Beschreibung

Dieselelektrisches AntriebsSystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein dieselelektrisches An ^¬ triebssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Antriebssystem ist der Veröffentlichung mit dem Titel "Energy Efficient Drive System for a Diesel Electric Shunting Locomotive", von Olaf Koerner, Jens Brand und Karsten Rechenberg, abgedruckt im Konferenzband "EPE'2005", der EPE-Konferenz in Dresden vom 11.-14.09.2005 zu entnehmen. In dieser Veröffentlichung werden zwei dieselelektrische Antriebssysteme mit einem permanent erregten Syn- chrongenerator einander gegenüber gestellt. Diese beiden Antriebssysteme unterscheiden sich nur darin, dass der genera- torseitige Stromrichter des Spannungszwischenkreis-Umrichters einmal ein Diodengleichrichter und das andere Mal ein selbst ^¬ geführter Pulsstromrichter ist. In dieser Veröffentlichung wird der selbstgeführte Pulsstromrichter als IGBT-Gleich- richter bezeichnet. Bei beiden Antriebssystemen ist ein Bremswiderstand mit dem Zwischenkreis des Spannungszwischen ^¬ kreis-Umrichters verbindbar. Dazu ist ein abschaltbarer Thyristor vorgesehen, der auch als Gate Turn Off-Thyristor (GTO- Thyristor) bezeichnet wird. Mittels diesem Pulswiderstand wird die Gleichspannung im Zwischenkreis des Spannungszwischenkreis-Umrichters im Bremsbetrieb, das heißt, die Last, insbesondere eine Drehfeldmaschine, liefert Energie in den Zwischenkreis, dafür gesorgt, dass eine maximal zulässige Zwischenkreis-Spannung nicht überschritten wird. Ein Teil dieser Bremsleistung kann auch dazu verwendet werden, das Schleppmoment des leer laufenden Dieselmotors auszugleichen. Nachteilig wirkt sich aus, dass für den Bremssteiler ein wei ^¬ terer Stromrichter-Brückenzweig verwendet werden muss und die zusätzliche Verschienung dieses Bremsstellers mit der Zwi- schenkreis-Verschienung erfolgen muss. In Abhängigkeit der Bremsleistung kann es vorkommen, dass weitere Stromrichter- Brückenzweige für den Bremssteiler verwendet werden müssen.

Außerdem wird eine Steuervorrichtung für den Bremssteiler benötigt .

Aus der DE 102 10 164 Al ist eine Vorrichtung zur mehrfachen Gleichrichtereinspeisung eines permanent erregten Synchronmotors in einer Kraftanlage bekannt. Dieser permanent erregte Synchrongenerator weist zwei mehrphasige Ständerwicklungssys ^¬ teme auf, die in ihrer Windungszahl unterschiedlich ausgeführt sind. Das eine Wicklungssystem ist an einem gesteuerten Gleichrichter, z.B. einem IGBT-Gleichrichter, angeschlossen. Dieser gesteuerte Gleichrichter hat die Aufgabe, den perma ^¬ nent erregten Synchrongenerator bezüglich Leistungsabgabe und somit Drehzahl zu regeln. Dazu fließt im Bereich kleiner Drehzahlen Strom und somit die elektrische Leistung aus- schließlich über dieses Wicklungssystem und damit über den gesteuerten Gleichrichter, der an einem Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen ist. Das zweite Wicklungssystem ist an einem ungesteuerten Gleichrichter, beispielsweise einer mehrpulsigen Diodenbrücke, angeschlossen, der ebenfalls an den gleichen Gleichspannungszwischenkreis wie der gesteuerte Gleichrichter angeschlossen ist. Ist die verkettete (d.h. Phase zu Phase) Rotationsspannung (auch als Polradspannung bezeichnet) größer als die Zwischenkreisspannung des Gleichspannungszwischenkreises, kann im zweiten Wicklungssystem ein Strom fließen, der über den ungesteuerten Gleichrichter auf den Gleichspannungszwischenkreis gleichgerichtet wird. Dabei kann durch die magnetische Kopplung zwischen dem ersten und zweiten Wicklungssystem der Strom im zweiten Wicklungssystem durch den Strom im ersten Wicklungssystem, der durch den ak- tiven Gleichrichter (gesteuerter Gleichrichter) geregelt wird, in Amplitude und Phasenlage beeinflusst werden. Dies bedeutet, dass mit Hilfe des gesteuerten Gleichrichters auch der Strom in dem Wicklungssystem des ungesteuerten Gleichrichters zu einem gewissen Grad geregelt werden kann. Die Wirkleistungsübertragung dieser Vorrichtung wird hauptsächlich vom ungesteuerten Gleichrichter übernommen, damit der gesteuerte Gleichrichter in seiner Leistung klein dimensioniert und damit kostengünstig wird. Mit Hilfe dieses gesteu-

