 der wirksame Wert des ersten Verbraucherwiderstandes 6 (= 2 RV) zwischen den Werten 2 RV - # verändert.When dividing the entire resistance RV into one over one Contactor switchable resistor 8 (= 2 RV) and a parallel arranged, Consumer resistor that can be switched on in pulses via the second DC chopper 6 (= 2 Rv) is the second DC chopper 5 compared to the one described above Control of the entire resistance RV should only be designed for half the power. Will If a consumer resistance between RV and 2 RV is required, the second consumer resistance becomes 8 (= 2 Rv) over the Contactor 7 switched on and via the second DC chopper 5 the effective value of the first consumer resistor 6 (= 2nd RV) changed between the values 2 RV - #.

Genügt ein Verbraucherwiderstandswert zwischen 2 RV bis oo, so wird das Schütz 7 geöffnet und über den zweiten Gleichstromsteller 5 allein der Wert des Verbraucherwiderstandes in Abhängigkeit von der am Kondensator 4 anliegenden Überspannung durch impulsförmiges Ein- und Ausschalten des ersten Verbraucherwiderstandes 6 in Abhängigkeit von der Spannungsmeß- und -regeleinrichtung U allein geregelt.If a consumer resistance value between 2 RV to oo is sufficient, then the contactor 7 is open and only the value via the second DC chopper 5 of the consumer resistance as a function of the amount applied to the capacitor 4 Overvoltage due to pulsed switching on and off of the first consumer resistor 6 regulated as a function of the voltage measuring and regulating device U alone.

Die Schaltung läßt sich auch dahingehend ausgestalten, daß der Verbraucherwiderstand RV mehrfach aufgeteilt wird, wobei wiederum die Gesamtheit aller möglichen Einzelwiderstände die maximale Bremsleistung aufnehmen können muß und vorzugsweise nur ein Teilwiderstand über einen zweiten Gleichstromsteller zur jeweiligen Feinregelung der Widerstandsleistung impulsförmig aus- und eingeschaltet wird.The circuit can also be designed in such a way that the load resistance RV is divided several times, in turn the totality of all possible individual resistances must be able to absorb the maximum braking power and preferably only a partial resistance Via a second DC chopper for the respective fine control of the resistance power is switched off and on in pulses.

8 Patentansprüche8 claims

Claims

Claims 1. Device for protection against overvoltages in a drive arrangement that can be connected to a supply voltage via controllable power converters with one as a function of the voltage applied to the drive arrangement Overvoltage protection resistor that can be switched on via at least one electronic switch, characterized in that a connected as overvoltage protection resistor existing consumer resistance is also used with the drive arrangement.

2. Device according to claim 1 with a parallel to the controllable Power converter and the drive arrangement of an electric vehicle lying energy storage (Smoothing capacitor) characterized in that parallel to the energy store (Smoothing capacitor) the series connection of the consumer resistor and one Direct current converter is arranged, which is set in off or on dependency is from reaching a minimum voltage applied to the capacitor.

3. Device according to claim 1 and / or 2, characterized in that that a heating resistor is provided as a consumer resistor.

4. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the consumer resistance is another consumer resistance Can be connected in parallel depending on the voltage applied to the drive arrangement is.

5. Device according to claim 4, characterized in that the further Load resistance via a mechanical switch, in particular a contactor can be switched on or off.

6. Device according to claim 4, characterized in that the entire maximum load resistance that can be switched on is dimensioned such that it is the maximum can absorb the entire braking power of the drive assembly.

7. Device according to claim 4, characterized in that the further Consumer resistance is the same size as the first consumer resistance.

8. Device according to at least one of the preceding claims, as a result, -that the consumer resistance is dependent on switch-on and switch-off is provided by a temperature measuring device assigned to the heating resistor such that a switch-on or switch-off command as a function of the minimum energy storage voltage Has priority over a switch-on or switch-off command depending on the temperature measuring device.