DE2158531A1 - Kommutator-schaltung - Google Patents

Kommutator-schaltung

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Description

  • Kommutator-Schaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Kommutator-Schaltung zum An- und Abschalten eines Verbrauchers an und von einer Gleichstromquelle und insbesondere auf eine erzwungene Kommutatorschaltung für einen gesteuerten Halbleitergleichrichter, beispielsweise einen Thyristor mit drei Elektroden.
  • Um in eine Richtung wirkende Thyristoren (die im folgenden nur noch mit "Thyristoren" bezeichnet werden) in leitendem Zustand außer Betrieb'zu setzen bzw. abzuschalten, ist es allgemein üblich, einen Kommutatorkondensator zu verwenden, dessen Entladestrom den Thyristor umgekehrt vorspannt bzw. in ßperrichtung betreibt, Beispielaweise weisen die bekannten Mc?urray- und Bedford-Inverterschaltungen sowie Gleichstromzerhackerschaltungen, die als Johnes- oder Morgan-Schaltungen bezeichnet werden, einen solchen Kommutatorkondensator auf. Hierbei wird derzeit überwiegend angenommen, daß der in derartigen Inverter- und Gleichstromzerhackerschaltungen verwendete Kom-mutatorkondensator das zweckmäßigste Bauelement ist, das mit einem Ausnützungskoeffizient von ungefähr 43 % betrieben wird. Es sind aber auch bereits Kommutatorschaltungen mit ener Diode (die als "Kommutator-Uberbrückungs-, Umgehungs - oder Schwungradiode" be zeichnet wird), die antiparallel zu dem Thyristor geschaltet ist, und mit einer Drossel bekannt (die als "Kommutatordrossel" bezeichnet wird), die in Reihe mit dem Kommutatorkondensator und parallel zu dem Thyristor geschaltet ist. Mit den zuletzt erwähnten Kommutatorschaltungen ist der Ausnützungskoeffizient, verglichen mit den zuerst erwähnten Schaltuiigen, lediglich um einige Prozent erhöht worden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kommutatorschaltung für einen Thyristor mit einem Kommutatorkondensator mit einem Ausnützungskoeffizient zu schaffen, dessen theoretischer Wert bei loo % liegt. Weiterhin soll die Erfindung eine Kommutatorschaltung für einen Thyristor mit einem verhältnismäßig langen Zeitintervall schaffen, in dem der Thyristor in Sperrichtung betrieben wird und in der ein stabiler Kommutatorbetrieb unter strommäßig hoher Belastung bei Niederspannung durchgeführt ist. Ferner soll die Erfindung eine Kommutatorschaltung für einen Thzriator mit einem Kommutatorkondensator schaffen, dessen Kapazität herabgesetzt ist. Bei der Kommutatorschaltung für einen Thyristor soll auch der Kommutationsverlust verringert werden, um dadurch den Wirkungsgrad zu erhöhen.
  • Schließlich soll die Erfindung eine Kommutatorschaltung für einen Thyristor schaffen, dessen Betriebs frequenz höher liegt als die bisher tögli¢hen Frequenzen, und bei der der Kommutationsverlust unverändert bleibt.
  • Gemäß der Erfindung ist eine Kommutatorschaltung geschaffen mit einem gesteuerten Halbleiterverstärker, der in eine Strombahn geschaltet ist, die zwischen einer Gleichstromquelle und einer Last ausgebildet ist, mit einer ersten Schaltungseinrichtung zur Überbrückung eines Durchlaßstroms für den gesteuerten Halbleiterverstärker und mit einer zweiten Schaltungseinrichtung, über die ein Sperrstrom für den Gleichrichter fließt, und tmb einer Steuertransformatoreinrichtung mit mindestens einem in den Strompfad geschalteten Teil, um den Uberbrükkungs- oder Umgehungsstrom zu steuern, der durch die erste Schaltungseinrichtung fließt.
  • Der Transformator weist vorzugsweise eine Primärwicklung auf, die an die erste Schaltungseinrichtung geschaltet ist, sowie eine Sekundärwicklung, die magnetisch mit der Primärwicklung gekoppelt und in einen weiteren Strompfad geschaltet ist, über den der Durchlaßstrom für den gesteuerten Haibleiterverstärker oder dessen Äquivalent fließt.
  • Der Transformator kann vorzugsweise ein Auto- und Spartransformator zur magnetischen Ankopplung der ersten Schaltungseinrichtung an einen Strompfad sein, über den der Durchlaßstrom durch den gesteuerten Halbleiterverstärker fließt. Zweckmäßigerweise weist die erste Schaltungseinrichtung mindestens einen Kommutatorkondensator und die zweite Schaltungseinrichtung eine Halbleiterdiode auf.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. la ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung eines herkömmlichen Kommutationsvorgangs für einen gesteuerten Halbleitergleichrichter, beispielsweise einen Thyristr; Fig. Ib eine grafische Darstellung von in der in Fig,la dargestellten Schaltung ausgebildeten Wellenformen; Fig. 2a und 2b den Fig. la bzw. Ib ähnliche Darstellungen eines weiteren herkömmlichen Kommutationsvorgangs; Fig. 3a ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung des idealen Kommutationsvorgangs für einen gesteuerten Halbleitergleichrichter gemäß der Erfindung; Fig. 3b eine grafische Darstellung einer in der in Fig.3a dargestellten Schaltung ausgebildeten Wellenform; Fig. 4a ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung der Erfindung; Fig. 4b eine Darstellung der in der in Fig. 4a dargestellten Schaltung ausgebildeten Wellenformen; Fig. 4c eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig. 4a dargestellten Übertragers; Fig. 5a ein schematisches Schaltbild einer Kommutatorschaltung für einen gesteuerten Halbleitergleichrichter, mit der die Erfindung besser als mit der in Fig. 4a dargestellten Schaltung durchführbar ist; Fig. 5b eine grafische Darstellung von in der in Fig. 5a dargestellten Schaltung ausgebildeten Wellenformen; Fig. 6a und 6b den Fig. 5a bzw. 5b ähnliche Darstellungen einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 6c ein Schaltbild einer Abwandlung gemäß der Erfindung; Fig. 7 ein schematisches Schaltbild eines Systems zur Gleichstromsteuerung unter Anwendung der Erfindung; Fig. 8 ein Teilschaltbild einer Abänderung der in Fig. '? dargestellten Anordnung; Fig. 9 ein gegenüber Fig. 8 abgeändertes Schaltbild; Fig. loa und lob Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen eines Teils der in Fig. 9 dargestellten Anordnung; Fig. ?la ein gegenüber der in Fig. 7 dargestelltenAnordnung abgeändertes Schaltbild; Fig. 7lb eine grafische Darstellung einer Spannungswellenform-entsprechend der in Fig. 11a irgestellten Schaltung; Fig. 12 bis 18 schematische Schaltbilder von Systemen zur Steuerung von zweiseitig gerichtetem Strom unter Anwendung der Erfindung; und Fig. 19a und 19b schaubildlic-he Darstellungen verschiedener Abänderungen des in der Erfindung verwendbaren Transformators In Fig. 1 ist das Prinzip eines herkömmlichen Kommutationsvorgangs für einen gesteuerten Halbleitergleichrichter dargestellt. In der folgenden Beschreibung sind als gesteuerte Halbleitergleichrichter Gleichrichter mit drei Elektroden verwendet. In Fig. 1a ist eine vereinfachte Kommutatorschaltung dargestellt. Die wiedergegebene Anordnung weist einen Thyristor 1o mit drei Elektroden und einen parallel zum Thyristor lo geschalteten Kommutatorkondensator 12 auf.
  • Um den Thyristor 1o so kommutieren, daß ein Gleichstrom durch ihn hindurchfließt, ist der Kommutatorkondensator 12, der mittels einer entsprechenden (nicht dargestellten) Einrichtung auf eine vorbestimmte Spannung E geladen ist, durch eine entsprechende, ebenfalls nicht dargestellte Einrichtung entgegen der Durchflußrichtung des Transistors 1o angeschaltet. Dies ergibt sich aus der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung. Der Thyristor 1o wird dann mit einem Entladestrom ic des Kondensators 12 in Sperrichtung betrieben und dadurch außer Betrieb gesetzt. Gleichzeitig übernimmt der Kondensator 12 den Strom 1.
  • Wenn der Strom I an den Kondensator 12 angelegt wird, wird letzterer weiter entladen. Der Kondensator entlädt sich am Ende eines Zeitintervalls und trägt dadurch dazu bei, daß der Thyristor außer Betrieb gesetzt ist.Dieses Zeitintervall wird als "Sperrzeit + bezeichnet.
  • Nach seiner Abladung wird der Kondensator 12 wieder mit dem Strom I mit einer gegenüber der dargestellten umgekehrten Polarität geladen. Die Spannung, auf die der Kondensator 12 geladen ist, erreicht dann eine vorbestimmte Größe, die in vielen Fällen im wesentlichen gleich dem-Spannungswert ist, auf den der Kondensator 12 vorläufig geladen war, obwohl dies von der speziellen Schaltungsanordnung abhängt. Nachdem sich der Kondensator 12 mit entgegengesetzter Polarität wieder auf die vorbestimmte Spannung geladen hat, dann fließt der Kondensatorstrom zu einer anderen (nicht dargestellten) Diode oder zu einem anderen Thyristor, wodurch die Kommutation vervollständigt ist.
  • Wenn der Kondensator 12 eine augenblickliche Spannung VC hat, dann weist der Strom c und die Spannung VC des Kondensators die in Fig. Ib dargestellten Wellenformen i und ii auf. Unter diesen Umständen kann dann die Sperrzeit tc" durch die Gleichung tc r (1) ausgedrückt werden, in der C die Kapazität des Kondensators 12 darstellt Dies bedeutet, daß nur der in Fig - i schraffiert dargestellte Teil des Stroms von dem Kondensator oder der Änderung in dessen elektrischer Ladung wirksam dazu beiträgt, den Transistor 1o außer Betrieb zu setzen.
