DE3823399A1 - Entlastungsnetzwerk fuer elektronische zweigpaare in antiparallelschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Entlastungsnetzwerk für elektronische Zweigpaare in Antiparallelschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Ent­ lastungsnetzwerk für elektronische Zweigpaare in Antipa­ rallelschaltung ist aus der DE-OS 32 44 623 bekannt. Ein Anwendungsgebiet sind dabei selbstgeführte Stromrichter­ schaltungen.

In der aus der DE-OS 32 44 623 bekannten Schaltungsan­ ordnung sind die Halbleiterschalter und antiparallelen Dioden mit zwei Dioden, einem Beschaltungskondensator (Abschaltentlastungskondensator), einem Speicherkonden­ sator und einer Strombegrenzungsdrossel zur Begrenzung der Ein- und Ausschaltverluste beschaltet. Die Entladung des Speicherkondensators erfolgt über einen Widerstand oder einen Gleichstromverbraucher. Bei der notwendigen Ladungsbegrenzung des Speicherkondensators mittels eines Widerstandes entstehen zum Teil hohe Verluste. Bei La­ dungsbegrenzung mit einem Gleichstromverbraucher werden die Verluste zwar reduziert, jedoch sind zusätzliche aktive und passive Bauteile erforderlich (Gleichstrom­ steller).

Aus der DE-OS 35 24 522 ist eine rückspeisende Beschal­ tung für elektronische Zweigpaare in Antiparallelschal­ tung bekannt, bei der eine Strombegrenzungsdrossel mit zweiter Wicklung (Sekundärwicklung) eingesetzt ist. Die zweite Wicklung liegt in Reihe mit einer Diode an der speisenden Gleichspannungsquelle. Der Wickelsinn von Primär- und Sekundärwicklung ist so gewählt, daß bei abnehmendem Strom in der ersten Wicklung (Primärwick­ lung) die magnetische Energie der Drossel über die zwei­ te Wicklung in die Gleichspannungsquelle zurückgespeist wird. Diese Maßnahme entlastet zwar den Speicherkonden­ sator von der magnetischen Energie der Strombegrenzungs­ drossel, jedoch ist zur Ladungsbegrenzung des Speicher­ kondensators ein Entladewiderstand nicht entbehrlich.

Bei den Anordnungen gemäß DE-OS 32 44 623 und DE-OS 35 25 522 ist es auch von Nachteil, daß "schnelle" Di­ oden in den Beschaltungskreisen der abschaltbaren Halb­ leiterschalter erforderlich sind.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrun­ de, ein Entlastungsnetzwerk für elektronische Zweigpaare in Antiparallelschaltung der eingangs genannten Art an­ zugeben, bei dem die Beschaltungsverluste - insbesondere die beim Ausschaltvorgang entstehenden Verluste - auch ohne den Einsatz aktiver Bauelemente minimiert sind.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß der Bauteileaufwand beträchtlich reduziert ist. Es sind lediglich passive Bauelemente (und keine steuerbaren elektronischen Schalter) in einer selbsttätig arbeitenden Schaltung erforderlich. Das Ent­ lastungsnetzwerk muß nicht überwacht oder angesteuert werden. Eine Energierückspeisung in die Gleichspannungs­ quelle ist aufgrund der geringen Verluste nicht notwen­ dig. Die Speicherkondensatoren können gleichzeitig die Zwischenkreis-Kondensatoren sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Grundausführung des Entlastungsnetz­ werks mit einem Abschaltentlastungskon­ densator und zwei Speicherkondensatoren,

Fig. 2 eine dreiphasige Variante der Grundaus­ führung mit zwei Speicherkondensatoren,

Fig. 3 eine dreiphasige Variante der Grundaus­ führung mit sechs Speicherkondensatoren,

Fig. 4 eine Variante der Grundausführung mit einer zusätzlichen Strombegrenzungsdros­ sel,

Fig. 5 eine Variante der Grundausführung mit zwei zusätzlichen Strombegrenzungsdros­ seln,

Fig. 6 eine dreiphasige Variante der Grundaus­ führung mit sechs Strombegrezungsdrosseln und zwei Speicherkondensatoren,

Fig. 7 eine dreiphasige Variante der Grundaus­ führung mit zwei Strombegrenzungsdrosseln und zwei Speicherkondensatoren,

Fig. 8 eine dreiphasige Variante der Grundaus­ führung mit sechs Strombegrenzungsdros­ seln und sechs Speicherkondensatoren,

Fig. 9 eine aus zwei Grundausführungen gebildete Dreipunktwechselrichterschaltung,

Fig. 10, 11 Varianten bei der Anordnung von Sicherun­ gen,

Fig. 12 die zeitlichen Verläufe interessierender Spannungen und Ströme.

