DE2410964A1 - DC CONTROLLER CIRCUIT - Google Patents
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Description
- 6. März- 6th March
Fuji Electric Co.,LTDFuji Electric Co., LTD
Kawasaki / Japan Mein Zeichen:Kawasaki / Japan My reference:
VPA 73/8349 Nm/NitVPA 73/8349 Nm / nit
Me Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstromstellersehaltung mit einem Hauptthyristor zwischen einer Gleichspannungsquelle und einer induktiven last, mit einem Löschthyristor, mit einem Kommutierungskreis, der wenigstens die zum Hauptthyristor parallel geschaltete Serienschaltung eines Löschkondensators mit einer TJmschwingdrossel enthält, wobei die Umschwingdrossel im Kommutierungskreis so angeordnet ist, daß ihre eine Anschlußklemme in der Verbindung zwischen dem Hauptthyristor und der induktiven Last liegt, und mit einer Freilaufdiode, die der induktiven Last zugeordnet ist.Me invention relates to a DC chopper circuit with a main thyristor between a DC voltage source and an inductive load, with a quenching thyristor, with a commutation circuit that has at least the series circuit of a quenching capacitor connected in parallel to the main thyristor with a TJm vibrating throttle, the Reversing choke is arranged in the commutation circuit so that its one terminal in the connection between the main thyristor and the inductive load, and with a freewheeling diode associated with the inductive load.
Figur 1 zeigt ein bekanntes Beispiel für eine Gleichstromstellerschaltung der eingangs genannten Art ("Mitsubishi Denki Giho", Mitsubishi Electric Co., Band 45, Nr. 2, 1971, Seite 236, Abb. 4·1)· Um eine Versorgungsgleichspannung E, die von einer Gleichspannungsquelle 1 geliefert wird, an einer induktiven Last 2 zu steuern, ist eine Stromrichterschaltung 5 für höhere Leistung, insbesondere ein Thyristor-Gleichstromsteller, vorgesehen. Die induktive Last 2 ist als Serienschaltung einer Drosselspule 3 mit einem ohmschen Widerstand 4 dargestellt. Der Gleichstromsteller 5 besteht aus einem Hauptthyristor 6, einem Löschthyristor 7, einer Umschwingdiode 8, einem Löschkondensator 9 und einer Umschwingdrossel 10. Damit durch die induktive Last 2 ein elektrischer Strom fließen kann, wenn der Gleichstromsteller 5 in den Abschaltzustand übergeht, ist eine Freilaufdiode 11 parallel zur induktiven Last 2 angeordnet. Wenn ein Zündimpuls an den Hauptthyristor 6 gelegt wird, geht der Gleichstromsteller 5 in den stromleitenden Zustand oder Einschaltzustand über. In diesem Zustand wirdFigure 1 shows a known example of a DC chopper circuit of the type mentioned ("Mitsubishi Denki Giho", Mitsubishi Electric Co., Volume 45, No. 2, 1971, page 236, Fig. 4 · 1) · To apply a DC supply voltage E, which is supplied by a DC voltage source 1, to an inductive Controlling load 2 is a converter circuit 5 for higher power, in particular a thyristor DC converter, intended. The inductive load 2 is shown as a series circuit of a choke coil 3 with an ohmic resistor 4. The DC chopper 5 consists of a main thyristor 6, a quenching thyristor 7, a reversing diode 8, a quenching capacitor 9 and a reversing choke 10. So that an electric current can flow through the inductive load 2 can when the DC power controller 5 in the shutdown state passes, a freewheeling diode 11 is parallel to the inductive load 2 arranged. When an ignition pulse is sent to the main thyristor 6 is placed, the DC chopper 5 goes into the current-conducting state or switched-on state. In this state will
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ein Zündimpuls an den Löschthyristor 7 gelegt. Sobald daraufhin der Hauptthyristor 6 stromlos geworden ist, ist auch der Gleichstromsteller 5 in seinen stromlosen Zustand oder Abschaltzustand übergegangen. Solche stromführenden und stromlosen Zustände werden abwechselnd wiederholt. Dabei wird das Verhältnis der Zeitintervalle von Ein- und Abschaltzustand verändert, damit sich der Mittelwert der Gleichspannung oder des Grleichstroms±2 an bzw. in der induktiven Last 2 ändert.an ignition pulse is applied to the quenching thyristor 7. As soon as the main thyristor 6 has subsequently become de-energized, the direct current chopper 5 has also switched to its de-energized state or switched-off state. Such energized and de-energized states are alternately repeated. The ratio of the time intervals between the switch-on and switch-off state is changed so that the mean value of the direct voltage or the current ± 2 at or in the inductive load 2 changes.
