DE2257754C2

DE2257754C2 - Elektronische Anordnung zur Steuerung eines Gleichstroms

Info

Publication number: DE2257754C2
Application number: DE2257754A
Authority: DE
Inventors: Jean Pierre Mons Cordier; Jean Bilstain Lovens
Original assignee: ACEC; Ateliers de Constructions Electriques de Charleroi SA
Current assignee: ACEC; Umicore NV SA
Priority date: 1971-11-25
Filing date: 1972-11-24
Publication date: 1984-08-09
Also published as: IT973701B; FR2163016A5; BE775787A; CH561477A5; DE2257754A1; NL7215956A

Description

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher eine Serienschaltung aus einem Widerstand und einer Diode zur Dämpfung der Schwingung der Spannung des Kondensators des Serienschwingkreises vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienschaltung parallel zu dem Serienschwingkreis geschaltet ist

Die Erfindung betrifft eine elektronische Anordnung zur Steuerung eines Gleichstroms, der von einer Festspannungsquelle zu einem induktiven Verbraucherkreis geliefert wird, mit einer in Serie mit der Festspannungsquelle geschalteten Antiparallelschaltung aus einem Haupt-Thyristor und einer ersten Diode, einem Serienschwingkreis, der über eine zweite Diode parallel zu dem Verbraucherkreis geschaltet ist, wobei die Katode der zweiten Diode mit der Katode des Haupt-Thyristors verbunden ist, und mit einem Lösch-Thyristor, dessen Katode mit der Anode der zweiten Diode verbunden ist. Anordnungen dieser Art eignen sich insbesondere für die Drehzahlsteuerung von Gleichstrommotoren, insbesondere von Bahnmotoren, und sie enthalten im allgemeinen einen Haupt-Thyristor, der zum Schließen des Stromkreises dient und durch Anlegen eines Gegenstroms, der beim Eingreifen eines weiteren, sogenannten Lösch-Thyristors geliefert wird, in den nichtleitenden Zustand gebracht wird.

Eine Anordnung dieser Art ist in der DE-OS 19 16 beschrieben. Sie enthält in Serie in dem Speisestromkreis des Verbrauchers einen Haupt-Thyristor, der durch eine gegenparallel geschaltete Diode überbrückt ist, und parallel zu dem Verbraucherkreis eine Serienschaltung aus einem Löschthyristor, der durch eine gegenparallel geschaltete zweite Diode überbrückt ist, und aus einem Serienschwingkreis, wobei die Anode des Löschthyristors mit der Katode des Haupt-Thyristors verbunden ist. Bei dieser beschriebenen Anordnung ist ferner parallel zu dem Kondensator des Schwingkreises ein Dämpfungskreis geschaltet, der aus der Sericnschaltung eines Widerstandes und einer Diode besteht, wobei der Widerstand gleich dem halben Wert der Quadratwurzel des Verhältnisses der Selbstinduktivität zu der Kapazität des Schwingkreises gewählt ist, damit die kritische Dämpfung der Schwingung der Spannung des Kondensators erreicht wird, wodurch, wie sich zeigen läßt, die Lade- und Entladeströme des Kondensators unabhängig von dem vom Verbraucherkreis aufgenommenen Strom gemacht werden, was sich in einer Verringerung der auf die Halbleiterelemente ausgeübten elektrischen Belastungen äußert

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese BeIastungen noch weiter zu verringern, insbesondere beim Haupt-Thyristor und bei der Dämpfungsdiode.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Lösch-Thyristor einerseits mit seiner Anode an den Anschluß der Festspannungsquelle gelegt ist an dem die Anode des Haupt-Thyristors liegt und andererseits mit seiner Katode über den aus Induktivität und Kondensator bestehenden Serienschwingkreis mit dem anderen Anschluß der Festspannungsquelle verbunden ist.

Die Maßnahme, bei einer elektronischen Anordnung zur Steuerung des Gleichstromes in einem Verbraucher die Anode des Lösch-Thyristors mit der Anode des Haupt-Thyristors zu verbinden, ist an sich bereits aus der DE-OS 14 63 877 bekannt Bei dieser bekannten Anordnung ist im Gegensatz zu der Anordnung der eingangs genannten Art (ter Serienschwingkreis nicht parallel zu dem Verbraucherkreis geschaltet, sondern überbrückt Katode und Anode des Lösch-Thyristors. Diese Anordnung führt zu einem erhöhten Schaltungsaufwand, da in dem Serienresonanzkreis eine mit einer Sperrdiode in Reihe geschaltete Induktivität und eine zu dieser Reihenschaltung parallelgeschaltete Sättigungsspule erforderlich sind, und zusätzlich ist eine Reihenschaltung aus einer Drosselspule und einer Ladediode erforderlich, die einerseits mit dem negativen Betriebsspannungspol und andererseits über die Sättigungsspule mit der Katode des Löschthyristors verbunden ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

F i g. 1 das Schaltbild einer elektronischen Anordnung zur Regelung eines Gleichstroms nach der Erfindung.