  • Der Kommutatorkondensator 12 weist daher einen Ausnützungskoeffizient Kc auf, der von demProdukt aus dem Strom I und der Sperrzeit tc, geteilt durch das Produkt aus der Spannungsänderung #vc an dem Kondensator und der Kapazität C des Condensators, bestimmt ist.
  • Das heißt, der Ausnützungskoeffizient Kc wird durch die Gleichung ausgedrückt: in der vc gleich 2E ist, wie in Fig. 1b - ii dargestellt ist. Der Kondensator hat demnach einen Ausnützungskoeffizient von 5o .
  • Die vorbeschriebenen, im Kommutationsbetrieb betriebenen Kommutatorschaltungen schließen McMurray- und Bedford-Inverterschaltungen sowie Gleichstromzerhakkerstufen ein,die als Johnes- oder Morgan-Schaltungen bekannt sind. Die zur Zeit häufig verwendeten McMurray-und Bedford-Inverterschaltungen sollen bei Optimalbetrieb einen Ausnützungskoeffizient von 42,5 % haben, da der Strom auch an andere, in Fig. 1a nicht dargestellte Elemente geliefert wird.
  • In Fig. 2, in der dieselben Bezugszahlen und -zeichen die Elemente bezeichnen, die mit den in Fig. 1 dargestellten übereinstimmen, ist ein anderes herkömmliches Kommutationsverfahren für einen Thyristor mit drei Elektroden dargestellt. Eine vereinfachte, in Fig. 2a dargestellte Kommutatorschaltung wird in Kommutationsbetrieb betrieben und weist den Thyristor 1o, eine antiparallel zu dem Thyristor 1o geschaltete Kommutatordiode 14 sowie eine parallel zu dem Thyristor 1o liegende Serienschaltung eines Kommutatorkondensators 12 und einer Drossel 16 auf. In der dargestellten Anordnung wird der Kommutatorkondensator 12 wiederholt abwechselnd über und von der Kommutatordrossel 16 oszillierend ge- und entladen.
  • In Fig. 2b ist nur eine positive Halbperiode eines auf diese Weise gebildeten sinusförmigen Stroms dargestellt.
  • In einem der Halbperiode des oszillierenden Stroms entsprechenden Zeitintervall ist der oszillierende Strom an dem Kondensator 12 größer als der zu kommutierende Strom 1. Der Teil des Zeitintervalls, in dem der Strom ic größer ist als der Strom I, stellt eine Sperrzeit tc dar, in der der Thyristor.1o außer Betrieb gesetzt wird.
  • Die Sperrzeit tc wFd durch die Gleichung ausgedrückt: in der L die Induktivität der Drossel 16 ist.
  • Bei der in Fig. 2b dargestellten Wellenform i trägt nur der Strom I, der für das Zeitintervall tc, wie schraffiert dargestellt ist, durch die Drossel 16 fließt, wirksam dazu bei, daß der Thyristor 1o außer Betrieb gesetzt wird. Wie bei der Anordnung in Fig. 1a weist der Kondensator enen Ausnützungskoeffizient Kc auf, der durch die Gleichung wiedergegeben werden kann: Der Ausnützungskoeffizient hat einen Maximalwert Kc max gleich 0,56, wenn gleich 2/3 ist.
  • Aus dem Vorhergehenden it zu ersehen, daß bei herkömmlichen Kommutationsverfahren der Kommutatorkondens ator einen Ausnützungskoeffizient aufweist, dessen höchster möglicher Wert sich für die Anordnung der Fig. 1a nur auf 50 % und für die in Fig. 2a dargestellte Anordnung auf 56 % beziffert. Praktisch sind die herkömmlichen Kommutatorschaltungen so groß ausgelegt, daß der Kommutatorkondensator für seinen Ausn'ützungskoeffizient einen theoretischen Wert von ungeflihr 43 oder 50 ffi hat, da in ihnen gesonderte Drosseln und die zugehörigen Elemente ang-eordnot sind.
  • Gemäß der Erfindung liegt bei dem Kommutatorkondensator der Ausnützungskoeffizient erheblich höher, verglichen mit den bisher bekannten Koeffizienten.
  • In Fig. 3 ist ein ideales Kommutationsverfahren für einen Thyristor gemäß der Erfindung dargestellt. In Fig.
  • 3a ist zu einem Thyristor 10 antiparallel eine K6mmutatordiode 16 und parallel eine ideale gommutationsquelle 18 geschaltet.
  • Die Quelle 18 liefert für eine Sperrzeit tc, die erforderlich ist, um den jetzt leitenden Thyristor 1o außer Betrieb zu setzen, einen Strom ic, der um Lir höher liegt als ein zu kommutierender Strom I, wie in Fig. 3b dargestellt ist. Der Strom bewirkt, daß Lir in Sperrrichtung an den abzuschaltenden Thyristor 10 angelegt wird, so daß der Strom 1, der zu dieser Zeit durch den Thyristor fließt, zu der Quelle 18 fließen kann. Danach wird der Strom <ir weiterhin dem Thyristor 1o in Sperrrichtung zugeführt. Der Strom #ir fließt dann als Sperrstrom für kurze Zeit zu Beginn der Sperrzeit tc oder für eine Anhäufungszeit bis zu einem Zeitpunkt durch den Thy ristor 10, Zu dem der Thyristor die Sperrfähigkeit wiedergewinnt, um dadurch die Freigabe der in dem Thyristor angehäuften Träger zu beschleunigen, die umgekehrt das Abschalten des Thyristors beschleunigen. Nachdem der Thyristor 1o seine Sperrfähigkeit wiedergewonnen hat, fließt der Sperrstrom #ir für eine vorbestimmte Abschaltzeit auch durch die Kommutatordiode 16, wodurch sichergestellt ist,daß der Thyristor 10 auf der erforderlichen xinizalen 8perrspannung gehalten ist.
  • Bei dem idealen Kommutationsvorgang muß, wie in Verbindung mit Fig. 3 vorbeschrieben, der Strom kommutiert und der Thyristor abgeschaltet werden, soweit sowohl der Energieverbrauch als auch die Energieübertragung betroffen ist.
  • In Fig. 4a ist das Prinzip der Erfindung dargestellt.
  • In Fig. 4a ist eine Fig. 3? ähnliche Anordnung wiedergegeben, abgesehen davon, daß die in Fig. 3a dargestellte ideale Kommutationsquelle durch eine Reihenschaltung aus einem Kommutatorkondensator 12 und einem in seiner Gesamtheit mit 16 bezeichneten Steuertransformator ersetzt. Der Transformator 16 weist eine Primärwicklung 16P, die in Reihe mit dem Kondensator 12 geschaltet ist, und eine Sekundärwicklung 165 auf, die parallel zu einer Vorspannungsquelle 20 geschaltet ist.
  • Der Punkt dient zur Anzeige der Polarität des augenblicklichen Stroms oder der augenblicklichen Spannung für jede Transformatorwicklung. Mittels der Quelle 20 wird während der Betriebs ein Vormagnetisierungsstrom in in Richtung des in Fig. 4a dargestellten Pfeils an die Sekundärtransformatorwicklung 16S angelegt, wodurch der Transformator 16 vormagnetisiert wird.
  • Wenn andie Primärwicklung 16P des Transformators 16 eine Spannung E angelegt ist (siehe Fig. 4b - i), bei der der Kommutatorkondensator 12 anfangs mit der in Fig. 4a dargestellten Polarität geladen worden ist, dann ist ein Primärstrom, der durch die primäre Transformatorwicklung 16P fließt, auf eine solcheGröße beschränkt, daß-beide Wicklungen in den Ampèrewindungen gleich sind.~Das heißt, der Primärstrom c wird durch folgende Gleichung ausedrückt: ic = Is (5) Np in der Np die Windungszahl der Primärwicklung 16P und Ns die Windungszahl der Sekundärwicklung 16S ist. Der Primärstrom i c ist gleich dem Entladestrom des Kondensators 12. Hierbei ist der Entladestrom ic so gewählt, daß er größer ist als ein zu kommutierender Strom 1.
  • Unter diesen Umständen ist ein Differenzstrom irs der durch = c -I (6) ausgedrückt wird, als Sperrstrom an denGhyristor 1o zur Unterstützung der Abschaltung angelegt. Nachdem der Thyristor 1o seine Sperrfähigkeit wiedererlangt hat, umgeht derselbe Strom 1 den Thyristor 1o und gießt über die Diode 14.
  • Auf diese Weise entlädt sich der Kondensator 12 weiter mit dem konstanten Strom, der durch die Gleichung (5) ausgedrückt ist, während der Transformator 16 eine Spannung VC an den Kondensator 12 angelegt hat (siehe Fig. 4b - i).
  • Der Magnetfluß, der in dem (nicht dargestellten) Magnetkern des Transformators 16 erzeugt wird, wird nun anhand von Fig. 4c beschrieben, wobei für den Transformator der Magnetfluß auf der Ordinate über einer Amperewindung AT auf der Abszisse aufgetragen wird. Der Magnetfluß in dem Transformator 16, der anfangs auf den negativen gesättigten Zustand N5 eingestellt ist, entspricht der an den Kondensator 12 angelegten Spannung vc und ändert sich ii seiner Größe entlang einer Bahn, die in dem ungesättigten Bereich des ransformators ansteigt, wie durch den ausgezogenen Pfeil in Fig. 4c angegeben ist. Die Spannung vc an dem Kondensator 12 wird dann Null. Zu diesem Zeitpunkt liegt der Magnetflußpegel des Transformators 16 in dessen ungesättigtem Bereich, so daß eine Spannung mit umgekehrtem Vorzeichen an der Primärwicklung 16P infolge der Ampèrewindungen induziert wird, die sich aus der erregten Sekundärwicklung 16S ergeben. Auch hierfür gelten die vorgenannten Gleichungen (1) und (2). Der Kondensator 12 wird dann mit einer gegenüber der dargestellten umgekehrten Polarität geladen. Gleichzeitig ändert sich der Flußwert des Transormators 16 entlang einer Bahn, die in den ungesättigten Bereich des Transformators fällt, wie durch den gestrichelten Pfeil in Fig. 4c dargestellt ist. Schließlich kommt der Transformator 16 in den negativen gesättigten Bereich, wo die Transformatorwirkung unwirksam wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt hat auch eine an den Thyristor 1o angelegte Durchlaßspannung keine Wirkung und der zu kommutierende Strom I wird durch eine gesonderte Diode oder einen anderen (nicht dargestellten) Thyristor übernommen, um das Laden des Kondensators 12 zu beenden, wodurch dann eine Kommutationsperiode vervollständigt ist.