Figur 2 zeigt die im Betrieb auftretenden Kurvenläufe der in Figur 1 dargestellten Gleichstromstellerschaltung, insbesondere während des Kommutierungsvorganges. Der Hauptthyristor 6 wird zu einem Zeitpunkt ti, und zwar in einem Betriebszustand, in dem dieser Hauptthyristor 6 abgeschaltet und der Laststrom i2 von der Freilaufdiode 11 übernommtn ist, gezündet. Dadurch wird der Laststrom i2 von der Freilaufdiode 11 auf den Hauptthyristor 6 kommutiert. Der Laststrom i2 vergrößert sich. Er entspricht dabei im wesentlichen dem Strom i6 durch den Hauptthyristor 6, der durch die Versorgungsgleichspannung E der G-leichspannungs quelle 1 im Haupt thyristor 6 hervorgerufen wird. Die Spannung V9 am Löschkondensator 9 besitzt die eingezeichnete Polarität (links positiv, rechts negativ). Diese Polarität besaß sie bereits vor dem Zeitpunkt ti.FIG. 2 shows the curves occurring during operation of the DC chopper circuit shown in FIG. 1, in particular during the commutation process. The main thyristor 6 is at a time ti, in an operating state in which this main thyristor 6 is switched off and the load current i2 is taken over by the freewheeling diode 11, ignited. This causes the load current i2 from the freewheeling diode 11 to the main thyristor 6 commutes. The load current i2 increases. He corresponds essentially the current i6 through the main thyristor 6, which is caused by the DC supply voltage E of the DC voltage source 1 in the main thyristor 6 is caused. The voltage V9 at the quenching capacitor 9 has the polarity shown (left positive, right negative). This polarity owned it before time ti.
Sobald der Löschthyristor 7 im Zeitpunkt t2 gezündet wird, bildet der Löschkondensator 9 zusammen mit der Umschwingdrossel 10 einen Schwingkreis, so daß er mit umgekehrter Polarität aufgeladen wird. Der Strom i9 des Löschkondensators 9 verändert sich dabei in Form einer sinusförmigen Halbschwingung. Er entspricht im wesentlichen dem Strom i7 des Löschthyristors 7 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3.As soon as the quenching thyristor 7 is ignited at time t2, forms the quenching capacitor 9 together with the reversing throttle 10 an oscillating circuit so that it is charged with reverse polarity. The current i9 of the quenching capacitor 9 changes in the form of a sinusoidal half-oscillation. It essentially corresponds to the current i7 of the erase thyristor 7 between times t2 and t3.
Im Zeitpunkt Y5 wird der Strom i7 des Löschthyristors 7 zu Null. Da der Hauptthyristor 6 durch die Spannung V9 des mit der umgekehrten Polarität aufgeladenen Löschkondensatora 9 in Sperrichtung beansprucht wird, beginnt der über den Hauptthyristor 6 fließende Laststrom i2 auf den Kommutierungskreis zu kommutieren. Dieser Kommutierungskreis besteht aus der Umschwingiode 8, dem Löschkondensator 9 und der Umschwingdrossel 10.At time Y5 , the current i7 of the erase thyristor 7 becomes zero. Since the main thyristor 6 is loaded in the reverse direction by the voltage V9 of the quenching capacitor 9 charged with the opposite polarity, the load current i2 flowing through the main thyristor 6 begins to commutate to the commutation circuit. This commutation circuit consists of the reversing diode 8, the quenching capacitor 9 and the reversing choke 10.
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Diese Kommutierung ist im Zeitpunkt t4 abgeschlagen. ύ9ϊΓ diesem Zeitpunkt t4 an wird der Hauptthyristor 6 nichtleitend (x6 =0). Der Laststrom i2, der vom Zeitpunkt t3 an auf den Iiöschkondensator 9 zu kommutieren anfängt, beginnt den Löschkondensator 9 zu entladen. Der Löschkondensator 9 wird folglich wieder umgeladen. Er nimmt dabei wieder die eingezeichnete Polarität an.This commutation is canceled at time t4. ύ9ϊΓ At this point in time t4, the main thyristor 6 becomes non-conductive (x6 = 0). The load current i2, which from time t3 to the The quenching capacitor 9 begins to commutate, the quenching capacitor begins 9 to unload. The quenching capacitor 9 is consequently recharged again. He takes the drawn one again Polarity on.