erten Gleichrichters, der allgemein auch als selbstgeführter Pulsstromrichter bezeichnet wird, wird der stark übererregte Betrieb des permanent erregten Synchrongenerators vermieden. Außerdem werden Harmonische im Generatormoment, die durch den ungesteuerten Gleichrichter verursacht werden, kompensiert.

Bei dieselelektrischen Traktionsantrieben, beispielsweise Diesellokomotiven oder Mining Trucks, dient der an diesem Motor angebrachte Generator dazu, Energie für den Antrieb zu liefern. Die elektrische Spannung des Generators wird durch die Dioden-Gleichrichter oder den IGBT-Gleichrichter auf eine konstante Zwischenkreisspannung gebracht, aus der der last- seitige selbstgeführte Pulsstromrichter der Antriebsmotoren versorgt wird. Beim elektrischen Bremsen ist der Leistungs- fluss im Spannungszwischenkreis-Umrichter genau umgekehrt.

Die Energie wird durch den lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter in den Spannungs-Zwischenkreis des Spannungszwischenkreis-Umrichters geliefert. Da der Dieselmotor keine Bremsleistung aufnehmen kann, muss die Bremsenergie mittels eines Bremswiderstandes in Wärme umgewandelt werden. Für eine kontinuierliche Leistungsverstellung wird eine durch einen Bremssteiler pulsweitenmodulierte Spannung auf den Bremswiderstand gegeben.

Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass im Bremsbetrieb der Gleichrichter (Dioden- bzw. IGBT-Gleichrichter) ungenutzt bleibt, während im Fahrbetrieb der Bremssteiler nicht genutzt werden kann. Damit sind im Umrichter mehr Leistungshalbleiter installiert, als notwendig.

Das Problem besteht nun darin, eine Lösung bzw. eine Schaltung zu finden, bei der die Leistungshalbleiter sowohl im Fahr- als auch im Bremsbetrieb genutzt werden können, ohne dabei die Topologie mittels Leistungsschalter umzukonfigurie- ren.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass gerade bei hohen Leistungen es nicht auf die Anzahl der Leistungshalb-

leiter ankommt, sondern auf deren installierten Leistung oder Chipfläche. Gerade bei hohen Leistungen werden die Leistungs ^¬ halbleiter parallel geschaltet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das gattungsge ^¬ mäße dieselelektrische Antriebssystem dahingehend zu verbes ^¬ sern, dass auf einen zusätzlichen Bremssteiler verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen seines Oberbegriffs gelöst.

Dadurch, dass ein zweiter generatorseitiger selbstgeführter Pulsstromrichter vorgesehen wird, teilt sich die Leistung des generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters eines gattungsgemäßen dieselelektrischen Antriebssystems auf diese beiden generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter auf. Vorausgesetzt ist ein Generator, der an Stelle eines Wicklungssystems im Ständer nun zwei mehrphasige Wicklungs ^¬ systeme aufweist. Dadurch erhält man einen weiteren Frei ^¬ heitsgrad, der für die Anschaltung der Bremswiderstände be ^¬ nutzt werden kann. Erfindungsgemäß verbindet ein Bremswider ^¬ stand wenigstens eine Eingangsphase des einen generatorseiti- gen selbstgeführten Pulsstromrichters mit einer korrespondie ^¬ renden Eingangsphase des zweiten generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters des Spannungszwischenkreis- Umrichters .

