Verfahren und Anordnungen für die Speisung beliebiger Verbraucher
über steuerbare Halbleiterelemente. Wie bereits vorgeschlagen wurde, können elektrische
Verbraueher beliebiger Art, doh. ohmsche, induktive, kapazitive, solche mit und
ohne Gegenspannung und Kombinationen daraus über steuerbare Halbleiterelemente dadurch
gesteuert und geregelt werden,daß die Ein- und Ausschaltzeit, d.h. ihr Tastbetrieb,
variiert wird. Tastbar sind solche elektronischen Verstärkerelemente,
die von Haus aus ein Ein- oder lusachalten des Leistungsstromes ermöglichen.wenn
ihr Steuerstrom entsprechend ein- oder ausgeschaltet wird 0 Tastbar sind ferner
Stromrichterventileg vorzugsweise auf der Halbleiterbaeis, die ein Ein- und Ausschalten
ermöglichen,wenn der Steuerstrom in der einen oder anderen Richtung verändert wird
(Transswitch). Ebenfalls tastbar sind Stromrichterventile, die Sperrspannungen in
beiden Richtungen aufnehmen können, und deren Einschaltung in der Durchlaßrichtung
zu beliebiger Zeit erfolgen kann, die aber durch einen kurzzeitigen Gegenstromstoß
-im allgemeinen einem Kondensator entnommen- gelöscht werden Müssen* Ist die Freiwerdezeit
solcher Ventile sehr niedrig, in der Größenordnung von einigen Mikrosekunden, wie
das z0B0 bei steuerbaren Siliziumzellen der Fall ist, dann kann die zu
installierende
Kondensatorleistung sehr klein gehalten werden, wenn insbesondere
J.n(lWr-tivn
verbrauche= fx_eilaufven-@ile vorgesehen werden, .auwelche der Verbraucherstrom
kommutiert wird. Der Vorteil solcher tastbaren Anordnungen ist der, daß bei Vorhandensein
einer Gleich- oder Wechselstromquelle der Strom eines beliebigen Verbrauchers nach
Vorgabe eines beliebigen Sollwertes in einfacher Weise geregelt werden kann, indem
eine Zwei= punktregelung in der Weise erfolgt, daß das tastbare Ventil bei Unterschreitung
eines Stromminimalwertes ein= und bei Überschreitung eines Strommaximalwertes ausgeschaltet
wird. Auf Grund der bei tastbaren elektronischen Ventilen erreichbaren hohen Schaltfrequenz
ergeben sich keine Stabilisierungsprobleme.Process and arrangements for the supply of any consumer via controllable semiconductor elements. As has already been suggested, electrical consumers can be of any type, doh. Ohmic, inductive, capacitive, those with and without counter voltage and combinations thereof can be controlled and regulated by means of controllable semiconductor elements in that the on and off times, that is to say their push-button operation, is varied. Palpable are those electronic amplifier elements that turn the house from a single or lusachalten ermöglichen.wenn of the power flow control their current corresponding to 0 is switched off or palpable are further Stromrichterventileg preferably on the Halbleiterbaeis which allow switching on and off when the control current in is changed in one direction or the other (transswitch). Converter valves, which can absorb blocking voltages in both directions, and which can be switched on in the forward direction at any time, but which must be extinguished by a brief countercurrent surge - generally taken from a capacitor - are also tactile * If the release time of such valves is very short, in the order of magnitude of a few microseconds, as is the case with controllable silicon cells, the capacitor output to be installed can be kept very small if, in particular, Jn (lWr-tivn consume = fx_eilaufven- @ ile are provided, which is used to commutate the consumer current The advantage of such tactile arrangements is that, when a direct or alternating current source is present, the current of any consumer can be regulated in a simple manner according to the specification of any desired value by a two-point control in such a way that the tactile valve is undershot a the minimum current value is switched on = and switched off when a maximum current value is exceeded. Due to the high switching frequency that can be achieved with tactile electronic valves, there are no stabilization problems.
Den nachfolgenden Erfindungsgedanken liegt die Aufgabe zugrunde, Schaltungen,
Anordnungen und Verfahren anzugeben, die es ermöglichen, einen beliebigen Verbraucher
in verschiedenen Quadranten des Strom---Spannungs-Kennlinienfeldes unter Verwendung
von tastbaren und nicht tastbaren Ventilen zu betreiben, wobei besonderer Jett darauf
gelegt wird, den Aufwand an zu installierender Ventilleistung so klein wie mäglich
zu halten. Gegenüber dem augenblicklichen Stand der Technik haben die neuen Anordnungen
das rderkmal.daß der zu installierende Ventilaufwand teilvieise _ bis auf die Hälfte
und weniger reduziert werden kann. Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die
Speisung, Steuerung und Regelung eines beliebigen Verbrauchers mit verschiedenen
Energie=, Strom und Spannungsrichtungen aus Gleich und Wechselstromquellen unter-Verwendung
von steuerbaren und nicht steuerbaren Stromrichterventilen. Erfindungsgemäß übernehmen
echselnd Verschiedene.
bei v;:::°schiedenen Strom- und
,Spatzntzng:;r @_cli.t@ungEr@ cic::. @`@;@.9@a@°aucl@er:@ <,
Eu werden also mit den tastbaren (Trioden) und nicht tast-
garen (Dioden) Ventilen bzwo steuerbaren Halbleitern mehrere
Fiuzktionen für das Ein- und Austasten der elektrischen und
mecha-
Cde
nischen Energiistung wahrgenommen; mit anderen,Worten, es
werden die vorhandenen Ventile in verschiedenen -Quadranten
des
Strom--Spannungs-Renalinienfeldes betriebene um damit ihre
Aus-
1-v..stung günstiger zu gestalten und somit den Aufwand zu
reduzie-
ren.