Wenn im Zeitpunkt t5 die Spannung V9 des Löschkondensators 9 gleich der Versorgungsgleichspannung E der Gleichspannungsquelle 1 wird, dann hat die Klemmenspannung V11 der Freilaufdiode Ί ι - von negativer Sperrspannung ausgehend - den Wert erreicht, so daß die Freilaufdiode 1 ι leitfähig werden kann. Folglich beginnt der Laststrom i2 von dem Löschkondensator 9 auf die Freilaufdiode 11 zu kommutieren. Dieser Kommutierungsvorgang ist im Zeitpunkt t6 beendet, wenn der Strom ±11 der Freilaufdiode 11 gleich dem Laststrom i2 geworden ist.If at time t5 the voltage V9 of the quenching capacitor 9 becomes equal to the DC supply voltage E of the DC voltage source 1, then the terminal voltage V11 of the freewheeling diode has Ί ι - starting from negative reverse voltage - reached the value so that the freewheeling diode 1 ι can be conductive. Consequently, the load current i2 begins to commutate from the quenching capacitor 9 to the freewheeling diode 11. This commutation process is ended at time t6 when the current ± 11 of the freewheeling diode 11 has become equal to the load current i2.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, ergibt sich bei einer Gleiehstromstellerschaltung der vorliegenden Art dann, wenn der Laststrom ±2 vom Löschkondensator 9 auf die Freilaufdiode 11 kommutiert, eine vom Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t6 reichende überlagerte Kommutierungsdauer, die durch die Wirkung der Umschwingdrossel 10 zustande kommt. Infolgedessen ist im Zeitpunkt t6, wenn die Kommutierungsdauer (t6 - t5) beendet ist, die Spannung V9 des Löschkondensators 9 auf einen Betrag angehoben, der um den Wert ΔΕ größer ist als die Versorgungsgleichspannung E. Diese zusätzliche Ladespannung Δ.Ε hängt von der Höhe des Laststroms i2 ab. Je größer der Laststrom ist, umso größer wird die zusätzliche LadespannungΔΕ. Diese zusätzliche Ladespannung Δ E ist ein Maß für die in der Umschwingdrossel 10 gespeicherte Energie. Die gespeicherte Energie ist die Ursache dafür, daß auch nach dem Zeitpunkt t5 noch einige Zeit lang ein Strom i9 über den Löschkondensator 9 fließt, Die zusätzliche LadespannungAE stellt sicher, daß zu jedem Zeitpunkt eine genügend hohe Spannung V9 am Löschkondensator 9 zur Verfugung steht, wodurch die Verluste im Kommutierungskreis kompensiert werden.As can be seen from FIG. 2, with a DC converter circuit of the present type, when the load current ± 2 commutates from the quenching capacitor 9 to the freewheeling diode 11, a superimposed commutation period from time t5 to time t6 results, which is caused by the action of the reversing reactor 10 comes. As a result, at time t6, when the commutation period (t6-t5) has ended, the voltage V9 of the quenching capacitor 9 is raised to an amount which is greater by the value ΔΕ than the DC supply voltage E. This additional charging voltage Δ.Ε depends on the level of the load current i2. The greater the load current, the greater the additional charging voltage ΔΕ. This additional charging voltage .DELTA.E is a measure of the energy stored in the reversing throttle 10. The stored energy is the reason why a current i9 still flows through the quenching capacitor 9 for some time after the point in time t5 the losses in the commutation circuit are compensated.