Durch diese erfindungsgemäße Weiterbehandlung des gattungsge ^¬ mäßen dieselelektrischen Antriebssystems kann vollständig auf einen Bremssteiler im Zwischenkreis des Spannungszwischenkreis-Umrichters verzichtet werden. Das heißt, die instal ^¬ lierte Leistung bzw. die Chipfläche des erfindungsgemäßen Spannungszwischenkreis-Umrichters hat sich gegenüber dem gat ^¬ tungsgemäßen Zwischenkreis-Umrichter verringert, wobei die Leistungsabgabe unverändert ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform des dieselelektrischen Antriebssystems nach der Erfindung sind die herausgeführten Sternpunkte der beiden mehrphasigen Wicklungssysteme des Ge ^¬ nerators mittels eines Bremswiderstandes miteinander elekt- risch leitend verbunden. Diese weitere Ausführungsform weist gegenüber der ersten Ausführungsform dieselben Vorteile auf.

Will man eine höhere Bremswirkung erzielen, so ist jede Eingangsphase des ersten generatorseitigen selbstgeführten PuIs- Stromrichters mittels eines Bremswiderstandes mit einer kor ^¬ respondierenden Eingangsphase des zweiten generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters elektrisch leitend verbunden .

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des dieselelektrischen Antriebssystems nach der Erfindung sind den Unteransprüchen 3 bis 6 zu entnehmen.

Im Fahrbetrieb werden die beiden generatorseitigen selbstge- führten Pulsstromrichter des erfindungsgemäßen dieselelektrischen Antriebssystems gleichphasig getaktet. Dadurch sind die Differenzspannungen über den Bremswiderständen Null, wodurch keine Leistung in den Bremswiderständen umgesetzt werden kann. Die Schaltung wirkt somit wie ein konventionelles Gene- ratorsystem mit einer Wicklung und einem dreiphasigen Pulsstromrichter .

Im Bremsbetrieb werden die beiden generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter des erfindungsgemäßen dieselelektri- sehen Antriebssystems derart gesteuert, dass ein Spannungs- Nullsystem erzeugt wird. Ein derartiges Spannungs-Nullsystem wird dadurch erzeugt, dass entweder die Phase eines Taktsig ^¬ nals oder ein Taktverhältnis verschoben wird. Dadurch ergibt sich eine zeitliche Verschiebung des Potentials einer Ein- gangsphase des einen generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters zu einer korrespondierenden Eingangsphase des anderen generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters des Umrichters des dieselelektrischen Antriebssystems nach

der Erfindung. Dadurch fällt am korrespondierenden Bremswiderstand eine Spannung ab. Abhängig vom zeitlichen Wert der Verschiebung wird die Leistung bestimmt, die in den Bremswiderständen umgesetzt wird. Das heißt, für eine vorbestimmte Bremsleistung muss die Phasenverschiebung bzw. die Verschiebung des Taktverhältnisses einen vorbestimmten Wert einnehmen .

Durch die Phasenverschiebung der Taktsignale bzw. durch die Verschiebung des Taktverhältnisses bleibt der Mittelwert ei ^¬ ner Spannung über eine Pulsperiode in korrespondierenden Eingangsspannungen der beiden generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter des Umrichters des dieselelektrischen Antriebssystems gleich. Somit ist der Generatorstrom bzw. des- sen Drehmoment weiterhin unabhängig regelbar, aber gleichzeitig kann mittels der Phasenverschiebung bzw. der Verschiebung des Taktverhältnisses eine überschüssige Energie (Bremsener ^¬ gie) mittels der Bremswiderstände in Wärme umgewandelt wer ^¬ den .