An Hand e-.;.er Zeichnung sei ein schematisches Ausführungs-
beispiel der Erfindung erläutert- -
In Figa 1 ist Zunächst dargestellte welcher Aufwand an
steuerbaren und nicht steuerbaren Ventilen benötigt wird, wenn
ein beliebiger Verbraucher '! in allen Vierquadranten betrieben
war
den soll unter der Annahme, daß entweder zwei Gleichstromquellen
2a und 2b oder eine Gleichstromquelle mit Ylittelanzapfung
zur
Verfügung steht. Dabei. handelt es sich um Zweirichtungsgleich-
stromquellen, d.ha um solche, die Strom in-beiden Richtungen
zu
führen in der Lage sind, wie z.B. Akkumulatoren, Gleichstrog-
maschinen, Antiparallelschaltungen von Gleich- und Jechselrichtern
etc.o Die steuerbaren Halbleiterelementes wie zeBe 3a und 3b,
sowie 4a und 4b, müssen hier auch löschbar bzwo tastbar sein,
während die nicht tastbaren Dioden 5a und 5b nur b ö'tigt werden,
wenn eine Rückarbeit an die Gleichstromquelle erfolgen soll, die
die Energie fier die Aufladung d .es Verbrauchers i geliefert hat.
@@ärd z.B. aus der Zweirichtungsgleichstromquelle 2a dem Verbraucher
`ß Energie zugeführt, so wird diese mit dem Ventil 3a eingetastet,
und das Ventil 4a wird ständig offengehalten, um den zu löschenden Strom zu übernehmen
tzad somit als Freilaufventil zu arbeiten.The following inventive concept is based on the object of specifying circuits, arrangements and methods that make it possible to operate any consumer in different quadrants of the current --- voltage characteristic field using tactile and non-tactile valves, with a special jet being placed on them to keep the cost of the valve capacity to be installed as small as possible. Compared to the current state of the art, the new arrangements have the rderkmal.d that the valve expenditure to be installed can be reduced to half or less. The invention relates to a method for supplying, controlling and regulating any consumer with different energy, current and voltage directions from direct and alternating current sources using controllable and non-controllable converter valves. Adopt according to the invention different.
at v; ::: ° different current and
, Spatzntzng:; r @ _cli.t @ ungEr @ cic ::. @ `@; @. 9 @ a @ ° aucl @ er: @ <,
Eu are therefore with the palpable (triodes) and not palpable
cook (diode) valves or controllable semiconductors several
Fictions for switching on and off the electrical and mechanical
Cde
niche energy performance perceived; in other, words, it
the existing valves are placed in different quadrants of the
Current - voltage renal line field operated in order to
1-v..stung to make cheaper and thus to reduce the effort.
ren.
On hand e -.;. He drawing is a schematic execution
Example of the invention explained -
In Figa 1 is initially shown what effort
controllable and non-controllable valves is needed when
any consumer '! operated in all four quadrants
the should assume that either two direct current sources
2a and 2b or a direct current source with Ylittelanzapfung for
Available. Included. it is bidirectional
power sources, i.e. those that supply power in both directions
are able to lead, such as accumulators, direct current
machines, anti-parallel connections of rectifiers and inverters
etc.o the controllable semiconductor elements like zeBe 3a and 3b,
as well as 4a and 4b, must also be erasable or palpable here,
while the non-tactile diodes 5a and 5b are only activated,
if a work back to the direct current source is to take place, which has supplied the energy fier the charging of the consumer i. @@ ärd eg from the bidirectional direct current source 2a to the consumer
`` ß energy is supplied, it is keyed in with valve 3a,
and the valve 4a is kept open all the time in order to take over the current to be extinguished and thus to work as a free-wheeling valve.
Bei gleicher Energierichtung, d.h. zum Verbraucher, aber Umgekehrter
Strom® und Spannungsrichtung, arbeiten die Ventile 3b und 4b au. der Zweirichtungsgleichstromquelle
2b. Zwecks Umkehr der Energierichtung ist erforderlich, daß der Verbraucher 'f eine-Induktivität
bzw. einen magnetischen Speicher enthält, der durch Einschaltung eines der Ventile
4a oder 4b aufgeladen wird und beim Löschen dieser Ventile über die beiden Dioden
5a und 5b auf die Gleichstromquellen zurüokspeist.With the same direction of energy, i.e. towards the consumer, but vice versa
Current® and voltage direction, the valves 3b and 4b work au. the bidirectional DC power source
2 B. For the purpose of reversing the direction of energy, it is necessary for the consumer to have an inductance
or contains a magnetic memory, which by switching on one of the valves
4a or 4b is charged and when these valves are cleared via the two diodes
5a and 5b feed back to the direct current sources.
In.Fig. 2 ist'eine Schaltung angegeben,die einen Vierquadrantenbetrieb
bei Vorhandensein von zwei Zweirichtungsstromquellen mit
zwei tastbaren (3a und 3b) und zwei Freilaufventilen (5a inad
b)
ermöglicht. Als Verbraucher ist hier beispielsweise ein. Anker
eines .
Gleichstrommotors 6 mit seiner Ankerinduktivität 7 angenommen.
Hier wird so verfahren, daß beim Eintasten vorn Energie *in
den .
Verbraucherkreis, z.B. aus 2a über 3a9 der Freilaufstrom über@die
antiparallele rtreilaufdiodeg z.B. 5b, rund die zweite Stromquelle,
z.B. 2b,,fließt. Beim.Austasteng d.h. Rücktransport von Energie
in die Stromquelle 2a, erfolgt die Aufladung der Iriduktivität
7
über das zweite löschbare Ventil, z.B. 3b, in Reihe mit einer
.