Der Löschkondensator 9 einer Gleichstromstellerschaltung, der infolge besonderer Maßnahmen stetsThe quenching capacitor 9 of a DC chopper circuit, which as a result of special measures always
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nur auf den Wert der Exngangagleichspannung E aufgeladen sein möge, selbst wenn der Laststrom i2 groß ist, besitzt bereits eine ausreichende Kommutierungsenergie. Polglich tritt, wenn die Spannung V9 des Löschkondensators 9 einen höheren Wert annimmt als notwendig, der Nachteil auf, daß nicht nur der Löschkondensator 9 selbst, sondern auch die beiden Thyristoren 6 und 7 und die Freilaufdiode 11 für eine hohe Belastung ausgelegt sein müssen. Mit anderen Worten: Um die zulässige Spannung für die einzelnen Bauelemente zu vergrößern, müßte man z.B. die Anzahl der Serienschaltungen von Einzelelementen pro Bauelement vergrößern. Das hätte aber zur Folge, daß sich der Aufbau der Grleichstromstellerschaltung vergrößert und verteuert.may only be charged to the value of the output DC voltage E, even if the load current i2 is large, already has sufficient commutation energy. Polglich occurs when the voltage V9 of the quenching capacitor 9 assumes a higher value than necessary, the disadvantage that not only the Quenching capacitor 9 itself, but also the two thyristors 6 and 7 and the freewheeling diode 11 designed for a high load must be. In other words: To increase the allowable voltage for the individual components, would have to For example, you can increase the number of series connections of individual elements per component. But that would have the consequence that the structure of the green current converter circuit is enlarged and expensive.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Grleichstromstellerschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein Ansteigen der Spannung des Lösehkondensators auf einen Wert, der größer ist als erforderlich, verhindert und damit die übliche Vergrößerung des Bauvolumens und das übliche Ansteigen der Kosten vermieden ist. Die Grleichstromstellerschaltung soll dabei so beschaffen sein, daß die Spannung des Löschkondensators auf den Wert der Versorgungsgleichspannung der Grleichspannungsquelle durch weniger teuere Maßnahmen als bisher üblich begrenzt ist._fbiese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Freilaufdiode und Umschwingdrossel miteinander in Reihe geschaltet sind und daß diese Reihenschaltung parallel zur induktiven Last angeordnet ist.The present invention is therefore based on the object of providing a DC chopper circuit of the type mentioned at the beginning to create in which an increase in the voltage of the release capacitor to a value that is greater than necessary, prevented and thus the usual increase in construction volume and the usual increase in costs is avoided. The green current regulator circuit should be designed so that the voltage of the quenching capacitor to the value of the DC supply voltage of the DC voltage source by less expensive Measures is limited than usual. This task is according to the invention achieved in that freewheeling diode and reversing choke are connected to each other in series and that this series connection is arranged in parallel with the inductive load is.
Hierbei wird also das eine Ende der Freilaufdiode, welches normalerweise an die Verbindungsleitung zwischen dem Hauptthyristor und der induktiven Last angeschlossen ist, abgetrennt, und dieses Ende wird an die Verbindung zwischen dem Löschkondensator und der Umschwingdrossel angeschlossen. Dadurch ist die Reihenschaltung:aus Freilaufdiode und Umschwingdrossel parallel zur induktiven Last angeordnet. Auf diese Weise wird die Höhe der Spannung am LöeoMkondensator begrenzt.So here is one end of the freewheeling diode, which normally connected to the connection line between the main thyristor and the inductive load, disconnected, and this end is connected to the connection between the quenching capacitor and the reversing choke. This is the Series connection: from free-wheeling diode and reversing choke in parallel arranged to the inductive load. In this way the amount of voltage on the LöeoMkondensator is limited.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigenThe invention is illustrated below with the aid of exemplary embodiments, which are shown in the drawings, explained in more detail. Show it
Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 4 Kurvenverläufe der elektrischen Größen einzelnerFIG. 3 shows a first exemplary embodiment of the invention, FIG. 4 shows curves of the individual electrical variables
Bauelemente der Ausführungsform nach Figur 3, Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.Components of the embodiment according to Figure 3, FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of the invention, and FIG. 6 shows a third exemplary embodiment of the invention.
In Figur 3 sind für gleiche Bauelemente dieselben Bezugszeichen verwendet worden wie in Figur 1. In Figur 4 sind gleiche Kurvenverläufe mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Figur 2.In FIG. 3, the same reference numerals have been used for the same components as in FIG. 1. In FIG the same curves are provided with the same reference symbols as in FIG. 2.
Der Unterschied der Gleichstromstellerschaltung von Figur 3 gegenüber derjenigen in Figur 1 besteht darin, daß die Kathode der Freilaufdiode 11 nicht an den Verbindungspunkt des Gleichstromstellers 5 mit der induktiven Last 2, sondern an die Verbindung zwischen dem Löschkondensator 9 und der Umschwingdrossel 10 angeordnet ist. Und der entscheidende Unterschied zwischen den Kurvenverläufen in Figur 4 und denjenigen in Figur 2 besteht darin, daß es in Figur 4 keine überlagerte Kommutierungsdauer zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 gibt.The difference of the DC chopper circuit of Figure 3 compared to that in Figure 1 is that the cathode of the freewheeling diode 11 is not at the connection point of the DC converter 5 to the inductive load 2, but to the connection between the quenching capacitor 9 and the reversing choke 10 is arranged. And the crucial difference between the curves in Figure 4 and those in FIG. 2 consists in the fact that in FIG. 4 there is no superimposed commutation period between times t5 and t6.