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen dieselelektrischen Antriebssystems schematisch veranschaulicht ist.

FIG 1 zeigt ein Ersatzschaltbild eines gattungsgemäßen dieselelektrischen Antriebssystems; in der FIG 2 ist ein Ersatzschaltbild eines weiteren bekannten dieselelektrischen Antriebssystems dargestellt; die FIG 3 zeigt ein Ersatzschaltbild einer vorteilhaften Aus ^¬ führungsform einer ersten Ausführungsform eines Spannungszwischenkreis-Umrichters eines diesel ^¬ elektrischen Antriebssystems nach der Erfindung, in der FIG 4 sind Taktsignale und Eingangsphasenspannungen zwei ^¬ er korrespondierender Phasen der beiden generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter des Um-

richters gemäß FIG 3 in einem Diagramm über der Zeit veranschaulicht, die

FIG 5 zeigt ein Ersatzschaltbild einer vereinfachten Aus ^¬ führung der ersten Ausführungsform des dieselelekt- rischen Antriebssystems der Erfindung nach der Erfindung und in der

FIG 6 ist ein Ersatzschaltbild einer zweiten Ausführungs ^¬ form des dieselelektrischen Antriebssystems nach der Erfindung dargestellt.

In der Figur 1, die ein Ersatzschaltbild eines gattungsgemä ^¬ ßen dieselelektrischen Antriebssystems zeigt, sind mit 2 ein Dieselmotor, mit 4 ist ein Generator, insbesondere ein permanent erregter Synchrongenerator, mit 6 ein Spannungszwischen- kreis-Umrichter, mit 8 mehrere Drehfeldmaschinen, insbesondere Drehstrom-Asynchronmotoren, und mit 10 einen Bremschopper versehen. Der Spannungszwischenkreis-Umrichter weist einen generator- und lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter 12 und 14 auf, die mittels eines eine Zwischenkreis-Kondensa- torbatterie 16 aufweisenden Zwischenkreises 18 gleichspan- nungsseitig miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Elektrisch parallel zu diesem Zwischenkreis 18 ist der Brems ^¬ chopper 10 geschaltet, der einen Bremswiderstand 20 und einen Bremssteiler 22, beispielsweise einen abschaltbaren Thyris- tor, aufweist, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Au ^¬ ßerdem ist ein Hilfsbetriebewechselrichter 28 dargestellt. An den wechselspannungsseitigen Anschlüssen des Hilfsbetriebe- wechselrichters 28 sind Hilfsantriebe angeschlossen, die hier nicht explizit dargestellt sind. Der Dieselmotor 2 und der permanent erregte Synchrongenerator 4 sind läuferseitig me ^¬ chanisch miteinander gekoppelt, wobei dieser permanent erreg ^¬ te Synchrongenerator 4 ständerseitig mit wechselspannungssei ^¬ tigen Anschlüssen des generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 12 des Spannungszwischenkreis-Umrichters 6 ver- knüpft ist.

Da dieses Ersatzschaltbild ein Ersatzschaltbild einer diesel ^¬ elektrischen Lokomotive ist, ist mit 30 ein Traktionscontai-

ner bezeichnet, der die Stromrichterelektronik aufnimmt. Außerhalb dieses Traktionscontainers 30 sind der Bremswider ^¬ stand und der dieselangetriebene permanent erregte Synchron ^¬ generator 4 angeordnet. Die vier Drehstrom-Asynchronmotoren 8 sind die Motoren der beiden Drehgestelle einer dieselelektrischen Lokomotive.

Der Bremswiderstand 20, der in diesem Ersatzschaltbild als ein Widerstand ausgeführt ist, kann auch aus in Reihe oder parallel geschalteten Widerständen aufgebaut sein. Der abschaltbare Thyristor 22 ist in der Realisierung ein Strom- richter-Brückenzweigmodul, bei dem an Stelle eines zweiten abschaltbaren Thyristors nur die zugehörige Freilaufdiode verwendet wird.