In Fig. 1 ist die Grundausführung des Entlastungsnetz­ werkes mit einem Abschaltentlastungskondensator und zwei Speicherkondensatoren dargestellt. Es ist eine Gleich­ spannungsquelle 1 zu erkennen, an deren positiver Klemme ein erster abschaltbarer Halbleiterschalter (GTO-Transi­ stor) 2 mit antiparalleler Diode 4 und an deren negati­ ver Klemme ein zweiter abschaltbarer Halbleiterschalter 3 mit antiparalleler Diode 5 angeschlossen sind. Die Bauelemente 2 und 4 bzw. 3 und 5 bilden jeweils ein elektronisches Zweigpaar in Antiparallelschaltung. Es können alternativ auch rückwärtsleitende, abschaltbare elektronische Halbleiterschalter eingesetzt werden. Zwi­ schen der positiven Klemme und dem gemeinsamen Verbin­ dungspunkt 13 von Schalter 2 und Diode 4 liegt die Lei­ tungsinduktivität 9. Zwischen der negativen Klemme und dem gemeinsamen Verbindungspunkt 14 von Schalter 3 und Diode 5 liegt die Leitungsinduktivität 10. Diese Lei­ tungsinduktivitäten 9, 10 sollten möglichst gering sein, damit die magnetische Energie von 9 und 10 beim Aus­ schalten der Schalter 2 oder 3 die Kondensatoren 6, 7, 8 nicht mehr überlädt, als die Sperrspannungen von 2, 3, 4, 5 zulassen. Zwischen den Verbindungspunkten 13 und 14 ist die Serienschaltung von zwei Speicherkondensatoren 6, 7, angeordnet, wobei am gemeinsamen Verbindungspunkt 12 der Kondensatoren 6, 7 ein Beschaltungskondensator 8 (Ab­ schaltentlastungskondensator) liegt, der andererseits an den gemeinsamen Verbindungspunkt 11 der Schalter 2, 3 und Dioden 4, 5 angeschlossen ist. Der letztgenannte Verbindungspunkt 11 bildet gleichzeitig den Phasenan­ schluß. Die Kapazität der Speicherkondensatoren 6, 7 ist groß im Vergleich zur Kapazität des Beschaltungskonden­ sators 8.

Diese Grundausführung gemäß Fig. 1 kann nur eingesetzt werden, wenn die Schalter 2 und 3 ausreichend fähig sind, beim Einschalten die Anstiegsgeschwindigkeit di/dt des Stromes zu begrenzen. Sonst sind Strombegrenzungs­ drosseln notwendig, wie in den Fig. 4 bis 8 dargestellt. Transistoren begrenzen die Anstiegsgeschwindigkeit beim Einschalten in der Regel ausreichend. Bei nicht zu hoher treibender Spannung begrenzen "normale" GTO-Thyristoren die Anstiegsgeschwindigkeit beim Anschalten ebenfalls ausreichend (zulässiges di/dt: 200... 300 A/µs). GTO- Hochfrequenzthyristoren haben darüber hinaus ein zwei- bis dreifach höheres zulässiges di/dt (500...600 A/µs) als "normale" GTO-Thyristoren und werden deshalb bevor­ zugt eingesetzt.

Um ein Schwingen in den Stromkreisen 6-8-2 und 7-8-3 zu unterdrücken, sollten die Verbindungen der Kondensatoren zu den Schaltern induktionsarm und widerstandsbehaftet sein.