  • Wie bereits aus Fig. 4c zu ersehen ist, bleibt die Größe der über der Zeit integrierten Spannung an dem Transformator 16 zwischen der Entladung und der Ladung des Kondensators 12 unverändert. Der Transformator 16 kehrt also in seinen negativen gesättigten Zustand gerade zu dem Zeitpunkt zurück, zu dem der Kondensator 12 wieder auf eine Spannung geladen ist, die der Spannung E, auf die der Kondensator 12 anfangs mit der dargestellten Polarität geladen ist, entgegengesetzt gleich ist. Die Spannung Vc an dem Kondensator 12 und die Spannung vp an der primären Transformatorwicklung 16P ändern sich während der Kommutationsperiode, wie durch die Wellenformen i und ii in Fig.4b dargestellt ist , während der Kondensatorstrom ic unverändert bleibt, wie die Wellenform iii in Fig.4b zeigt.
  • Die für das Abschalten des Transistors wirksame Sperrzeit tc kann dann durch die Gleichung ausgedrückt werden: Ns in der Np Is gleich 1 ist Der Sondensator 12 hat einen AusnützuRgskoeffizient Kc, der durch für die Kommutationsgrenze ausgedrückt ist, die der Beziehung #sIs-1 = +O genügt. Das Symbol "+O"bedeutet, daB die Größe Ns/Np Is - 1 von der positiven Seite her gegen Null konvergiert.
  • Der Ausnützungskoeffizient Kc gemäß der Erfindung beläuft sich also auf den Endwert von loo %, während der mit den bisher verwendeten Anordnungen erreichbare Koeffizient, wie vorbeschrieben, einen Wert von 50 oder 56 ffi aufweist.
  • Mit anderen Worten, die Erfindung kann die ideale Lommuta tionsfunktion ausführen, wie bereits in Verbindung mit Fig.
  • 3 beschrinteri.
  • Obwohl die Erfindung anhand von Fig. 4 in Form einer idealen Schaltungsanordnung beschrieben worden ist, besitzen bei der praktischen Ausführung der Erfindung der Kondensator 12 und der Transformator 16 unvermeidlich eine gewisse, wenn auch sehr geringe Induktivität auf grund ihrer Verbindungsleitungen. fliese Induktivität kann notwendig sein, um eine Stromanstiegs geschwinaigke it (di/dt) beim Anschalten eines weiteren oder weiterer Halbleiterschalter zu steuern, die erforderlich sind, um die in Fig. 4a dargestellte Schaltungsanordnung auszubilden. Ein solcher Schalter kann ein Zusatzthyristor oder ein weiterer Hauptthyristor sein, obwohl solche Thyristoren nicht dargestellt sind. Der Strom I kann dann abwechselnd auf einen solchen Hauptthyristor und den Thyristor lo kommutiert werden, wie in Fig. 4a dargestellt.
  • In Fig. 5 ist eine Anordnung dargestellt, die mit der Anordnung in Fig. 4a weitgehend übereinstimmt, außer daß eine Serieninduktivität 16A zwischen den Kondensator und die primäre Transformatorwicklung 16P geschaltet ist. Hierbei sind dieselben Bezugsziffern und Buchstaben zur Kennzeichnung derselben Elemente wie in Fig. 4 verwendet. Die Induktivität 16A kann eine Serieninduktivität sein, beispielsweise eine Schaltungsinduktivität, wie vorbeschrieben, eine dem Transformator 16 anhaftende Streuinduktivität und/oder eine Drossel zur Steuerung der Anstiegs geschwindigkeit einer positiven Sperrspannung.
  • In der in Fig. 5a dargestellten Anordnung vergeht notwendigerweise eine gewisse Zeit, bis der Strom für den Kondensator die durch Gleichung (5) bestimmte Größe erreicht. Während dieser Zeit ist die Spannung an dem Kondensator als eine Spannung vA an der Induktivität 16A angelegt. Dies ist dann richtig, wenn der Kondensatorstrom abklingt, nachdem der Kondensator mit der entgeggesetzten Polarität wieder geladen ist. Der Kondensatorstrom i besitzt dann eine Anstiegszeit tu und eine Abfallzeit, die etwa gleich der Anstiegszeit ist, wodurch ein nicht oszillierender Strom in Form eines Kegelstumpfes geschaffen ist, wie durch die Wellenform iii in Fig. 4b dargestellt. Die Sperrzeit tc für den Thyristor lo wird durch ein Zeitintervall bestimmt, während dem die Größe der Wellenform iii den zu kommutierenden Strom I übersteigt. Die Spannung VC an dem Kondensator 12 ändert sich dann entsprechend der in Fig. 4b dargestellten Wellenform; die Spannung Vp an der primären Transformatorwicklung 16P weist eine Wellenform ii auf, die in Fig. 5b zusammen mit der Spannung vA an der Induktivität 16A dargestellt ist, die auf jeder Seite mit der Wellenform der Spannung Vp vermischt ist.
  • In Fig. 6, in der dieselben Bezugszeichen und -buchstaben die Bauteile bezeichnen, die den in Fig.5 verwendeten entsprechen, ist eine Kommutatorschaltung gemäß dem Prinzip der Erfindung dargestellt, wie es bereits in Verbindung mit den Fig. 4 und 5 beschrieben ist. Die dargestellte Anordnung weist einen gesteuerten Halbleitergleichrichter, beispielsweise einen Thyristor lo auf, der zwischen eine Gleichstromquelle und einen (nicht dargestellten) Verbraucher geschaltet ist und über den, wenn er angeschaltet ist, ein Strom I fließt.
  • Die Anordnung weist weiterhin eine erste Schaltungseinrichtung mit dem Kommutatorkondensator 12 für den Umgehungs- oder Durchlaßstrom I für den Thyristor und eine zweite Schaltungseinrichtung mit der lialbleiterdiode 14 auf, über die ein Sperrstrom für den Thyristor 1o fließt.
  • Ein Steuertransformator 16 ist mit seiner Primärwic-klung 16P zwischen den Kondensator 12 und den Thyristor 1o und mit der Sekundärwicklung 16S in Reihe mit dem Thyristor lo geschaltet. Der Strom I, der von dem Thyristor 1o kommt, fließt über die Sekundärwicklung 16S des Transformators und magnetisiert diesen vor. Die in Fig. 6a dargestellte Form der Erfindung kann als "automatisch vorgespannte Ausfü-hrungsform" bezeichnet werden. In vielen Fällen ist der Strom I ein Verbraucherstrom.
  • Wenn der Sekundärstrom Is in Fig. 5a dem Strom I in Fig.
  • 6a entspricht, dann kann der Kondensatorstrom ic (siehe die Wellenform iii in Fig. 6b) durch die Gleichung Ns ic = I (9) Np und der Sperrstrom zur für den Thyristor 10, der über die Diode 14 fließt, durch die Gleichung Ns - Np ir = I (10) Np ausgedrückt werden. Wenn der Strom I während der Kommutatorperiode ebenso wie für induktive Belastung als konstant belastet werden kann, dann wird der Kondensator auf eine Spannung geladen, die entgegengesetzt gleich der Spannung E ist, mit der er anfangs geladen ist (siehe Wellenform i in Fig. 6b). Wenn der Kondensator auf diese Spannung geladen ist, dann ist die Sperrzeit tc beendet. Dies kann dann durch tc = 2E C (11) ausgedrückt werden, wobei n = Ns#-#Np ist. Andererseits kann der Ausnützungskoeffizient Kc des Kondensators durch die Gleichung ausgedrückt werden. Wird in Gleichung (12) n=+O gesetzt, dann wird Kc = 1,0. Das heißt, der Ausnützungskoeffizient Kc hat den Idealwert von 100 9'. Wenn ein Erregungsstrom für den Transformator 16 und die Induktivität 16A berücksichtigt wird, dann kann sich der Wert "n" von 0,1 bis 0,33 ändern, wobei dann der Ausnützungskoeffizient von 9o bis 75 % reicht.
  • Der in Fig. 6a dargestelste Tr£sformator 16 kann ein Spartransformator 16' sein, wie in Fig. 6c dargestellt ist. In diesem Fall ist dann der Kondensator 12 mit der Verbindung der Primär- und Se@undärwicklungen 16'P bzw.
  • 16'S verbunden.
  • Die Erfindung ist in einem Gleichspannungs-Regelsystem, wie sie in den Fig. 7 bis 11 dargestellt sind, wirksam anwendbar. Auch in diesen Figuren sind dieselben oder ähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Eine in Fig. 7 dargestellte Anordnung weist eine Gleichspannungs-Zerhackerachaltung mit einem Hauptthyristor 1o und einem sättigbaren Transformator 16, im vorliegenden Fall einen Spartransformator, auf, der Reihe mit einem positiven und einem negativen Anschluß A bzw. K geschaltet ist. Die Gleichspannungs-Zerackerschaltung weist weiterhin eine Halbleiter-Kommutatordiode 14, die antiparallel zu dem Thyristor Io geschaltet ist, und eine Serienschaltung aus einem Zusatzthyristor 92 und einer Zusatz-Halbleiterdiode 24 auf die @@ischen die Katode des Hauptthyristors und einen Zwischenabgriff an dem Transformator 16 geschaltet sind. Der Thyristor 22 und die Diode 24 weisen dieselbe Polarität wie der Thyristor 1o auf. Parallel zu dem Zusatzthyristor 22 ist eine Reihenschaltung eines Kommutatorkondensators 12 und einer Drosselspule 26 geschaltet. Die Bauelemente 1o, 12, 14 und 16 sind die gleichen wie die in Fig. 6 dargestellten.