Die FIG 2 zeigt ebenfalls ein Ersatzschaltbild eines aus der eingangs genannten Veröffentlichung "EPE' 2005, Dresden" bekannten dieselelektrischen Antriebssystems. Dieses Ersatzschaltbild unterscheidet sich vom Ersatzschaltbild gemäß FIG 1 dadurch, dass an Stelle eines generatorseitigen selbst ^¬ geführten Pulsstromrichters 12, der in dieser Veröffentli ^¬ chung auch als IGBT-Gleichrichter bezeichnet wird, ein Dioden-Gleichrichter 32 vorgesehen ist. Diese Schaltung eines dieselelektrischen Antriebssystems ist gegenüber dem diesel- elektrischen Antriebssystem gemäß FIG 1 weniger aufwendig, da für den generatorseitigen Stromrichter nur Dioden benötigt werden. Diese erfordern keine Ansteuereinrichtung wie die abschaltbaren Leistungshalbleiterschalter, insbesondere Insula- ted-Gate-Bipolar-Transistoren (IGBT) , des IGBT-Gleichrichters der FIG 1. An Stelle des permanenterregten Synchrongenerators 4 im Ersatzschaltbild der FIG 1 bzw. 2 kann ebenfalls ein fremderregter Synchrongenerator oder auch ein Asynchrongenerator verwendet werden. Beim fremderregten Synchrongenerator ist zusätzlich eine Schaltungsanordnung für die Felderregung notwendig. Auch bei der Verwendung eines Asynchrongenerators ist eine zusätzliche Schaltungsanordnung notwendig, mit der im Asynchrongenerator ein Feld aufgebaut werden kann.

Ungeachtet dieser unterschiedlichen Ausführungsformen des dieselelektrischen Generators bleibt der Spannungszwischenkreis-Umrichter 6 unverändert. Das heißt, es wird immer ein Bremschopper 10 benötigt, um die Drehfeldmaschinen 8 elekt- risch abbremsen zu können. Somit wird der Brückenzweig des Bremschoppers 10, eine Realisierung des dargestellten Brems- stellers 22, nur im Bremsbetrieb dieses dieselelektrischen Antriebssystems benötigt. Im Fahrbetrieb wird dieser Brems ^¬ steiler nicht benutzt.

In der FIG 3 ist ein Ersatzschaltbild einer vorteilhaften Ausführungsform einer ersten Ausführungsform eines Spannungszwischenkreis-Umrichters 34 eines dieselelektrischen An ^¬ triebssystems nach der Erfindung schematisch dargestellt. In diesem Ersatzschaltbild ist ebenfalls ein Generator 36 des dieselelektrischen Antriebssystems als Ersatzschaltbild dar ^¬ gestellt. Dieser Spannungszwischenkreis-Umrichter 34 unterscheidet sich vom bekannten Spannungszwischenkreis-Umrichter 6 gemäß FIG 1 bzw. 2 dadurch, dass generatorseitig zwei selbstgeführte Pulsstromrichter 38 und 40 vorgesehen sind, die gleichspannungsseitig elektrisch parallel zur Zwischen ^¬ kreis-Kondensatorbatterie 16 des Gleichspannungs-Zwischen- kreises 18 geschaltet sind. Leistungsmäßig entsprechen diese beiden selbstgeführten Pulsstromrichter 38 und 40 der Leis- tung des selbstgeführten Pulsstromrichters 12 des Spannungs ^¬ zwischenkreis-Umrichters 6 der FIG 1. Das heißt, die instal ^¬ lierte Leistung und damit die verwendete Chipfläche der Leis- tungshalbhalbleiterschalter der generatorseitigen Stromrichter ist unverändert.