Wenn der Löschthyristor 7 nach Figur 3 zum Zeitpunkt t2 in einem Betriebszustand, in dem der Hauptthyristor 6 den Laststrom ±2 führt und der Löschkondensator 9 die eingezeichnete Polarität besitzt, gezündet wird, dann bildet der Löschkondensator 9 zusammen mit dem Löschthyristor 7 und der Umschwingdrossel 10 einen Schwingkreis. Der ütrom 19 des Löschkondensators 9 (und folglich auch der btrom i7 des Löschthyristors 7) nimmt einen sinusförmigen Verlauf an, und der Löschkondensator 10 wird mit umgekehrter Polarität wieder aufgeladen.If the quenching thyristor 7 according to FIG. 3 is ignited at time t2 in an operating state in which the main thyristor 6 carries the load current ± 2 and the quenching capacitor 9 has the polarity shown, then the quenching capacitor 9 forms together with the quenching thyristor 7 and the reversing choke 10 an oscillating circuit. The current 19 of the quenching capacitor 9 (and consequently also the current i7 of the quenching thyristor 7) assumes a sinusoidal curve, and the quenching capacitor 10 is charged again with the opposite polarity.
Im Zeitpunkt t3 wird der Schwingkreisstrom, der durch den Löschthyristor 7 fließt, zu Null, und der Löschthyristor 7 erhält durch den Löschkondensator 9 Sperrspannung, so daß er in den Ausschaltzustand übergeht. Gleichzeitig wird auch demAt time t3, the resonant circuit current generated by the Quenching thyristor 7 flows to zero, and the quenching thyristor 7 receives reverse voltage through the quenching capacitor 9, so that it goes into the switch-off state. At the same time is also the
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Hauptthyristor 6 in ähnlicher Weise Sperrspannung vargegeben. Dadurch beginnt der Laststrom ±2, der bisher über den Hauptthyristor 6 floß, auf einen Weg zu kommutieren, welcher durch die Umschwingdiode 8, den Löschkondensator 9 und die Umschwingdrossel 10 gebildet wird.Main thyristor 6 in a similar manner reverse voltage var given. As a result, the load current ± 2, which previously flowed through the main thyristor 6, begins to commutate on a path which is formed by the reversing diode 8, the quenching capacitor 9 and the reversing inductor 10.
Im Zeitpunkt t4 wird der Strom i9 des Löschkondensators 9 gleich dem Laststrom ±2. In diesem Zeitpunkt t4 verschwindet der Strom i6 im Hauptthyristor 6, so daß der Hauptthyristor in den stromlosen Zustand übergeht. Der Löschkondensator 9 wird vom Zeitpunkt t4 an bis zum Zeitpunkt t5 durch den Laststrom i2 entladen. Anschließend wird er wieder mit der in Figur 3 gezeigten Polarität aufgeladen.At time t4, the current i9 of the quenching capacitor 9 becomes equal to the load current ± 2. At this point in time t4, the current i6 in the main thyristor 6 disappears, so that the main thyristor changes to the de-energized state. The quenching capacitor 9 is discharged from time t4 to time t5 by the load current i2. It is then charged again with the polarity shown in FIG.