  • Die Anordnung weist weiterhin eine Gleichstromquelle 28 mit positiven und negativen Anschlüssen P bzw. N, einen Verbraucher 30, der zwischen die Anschlüsse P und A geschaltet ist, sowie eine Haupt-Halbleiterdiode 32 auf, die zwischen den positiven Anschluß P und die Verbindung des Transformators 16 und den Thyristor 1o geschaltet ist. Die negativen Anschlüsse N und K sind miteinander verbunden. Wenn gewünscht, kann die Hauptdiode 32 zwischen den positiven Anschluß P der Stromquelle 28 und den positiven Anschluß A der Zerhackerschaltung oder den Zwischenabgrff an dem Transformator 16 in der Lage 32' oder 32" geschaltet werden, wie in Fig. 7 durch gestrichelte Linien dargestellt ist.
  • Im Betrieb hat die Stromquelle 28 den Kommutatorkondensator 12 über den Verbraucher 30, einen Teil der Spartransformatorwicklung, die Zusatzdiode 24 und die Kommutatordrossel 26 mit der dargestellten Polarität geladen. Der Hauptthyristor 1o wird dann mit einer entsprechenden (nicht dargestellten) Einrichtung gezündet, so daß dann die Stromquelle 28 einen Strom I über den Transformator und den nunmehr leitenden Thyristor 1o an den Verbraucher 30 liefert. Wenn der Transformator so gewählt ist, daß er in einem sehr kurzen, für die Kommutation erforderlichen Zeitintervall gesättigt wird, dann weist der Transformator 16 einen Magnetfluß auf, der unmittelbar seinen negativen gesättigten Wert erreicht.
  • Hierauf wird der Zusatzthyristor 22 durch eine entsprechende (ebenfalls nicht dargestellte) Einrichtung gezündet, wodurch der anfangs geladene Kondensator 12 oszillierend über eine geschlossene Schleife aus dem Kondensator 12, der Drosselspule 26 und dem Zusatzthyristor 22 entladen wird. Der Kondensator lädt sich dann wieder,allerdings mit einer gegenüber der dargestellten umgekehrten Polarität. Der damit geladene Kondensator 12 neigt dazu, sich über die Zusatzdiode 24 zu entladen. Wenn die Drosselspule 26 eine vernachlässigbare Induktivität besitzt, dann ist die sich ergebende Schaltungsanordnung vollkommen gleich wie die in Fig. 6c dargestellte. Die Anordnung der Fig. 7 arbeitet daher gemäß der Erfindung in Kommutatorbetrieb.
  • Insbesondere liefert der entgegengesetzt geladene Kondensator 12 einen Kondensatorstrom c an die Zusatzdiode 24 und einen Sperrstrom r an den Thyristor 1o oder die Diode 14, wie oben in Verbindung mit Fig. 6a beschrieben ist.Andererseits fließt über den Anschluß A ein Verbraucherstrom I, dessen Größe aufgrund einer Induktivität in dem Verbraucher 3o als konstant betrachtet werden kann. Wenn die Spannung an dem Kondensator 12 eine gegenüber der dargestellten umgekehrte Polarität aufweist, dann wird an dem Transformator 16 eine Spannung in positiver Richtung induziert, was durch den Pfeil für den Strom 1r in Fig. 7 angegeben ist. Wenn dann der Kondensator 12 wieder mit der dargestellten Polarität geladen ist, dann wird an dem Transformator 16 eine Spannung in einer Richtung induziert, die der dargestellten entgegengesetzt ist, so daß der Flußwert des Kondensators 16 sich wieder in Richtung einer negativen Sättigung bewegt. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Kondensator 12 auf die ursprüngliche Spannung mit der dargestellten Polarität geladen ist, dann erreicht der Transformator16 die negative Sättigung und die Kommutationsperiode ist vollständig. Danach fließt der Verbraucherstrom I über die Hauptdiode 32, da sich der Transformator 16 in negativem, gesättigten Zustand befindet. In diesem Fall ist dann die Hauptdiode 32 in der Lage 32' oder 32" angeordnet, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 7 dargestellt ist. Der Hauptthyristor 10 kann dann gezündet werden, wodurch sich der vorbeschriebene Vorgang wiederholt.
  • In der Schaltungsanordnung der Fig. 7 ist bei Kommutatorbetrieb der Haupttransistorio aufgrund folgender Vorgange fortlaufend in Sperrichtung betrieben: Nachdem die Polarität der Spannung an dem Kondensator 12 umgekehrt worden ist, fließt der Verbraucherstrom I in den Teil der Wicklung des Transformators 16, die zwischen dem Anschluß A und der Zusatzdiode 24 angeordnet ist, wodurch sich ein Strom zum Wiederladen des Kondensators ergibt. Der Strom I schafft einen Primärstrom für den Transformator 16, um an dem Windungsteil, das auf der Seite des Hauptthyristors 1o angeordnet ist, eine elektromotorische Kraft zu induzieren, die für den Sperrstrom für den Thyristor sorgt, was bereits durch den Punkt neben.dem Transformator angedeutet ist.
  • In der in Fig. 8 dargestellten Anordnung ist der sättigbare Transformator 16 zwischen den Haupttransistor 1o und denAnschluß K und nicht den Anschluß A geschaltet. Der Kondensator 12 ist auf einer Seite mit dem Hauptthyristor 1o über einen Zusatzthyristor 22a, der umgekehrt wie der Hauptthyristor 1o gepolt ist, und auf der anderen Seite mit dhem Zwischenabgriff an dem Transformator 16 verbunden. Der Kondensator 12 ist parallel zu einer Serienschaltung aus einem Zusatzthyristor 22b und einer Kommutatordrosselspule 26 geschaltet; die beiden Zusatzthyristoren sind gleich gepolt.
  • Bei Betrieb wird durch Zünden des Zusatzthyristors 22b der Kondensator 12 anfangs mit der dargestellten Polarität geladen und dann mit der entgegengesetzten Polarität auf die gleiche Weise geladen, wie in Verbindung mit Fig. 7 bereits beschrieben. Dann wird der Zusatzthyristor 22a gezündet; hierdurch ist dann die SchaltungsausbQldung mit der in Fig. 6a dargestellten identisch. Dann wird die Eommutatorperiode fortgesetzt.
  • Die Anordnung der. Fig. 9 unterscheidet sich von der in Fig. 7 dargestellten Anordnung; der Kondensator 12 ist zwischen die Anodenelektroden der Thyristoren 1o und 22 geschaltet und die Drosselspule 26 liegt in Reihe mit der Diode 24 und nicht mit dem Kondensator12; der Verbraucher ist zwischen die Anschlüsse K und N geschaltet.
  • Weiterhin ist der Zusatzthyristor 22 mit der Katode unmittelbar an den Zwischenabgriff an dem Transformator 16 und die Hauptdiode 32 mit ihrer Anode an den negativen Anschluß N und mit ihrer Katode an die Verbindung des Hauptthyristors lo und des Transformators 16 geschaltet. Wie bei der in Fig. 7 dargestellten Anordnung kann die Diode 32 auch an den Stellen 32' oder 32" angeordnet sein, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 9 angedeutet ist.
  • Im Betrieb ist der Zusatzthyristor 22 zuerst gezündet worden, so daß der Kondensator 22 mit der dargestellten Polarität geladen ist. Dann wird der HauptthyrJ-stor lo gezündet, so daß ein Strom von-der Stromquelle 28 über den leitenden Thyristor lo und den Transforuater 16 in den Verbraucher 'lo fließt. Unmittelbar nachdem der Hauptthyristor-lo gezündet worden ist, wird der Zusatzthyristor 22 automatisch abgeschaltet und der Kondensator 12 wird über den Hauptthyristor lo, die Zusatzdiode 24 und dE Drosselspule 26 mit der umgekehrten Polarität geladen, als dargestellt ist.Mittels des Kondensators 12 ist dann der Thyristor lo in Sperrichtung betrieben und dadurch abgeschaltet. In dieser Zeit wird dann der Zusatzthyristor 22 gezündet, wodurch die Anordnung in eine Schaltung überführt ist, die genau mit der in Fig. 6 dargestellten übereinstimmt. Die Anordnung arbeitet dann in Kommutatorbetrieb.
  • Nach Vervollständigung der Kommutatorperiode ist der Kommutatorkondensator 12 mit der dargestellten Polarität geladen und der vorbeschriebene Vorgang wiederholt sich.
  • In den Fig. ?oa und lob sind verschiedene Abänderungen der in Fig. 9 dargestellten Andnung wi ederge geben. In Fig. ?oa ist die in Fig. 9 dargestellte Drosselspule 26 weggelassen und statt dessen ist die gedbtigte Induktivität des Transformators lo vorgesehen.
  • In Fig. lob ist der Transformator 16 mit dem positiven Anschluß A und nicht mit dem positiven Anschluß K verbunden. Der Kondensator 12 ist auf der einen Seite mit dem Zwischenabgriff des Transformators 16 und auf der anderen Seite über die Drosselspule 26 mit dem Zusatzthyristor 22 und der Zusatzdiode 24 verbunden. Diese Maßnahme ist zur Steuerung der Anstiegs geschwindigkeit des Stroms (di/dt) beim Anschalten des Zusatzthyristors 22 wirksam. Bei Kommutatorbetrieb ist die Anordnung in eine Schaltungsanordnung überführt, die einer Kombination der bereits beschriebenen, in den Fig. 5 und 6 dargestellt ten Schaltungsanordnungen entspricht.