Eingangsseitig ist der generatorseitige selbstgeführte Puls ^¬ stromrichter 38 bzw. 40 mit einem dreiphasigen Wicklungssystem 42 bzw. 44 des Generators 36 elektrisch leitend verbunden. Im Ersatzschaltbild sind von diesem Generator 36 mit zwei dreiphasigen Wicklungssystemen 42 und 44 jeweils pro

Phase eine Spannungsquelle 46 bzw. 48 und eine Induktivität 50 bzw. 52 dargestellt. Mittels jeweils eines Widerstandes 54, insbesondere eines Bremswiderstandes 54, sind Ausgangs-

phasen Rl, Sl, Tl des ersten dreiphasigen Wicklungssystems 42 des Generators 36 mit korrespondierenden Ausgangsphasen R2, S2, T2 des zweiten dreiphasigen Wicklungssystems 44 des Gene ^¬ rators 36 elektrisch leitend verbunden.

Mit dieser Schaltung des Spannungszwischenkreis-Umrichters 34 sind nun verschiedene Betriebsarten möglich:

a) Fahrbetrieb: Da die beiden dreiphasigen Wicklungssysteme 42 und 44 des Ge ^¬ nerators 36 die gleiche Spannung Ui, U ₂ liefern, können die generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter 38 und 40 gleichphasig getaktet werden. Diese generatorseitigen selbst ^¬ geführten Pulsstromrichter 38 und 40 weisen für eine kontinu- ierliche Steuerung der Leistung einen Pulsweitenmodulator auf, der explizit in dieser Figur nicht dargestellt ist. Mit ^¬ tels eines derartigen Pulsweitenmodulators wird eine Sinus- Dreieck-Modulation bzw. eine Supersinus-Modulation bzw. Raumzeiger-Modulation durchgeführt. Bei einer Sinus-Dreieck-Modu- lation wird eine Sollspannung U ^* , auch als Referenz-Sinus- Spannung bezeichnet, mit einer hochfrequenten Dreieckspannung U _D verglichen. Am Ausgang eines derartigen Modulators stehen dann beispielsweise drei pulsweitenmodulierte Phasenspannun ^¬ gen U _R ,s, _T an. Werden die beiden generatorseitigen selbstge- führten Pulsstromrichter 38 und 40 im Fahrbetrieb gleichpha ^¬ sig getaktet, so entspricht dies, dass die beiden Dreieck ^¬ spannungen U _DI und U _D2 deckungsgleich sind. Mit der zur jeder ^¬ zeit gleichen Spannung U _R i, _S i,τi und U _R2 , _S 2,τ2 an den Eingängen der beiden generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter 38 und 40 bleibt eine Differenzspannung U _Br jeweils über einen

Bremswiderstand 54 gleich Null. Damit geht keine Leistung in diesen Bremswiderständen 54 verloren. Die volle vom dieselelektrischen Generator 36 erzeugte Leistung wird ohne Verluste in die Zwischenkreis-Kondensatorbatterie 16 des Gleich- spannungs-Zwischenkreises 18 des erfindungsgemäßen Spannungs ^¬ zwischenkreis-Umrichters 34 eingespeist.

b) Bremsbetrieb I:

Wenn Leistung aus der Zwischenkreis-Kondensatorbatterie 16 des Gleichspannungs-Zwischenkreises 18 des Spannungszwischen ^¬ kreis-Umrichters 34 verbraucht werden soll, kann mittels der generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter 38 und 40 im Generator 36 mit zwei dreiphasigen Wicklungssystemen 42 und 44 Drehmoment aufgebaut werden. Dadurch wird der Genera ^¬ tor 36 beschleunigt. Diese Leistung kann insofern weitergege ^¬ ben werden, da der Dieselmotor im Schleppbetrieb diese auf- nehmen kann. Somit ist dieser Bremsbetrieb I dadurch gekennzeichnet, dass in die Zwischenkreis-Kondensatorbatterie 16 vom lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter 14 rückgespeiste Energie zwischengespeichert wird und diese durch die ^¬ selmotorisches Bremsen abgebaut wird.

c) Bremsbetrieb II:

Ist bei einer höher werdenden Bremsleistung ein Verbrauchen im Dieselmotor nicht weiter möglich, werden die vorhandenen Bremswiderstände 54 zur Vernichtung der Energie verwendet. Damit an den Widerständen 54 jeweils Energie in Wärme umge ^¬ wandelt werden können, muss eine entsprechende Differenzspan ^¬ nung U _Br jeweils an einem Bremswiderstand 54 abfallen. Um ei ^¬ ne derartige Differenzspannung U _Br erzeugen zu können werden die beiden generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter 38 und 40 derart gesteuert, dass ein Spannungs-Nullsystem entsteht. Dadurch, dass die Spannungen U _R i, U _S i, U _T i, U _R2 , U _S 2 und U _T2 an den Eingängen der beiden generatorseitigen selbst ^¬ geführten Pulsstromrichter 38 und 40 beliebig zwischen Null und einer maximalen Zwischenkreisspannung U _zw einstellbar sind, kann auch eine Differenzspannung U _Br jeweils zwischen einem Eingang des generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 38 und einem korrespondieren Eingang des generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 40 aufgebaut werden. Durch die so erzeugte Differenzspannung U _Br fließt je- weils ein Strom durch die Bremswiderstände 54.

Für die kontinuierliche Steuerung der an den Bremswiderständen 54 umgesetzten Leistungen gibt es verschiedene Verfahren.

Wenn man davon ausgeht, dass jeder der Phasen Rl, Sl, Tl, R2, S2 und T2 mittels einer Pulsweitenmodulation, insbesondere einer Sinus-Dreieck-Modulation, angesteuert werden, so ergibt sich eine besonders einfache Realisierung zur Erzeugung eines Spannungs-Nullsystems . Durch eine Verschiebung einer Dreieckspannung U _Dl bzw. U _D2 des generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 38 bzw. 40 in Bezug zur Dreieckspannung U _D2 bzw. U _Dl des generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 40 bzw. 38 verschieben sich die Phasenspannungen U _RI bzw. U _R2 , U _SI bzw. U _S2 und U _T i bzw. O _Ύ2 zueinander, wodurch eine Differenzspannung U _Br über den jeweiligen Bremswiderstand 54 entsteht .

In der FIG 4 sind in einem Diagramm über der Zeit t jeweils eine Phasenspannung U _RI und U _R 2, jeweils eine Dreieckspannung U _Dl und U _D2 und eine Sollspannung U ^* dargestellt. Diesem Dia ^¬ gramm kann entnommen werden, dass die Dreieckspannung U _D2 ge ^¬ genüber der Dreieckspannung U _D i um 180° elektrisch phasenverschoben ist. Durch eine kontinuierliche Phasen-Verschiebung zwischen 0° und 180° el einer dieser Dreieckspannungen U _D i bzw. U _D2 zur anderen Dreieckspannung U _D2 bzw. U _D i kann kontinu ^¬ ierlich die Bremsleistung eingestellt werden.

Aus diesem Diagramm der FIG 4 ist ebenfalls erkennbar, dass zu jedem Zeitpunkt die Mittelwerte der Phasenspannungen U _RI und U _R2 über eine Pulsperiode gleich ist. Das heißt, die Grundschwingung der pulsweitenmodulierten Phasenspannungen U _RI und U _R2 folgt weiterhin der Sollspannung U ^* . Somit ist der Generatorstrom bzw. dessen Drehmoment weiterhin regelbar, wo- bei gleichzeitig mittels der Generierung eines Spannungs- Nullsystems eine überschüssige Energie mittels der Bremswi ^¬ derstände 54 in Wärme umgewandelt werden kann.