Stromquelle, zRB. 2b, und der Freilauf über die andere anti-
parallele Diode, z.B.@5a, und die andere Stromquelle, zeB.2a. Es
fließt hierbei ein Blindstrom über die beiden Stromquellen, was jedoch bei kleineren
Leistungen nicht so ins Gewicht fällt gegenüber dem Vorteil, daß nur zwei tastbare
und zwei nicht tastbare Ventile benötigt werden. Der Strom des Verbrauchers wird
beispielsweise mit dem Gleichstromwandler 13 erfasst und dient als Ausgangsgröße
über eine hier nicht näher dargestellte, an sich bekannte Logik-Schaltung für die
Zündung und Löschung der tastbaren Ventile. Voraussetzung für das befriedigende
Arbeiten einer solchen.Anordnung mit zwei Gleichstromquellen bei größeren
Lei-
stungen ist es, daB der Energiebedarf in beiden Drehrichtungen des Motors
etwa der gleiche-ist,weil sonst die beiden Stromquellen, beispielsweise Akkubatterien,
verschieden beansprucht werden. Eine Schaltung mit nur einer Zweirichtungsgleichstromquelle
8 zeigt Fig. 3. Hier wird ein Vierquadrantenbetrieb mit zwei tastbaren Ventilen
10a/b. zwei steuerbaren Ventilen l1a/b, die lediglich einzuschalten gestatten, und
mit vier nicht steuerbaren Ventilen (Dioden) ermöglicht. Das Neue dieser Anordnung
besteht darin,daß wiederum insgesamt nur zwei tastbare Ventile sowohl zum Ein- als
auch zum Austasten der Energie notwendig sind, wobei eine antiparallele Brückenanordnung
aus vier steuerbaren und vier nicht steuerbaren Ventilgruppen verwendet wird, wobei
von den steuerbaren Ventilen lediglich die Hälfte tastbar sein muss. Der Vierquadrantenbetrieb
soll an Hand der drei Figuren 3a
bis 3d näher erläutert Irrerden. Als Verbraucher wird Wiederum
ein
Aalcer eines Gleichstrommotors 9 angenommengdessen Ankerinduktivität
nich:4 gesondert #>,ngegeben istgdie aber im Falle einer echten
Rück-
arbeit bis auf die Verbraucherspannung Null vorhanden sein
muss.
In den Diagrammen. rechts der Schaltung ist angegeben. in welchem
Quadranten des Drehzahl-Drelx-momentcgennlinienfeldes n/Md
bzw.
Spannungs-Strom,--Nennlinienfeldes U/J jeweils gearbeitet wird,
wenn
die Ventile entsprechend ausgesteuert werden bzwoStrom führen.
Es bedeiitetgdaß die voll ausgezogenen Ventile 11b und 12c
bei-
spielsweise bei Treiben rechts (Fig.3a) während dieses Betriebs-
zustandes dauernd.durchlässig gehälten werden bzw. durchlässig
sind, während das nur halbschraffierte Ventil 10a stromabhängig
getastet wird, was wiederum durch Erfassen des Ankerstromes
mit
dem Wandler 13 erfolgt. 1Fyie bereits erwähnt, zeigt Fig. 3a
den Bea-
triebszuetand Treiben rechts. Es wird positive"Leistühg P@,
der Strom
quelle 8 entnommen bzw. dem Verbraucher 9 zugeführt. Fig. 3b
zeigt
Bremsen re, aLits a indem sich die Stromrichtung umkehrt. Das
wird da-
,durch eingeleitetfl daß von den vier steuerbaren Zellendrei
gesperrt
sind und lediglich die tastbare-Zelle 10b über die Diode 12a
die
Ankerinduktivität int Tastbetrieb auflädt. Beim Löschen
von 10b
fließt der Rückarbeitsstrom über die Diode 12a und 12d weiter.
Es
wird Betrieb im Quadranten links oben gemacht.* Fig.
30 zeigt
den Betriebszustand im Quadranten links unten bzw. bei Treiben
links. Dieser Betriebszustand ergibt sich ganz automatisch,wenn
die
gleiche Tasttriode 10b wie in Fig. 3b weiterbetrieben und zusätz-
Triode 1Yia eingeschaltet wird, um einen
1la und? 12d zu ermöglichen. Schliesslich wird
b;1 orr;7@rr:."et .e@ links int Quadranten .rechts unten
nach Figo,
indem das tastbare Ventil. 10a wiederum die Anker-
induktivitgt auflädt Sund bei seiner Löschung der Strom über die Dioden 121-D und
12c weiterfließt.In Fig. 2 is a circuit specified which has a four-quadrant operation in the presence of two bidirectional current sources two tactile (3a and 3b) and two free-wheeling valves (5a inad b)
enables. As a consumer here is for example a. Anchor one.
DC motor 6 with its armature inductance 7 assumed.
The procedure here is such that when you key in, energy * goes into the.
Consumer circuit, e.g. from 2a via 3a9 the freewheeling current via @ the
antiparallel rtreilaufdiodeg e.g. 5b, around the second power source,
e.g. 2b ,, flows. Beim.Austasteng ie return transport of energy
The iriductance 7 is charged into the current source 2a
via the second erasable valve, e.g. 3b, in series with one.
Power source, e.g. 2b, and the freewheel over the other anti-
parallel diode, e.g. @ 5a, and the other current source, zeB.2a. In this case, a reactive current flows through the two power sources, which, however, is not so important in the case of lower powers compared to the advantage that only two tactile and two non-tactile valves are required. The current of the consumer is detected, for example, with the DC converter 13 and serves as an output variable via a logic circuit, not shown here, known per se, for the ignition and extinction of the tactile valves. The prerequisite for such an arrangement with two direct current sources to work satisfactorily at higher powers is that the energy requirement in both directions of rotation of the motor is approximately the same, because otherwise the two current sources, for example rechargeable batteries, are stressed differently. A circuit with only one bidirectional direct current source 8 is shown in FIG. 3. Here, four-quadrant operation with two tactile valves 10a / b. two controllable valves l1a / b, which can only be switched on, and with four non-controllable valves (diodes). The novelty of this arrangement is that again only two tactile valves are necessary both for switching the energy on and off, an anti-parallel bridge arrangement of four controllable and four non-controllable valve groups being used, with only half of the controllable valves must be palpable. The four-quadrant operation is based on the three Figures 3a to 3d explained in more detail errerden. As a consumer, again becomes a
Aalcer of a DC motor 9 assumed its armature inductance
not: 4 separate #>, but this is given in the case of a real return
work to the consumer voltage must be zero.
In the diagrams. to the right of the circuit is indicated. in which
Quadrants of the speed-Drelx-torque line field n / Md resp.
Voltage-current, - nominal line field U / J is worked in each case if
the valves are controlled accordingly or carry current.