  • In Fig. 11a sind der erste Zusatzthyristor 22a, die Kommutatordrosselspule 26 und der zweite Zusatzthyristor 22b in der genannten Reihenfolge über den Anschluß A in Reihe parallel zu den positiven und negativen Anschlüssen P und N der Stromquelle 28 geschaltet. Der Hauptthyristor 10,ZU dem antiparallel die Diode 14 geschaltet ist, ist über den sättigbaren Transformator 16 und den Verbraucher 30 mit dem negativen Anschluß N der Stromquelle 28 verbunden. Ein Zwischenabgriff des Transformators 16 ist über die Hauptdiode 32 mit dem negativen Anschluß N und der andere Zwischenabgriff über den Kondensator 12 mit der Verbindung des ersten Zusatzthyristors 22a und der Drosselspule 26 verbunden.
  • Die Anordnung ist insbesondere zur Steuerung eines Verbrauchers geeignet, der von einer Niederspannungsquelle mit einem hohen Strom versorgt wird, beispielsweise zur Steuerung von Motoren für Fahrzeuge, die von ihren Batterien gespeist werden. Hierbei ist es vorteilhaft, daß der Kondensator 12, wenn gewünscht, mit einer hohen Spannung geladen werden kann, ohne daß die Ladespannung von der Spannung E der Quelle begrenzt wird.
  • Die Betrieb-sweise der Anordnung wird in Verbindung mit Fig. lib beschrieben. Zum Zeitpunkt T1 ist der erste Zusatzthyristor 22a gezündet worden, um den Kondensator 12 über den Transformator 16 und den Verbraucher 30 zu laden, bis der Kondensator 12 eine Ladespannung, die gleich der Spannung E der Quelle 28 ist, mit einer Polarität aufweist, die der dargestellten entgegengesetzt ist. Zu dieser Zeit ist der Zusatzthyristor 22a durch den geladenen Kondensator 12 in Sperrichtung betrieben und dadurch außer Betrieb gesetzt; der Transformator 16 erreicht seinen negativen Sättigungszustand. Unter der Annahme, daß de Kondensatorspannung vc mit der dargestellten Polarität positiv ist, hat diese Spannung Vc zum Zeitpunkt T2 eine Grö-Be -E, wie in Fig. 11b dargestellt ist.
  • Zum Zeitpunkt T3 werden dann die Thyristoren 1o und 22b gezündet. Durch die Zündung des Hauptthyristors 1o wird dann unmittelbar ein Verbraucherstrom I an den Verbraucher 30 über den leitenden Thyristor io und den Transformator 16 geliefert,da letzterer sich in negativem Sättigungszustand befindet. Solange der Zusatzthyristor 22b leitend ist, wird andererseits der Kondensator 12 mit derdargestellten Polarität oszillierend über eine Schleife aus dem Kondensator 12, der Drosselspule 26, dem leitenden Thyristor 22b, der Diode 32 und den Wicklungsteil des Transformators 16 geladen, der zwischen den zwei Zwischenabgriffen liegt. Wenn die Spannung Vc an dem Kondensator 12 um den Wert +E oszilliert und anfangs auf dem Wert -E war, dann erreicht die Spannung VC nach einer halben Periode der natürlichen Schwingung in der vorerwähnten Schleife zum Zeitpunkt T4 einen Wert von +3E. Der Thyristor 22b ist dann in Sperrichtung betrieben und wird außer Betrieb gesetzt.
  • Wenn dann der Zusatzthyristor 22a zum Zeitpunkt T5 gezündet wird, dann ist die Anordnung in die in Fig. 6 dargestellte Schaltungsanordnung überführt, wobei der Kondensator 12 eine anfängliche Ladespannung von +3E hat.
  • Der Transformator 16 ist dann solange nicht gesättigt,bis die Kondensatorspannung vc auf einen Wert von -3E abfällt.
  • Unter diesen Umständen will sich dann der Kondensator 12 auf die Spannung vcvon -3E mit einer Polarität aufladen, die der dargestellten entgegengesetzt ist, da die Diode 14 leitend ist.
  • Der Transformator 16 soll zwischen dem Teil der Wicklung, die zwischen dem Thyristor 1o und der Diode 32 angeordnet ist, und dem übrigen Teil ein Wicklungsverhältnis von m aufweisen. Unter dieser Bedingung wird dann die Hauptdiode 32 nicht leitend, bevor der mit "m" bezeichnete Wicklungsteil eine Spannung E aufweist. Die Betriebsweise der Anordnung wird im folgenden in Verbindung mit verschiedenen Werten von "m' beschrieben.
  • A) 1 m Der-Kondensator 12 ist negativ auf eine Spannung Vc = -E/m (11) geladen Dies passiert zu einem Zeitpunkt U6 der von dem Zeitpunkt U5 durch ein Zeitintervall t'1 getrennt ist.
  • Nachdem die Spannung vc den Wert -E/m erreicht hat, fällt der Kondensatorstrom auf Nul2; der Transformator 16 hat aber noch nicht seiner. negativen Sättigungszustand erreicht. Es verstreicht daher ein Zeitintervall t'2, in dem sowohl über den Thyristor 1o als auch über die Diode 14 Ströme fließen. Das Zeltintervall t'2 ist zu einem Zeitpunkt T7 beendet, in dem der Transformator 16 seinen negativen Sättigungszustand erreicht. Nachdem der Transformator 16 negativ gesättigt ist, wird die Diode 14 außer Betrieb gesetzt und es fließt nur noch ein Strom durch der Hauptthyristor 10. Mit anderen Worten, die Summe des Zeitintervalls t'1, in dem die Kondensatorspannung vc abnimmt, und das gerade beschriebene Zatintervall t'2 stellt eine erste Sperrzeit t'c für den Thyristor 1o dar.
  • Zum Zeitpunkt T8 werden dann der Hauptthyristor lo und der Zusatzthyristor 22b wieder gezündet, so daß von der Quelle 28 der Verbraucherstrom zu dem Verbraucher 3o fließt d der Kondensator 12 von der Stromquelle 28 über die Drosselspule 26, wie vorbeschrieben, oszillierend geladen wird In diesem Fall weist dann die Kondensatorspannung Vc den Anfangswert von -E/m auf, so daß nach einer Halbperiode der natürlichen Schwingung zum Zeitpunkt T9 die Spannung Vc an dem Kondensator 12 positiv geladen ist und einen Wert aufweist von vc = (2+T1)E (13) Zum Zeitpunkt T10 wird der Zusatzthyristor 22a gezündet, wodurch die Anordnung in die in Fig. 6 dargestellte Schaltungsanordnung überführt wird. Unter diesen Umständen ändert sich dann die Kondensatorspannung Vc in negativer Richtung, solange der Hauptthyristor 1o eingeschaltet ist; zum Zeitpunkt T11 weist dann die Spannung vc einen Wert von -E/m auf. Zu diesem Zeitpunkt ist der Transformator 16 noch ungesättigt, so daß auf ein Zeitintervall t1, während dem die Spannung VC abnimmt, ein weiteres Zeitintervall t2 folgt, während dem die Diode 14 auch den Strom leitet. Das Zeitintervall t2 wird im folgenden als fortdauernde Kommutatorperiode oder Zeit bezeichnet und endet zum Zeitpunkt T12 Die Summe der Zeitintervalle t1 und t2 stellt somit die folgende Sperrzeit t'c für den Hauptthyristor 1o dar.
  • Danach wird der vorbeschriebene Vorgang wiederholt.
  • B) 5< 1 # 3 m Der vorbeschriebene Vorgang wird wiederholt, bis der Zeitpunkt T5 erreicht ist. Danach wird der Kondensator 12 aufeine Spannung Vc mit einem Wert von -3E geladen.
  • Dann werden der Hauptthyristor 1o und der Zusatzthyristor 22b gezündet und die Spannung Vc erreicht einen Wert von +5E. Danach wird der Zusatzthyristor 22a gezündet und die Kondensatorspannung Vc erreicht einen Wert von -E/m. Eine weitere Zündung der beiden Thyristoren 10 und 22b führt zu einer Spannung Vc = (2+1-)E Die Kondensatorspannung Vc andert sich dann wiederholt zwischen dem positiven Wert vt = (2+1-)E und dem negativen Wert vc- = E c da der Vorgang weiterläuft.
  • C) Ein beliebiger Wert m Der Kondensator 12 weist einen eingeschwungenen Zustand auf und ist mit Spannungen geladen, die durch die Gleichungen (12) bzw. (13) ausgedrückt sind. Wenn l/m zunimmt, wird das Zeitintervall, an dessen Ende die Spannung vc einen der eingeschwungenen Werte erreicht, im Sinn einer Systemperiode verlängert, wenn der Transformator 16 bei der Verkettung des Magnetflusses mit der Wicklung vernachlässigbar niedrige Verluste aufweist.
  • Bezüglich der Sperrzeit tc errechnet sich das Zeitintervall t1, während dem die Kondensatorspannung abnimmt,aus den Gleichungen (lo), (12) und (13) zu: Aufgrund der Bedingung, daß der absolute Wert der über die Zeit integrierten Spannung an dem Transformator sich für die positiven und negativen Spannungen nicht ändert, kann die fortdauernde Sperrzeit oder Periode t2 berechnet werden aus t2 = 2##### #E (15) wenn der Strom I ein fester Wert ist. Durch Summieren der Gleichungen (14) und (15) ergibt sich für die gesamte Sperrzeit tc zu für Of n und 0<m1 + n.
  • Aus den angeführten Ungleichungen (17) ergibt sich: Je kleiner sowohl "m" als auch "n" sind, um so länger wird die Sperrzeit tc und der Kommutatorkondensator wird auf eine höhere Spannung aufgeladen.