Neben der Phasenverschiebung einer Dreieckspannung U _D i bzw. U _D2 gegenüber der anderen Dreieckspannung O _Ό2 bzw. U _D i kann ein Spannungs-Nullsystem auch mittels einer Verschiebung des Taktverhältnisses der pulsweitenmodulierten Phasenspannungen U _RI , U _SI und U _T i des generatorseitigen selbstgeführten Puls-

Stromrichters 38 gegen die pulsweitenmodulierten Eingangs ^¬ spannungen U _R2 , U _S2 und U _T2 des generatorseitigen selbstgeführ ^¬ ten Pulsstromrichters 40 erzeugt werden. Dazu wird in einem Teilsystem zur Sollspannung U ^* eine der Bremsleistung propor- tionale Gleichspannung δu addiert, während für das anderer Teilsystem diese Gleichspannung δu abgezogen wird. Allen gemeinsam ist, dass ein Spannungs-Nullsystem generiert wird, das wegen der Symmetriebedingungen des freien Sternpunkts des Generators dabei in diesem keinen Strom anregt.

In der FIG 5 ist ein Ersatzschaltbild einer einfachen Ausführungsform der ersten Ausführung des dieselelektrischen Antriebssystems nach der Erfindung veranschaulicht. Diese ein ^¬ fache Ausführungsform unterscheidet sich von der vorteilhaf- ten Ausführungsform gemäß FIG 3 dadurch, dass an Stelle von drei Bremswiderständen 54 nur zwei Bremswiderstände 54 oder aber nur einen Bremswiderstand 54 verwendet werden. Welche Eingangsphase Rl bzw. Sl bzw. Tl des ersten generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 38 mit einer korrespondie- renden Eingangsphase R2 bzw. S2 bzw. T2 des zweiten generatorseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 40 elektrisch leitend verbunden wird, ist unerheblich. In dem Ersatzschalt ^¬ bild dieser FIG 5 ist die Eingangsphase Tl mit der korrespon ^¬ dierenden Eingangsphase T2 und die Eingangsphase Sl mit der korrespondierenden Eingangsphase S2 jeweils mittels eines Bremswiderstandes 54 elektrisch leitend verbunden. Da bei dieser einfachen Ausführungsform der ersten Ausführung des dieselelektrischen Antriebssystems nur zwei Bremswiderstände 54 verwendet werden, kann auch nur 2/3 der in der Ausfüh- rungsform der FIG 3 anfallenden Bremsleistung in Wärme umgesetzt werden. Wird nur ein Bremswiderstand 54 verwendet, so kann gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 3 nur 1/3 der anfallenden Bremsleistung in Wärme ungesetzt werden.

Weisen die beiden mehrphasigen Wicklungssysteme 42 und 44 des Generators 36 jeweils einen herausgeführten Sternpunkt 54 und 56 auf (FIG 6), so kann der eine Bremswiderstand 54 an Stelle an einer Eingangsphase Rl bzw. Sl bzw. Tl und einer korres-

pondierenden Eingangsphase R2 bzw. S2 bzw. T2 an diese beiden Sternpunkte 54 und 56 angeschlossen werden. Dadurch verändert sich nicht die Funktionsweise des erfindungsgemäßen diesel ^¬ elektrischen Antriebssystems gemäß der Ausführungsform nach FIG 5.

Wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen dieselelektrischen Antriebssystems ist die Verbindung zwischen zwei dreiphasigen Spannungssystemen über Bremswiderständen 54. Gegenüber dem gattungsgemäßen dieselelektrischen Antriebssystems gemäß FIG 1 sind beim erfindungsgemäßen dieselelektrischen Antriebssystem der IGBT-Gleichrichter und der Bremssteiler funktionell vereint. Wo bisher im Fahr- und Bremsbetrieb jeweils einer der beiden ungenutzt war, kann beim erfindungsgemäßen diesel- elektrischen Antriebssystem im Fahr- und Bremsbetrieb beide Stromrichter gleichzeitig genutzt werden. Durch die funktio ^¬ nelle Integration beider Stromrichter in zwei generatorseiti- ge selbstgeführte Pulsstromrichter 38 und 40 hat sich nicht nur der Leistungshalbleiteraufwand halbiert, sondern eben- falls die Kosten.