It means that the fully extended valves 11b and 12c both
for example in the case of drifts on the right (Fig. 3a) during this operating
be kept permanently permeable or permeable
are, while the only half-hatched valve 10a is current-dependent
is sensed, which in turn is achieved by detecting the armature current
the converter 13 takes place. 1Fyie already mentioned, Fig. 3a shows the bea-
drifting state drifting right. It becomes positive "Leistühg P @, the current
source 8 removed or fed to the consumer 9. Fig. 3b shows
Brake re, aLits a by reversing the direction of the current. That will be
, through the fact that three of the four controllable cells are blocked
are and only the tactile cell 10b via the diode 12a
Arr erinduktivität int inching charges. When deleting 10b
the regenerative current continues to flow through diodes 12a and 12d. It
Operation is made in the upper left quadrant. * Fig. 30 shows
the operating status in the lower left quadrant or in the case of drifts
Left. This operating state arises automatically when the
same sensing triode 10b as in Fig. 3b continued to operate and additional
Triode 1Yia is turned on to one
1la and? 1 to enable 2d. Finally will
b; 1 orr; 7 @ rr:. "et .e @ left int quadrant. bottom right according to Figo,
by the tactile valve. 10a turn the anchor
When it is extinguished, Sund charges inductively and the current continues to flow through diodes 121-D and 12c.
Auch hier läßt sich durch die bereits bekannte Möglichkeit der Gleichspa.anungstransformation
unter Verwendung von "tastbaren Ventilen der Motor bis auf die Drehzahl Null abbremsen.Here, too, the already known possibility of equal-voltage transformation
brake the motor down to zero speed using "tactile valves".
Erfolgt der Energie- und Drehrichtungswechsel mit verhältnismässig
niedriger Frequenz, wie das beispielsweise bei einem Batteriefahrzeug der Fall ist,
so können anstelle der steuerbaren Ventile auch Schalter verwendet werden. Der Aufwand
läBt" sich klein halten, wenn erfindungsgemäß nach Fig. 4 eine Diodenbrücke aus
den vier Dioden 12a bis 12d und ein mit dem Schalter 14 umschaltbares tastbares
Ventil 10 verwendet wird. Ferner sind noch zwei mechanische Ein-- und Ausschalter
15a/b erforderlich.If the energy and direction of rotation change with proportionally
low frequency, as is the case, for example, with a battery vehicle,
so switches can also be used instead of the controllable valves. The effort
Can be kept small if, according to the invention, according to FIG. 4, a diode bridge is made
the four diodes 12a to 12d and one with the switch 14 switchable tactile
Valve 10 is used. There are also two mechanical on and off switches
15a / b required.
Aus den Fißo 3a bis 3d geht hervor, in welchem Schaltzustand sich
,die Schalter 14 und 15 befinden müssen, um Betrieb in dem jeweiligen tuadranten
zu machen. Nird keine Rückarbeit auf die Stromquelle 8 verlängt, so entfallen die
Dioden 12a und 12b.From Fißo 3a to 3d it can be seen in which switching state, the switches 14 and 15 must be in order to make operation in the respective tuadrant. If no work back to the current source 8 is extended, the diodes 12a and 12b are omitted.
In Fig. 5a bis 5a sind Schaltungen bei Verwendung eines
Hauptstrommotors
angegeben,der nach wie vor für Fahrzeuge Bedeutung hat. Ohne mechanische Kontakte
zu verwenden, ermöglicht eine Schaltung nach Fig. 5a einen Betrieb des Hauptstromaotors
mit dem Anker 9 und seiner Feldwicklung 17 in allen Vierquadranten, wobei
insbesondere
hier ein stabiler Bremsbetrieb mit größtmöglichem Dreh mouent auch bei geschwächtem
Feld erreicht wird. Das Neue dieser-Schaltung besteht darinv daß parallel zu der
Hauptatromwicklung 1? eia zusätzliches Freilaufventil 18 vorgesehen wird, und die
Haupt ntrc)mvricklung vor den tastbaren Ventilen 10a/b liegt,die über die Zünd-
und Fischvorrichtungen 16a/b vom Ankerstrom über den Wandler 13 beaufachlagt werden.
?'n Analogie zu den Schaltzuständen nach Fig. 3a und 3d wird hier ebenfalls beim
Bremsen die Anker- bzw. Feldinduktivität aufgeladen. Ausserdem ist mit dieser Sehal@ung
eine Regelung des Ankerbremsstromespder direkt über die Diodenbrücke 12a bis 12d
fliessen kann.durch entsprechende Feldstromverstellung möglich. Es ist ferner noch
ein steuerbares Ventil 19 für die Feldschwächung vorgesehen,das bei direktr Parallelschaltung
zur Feldwicklung -in Reihe mit den tastbaren Ventilen 10a/b nicht löschbar zu sein
braucht. In Abwandlung dieser koxztaktlosen Anordnung -zeigt Fig.5b eine Anordnnß,die
einen Zweiquadrantenbetrieb mit geregelter Gegznatromhremso bei einem Minimum an
Ventilen und mechanischen Kontakten ermöglicht. Diese Schaltung hat Bedeutung für
kleinere Batteriefahrzeuge. Das Neue besteht darin,daß die Hauptstrom Wicklung 17
wiederum ein getrenntes Freilaufventil 18 bekommt und in Reihe mit einem tastbaren
Ventil 10 liegt, ferner ein Dreht/ richtungswandler 22 mit zwei Umschaltkontakten
und noch ein Um-Schalter 23 für die Freilaufdiode 12 des Ankerstromes vorgesehen
wird. Es ist auch hier möglich, mit minimalem Aufwand kontaktlos
r: 1'i;3.dossh:;üt:'. 'L#Ä.tä zu paral''.e:-L zum Feld
ein steuer-
@@r -:3s Venti -. 20 geschaltet wird, das ähnlich wie in Fig.