  • Wenn sich die Kondensatorspannung Vc um #vc = 2(1+#)E wandert, dann hat der Kondensator einen Ausnützungskoeffizent Kc von Der Koeffizient Kc kann also größer als Eins werden und zwar deswegen, weil der Koeffizient Kc so veranschlagt wird, daß in der Sperrzeit tc das Zeitintervall t2 liegt, in dem der Thyristor allein aufgrund der Wirkung des zugeordneten Transformators in Sperrichtung betrieben ist. Wenn die Gleichung (14) für das Zeitintervall t1Merwendet wird, erre-chnet sich der Ausnützungskoeffizient K'c zu Die Gleichung (19) ist identisch mit der Gleichung (11), die aus der in Fig. 6a dargestellten Grundschaltung erhalten worden ist.
  • Der Haupttransistor ist also tatsächlich in Sperrichtung für das Zeitintervall, das das Zeitintervall t2 umfaßt,in Sperrichtung betrieben, was sich allein aufgrund der Wirkung des Transformators ergibt. Je größer daher der Wert "m" ist, um so kleiner ist das Volt-Ampère-Verhältnis, das fiir den Kondensator erforderlich ist. Der Wert m und das Volt-Ampère-Verhältnis des Kondensators muß daher anhand sämtlicher Betriebsdaten eines im Handel erhältlichen Kondensators sowie anhand anderer Daten bestimmt werden.
  • Gemäß der Erfindung ist es sehr wichtig, daß die andauernde Kommutatorperiode tc geschaffen ist, während der derThyr1stor nur aufgrund der Wirkung des Transformators umgekehrt vorgespannt bzw. in Sperrichtung betrieben ist. Dieses Merkmal weist aber nicht nur die in Fig.
  • 11 dargestellte Schaltungsanordnung auf. Dies kann im allgemeinen durch zusätzliche Einrichtungen zur festen Einstellung der an dem Transformator 16 induzierten Sperrspannung mittels des Hauptthyristors 1o und der antiparallel geschalteten Diode 14 in dem Zeitintervall realisiert werden, während dem sich der Transformator in ungesättigtem Zustand befindet.
  • Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem Gleichspannungs-Steuersystem zur Steuerung eines in einer Richtung wirkenden Ausgangsstroms beschrieben ist, kann sie genaue sogut für Steuersysteme zur Steuerung von in beiden Richtungen wirkenden Ausgangsströmen verwendet werden, wie in den Fig. 12 bis 18 dargestellt ist, in denen die gleichen Bezugs zeichen die identischen oder ähnlichen Bauelemente wie in den Fig. 7 bis 11 bezeichnen. Bei den zuletzt erwähnten Steuersystemen weist die Erfindung eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten auf und ist zur Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzung, zur reversiblen ( rl eichspannunFssteuerung oder zur Pulsbreitenmodulation verwendbar.
  • Eine in Fig. 12 dargestellte Anordnung weist zwei Hauptthyristoren ioa und lob auf, die in Reihe zwischen die positiven und negativen Anschlüsse P bzw. N einer nicht dargestellten Gleichstromquelle geschaltet sind. Zu Jedem der Hauptthyristoren loa und lob ist eine Diode 14a bzw. 14b antiparallel geschaltet; die beiden Dioden dienen als Hauptdioden 36a oder 36b. Die Anordnung weist weiter zwei Zusatzthyristoren 22a und 22b auf, die in Reihe zwischen die Anschlüsse P und N geschaltet sind, sowie den sättigbaren Transformator 16, der auf einer Seite an die Verbindungsleitung zwischen den Hauptthyristoren loa und lob sowie der Dioden 14a und 14b und mit der anderen Seite an den Ausgangsanschluß 0 angeschaltet ist.Wie in der Anordnung in Fig. 6a oder 6b ist der Transformator 16 ein 11automatisch vormagnetisierter1, Transformator. Der Kommutatorkondensator 12 ist auf einer Seite mit einem Zwischenal;rjff an dem Transformator 16 und an der anderen Seite mit der Verbindungsleitung zwischen den Zusatzthyristoren 22a und 22b verbunden. Alle Thyristoren weisen dieselbe Polarität auf.
  • Wenn, wie in der Anordnung der Fig. 11, ein Verbraucherstrom von dem positiven Anschluß P über den durchgeschiteten Thyristor loa und den Transformator 16 zu dem Ausgangsanschluß 0 geliefert wird, dann wird der Kondensator 12 mit der dargestellten Polarität geladen und der Transformator 16 befindet sich in dem positiven Sättimnfrszustand. Nach dem Durchschalten des Zusatzthyristors 22a wird die Spannung mit der dargestellten Polarität an dem Kondensator 12 über den Transformator 16 an den Thyristor loa angelegt, der dadurch zu Beginn des Kommutationsvorgangs abgeschaltet bzw. außer Betrieb gesetzt wird, wie in Verbindung mit den Fig. 6a und 6b vorbeschrieben.
  • Wenn der Verbraucherstrom andererseits von dem negativen Anschluß N über den leitenden Thyristor lob und den Transformator 16 an den AusgangsanschluB O geliefert wird, dann befindet sich der Transformator 16 in dem negativen Sättigungszustand, während der Kondensator mit einer Polarität geladen worden ist, die der dargestellten entgegengesetzt ist. Bei Durchschalten des Zusatzthyristors 22b wiederholt sich der in Verbindung mit dem Durchschalten des Zusatzthyristors 22a vorbeschriebene Vorgang.
  • In der in Fig. 13 dargestellten Anordnung ist eine Serienschaltung eines Thyristors loa und einer sättigbaren Drosselspule 14a zusammen mit einer ähnlichen Serienschaltung einer sättigbaren Drosselspule 40b und eines Thyristors lob in Reihe zwischen die positiven und negativen Anschlüsse P bzw. N geschaltet; die Verbindungsleitung zwischen den beiden Drosselspulen 4oa und 4ob ist über die Sekundärwicklung 16S des sättigbaren Transformators 16 mit dem Ausgangsanschluß 0 verbunden. Zu jeder der beiden Serienschaltungen ist die Hauptdiode 32a bzw. 32b mit einer zu dem entsprechenden Thyristor entgegengesetzten Polarität parallelgeschaltet.
  • Die Diode 14a, die mit entgegengesetzter Polarität zu dem Thyristor loa geschaltet ist, ist über einen Kommutatortransformator 42 mit der Diode 14b verbunden, die ebenfalls mit entgegengesetzter Polarität parallel zu dem Thyristor lob liegt. Der Transformator 42 weist einen Nittenabgriff auf, der über die primäre Transformatorwicklung 16P mit der Verbindungsleitung zwischen den beiden Kommutatorkondensatoren 12a und Çb verbunden ist, die in Reihe zwischen die Anschlüsse P und N geschaltet sind.
  • Wenn der Thyristor 1oa leitend ist und dadurch der Strom I von dem positiven Anschluß P über den leitenden Uhyristor loa, die Drosselspule4>a und die sekundäre Transformatorwicklung 16S zu dem Ausgangsanschluß 0 fließt, dann wird der Kondensator 12b mit der dargestellten Polarität geladen, während der Kondensator 12a in ungeladenem Zustand bleibt. Zusätzlich befindet sich dann die sättigbare Drosselspule 40a in gesättigtem Zustand, während die Drosselspule 40b und der Kommutatortransformator 42 noch in ungesättigtem Zustand sind. Der Transformator 16 hat ebenfalls seinen negativen Sättigungszustand erreicht.
  • Durch das Durchschalten des Thyristors lob wird dann das Potential an dem Mittenabgriff an dem Kommutatortransformator 42 gleich einem Potential, das zwischen dem Potential an den Anschlüssen P und N liegt. Der Kondensator 12b will sich dann zu dem Mittenabgriff an dem Kommutatortransformator 42 hin entladen. In ähnlicher Weise will sich der Kondensator 12a über den Mittenabgriff an dem Kommutatortransformator 42 von dem Anschluß P her laden.
  • Das Laden bzw. Entladen der Kondensatoren 12a und 12b ist über die primäre Transformatorwicklung 16P erreicht; die sich ergebenden Lade- undEntladeströme sind jeweils auf einen solchen Wert beschränkt, daß die Primärwicklung Ampèrewindungen aufweist, die gleich den Amperewindungen sind, die der durch die Sekundärwicklung fließende Verbraucherstrom schafft.
  • Andererseits wird mittels des Kommutatortransformators 42 der Lade- oder Entladestrom in zwei gleiche Teile geteilt, die auf die Seite der Thyristoren loa bzw. lob fließen. Mit anderen Worten, der Kommutatortransformator 42 dient als Spartransformator zur Verdoppelung einer Spannung.
  • Andererseits weist der Transformator 16 ein vorbestimmtes Windungsverhältnis derart auf, daß der Lade- oder Entladestrom für den Kondensator 12a oder 12b, der über den hyristor loa fließt, einen Wert (1+n)I aufweist, der etwas größer ist als der zu kommutierende Verbraucherstrom I,der über die sättigbare Drosselspule 40a und die sekundäre Transformatorwicklung 16S fließt. Das heißt, der Transformator 16 ist so ausgelegt und gebaut, daß ein Strom mit einem Wert von 2(n+1)I über seine Primärwicklung 16P fließt, wobei der Kommutatortransformator 42 den Strom halbiert.
  • Wenn das Potential an der Verbindung zwischen den Kondensatoren 12a und 12b gleich dem Potential an dem Mittenabgriff an dem Kommutatortransformator 42 ist, fließt der Strom mit dem Wert 2(1+n)I über die primäre Transformatorwicklung 16P und damit ein Verbraucherstrom I über die sekundäre Transformatorwicklung 16S weiter. Die Kondensatoren 12a und 12b werden dann weiter geladen bzw.