In Fig. 2 ist eine dreiphasige Variante der Grundausfüh­ rung mit zwei Speicherkondensatoren dargestellt. Die aus den Schaltern 2, 3, Dioden 4, 5, Speicherkondensatoren 6, 7 und dem Beschaltungskondensator 8 bestehende Grundaus­ führung ist, wie unter Fig. 1 beschrieben, aufgebaut. Zusätzlich sind an die positive Klemme weitere abschalt­ bare Halbleiterschalter 15 bzw. 20 mit antiparallelen Dioden 17 bzw. 22 und an die negative Klemme weitere abschaltbare Halbleiterschalter 16 bzw. 21 mit antipa­ rallelen Dioden 18 bzw. 23 angeschlossen. Die der posi­ tiven Klemme zugewandten Verbindungspunkte von 15/17 bzw. 20/22 sind mit 25 bzw. 27 und die der negativen Klemme zugewandten Verbindungspunkte von 16/18 bzw. 21/23 sind mit 26 bzw. 28 bezeichnet. Der gemeinsame Verbindungspunkt von 15/16/17/18 bildet den Phasenan­ schluß 19 und der gemeinsame Verbindungspunkt von 20/21/22/23 bildet den Phasenanschluß 24. Der Phasenan­ schluß 19 ist über einen Beschaltungskondensator 29 an den Verbindungspunkt 12 der Speicherkondensatoren 6, 7 und der Phasenanschluß 20 ist über einen Beschaltungs­ kondensator 30 an den Verbindungspunkt 12 angeschlossen.

In Fig. 3 ist eine dreiphasige Variante der Grundausfüh­ rung mit sechs Speicherkondensatoren dargestellt. Der aus den Halbleiterschaltern 2, 3, 15, 16, 20, 21 und den Di­ oden 4, 5, 17, 18, 22, 23 bestehende Schaltungsaufbau ist wie unter Fig. 2 beschrieben. Es sind jedoch nicht lediglich zwei, allen drei Phasen zugeordnete Speicherkondensato­ ren 6, 7, sondern sechs Speicherkondensatoren 6, 7, 31, 32, 34, 35 vorgesehen, wobei der gemeinsame Verbin­ dungspunkt 37 der Kondensatoren 31, 32 über einen Be­ schaltungskondensator 33 an den Phasenanschluß 19 und der gemeinsame Verbindungspunkt 38 der Kondensatoren 34, 35 über einen Beschaltungskondensator 36 an den Pha­ senanschluß 24 angeschlossen ist. Der gemeinsame Verbin­ dungspunkt 12 der Kondensatoren 6, 7 ist über den Beschal­ tungskondensator 8 an den Phasenanschluß 11 angeschlos­ sen, wie unter Fig. 1 beschrieben.

In Fig. 4 ist eine Variante der Grundausführung mit ei­ ner zusätzlichen Strombegrenzungsdrossel dargestellt. Die aus den Schaltern 2, 3; Dioden 4, 5; Speicherkondensa­ toren 6, 7 und dem Beschaltungskondensator 8 bestehende Anordnung ist wie unter Fig. 1 beschrieben aufgebaut.

Zusätzlich ist die Primärwicklung 39 einer Strombegren­ zungsdrossel 39/40 zwischen der positiven Klemme der Gleichspannungsquelle 1 und dem Verbindungspunkt 13 bzw. der Leitungsinduktivität 9 angeordnet. Die zugehörige Sekundärwicklung 40 ist in Reihe mit einer Diode 41 pa­ rallel zur Gleichspannungsquelle 1 geschaltet. Dabei zeigt die Kathode der Diode 41 zur positiven Klemme der Gleichspannungsquelle 1. Diese Variante gemäß Fig. 4 mit Strombegrenzungsdrossel sowie die weiteren Varianten ge­ mäß Fig. 5 bis 8 werden angewendet, wenn die Halbleiter­ schalter die Anstiegsgeschwindigkeit di/dt des Stromes beim Einschalten nicht selbst ausreichend begrenzen kön­ nen.