5a in Ab--
häugigkeit von der Geschwindigkeit des Motors oder von der Höhe der Ankerspannung
eine und ausgeschaltet wird. Die Haupttasttriode 10 wird in Abhängigkeit vom Ankerstrom
über den Stromregler 21 getastetpder seinen Sollwert von Hand und seinen Istwert
über den l,`landler 13 erhält. Mit einer solchen Anordnung ist auch eine geregelte
Gegenstrombremsung möglich, wenn z.B. in der angegebenen Schaltstellung der Anker
die angegebene Polarität hat. wesentlich ist, daß hierbei der Ankerstrom je nach
Eintastung des Feldstromes geregelt werden kainn.In Fig. 5a to 5a circuits are given when using a main current motor, which is still important for vehicles. Without mechanical contacts to be used, enables a circuit according to Fig. 5a operation of Hauptstromaotors with the armature 9 and its field winding 17 in all four quadrants, wherein in particular here a stable braking operation with maximum rotational mouent is achieved even with a weakened field. The novelty of this circuit is that in parallel with the main atomic winding 1? Eia an additional free-wheeling valve 18 is provided, and the main ntrc) winding is in front of the tactile valves 10a / b, which are acted upon by the armature current via the converter 13 via the ignition and fishing devices 16a / b. In analogy to the switching states according to FIGS. 3a and 3d, the armature or field inductance is also charged here during braking. In addition, this view enables the armature brake current to flow directly via the diode bridge 12a to 12d by adjusting the field current accordingly. A controllable valve 19 is also provided for the field weakening, which does not need to be extinguishable in a direct parallel connection to the field winding in series with the tactile valves 10a / b. In a modification of this clockless arrangement, FIG. 5b shows an arrangement which enables two-quadrant operation with controlled counter-clockwise rotation with a minimum of valves and mechanical contacts. This circuit is important for smaller battery vehicles. The novelty is that the main current winding 17 again has a separate free-wheeling valve 18 and is in series with a tactile valve 10, furthermore a rotation / direction converter 22 with two changeover contacts and another changeover switch 23 for the free-wheeling diode 12 of the armature current is provided . It is also possible here, contactless with minimal effort r: 1'i;3.dossh:; üt: '. 'L # Ä.tä zu parallel''. E: -L to field a tax-
@@ r -: 3s Venti -. 20 is switched, which is similar to Fig. 5a in Ab--
frequency of the speed of the motor or the level of the armature voltage on and off. The main keying triode 10 is keyed depending on the armature current via the current regulator 21, which receives its setpoint manually and its actual value via the l, landler 13. With such an arrangement, controlled countercurrent braking is also possible if, for example, the armature has the specified polarity in the specified switching position. It is essential that the armature current can be regulated depending on the keying in of the field current.
_Fig. 5c zeigt eine weitere Abwandlung der tastbaren Brücken-
anordnung mit dem Neuen,daB ohne Verwendung mechanischer Kontakte
mit nur einer tastbaren Triode 10 entweder eine geregelte Gegen-
strombremsung oder auch eine echte Rückarbeit ermöglicht wird.
Es
werden hierbei zusätzlich die beiden Dioden 24a und 24b eingeführt
Die Dioden 12a und 12b sind nur erforderlich,wenn eine echte
Rückar--
bei,t in die Gleichstromquelle 8 erfolgen soll.
Eine weitere Möglichkeit des Betriebes in den gewünschten Qua-
dranten zeigt Fig" 5d. Das Neue besteht in einer kontaktarmen
An-
ordnung mit einem Polwender 22 und einem Schalter 25, der bei
Rückarbeit auf die Stromquelle 8 geöffnet ist.
4n stand der Fig. 3a bis 3d konnte gezeigt werden, daß eine
tastbare Brückenanordnung, gespeist aus einer Gleichstromquelle,
bestehend aus vier Dioden 112_a bis 12d, zwei tastbaren Trioden
10a/b
und zwei steuerbaren ra'riodca 1,1-/b, in der Lage ist, einen
Betrieb
in allen li'n-rcfuad.ranten zu ermöglichen. Damit kann" wie
in Fig.6
_@ i:gedeutev ist, einem beliebigen Verbraucher 26 Jechselstrom
und Frequenz zugeführt werden. Dieser Wechsel=
atrom kann der in FiG. 6 angegebenen Einrichtung 16 als Füh-
rungsgröße (Sollwert) zugeführt werden. Die Einrichtung 16 enthält die Zünd- und
Löscheinrichtungen für die tastbaren Ventile 10"/b. Ferner .einen einfachen Stromregler
und eine Umschaltlogik,die je nach Stromrichtung 10a oder 10b einschaltet. Eine
solche Brückenanordnung unterscheidet sich von den bekannten Blindleistungswechselrichterschaltungen
dadurch, daß bei verringertem Aufwand an steuerbaren und. nicht steuerbaren Ventilen
eine Regelung des Verbraucherstromes durch Veränderung der an den. Verbrauchen eingetasteten
Spannung erfolgt, obwohl die Zweirichtungsstromguelle 8 konstante Spannung hat.
sinngemäß läßt sich dann auch mit einer solchen Brückenanord-
:a,u?.g Drehstrom aus der Gleichstromquelle mit konstanter
Spannung
zeamittelbar e2zeugen, wie das in F 1b7.7 angegeben
ist, Das Neue
besteht da rin, daß witeüa@ Vev°brendung von drei tastbaren
Ventilen
10a bis 10c @.w@^@cl drei steu teerbaren Ventilen 11a bis 11c
eine= Dreiur
phasenbrückenschaltung geb's ldot wird, wobei zwecks Betriebes
in
allen vier Quadranten zu allen steuerbaren Zellen noch je eine
Diode antiparallel geschaltet wird. In xig. 7 ist als Verbraucher
27 ein Dreiphaseninduktionsmotor mit Kurzschlußläufer beispiels-
weise angegeben. Für die steuerbaren Ventile '11a bis 11c ist
le-
diglich eine Logik erforderlich, die die Ventile sperren muss,
üa,s ro JA --tU,d@s unmittelbar mit dem steuerbaren
geZündet wird. Die drei Dioden 12.,b, c
@sinrl nur wenn eine Rückarbeit bei -Äbbremsung
@:tDs Dr eh strommotors 27 orforderlich ist. Erfindungsgemäß
werden
rii e Ströme in der gewünschten-Kurvenform, normalerweise sinus-
vor.clehWromechanischen oder statischen Pilot
generator ;:0 atz ciz und Regeleinrichtungen 16a,b,c - .
vorgegeben. Eine I)i::zhzahlregelung soll erfindungsgemäß nach
dem
)ieitstroaverfahren erfolgen, indem- die Drehzahl n mit einer
Tächd-
muetermaschine 28 erm5.tte3.t und-mit Hilfe eines Drehzahlreglers-
29
auf einen vorgegebenen Sollwert n/soll geregelt wird, indem
dieser
;3ca@: iilotßerera@oc 3U die .Führungsgröße (Sollwert) J-Soll
vorgibt.