  • entladen.
  • Unter diesen Umständen steigt dann der magnetische Flußpegel des Transformators 16 von dem negativen Sättigungsbereich über den ungesättigten Bereich an. Nachdem die Kondensatoren 12a und 12b den gleichen Ladezustand erreicht haben, bewegt sich der Flußpegel wieder auf den negativen gesättigten Bereich zu, bis er diesen Bereich erreicht. Der Kondensator 12a ist dann auf die Spannung der Quelle geladen, während der Kondensator 12b vollständig entladen ist; hierdurch ist dann eine Kommutationsperiode vollendet. In dieser Kommutationsperiode ist der Thyristor loa umgekehrt vorgespannt und dadurch in Sperrzustand gehalten; die sättigbare Drosselspule 4ob und der sättigbare Kommutatortransfor-mator 42 sind unzesättigt.
  • Auch bei der Anordnung der Fig. 12 ist der Kommutatorbetrieb gemäß der Erfindung durchgeführt, wie bereits Verbindung mit den Fig. 6a und 6b beschrieben.
  • Wenn der Verbraucherstromin der Polarität umgekehrt wird, wird die ittigbare Drosselspule 4ob mit negativer Polarität gesättigt und der Transformator 16 befindet sich in posifzem gesättigten Zustand. Unterdessen ist der Magnetfluß des Kommutatortransformators 42 und der sättigbaren Drosselspule 4oa zurückgestellt, so daß sie für die folgende Kommutation bereit sind. Dann wird-der Thyristor loa durchgeschaltet und der vorbeschriebene Vorgang wiederholt sich.
  • Die Anordnung der Fig. 14 unterscheidet sich von der Fig.
  • 13 grundsätzlich im Aufbau der induktiven Elemente, ist aber in der Betriebsweise der letztgenannten Anordnung äquivalent. Insbesondere weist der Steuertransformator 16 zwei Primärwicklungen 16Pa und 16Pb auf, die mit den entsprechenden Thyristoren loa und lob verbunden sind; jede der sätUgbaren, in Fig. 13 dargestellten Drosselspulen 40a oder 4ob ist magnetisch an den zugeordneten Teil des Kommutatortransformators 42 gekoppelt, die in einen einzelnen Transformator 4o'a oder 4o'b eingebaut sind.
  • Wenn der Thyristor 1o leitend ist, dann liefert der Ausgangsanschluß 0 einen Verbraucherstrom I und der Kondensator 12b ist mit der dargestellten Polarität geladen.
  • Beim Durchschalten des Thyristors lob laden bzw. entladen sich die Kondensatoren 12a und 12b über folgende Strombahn: Kondensator lob - primäre Transformatorwicklung 16Pa - Thyristor loa oder Diode 14a - Kondensator 12a - primäre Transformstorwicklung 16Pb - Thyristor 16b. Die sich ergebenden Lade- und Entladeströme werden mit dem zu kommutierenden Verbraucherstrom I geregelt, wodurch die Kommutation in der Weise bewirkt wird, wie bereits in Verbindung mit Fig. 6a und 6b beschrieben ist.
  • In der in Fig. 15a dargestellten Anordnung liegen die Thyristoren loa und lob zusammen mit den zugeordneten Dioden 14a und 14b auf einem gemeinsamen Potential an dem negativen Anschluß N. Ein Ausgangstransformator 44 mit Mittenabgriff ist betriebsmäßig an die Thyristoren 1oa und lob über den entsprechenden Steuertransformator 16a und 16b zusammen mit dem Kommutatorkondensator 12 angekoppelt, der zwischen den Thyristor loa und den Transformator 16a geschaltet ist. Wie durch den Punkt angegeben, sind die Transformatoren 16a und 16b so elektrisch miteinander verbunden, daß die beiden Primärwicklungen 16Pa und 16Pb mit derselben Polarität in Reihe zueinander liegen. Die beiden Sekundärwicklungen 16Sa und 165b sind mit entgegengesetzter Polarität in Reihe geschaltet.
  • In der Anordnung entspricht ein Strom, der über den Gleichstromeingang fließt, einem zu kommutierenden Verbraucherstrom, der seinerseits dazu verwendet wird, die am Gleichstromeingang liegenden Transformatoren 16a und 16b mit den Sekundärwicklungen 16Sa und 16Sb automatisch vorzumagnetisieren. Wenn der Kondensator 12 in der Zeit, während der der Thyristor loa leitend ist,mit der dargestellten Polarität geladen wird, dann ist der Transformator 16a negativ ungesättigt, während der Transformator 16b gesättigt ist. Mittels des Transformators 16b wird dann der Entladestrom, wie vorbeschrieben, esteuert.
  • Wenn der Thyristor lob eingeschaltet ist, kommt der Transformator 16a in den negativen gesättigten Zustand, während der Transformator 16b in ungesättigten Zustand kommt. Dies ist dann bei dem Transformator 16a und nicht bei dem Transformator 16b erreicht.
  • In Fig. 15 b ist eine Abänderung der Anordnung der Fig.
  • 15a dargestellt. Die zwei in Fig. 15a dargestellten Steuertransformatoren 16a und 16b sind durch einen einzigen Steuertransformator 16 mit einer gemeinsamen Primärwicklung 16P und halbierten Sekundärwicklungen 16Sa und 16Sb ersetzt. Im übrigen ist die Anordnung mit der der Fig.
  • 15a identisch.
  • In Fig. 16 ist unter Verwendung der Anordnung der Fig, 15b eine Anordnung einer Brückenschaltung dargestellt.
  • Die in Fig. 17 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von den vorbeschriebenen Anordnungen im wesentlichen durch eine zusätzliche Gleichstromquelle für den Kommutatorkondensator. In Fig. 17 ist die zusätzliche Stromquelle 46 mit ihrem positiven Pol über den Kommutatorkondensator 12a mit dem positiven Anschluß P und mit ihrem negativen Pol über den Kommutatorkondensator 12b mit dem negativen Anschluß N der Hauptstromquelle 28 verbunden.
  • Die Hauptquelle 28 weist eine veränderliche Spannung auf, während die zusätzliche Quelle 46 eine fest eingestellte Spannung hat.Der Transformator 16 ist über den Zwischenabgriff mit der Verbindung der zusätzlichen Thyristoren 22a und 22b und nicht mit dem Kondensator verbunden. Im übrigen ist die Anordnung mit der der Fig. 12 identisch.
  • Wenn der Hauptthyristor loa leitend ist, dann wird der zusätzliche Thyristor 22b vorläufig eingeschaltet und dadurch der Kondensator 12b mit der dargestellten Polarität geladen. Der geladene Kondensator 12b setzt den Thyristor 22b außer Betrieb, während der Kondensator 12a mit derdargestellten Polarität geladen wird.
  • Unter diesen Umständen wird dann der zusätzliche Thyristor 22a durchgeschaltet und dadurch der Hauptthyristor loa außer Betrieb gesetzt. Dies wird durch eine geschlossene Schleife aus folgenden Elementen erreicht: Erste Hauptquelle 28 -Kondensator 12a - zusätzlicher Thyristor 22a - Transformator 16 - Ausgangsanschluß O - licht dargestellter) Verbraucher- und negativer Anschluß N; sowie durch eine geschlossene Schleife mit den Elementen: Kondensator 12b -zusätzliche Quelle 46 - zusätzlicher Thyristor 22a - Transformator 16 - Ausgangsanschluß O - (nicht dargestellter) Verbraucher - und negativer Anschluß N. Die Anordnung ist dann in eine Schaltung zur Kommutation überführt, die mit der der Fig. 6b identisch ist.
  • Wenn die Kommutation durchgeführt ist, ist der Steuertransformator 16 gesättigt. Die Diode 14b dient genauso wie die Hauptdiode 32a dazu, damit der Verbraucherstrom über den (nicht dargestellten) Verbraucher, die Diode 14b und den gesättigten Transformator 16 zirkuliert.
  • Wenn dann der Verbraucherstrom I in der Polarität umgekehrt ist, wird der Hauptthyristor lob durchgeschaltet und dadurch der Steuertransformator 16 in entgegengesetzter Richtung gesättigt. Hierdurch wird dann der Verbraucherstrom mit entgegengesetzter Polarität dem.
  • Ausgangsanschluß 0 und von dort über den gesättigten Transformator 16 und den Thyristor lob dem negativen Anschluß N zugeführt.
  • Wenn dann die Kommutation durchgeführt ist, ist der Kondensator 12a mit einer der dargestellten entgegengesetzten Polarität fladen, wie inVerbindung mit Fig. 6 bereits beschrieben. In ähnlicher Weise lädt sich der Kondensator 12b mit einer gegenüber der dargestellten entgegengesetzten Polarität, aber auf eine Spannung mit einem Absolutwert derart, daß der Wert der Spannung an der zusätzlichen Quelle größer ist als die des Kondensators 12a. Der zusätzliche Thyristor 22b kann dann durchgeschaltet werden und der Hauptthyristor lob in gleicher Weise wie vorbeschrieben abgeschaltet werden.
  • In der Anordnung der Fig. 17 kann jeder der Kondensatoren auf eine Spannung derart geladen werden, daß die Spannung an der zusätzlichen Quelle größer ist als die Spannung der Hauptquelle. Sie können sich alternierend von der Summe der Haupt- und Zusatzspannungen entladen. Hieraus ergibt sich eine ausreichende Kommutationsfähigkeit sogar dann, wenn die Spannung der Hauptquelle niedrig ist. Die Anordnung ist daher insbesondere als Inverter bzw. Wechselrichter geeignet, bei der eine große Spannungsänderung an einer Haupt-Gleichspannungsquelle eine große Änderung in der Ausgangswechselspannunz verursacht.