Sobald im Zeitpunkt t5 die Spannung V9 des Löschkondensators 9 mit der dargestllten Polarität gleich der Versorgungsgleichspannung E wird, erhält die Freilaufdiode 11 Durchlaßspannung, so daß die Freilaufdiode 11 in den stromführenden Zustand übergeht. Während die Freilaufdiode 11 in den stromführenden Zustand übergeht, liegt an der Umschwingdiode 8 Sperrspannung, so daß diese stromlos wird. Auf diese Weise wird der Laststrom i2, der bisher über den Löschkondensator 9 floß, auf die Freilaufdiode 11 kommutiert.As soon as the voltage V9 of the quenching capacitor 9 with the polarity shown is equal to the DC supply voltage at time t5 E, the freewheeling diode 11 receives forward voltage, so that the freewheeling diode 11 goes into the current-carrying state. While the freewheeling diode 11 is in the current-carrying state passes, reverse voltage is applied to the reversing diode 8, so that this is de-energized. In this way, the load current i2, which previously flowed through the quenching capacitor 9, is increased the freewheeling diode 11 commutates.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt sowohl auf demjenigen Weg, der über die zwischen den Punkten A und B eingeschlossene Freilaufdiode 11 führt, als auch auf demjenigen Weg, der von A nach B über die zwischen den Punkten A und B liegende Reihenschaltung der Bauelemente 1, 8 und 9 führt, als induktive Komponente jeweils nur eine vernachlässigbare Leitungsinduktivität. Daher findet im vorliegenden Fall die Kommutierung des Laststroms ±2 vom Löschkondensator 9 auf die Freilaufdiode 11 praktisch augenblicklich statt. Folglich gibt es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel praktisch keine überlagerte Kommutierungsdauer zwischen Zeitpunkten t5 und t6, wie bei der bekannten Gleichstromstellerschaltung nach Figur 1. Das hat zur Folge, daß keine zusätzliche Ladespannung ΔΕ am Löschkondensator 9 entsprechend Figur 2 erzeugt wird. Vielmehr wird die Spannung V9 des Löschkondensators 9 im wesentlichen auf den Wert der Versorgungsgleich-In the present exemplary embodiment lies both on the path that leads via the freewheeling diode 11 enclosed between points A and B and on the path that goes from A to B via the series connection of components 1, 8 and 9 leads, as an inductive component, only a negligible line inductance. Therefore, in the present case, the commutation of the load current ± 2 from the quenching capacitor 9 to the freewheeling diode 11 takes place almost instantaneously. Consequently, in the present embodiment there is practically no superimposed commutation period between times t5 and t6, as in the known DC chopper circuit according to FIG. Rather, the voltage V9 of the quenching capacitor 9 is essentially set to the value of the supply equalization
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spannung E begrenzt. Der Laststrom ±2 fließt vom Zeitpunkt t5 an im Kreis über die Freilaufdiode 11, über die Umschwingdrossel 10 und die Last 2. Da die Induktivität der Umschwingdrossel 1Ö um vieles kleiner ist als die Induktivität der Last 2, hat der Laststrom ±2 denselben Wert wie bei der bekannten Gleichstromstellerschaltung nach Figur 1, wo er lediglich über die Freilaufdiode 11 zu fließen hat.voltage E limited. From time t5 the load current ± 2 flows in a circle via the freewheeling diode 11, via the reversing throttle 10 and the load 2. Since the inductance of the reversing throttle 1Ö is much smaller than the inductance of the load 2, the load current ± 2 has the same value as in the known DC chopper circuit according to FIG. 1, where it only has to flow via the freewheeling diode 11.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anwendung auf eine Gleichstromstellerschaltung der soeben beschriebenen Art beschränkt. Wie z.B. in Figur 5 gezeigt wird, kann die Erfindung auch bei einer Gleichstromstellerschaltung angewendet werden, bei der der Löschthyristor 7 parallel zur Reihenschaltung aus Löschkondensator 9» Umschwingdrossel 10 des Löschkreises und Hauptthyristor 6 geschaltet ist.The present invention is not to be applied to a DC chopper circuit of the one just described Kind of restricted. For example, as shown in Fig. 5, the invention can also be applied to a DC chopper circuit in which the quenching thyristor 7 is parallel to the series connection of quenching capacitor 9 »reversing choke 10 of the quenching circuit and main thyristor 6 is connected.