!1)1e Unwandlur- d efä Glci rhstr. omsßllwertes in -einen entsprechenden
-
kann nach bercita vorgeschlagenen Anordnungeü .
irfolgeno Uv, dar .l::z.!aufnoment des Drehstrommotors möglichst
hadi -
@,@z :t7 @: or., i .;t Yr.ocla eine übcs@Iagerte Regelung auf
einen bestimmten
Schlupf zwec1#P--#4.sr.5oJ.gp Die Sch@;l tuag
nach rig. ? hat gegenüber den
-i-i-reits bekz.,zyitcn `.i'astschaltungen =für die Speisüng
eines Dreh-
:::i;rommotors den Vorteixe daß die zu installierende Ventilleistung
bei günstiger Zellenauslastung auf die Hälfte herabgesetzt
werden
kann, Entsprechend dem Grundgedanken der Lrfindung, mit den tastbaren und nicht
tastbaren Ventilen möglichst mehrere Aiifgaben'zu erfüllen, sind in Fige 8 bis 13
Schaltungen angegeben mit" dem Neuen,daß ein vorzugsweise Gleichstromverbraucher
über tastbare Ventile aus einer Wechselstromquelle gespeist wird bzwo auf eine
zurückarbeiieet, wobei die Ventile gleichzeitig
or.er abwechselnd die Aufgabe der Stromregelung -durch Tasten
des
wl.(-,ich- und/oder Noch selri.chters und der Blindleistuazgseinapa-
?,i.1aL@g Übernehmen @J:@.gatJ@ o - -.
Zunäcäst Zeigt 7; 'igo - 8 den einpulsigen Betrieb.
Die Wechsel-
31 speist Übet ein. tastbares Ventil 33 beispielsweise
ct@.;der den .Anker eines Gleichstrommotors 9 mit
-dessen Induktivi-
tät 7. Für die :om-iautierung der tastbaren Zelle 33 ist ein
Frei-
laufventil. 34 vorgesehen.-Ausserdem.istzur Kompensation der
induktivität der teechselstromquelle cin Kondensator - 32 erforder-
l#Lch" dessen Kapazität umso kleiner sein känny - je hƒher
-die.
Tatfrequenz ist, Diese wiederum ist=davoä abhängig, wie genau
der eingetastete Ankerstrom ii geregelt wird. Um die Anke-ropen---
nung bzwo die Geschwindigkeit des Motors zu verr-nderng-@Wird
e:,.e Ankerspannungs- bzwo Drehzahlregelung-mit unterlagerter_'_
t)tromregelung (heitstro-averfahren) vorgeschlagen. In Figo
8
ist das Beispiel der hntserspannungsregelung- dargestellt a
indem .
der Ankersparuzungsistijert 'Jliist mit dem .Sollwert UAsoll
und die
Regelabweichung dom Regelverstärker 36- zugeführt- wird fl
der wie-
derum als Ausgang den Sollwert JAsoll für den Ankerstrom-Vor-
gibt. Dieser wird mit dem Ilnkeretromistwert JAist "erfaßt
über
den :iandler 13- verglichen: un.d einem . Stromregler.
35 zugeführt g
der gleichzeitig auch die Zünd- und Löscheinrichtung für das tastbare Ventil enthältg
sofern dieses nicht anderweitig löschbar ist (Transistoreng Transawitch)o
Der @äpirieb von Gtromrichtersehaltungen nach dem Tastbetrieb
hat doxi besonderen V%rteil,daß anstelle der unter Umständen
aufwen-
Stezt;a^geräte für die Phasenverschiebung des Steuerimpulses
eir
oi n f acher F.in-Ausverstärker für die Beauf schlageng der
tastbaren
Ventile verwendet werden kenne -
Ina. Fig. 9 ist die sinngemäß abgewandelte Schaltung für
den
zwcipulsigen Betrieb wiedergegeben.-Hier ist. nur die Gekundärwick-
Itui;; eines Einphasentransformators mit Mittelpunkt
vorgesehen. An
stalle der Ankerspannungsregelung (Fige8) ist hier eine Dreh$ahl-
regelung nach- der. Leitstromverfahren vorgesehen. Demgemäß
wird der
I^tweet der Drehzahl nist von der TachometermaSchine abgegriffen
und einem Drehzahlregler 39 zugeführt. Dieser gibt den
Stromsoll-
wert für den Stromregler 38 der zwei tastbaren,Ventile 33./b
vor.
Die :Impulse. für das Zünden und Verlöschen dieser beiden Ventile
können gleichzrit,4Lg auf beide Ventile gegeben werden. Es
übernimmt
autoniatisch immer dasjen-igo steuerbare Ventil, das die höhere
po-
üpannuag hat. Danach kann die Einrichtung 38 sehr einfach
gehalten werden. Es ist noch darauf hinzu:veisen.daß getastete
Strom-
richter einen günstigeren Leistungsfaktor haben,weil keine
Olteuer--
blindleistunß benötigt wird und die Kommutierungsblindleistung
mit
den Kondensatoren 33./b kompensiert wird. Um die zu installierende-
Kondensatorkapazität so klein vvie möglich zu halten, wird
vorge-
schlagen, die Otromrichtertransformatoren für derartige Schaltungen
mit möglichst kleiner Kurzschlußspannung auszuführen.
Bei einem drehzahlgeregelten Motor nach Fig. 9 kann dieser
auch
als Hauptstrommotor mit der Erregerwicklung 40 ausgeführt werden.