Fig.2 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs des Stroms im Haupt-Thyristor und

Fig.3 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs des Stroms im Schwingkreis.

Die in F i g. 1 der Zeichnung dargestellte Schaltung dient zur Steuerung eines Gleichstroms, der von einer Spannungsquelle mit der Spannung U zu einem Motor M geliefert wird, dessen Selbstinduktivität durch eine Spule L, dargestellt ist Die Schaltung enthält in Serie mit der Spannungsquelle eine Antiparallelschaltung aus einem Haupt-Thyristor TAi und einer Diode D_u zu der eine Serienschaltung aus einem Widerstand η und einer Kapazität c, parallelgeschaltet ist. Ferner ist ein Lösch-Thyristor Th₂ vorgesehen, der dazu bestimmt ist, direkt aus der Spannungsquelle den Kondensator C eines Serienschwingkreises L C aufzuladen. Eine Diode D₂ hat den Zweck, den Entladestrom des Kondensators C zum Löschen des Haupt-Thyristors durchzulassen. Parallel zu dem Motor M ist eine Freilaufdiode D_M in Serie mit einer Selbstinduktivität L₂ geschaltet. Schutzkreise r₂, C₂ und γι, C) überbrücken die Diode D₂ bzw. die Diode Dm-Ein Generator G verteilt abwechselnd Zündimpulse zu den beiden Thyristoren mit einstellbaren zeitlichen Verschiebungen.

F i g. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Stroms In ι im Hauptthyristor Th_u und F i g. 3 zeigt den zeitlichen Ver-

lauf des Stroms I_L im Serienschwingkreis L, C, wobei der Zeitpunkt f = 0 dem Zünden -des Haupt-Thyristors 7"At und der Zeitpunkt fi dem Zünden des Lösch-Thyristors Thj entspricht

Der vom Nullpunkt ausgehende Strom /77, t steigt nach einer linearen Funktion, die, wie sich zeigen läßt, einen Winkelkoeffizienten WLz hat, bis zu dem Wert Im des Motorstroms an, und er bleibt bis zum Beginn der Löschung auf diesem Wert Der Strom I_L des Schwingkreises beginnt irrt Zeitpunkt ii der Zündung des Lösch-Thyristors 7Tf₂, und er entwickelt sich bekanntlich nach einer Sinusfunktion der Periode T= 2π ^LC während der Aufladung des Kondensators C Dieser Strom ist gleich dem Strom /77,2 des Lösch-Thyristors. Wenn die Anode des Lösch-Thyristors Th₂ mit der Katode des Hauptthyristors Th\ verbunden wäre, wie es bei der Anordnung nach der zuvor erwähnten DE-OS 19 16 205 der Fall ist würde der Ladestrom über den Haupt-Thyristor Tk_x gehen, der dann die in F i g. 2 gestrichelt dargestellte Stromspitze aushalten müßte, wodurch die Temperatur des Haupt-Thyristors Th\ unvermeidlich erhöht würde. Da ferner diese Stromspilze gerade vor der Löschung liegt macht sie die Löschung w-igen des Anwachsens der Ladungsträgermenge im pn-Übergang im Augenblick der Unterbrechung besonders schwierig. Bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltung sind diese Nachteile beseitigt; der Strom des Haupt-Thyristors bleibt bis zum Augenblick der Löschung gleich dem Motorstrom. Dies ermöglicht die Verwendung von Thyristoren mit geringeren Leistungswerten, die de.nzufoige billiger sind. Andererseits ist die Betriebssicherheit erhöht.

Es läßt sich andererseits zeigen, daß die kritische Dämpfung der Schwingung der Spannung des Kondensators Cerzielt ist, wenn gilt:

und daß die von der Diode </auszuhaltende Sperrspannung nur noch U anstatt 2U beträgt. Die Verringerung der auf diese Diode einwirkenden Sperrspannung ermöglicht eine Einsparung an den Kosten dieser Diode.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Anordnung zur Steuerung eines Gleichstroms, der von einer Festspannungsquelle zu einem induktiven Verbraucherkreis geliefert wird, mit einer in Serie mit der Festspannungsquelle geschalteten Antiparallelschaltung aus einem Haupt-Thyristor und einer ersten Diode, einem Serienschwingkreis, der über eine zweite Diode parallel zu dem Verbraucherkreis geschaltet ist, wobei die Katode der zweiten Diode mit der Katode des Haupt-Thyristors verbunden ist, und mit einem Lösch-Thyristor, dessen Katode mit der Anode der zweiten Diode verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösch -Thyristor (Th 2) einerseits mit seiner Anode an den Anschluß (+) der Festspannungsquelle gelegt ist, an dem die Anode des Haupt-Thyristors (Th 1) liegt und andererseits mit seiner Katode über ita aus Induktivität (L) und Kondensator (C) bestehenden Serienschwingkreis mit dem anderen Anschluß (-) der Festspannur.gsqueile verbunden ist.