Nach Figur 5 wird der Löschkondensator 9» der mit der eingezeichneten Polarität von der Gleichspannungsquelle 1 aufgeladen wurde, von der Umschwingdiode 8 daran gehindert, sich auf dem Wege über die Umschwingdiödenden Löschkondensator 9» die Umschwingdrossel 10 und die induktive Last 2 zu entladen. Doch wenn der Hauptthyristor 6 stromlos 'werden soll, wird der Löschthyristor 7 gezündet. Dadurch wird der Löschkondensator über einen geschlossenen Kreis, der aus dem Löschkondensator 9, dem Löschthyristor 7, dem Hauptthyristor 6, der Umschwingdrossel 10 und dem Löschkondensator 9 besteht, umgekehrt aufgeladen. Wenn der Löschkondensator 9 umgeladen ist und sich der Kondensatorstrom daraufhin umkehrt, erhalten beide Thyristoren 6 und 7 Sperrspannung. Dadurch wird der Lastötrom, der bisher über den Hauptthyristor 6 geflossen war, auf einen Weg kommutiert, der durch die Umschwingdiode 8, den Löschkondensator 9 und die Umschwingdrossel 10 gebildet wird. Sobald der Löschkondensator 9 durch den Laststrom wiederum mit der gezeigten Po.larität aufgeladen und sobald die Kondensatorspannung im wesentlichen gleich der Versorgungsgleichspannung der Gleichspannungsquelle 1 geworden ist, wird die Freilaufdiode 11 stromleitend. Dadurch wird der Laststrom sehr schnell vom Löschkondensator 9 auf die Freilaufdiode 11 kommutiert. Da es - wie bereits dargelegt - im vorliegenden FallAccording to FIG. 5, the quenching capacitor 9 is the one marked with the Polarity of the DC voltage source 1 was charged, prevented by the Umschwingdiode 8 from turning on the way over the Umschwingdiödenden quenching capacitor 9 » the reversing throttle 10 and the inductive load 2 to discharge. But if the main thyristor 6 is to be de-energized, the Quenching thyristor 7 ignited. As a result, the quenching capacitor is via a closed circuit, which consists of the quenching capacitor 9, the quenching thyristor 7, the main thyristor 6, the reversing throttle 10 and the quenching capacitor 9, charged in reverse. When the quenching capacitor 9 is recharged and the capacitor current is then reversed, both thyristors receive 6 and 7 reverse voltage. As a result, the load current that had previously flowed through the main thyristor 6 is reduced to one Path commutated by the reversing diode 8, the quenching capacitor 9 and the reversing throttle 10 is formed. As soon as the quenching capacitor 9 through the load current again charged with the polarity shown and as soon as the capacitor voltage is essentially equal to the DC supply voltage the DC voltage source 1 has become, the freewheeling diode 11 is conductive. This makes the load current very much commutates quickly from the quenching capacitor 9 to the freewheeling diode 11. Since - as already stated - in the present case
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nur eine äußerst kurze überlagerte Kommutierung gibt, wirdthere is only an extremely short superimposed commutation
die Spannung des Löschkondensators 9 im wesentlichen auf denthe voltage of the quenching capacitor 9 essentially on the
Wert der Versorgungsgleichspannung der Gleichspannungsquelle 1 begrenzt.Value of the DC supply voltage of the DC voltage source 1 limited.
Figur 6 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ist - im Gegensatz zu den vorangehenden Figuren 3 und 5 - eine andere Art von Gleichstromsteller 5 dargestellt. Dessen Kommutierungskreis umfaßt die Reihenschaltung aus einem Löschkondensator 9» einem Löschthyristor 7 und einer Drosselspule 12, die die Stromanstiegsgeschwindigkeit des Stroms im Löschthyristor 7 begrenzt. Diese Reihenschaltung ist dem Hauptthyristor 6 parallel geschaltet.Figure 6 shows yet another embodiment of the invention. In contrast to the preceding FIGS. 3 and 5, a different type of DC power controller 5 is shown here. Its commutation circuit comprises the series connection of a quenching capacitor 9 »a quenching thyristor 7 and a choke coil 12, which limits the rate of rise of the current in the quenching thyristor 7. This series connection is the main thyristor 6 connected in parallel.
Wenn bei diesem Gleichstromsteller 5 der Hauptthyristor 6 gezündet wird, bildet der Löschkondensator 9 zusammen mit dem Hauptthyristor 6, mit der Umschwingdiode 8 und mit der Umschwingdrossel 10 einen Schwingkreis. Dadurch wird der Löschkondeneator 9> der zuvor in der dargestellten Polarität aufgeladen war, über diesen Schwingkreis umgeladen. Seine Rückladung wird durch die Umschwingdiode 8 verhindert.When the main thyristor 6 is ignited in this DC chopper 5, the quenching capacitor 9 forms together with the Main thyristor 6, with the reversing diode 8 and with the reversing choke 10 an oscillating circuit. This becomes the quenching capacitor 9> which was previously charged in the polarity shown, reloaded via this resonant circuit. His return load is prevented by the reversing diode 8.