Während bei den bisherigen Beispielen Figo 8 und 9 nicht die-
Möga
JA.chkeit der Rückarbeit bestand" zeigt Figo10 eine Schältanordnung
3.n zweipulsiger Mittelpunktschaltung,mit der Möglichkeit eines
Gleich-Jechselrichtersbetriebes bzwo den Betrieb in allen vier
Quadranten, Es wären hierbei neben den vier tastbaren Ventilen
33a
bis 33d noch die zwei tastbaren Ventile 41a/b erforderiich,um
eine
Rückarbeit zu ermöglichen. Dabei ist es möglich, daB die jeweils in der Rückarbeitsrichtung
betriebenen Ventile 33a bis 33d mit. der maximal möglichen Wechselrichtergegenspannung
ausgesteuert_werdeno Besondere Vorteile in bezug auf Einsparung von Ventilen ergeben
sich,wenn die Ventile in einer Brückenschaltung betrieben werden. In Figa 13 ist.beispielsweise
die Einphasenbrückenschaltung bei Einstromrichtungsbetrieb dargestellt. Eine Gleichspannungsänderung
ist hier von Null bis zum vollen ;rert mögliche vvrenn an. der einen Brückenseite
zwei Dioden 44a/b und an der anderen Brückenseite (Phase) zwei tastbare Trioden
43a/b vorgesehen werden. Der Stromregler 45 kann auch hier beide tastbaren Ventile
gleichzeitig beaufschlagena Eine sinngemäße Abwandlung ist auch bei einer drei=
und mehrphasigen Grhaltung..mögliche wenn in der einen Brücken hälfte Dioden und
in der anderen Brückenhälfte Tasttrioden vorge-
sehen werden, wobei die Tasttrioden auch den Freilaufstrom
führen
können, wenn sie entsprechend ausgesteuert werden. Nach Figo
11.ist
eia. Vierquadrantenbetrieb mit je. zwei tastbaren Zellen pro
Brücke
33atb.c,d und mit je zwei steuerbaren Ventilen 42a,b,c,d zu erreichen. Die
tastbaren Ventile werden hierbei sowohl für die Regelung
als -=eucL-t für die Übernahme des hreilaufstromes
Angrpr 9 der Strom dAT eingetastet, so er-
x'o1"t @i,e mit der Tasttriorle -33a, wenn am Transformatci
DI.j. t der angegebenen Polarität liegt.
bel dieser Polarität über die Ventile 33b
zzt,#d 42b s, die r@ilz.@@:nc:i c7hiesz:r Halbwelle dauernd
offengehalten werden.
;Vä%;,end der ant?_eren Halvvelle (eingeklammerte Polarität)
übernimmt
33b die Stromregel u_ag und 33a und 42a werden während dieser
Halb-
welle offengehalteno @ Für die Gtromrichtungsumkehr wird die
Aufla-
dung der Ankernduktxvität durch die Ventile 42c und 33c vorgenom-
ineno Bei Löschung von 33c: fließt der Strom über die
Transformator-
wickiung 316 und dass Ventil 33d weiter.' 'Während der Halbwelle
mit
il-ngckehrtea Vorzeichen (eingeklammert) wird mit 33d getastet,
wäh-
.s: end 42d und 33c offen offen bleiben. Bei einer solchen
tastbaren Brücken
anorzliung ist ilur eine Transformatorwicklung 31, wie in Figo12
,.1.':it@;¢@:-i;ell@ 9 j rfordorlicho Sinngemäß lassen sich
diese Prinzipien
'knordäzungen anwenden. Alle diese 'Gchaltungen
- i 'La.:;t,b@=.ren .t@;,ückenanordnurigen bei :dechselsi:romeinspeisung
haben
dass vorhandene Ventile gleichzeitig oder abwech-
selnd die `@[email protected];:@be der Strenregelung durch Tasten des Gieich-
und/oder '.ä(:chselr. ichters- aud der Blindleistungseinsparung
über-
nehmen. Nach den glc:ich.e@s G@>uadgedanken lassen sich auch
Umrichter
betreiben.
_Fig. 5c shows a further modification of the palpable bridge arrangement with the new, that without the use of mechanical contacts
with only one palpable triode 10 either a regulated counter-
power braking or real reverse work is made possible. It
the two diodes 24a and 24b are also introduced here
The diodes 12a and 12b are only required if a real return
at, t is to take place in the direct current source 8.
Another possibility of operation in the desired quality
dranten shows Fig "5d. The new consists in a low-contact approach
order with a pole changer 22 and a switch 25, which at
Work back to the power source 8 is open.
4n was the Fig. 3a to 3d it could be shown that a
tactile bridge arrangement, fed from a direct current source,
consisting of four diodes 112_a to 12d, two tactile triodes 10a / b
and two controllable ra'riodca 1,1- / b, able to operate
to enable in all li'n-rcfuad.ranten. Thus "as in Fig.6
_ @ i: deutev is to any consumer 26 J AC
and frequency are fed. This change =
atrom can the in FiG. 6 specified device 16 as a guide
size (setpoint) are supplied. The device 16 contains the ignition and extinguishing devices for the tactile valves 10 ″ / b. Furthermore, a simple current regulator and a switching logic which switches on depending on the current direction 10a or 10b With the use of controllable and non-controllable valves, the consumer current is regulated by changing the voltage input to the consumers, although the bidirectional current source 8 has a constant voltage. : a, u? .g three-phase current from the direct current source with constant voltage
za directly e2generate, as indicated in F 1b7.7 , the new
there is that witeüa @ Vev ° burning of three tactile valves
10a to 10c @ .w @ ^ @ cl three controllable valves 11a to 11c one = three
phase bridge circuit is ldot, whereby for the purpose of operation in
every four quadrants for all controllable cells one more
Diode is connected in anti-parallel. In xig. 7 is as a consumer
27 a three-phase induction motor with squirrel-cage rotor for example
wisely stated. For the controllable valves 11a to 11c, le-
all that is required is a logic that must block the valves,
üa, s ro JA --tU, d @ s directly with the controllable
is ignited. The three diodes 12., b, c
@sinrl only if a reverse work during braking
@: tDs Dr eh power motor 27 is required. Be according to the invention
rii e currents in the desired curve shape, usually sinusoidal
vor.clehWromechanical or static pilot
generator;: 0 atz ciz and control devices 16a, b, c -.
given. According to the invention, an I) i :: number control should be implemented according to the
) eitstroaververfahren take place in that - the speed n with a Tächd-
muetermaschine 28 erm5.tte3.t and - with the help of a speed controller - 29
is regulated to a predetermined target value n / soll by this
; 3ca @: iilotßerera @ oc 3U specifies the command variable (setpoint) J-Soll.