  • In Fig. 18 ist eine dreiphasige Anordnung mit gemensamen Kondensatoren 12a und 12b für die drei Phasen dargestellt, die entsprechend der in Verbindung mit Fig. 17 beschriebenen Anordnung ausgebildet ist. Jedes Element in jeder Phase ist mit denselben Bezugszeichen wie das entsprechende Element in Fig. 17 bezeichnet, wobei lediglich zur Kennzeichnung der Phase die Ziffer 1, 2 oder 3 als Suffix zugefügt ist. Beispielsweise ist der Hauptthyristor in der Phase 2 mit dem Bezugs zeichen loa - 2 oder lob - 2 bezeichnet.
  • In der dargestellten Anordnung ist die Spannung der zusätzlichen Quelle 46 herabgesetzt, während die Spannung an der Hauptquelle 38 erhöht ist; weiterhin weist die Anordnung eine Gleichstromquelle 461, ein die Spannung herabsetzendes Element 262, das in Reihe mit der Quelle 261 liegt, einen Kondensator 463 und eine Halbleiterdiode 464 auf. Die in Reihe geschaltete Quelle 461 und das die Spannung herabsetzende Element 462 liegen parallel zu dem Kondensator 463 und parallel zu der Diode 464.
  • Entsprechend der Beschreibung der Fig. 17 werden der Kondensator 12a und 12b auf die Summe der Haupt- und Zusatzspannungen geladen und entladen. Wenn die Spannung der Hauptquelle groß ist, dann können die Lade-und Entladespannungen die erforderliche Kommutationsfähigkeit übersteigen. Eine solche hohe Spannung wird auch an den zusätzlichen Thyristor angelegt, was notwendigerweise zu einer Zunahme der Sperrspannung führt, die er aushält. Um dies zu beseitigen, ist die zusätzliche Quelle 46 so ausgelegt, daß die Spannung bei einer Zunahme des Lade- und Entladestroms für den Kondensator abnimmt. Dies ergibt sich aus einer Spannungs zunahme an der Hauptquelle und aus einer Zunahme der Betriebsfrequenz, die auf der Zunahme der Spannung der Hauptquelle beruht. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß die Kondensatorspannung und die an dem zusätzlichen Thyristor angelegte Spannung nicht über die erforderlichen Werte hinaussteigen.
  • In den Fig. 19a und 19b sind schaubildlich die Steuertransformatoren dargestellt, die bei der Erfindung verwendbar sind. Der Steuertransformator 16 in Fig. 19a ist ein Spartransformator mit einigen mit will" bezeichneten Windungen, die eine Primarwicklun bilden, und einer einzigen, mit "n" bezeichneten Windung, die über die Windungen "l" verläuft, und einer Differenz zwischen der Primär- und Sekundärwicklung des Steuertransformators entspricht. In Fig. 19 ist die einzige Windung "n" auf einer Seite mit dem Ausgang und auf der aniszn Seite mit der einen Seite der Windungen "l" sowie dem Kondensator verbunden. Die andere Seite der Windungen "l" ist mit dem Kondensator verbunden.
  • In Fig. 19b ist eine weitere Ausführungsform des Steuertransformators 16 mit zwei Spartransformatoren wie in Fig. 19a dargestellt, die so miteinander verbunden sind, daß die Sekundärwicklungen parallel zueinander liegen, und daß jede der Primärwicklungen aus einer einzigen Windung besteht, die über die entsprechende Sekundärwicklung verläuft und in Reihe mit der anderen Primärwicklung geschaltet ist. Die Serienschaltung der beiden Primärwicklungen ist auf einer Seite mit demAusgang und auf der anderen Seite mit dem Kondensator verbunden,der über eine Verbindungsleitung mit dem Thyristor verbunden ist. Die Sekundärwicklungen haben ein Windungsverhältnis von (1+n):1, was ein Transformationsverhältnis von 1:(1+n) auf der Seite der Windungen, d.he des sich ergebenden Transformators, ergibt.
  • Die Anordnungen der Fig. 19n und 19b sind deswegen vorteilhaft, da sie leicht für Anwendungen mit niedriger Spannung und hohem Strom hergestellt werden können.Bei Anwendungen mit Niederspannung und hohem Strom sind die Transformatoren sehr klein und das gewünschte Windungsverhältnis ist schwer herzustellen. Die Anordnung der Fig. 19ist daher vorteilhaft, da mit ihr jedes gewünschte Windungsverhältnis geschaffen werden kann-. Die Anordnungen der Fig. 19a und 19b sind daher gemäß der Erfindung insbesondere dort geeignet, wo Niederspannungsregelungen mit hohem Strom durchgeführt werden.
  • Die Erfindung weist also einige Vorteile auf. Beispielsweise vergrößert der Kommutatorkondensator mit Hilfe einer einfachen Konstruktion den Ausnützungskoeffizient, da der Steuertransformator automatisch mit einem Strom vormagnetisiert ist, der über den Hauptthyristor selbst fließt, was zu einer automatischen Regelung der Lade- und Entladeströme für den Kondensator führt. Es kann auch die Kapazität des Kondensators herabgesetzt werden. Weiterhin weist de Schaltung gemäß der Erfindung einen niedrigen Kommutationsverlust und einen hohen Wirkungsgrad bei höheren Betriebsfrequenzen auf. Wie vorbeschrieben, ist eine Pegelhaltung mittels einer Klemmschaltung (clamping means) vorgesehen, wobei die Diode antiparallel zu dem Thyristor geschaltet ist, während der Steuertransformator ungesättigt ist, um dadurch die Sperrspannung, die an der Primärwicklung des Transformators induziert ist, festzuhalten, d.h.
  • auf einem bestimmten Pegel zu halten; der Steuertransformator kann dann den Thyristor in Sperrichtung betreiben, wodurch sich eine Erhöhung der Kommutationsfähigkeiten ergibt.
  • Neben anderen Änderungen und Abwandlungen kann beispielsweise im Rahmen der Erfindung der Kommutatorkondensator durch ein aktives Element ersetzt werden, das den Durchlaßstrom für den Hauptthyristor übernimmt. Um die Diode weglassen zu können, über die der Sperrstrom für den Hauptthyristor fließt, kann der Thyristor in bekannter Weise zweiseitig -richtet sein. Andererseits kann der Thyristor den Teil, über den ein derartiger Sperrstrom fließt, in Form einer integrierten, darin angeordneten Schaltung aufweisen.

Claims (9)

Patentansprüche
1. Kommutatorschaltung, g e k e n n z e i c h n e t durch eine zwischen einer Gleichstromquelle (28) und einem Verbraucher (30) ausgebildete Strombahn, durch einen gesteuerten Halbleitergleichrichter (1o) in der Strombahn, durch eine erste Schaltungseinrichtung t2) zur Übernahme eines Durchlaßstroms für den gesteuerten Halbleitergleichrichter (1o), durch eine zweite Schaltungseinrichtung (14), über die ein Sperrstrom für den gesteuerten Halbleitergleichnchter fließt, und durch einen Steuertransformator (16), von dem mindestens ein Teil in die Strombahn geschaltet ist, um einen übernommenen Strom zu steuern, der durch die erste Schalteinrichtung (12) fließt.
2. Kommutatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Transformator (16) eine an die erste Schaltungseinrichtung (12) angeschaltete Primarwicklung(16P) und eine Sekundärwicklung (16S) aufweist, die magnetisch an die Primärwicklung gekoppelt und in eine andere Strombahn geschaltet ist, entlang der ein charakteristischer Durchlaßstrom für den gesteuerten Halbleitergleichrichter (1o) fließt.
3. Kommutatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Transformator (16) in Form eines Spartransformators zur Ankopplung der ersten Schaltungseinrichtung (12) an eine Strombahn ausgebildet ist, auf der der durch den gesteuerten Halbleitergleichrichter (1o) geleitete Durchlaßstrom fließt.
4. Kommutatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die erste Schaltungseinrichtung mindestens einen Kondensator (12) und die zweite {,chaltunr-seinrichtunfs eine fialbleiterdiode (14) aufweist.
5. Kommutatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die erste Schaltungseinrichtung mindestens einen Kondensator (12) und eine weitere Schaltungseinrichtung zur Umkehr der geladenen Spannung an dem Kondensator in eine Richtung aufweist, in der der gesteuerte Halbleitergleichrichter (1o) in Sperrichtung betrieben ist.
6. Kommutatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die erste Schaltungsanrichtung wenigstens einen Kondensator und eine Reaktanz (16) zur Ausbildung mindestens einer geschlossenen Schleife zwischen der Reaktanz und dem Kondensator (14) aufweist, um eine geladene Spannung auf dem Kondensator in eine Richtung umzukehren, in der der gesteuerte Halbleitergleichrichter (1o) in Sperrichtung betrieben ist.
7. Kommutatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß eine Klemmschaltung zur Pegelhaltung vorgesehen ist, die mit der zweien Schaltungseinrichtung (14) zu der Zeit zusammenwirkt, zu der der Transformator (16) nicht gesättigt ist, um die Spannung an dem Transformator zu halten.
8. Kommutatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Transformator (16) als Spartransformator mit; drei Anschlüssen ausgebildet ist, und daß ein in einer Richtung leitendes Element zwischen einen ausgewählten Anschluß des Spartransformators und einen negativen Anschluß (N) der Gleichstromquelle (28) geschaltet ist, um mit der zweiten Schaltungseinrichtung in der Zeit zusammenzuwirken, während der der Transformator nicht zesattiFt ist, um die Spannung an dem Transformator zu halten.
9. Kommutatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Transformator (16) als Spartransformator mit drei Anschlüssen ausgebildet ist, und daß eine Halbleiterdiode (14) zwischen einen ausgewählten Anschluß des Spartransformators und einen negativen Anschluß (N) der Gleichstromquelle (28) geschaltet ist, um mit der zweiten Schaltungseinrichtung in der Zeit zusammenzuwirken, während der der Transformator nicht gesättigt ist, um eine Spannung an dem Kondensator auf einem Pegel zu halten.
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