Wenn der Hauptthyristor 6 gelöscht werden soll, wird der Löschthyristor 7 gezündet. Dadurch erhält der Hauptthyristor 6 durch die Spannung des Löschkondensators 9 Sperrspannung. Folglich wird der Laststrom, der bisher über den Hauptthyristör 6 geflossen war, auf einen Weg kommutiert, der durch den Löschkondensator 9, den Löschthyristor 7 und die Drosselspule 12 gebildet wird. Hierbei wirkt die Drosselspule 12 in der Weise, daß der Anstieg des Stroms im Löschthyristor 7 nicht zu steil wird. Der Löschkondensator 9 wird durch den Laststrom umgeladen; er nimmt wieder die gezeigte Polarität an.When the main thyristor 6 is to be cleared, the clear thyristor becomes 7 ignited. As a result, the main thyristor 6 receives reverse voltage from the voltage of the quenching capacitor 9. Consequently will the load current that has previously flowed through the main thyristor 6 was commutated on a path that is formed by the quenching capacitor 9, the quenching thyristor 7 and the choke coil 12. Here, the choke coil 12 acts in such a way that the rise in the current in the quenching thyristor 7 does not become too steep. Of the Quenching capacitor 9 is recharged by the load current; it again assumes the polarity shown.
Sobald nun die Spannung des Löschkondensators 9 den Wert der Versorgungsgleichspannung der Gleichspannungsquelle 1 erreicht, wird - anstatt daß der Löschthyristor 7 in den nicht leitenden Zustand übergeht - die Freilaufdiode 11 in den stromführenden Zustand übergeführt. Der Strom, der über die Drosselspule 12 und die induktive Last 2 weiterfließen möchte, fließt nun über die Freilaufdiode 11. In dem bekannten Fall, in dem die Frei-As soon as the voltage of the quenching capacitor 9 reaches the value of the DC supply voltage of the DC voltage source 1, - instead of the thyristor 7 going into the non-conductive state - the freewheeling diode 11 in the current-carrying State transferred. The current that would like to continue to flow via the choke coil 12 and the inductive load 2 now overflows the freewheeling diode 11. In the known case in which the freewheel
409841/06 6 9409841/06 6 9
- 9 - VPA 73/8349- 9 - VPA 73/8349
241Π964241Π964
laufdiode 11 direkt der last 2 parallel geschaltet ist, tritt, sobald der Laststrom vom Löschkondensator 9 auf die Freilaufdiode 11 kommutiert, die erwähnte überlagerte Kommutierungsdauer auf, die von der Induktivität der Drosselspule 12 und von der Amplitude des Laststroms abhängt. Dabei wird der Löschkondensator 9 auf einen Wert aufgeladen, welcher die Versorgungsgleichspannung der Gleichspannungsquelle 1 überschreitet, wodurch die für eine einwandfreie Kommutierung ausreichende Energie unnötigerweise überschritten wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die überlagerte Kommutierungsdauer wesentlich verkürzt, so daß die Spannung des Löschkondensators 9 im wesentlichen auf den Wert der Versorgungsgleichspannung begrenzt ist.running diode 11 is connected directly to load 2 in parallel, occurs, as soon as the load current commutates from the quenching capacitor 9 to the freewheeling diode 11, the above-mentioned superimposed commutation period, which is determined by the inductance of the choke coil 12 and depends on the amplitude of the load current. The quenching capacitor 9 is charged to a value which the The DC supply voltage of the DC voltage source exceeds 1, thereby ensuring proper commutation sufficient energy is exceeded unnecessarily. In In the present embodiment, the superimposed commutation period is significantly shortened, so that the voltage of the Quenching capacitor 9 is essentially limited to the value of the DC supply voltage.
Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß dadurch, daß die Spannung des Löschkondensators 9 gemäß der vorliegenden Erfindung auf den Wert der Versorgungsgleichspannung begrenzt ist, Bauelemente von niedriger Spannungsauslegung benutzt werden können. Das gilt für den Löschkondensator und andere Bauelemente des Gleichstromstellers, insbesondere für den Hauptthyristor und den Löschthyristor. Auf diese Weise können Baugröße und Preis der Gleichstromstellerschaltung reduziert werden. Weiterhin kann der Endergieverlust des Kommutierungskreises auf einen geringen Wert begrenzt werden, da keine überschüssige Kommutierungsenergie unnötigerweise im Löschkondensator gespeichert wird.From the foregoing description it follows that the fact that the voltage of the quenching capacitor 9 according to the present Invention is limited to the value of the DC supply voltage, components of low voltage rating are used can be. This applies to the quenching capacitor and other components of the DC chopper, in particular for the main thyristor and the quenching thyristor. In this way the size and price of the DC chopper circuit can be reduced. Furthermore, the final energy loss of the Commutation circuit can be limited to a low value, since there is no unnecessary excess commutation energy in the Quenching capacitor is stored.
1 Patentanspruch
6 Figuren1 claim
6 figures
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