! 1) 1e Unwandlur- d efä Glci rhstr. omsßllwert in -a corresponding -
can be arranged according to Bercita.
irsequeno Uv, dar .l :: z.! the torque of the three-phase motor if possible hadi -
@, @ z: t7 @: or., i.; t Yr.ocla an overlaid regulation on a particular
Slip z wec1 #P - # 4.sr.5oJ.gp The Sch @; l tuag after rig. ? has towards the
-ii-already known, zyitcn `.i'astschaltungen = for the supply of a rotary
::: i; rommotors the advantages that the valve power to be installed
can be reduced by half if the cell utilization is favorable
According to the basic idea of the invention, with the tactile and non-tactile valves, if possible, several tasks are to be fulfilled, circuits are indicated in Figs back working, with the valves at the same time
or.er alternately the task of current control -by pressing the
wl. (-, Ich- and / or Noch selri.chters and the Blindleistuazgseinapa-
?, i.1aL @ g Accept n @J: @. gatJ @ o - -.
First shows 7; 'igo - 8 single-pulse operation. The alternate
31 feeds in practice. tactile valve 33 for example
ct @ .; the. anchor of a DC motor 9 with- its inductive-
ity 7. For the: om-iautierung of the palpable cell 33 is a free
running valve. 34 is also provided to compensate for the
inductance of the alternating current source cin capacitor - 32 required-
l # I "whose capacity can be the smaller - the higher -the.
Act frequency is, This in turn depends on how exactly
the keyed armature current ii is regulated. To the anchor ---
tion or where the speed of the motor is to be reduced
e:,. e Armature voltage or speed control with subordinate _'_
t) current regulation (heitstro-a method) proposed. In Figo 8
the example of the reverse voltage regulation is represented by a.
the armature saving factor 'Jliist with the .setpoint UAsoll and the
Control deviation from control amplifier 36- is supplied again-
in turn, the setpoint JAsoll for the armature current supply
gives. This is recorded with the actual value of the error value JAact "via
den: iandler 1 3- compared: and one. Current regulator. 35 fed g
which at the same time also contains the ignition and extinguishing device for the tactile valve, provided it cannot be deleted in any other way (transistors, transawitch) or similar The @ äpirieb von Gtromrichtersehavior after the tactile operation
doxi has a special advantage that instead of the
Stezt; a ^ devices for the phase shift of the control pulse eir
A simple F.in amplifier for the input of the palpable
Valves to be used know - Ina. Fig. 9 is the correspondingly modified circuit for the
Dual-pulse operation reproduced .-- Here is. only the secondary
Itui ;; a single phase transformer with a center point is provided. At
the armature voltage control (Fig. 8) is a rotary
regulation after. Leitstromverfahren provided. Accordingly, the
I ^ tweet the speed nist tapped from the tachometer machine
and a speed controller 39 is supplied. This gives the current setpoint
value for the current regulator 38 of the two tactile valves 33./b.
The: impulses. for igniting and extinguishing these two valves
can be applied to both valves at the same time, 4Lg. It takes over
automatically always the one-igo controllable valve, which the higher po-
üpannuag has. Thereafter, the device 38 can be very simple
being held. It should also be added: to show that keyed current
judges have a more favorable power factor because there are no oil taxes
reactive power is required and the commutation reactive power with
the capacitors 33./b is compensated. In order to install the
Keeping the capacitor capacitance as small as possible is
suggest the Otromrichtertransformatoren for such circuits
to be carried out with the lowest possible short-circuit voltage.
In the case of a speed-controlled motor according to FIG. 9, this can also
be designed as a main current motor with the excitation winding 40.
While in the previous examples Figo 8 and 9 not the Möga
Yes, there was back work ", Figo10 shows a peeling arrangement
3.n two-pulse midpoint connection, with the option of one
DC / inverter operation or operation in all four
Quadrants, in addition to the four tactile valves 33a
to 33d the two tactile valves 41a / b are still required to open a
Allow back work. It is possible here for the valves 33a to 33d, which are operated in the reverse working direction, to be included. The maximum possible inverter counter voltage is controlled_ wirdo Particular advantages in terms of saving valves result when the valves are operated in a bridge circuit. In Fig. 13, for example, the single-phase bridge circuit is shown in single-flow operation. A DC voltage change is here from zero to the full; rert possible vvrenn. two diodes 44a / b are provided on one side of the bridge and two tactile triodes 43a / b are provided on the other side of the bridge (phase). The current regulator 45 can also act on both tactile valves at the same time. will see, with the sensing triodes also leading the free-wheeling current
can if they are controlled accordingly. According to Figo 11. is
eia. Four-quadrant operation with each. two palpable cells per bridge
33atb.c, d and with two controllable valves 42a, b, c, d each. The tactile valves are here both for the regulation as - = eucL-t for taking over the high-speed current
If the current dAT is keyed in at 9, then
x'o1 "t @ i, e with the key triorle -33a, if on the Transformatci
DI.j. t is of the specified polarity.
Bel in this polarity via the valves 33b
zzt, # d 42b s, the r @ ilz. @@: nc: i c7hiesz: r half-wave are kept open continuously.
; Vä% ;, end of the ant? _Eren halvelle (bracketed polarity) takes over
33b the current rule u_ag and 33a and 42a are during this half
shaft kept openo @ To reverse the direction of flow, the loading
the anchor duct activity is established by valves 42c and 33c.
ineno When 33c is deleted: the current flows through the transformer
winding 316 and that valve 33d continues. ''During the half-wave with
il-ngckehreea sign (in brackets) is keyed with 33d, while-
.s: end 42d and 33c open remain open. With such a palpable bridge
Anorzliung is ilon a transformer winding 31, as in Figo12
, .1. ': It @; ¢ @: - i; ell @ 9 j rfordorlicho These principles
'' use knordäzungen. All of these circuits
- i 'La.:;t,b@=.ren .t @ ;, ückenanordnurigen at: dechselsi: rom feed
that existing valves simultaneously or alternately
selnd the `@ .- @. f;: @ be the severity control by pressing the equalizer
and / or '.ä (: chselr. ichters- aud the reactive power savings over-
to take. According to the glc: ich.e@s G @> uadgedanken, converters can also be used
operate.