In Fig. 5 ist eine Variante der Grundausführung mit zwei zusätzlichen Strombegrenzungsdrosseln dargestellt. Die aus den Schaltern 2, 3; Dioden 4, 5; Speicherkondensatoren 6, 7 und dem Beschaltungskondensator 8 bestehende Anord­ nung ist wie unter Fig. 1 beschrieben aufgebaut. Zusätz­ lich sind jedoch zwei Strombegrenzungsdrosseln 39/40, 42/43 mit Primärwicklungen 39/42 und Sekundärwicklungen 40/43 vorgesehen, und zwar ist die Primärwicklung 39 zwischen der positiven Klemme bzw. der Leitungsindukti­ vität 9 und dem Verbindungspunkt 13 sowie die Primär­ wicklung 42 zwischen der negativen Klemme bzw. der Lei­ tungsinduktivität 10 und dem Verbindungspunkt 14 ange­ schlossen. Die Sekundärwicklungen 40 bzw. 43 liegen über Dioden 41 bzw. 44 parallel zur Gleichspannungsquelle 1.

Dabei zeigen die Kathoden der Dioden 41 und 44 zur posi­ tiven Klemme der Gleichspannungsquelle 1. Der Wicklungs­ sinn der Primärwicklungen 39 und der Sekundärwicklung 40 der Strombegrenzungsdrossel 39/40 ist derart, daß bei einem abnehmenden Strom vom positiven Pol der Gleich­ spannungsquelle 1 durch die Primärwicklung 39 und den Schalter 2 zum Phasenanschluß 11 die magnetische Energie der Strombegrenzungsdrossel 39/40 über die Sekundärwick­ lung 40 in die Gleichspannungsquelle 1 (oder in einen Gleichstromverbraucher) zurückgespeist wird. Der Wick­ lungssinn der Primärwicklung 42 und der Sekundärwicklung 43 der Strombegrenzungsdrossel 42/43 ist derart, daß bei einem abnehmenden Strom vom Phasenanschluß 11 durch den Schalter 3 und die Primärwicklung 42 nach dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle 1 die magnetische Energie der Strombegrenzungsdrossel 42/43 über die Sekundärwick­ lung 43 in die Gleichspannungsquelle 1 (oder in einen Gleichstromverbraucher) zurückgespeist wird.

Beim Einschalten des Schalters 2 begrenzt die Drossel 39/40 die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes durch den Schalter 2. Die (Um)Ladung des Beschaltungskondensators 8 beim Einschalten des Schalters 2 wird ebenfalls durch die Drossel 39/40 begrenzt. Beim Ausschalten des Schal­ ters 2 wird die magnetische Energie der Drossel 39/40 über die Sekundärwicklung 40 abgebaut und die Anstiegs­ geschwindigkeit der Spannung am Schalter 2 wird durch die Umladung des Beschaltungskondensators 8 begrenzt. Diese Umladung des Beschaltungskondensators 8 bewirkt der Laststrom, der kurzzeitig durch die Speicherkonden­ satoren 6, 7 und den Beschaltungskondensator 8 fließt und nach Umladung des Beschaltungskondensators 8 von der Diode 5 übernommen wird (Einzelheiten siehe Fig. 12 mit Beschreibung).

Die Stromkreise, die durch die Bauelemente 6, 8, 2, 39/40 und 7, 8, 3, 42/43 gebildet werden, müssen induktionsarm aufgebaut sein. Dies erfordert vor allem eine gute Kopp­ lung zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen der Strombegrenzungsdrosseln. Die Verbindungen von diesen Stromkreisen zu den Polen der Gleichspannungsquelle 1 dürfen induktionsbehaftet sein.

Zum Schutz der Schalter 2 und 3 können zwischen der Ver­ bindung von der Gleichspannungsquelle zur Primärwicklung 39 eine Sicherung (Schmelzsicherung) 45 und zwischen der Verbindung von der Gleichspannungsquelle zur Primärwick­ lung 42 eine Sicherung (Schmelzsicherung) 46 vorgesehen sein.

Parallel zu den Speicherkondensatoren 6, 7, kann auch ein Kurzschließer (Thyristor) 47 zu Schutzzwecken angeordnet sein.

In Fig. 6 ist eine dreiphasige Variante der Grundausfüh­ rung mit sechs Strombegrenzungsdrosseln und zwei Spei­ cherkondensatoren dargestellt. Die aus den Schaltern 2, 3; Dioden 4, 5; Speicherkondensatoren 6, 7; dem Beschal­ tungskondensator 8, den Strombegrenzungsdrosseln 39/40, 42/43 und den Dioden 41, 44 bestehende Schaltung ist wie unter Fig. 5 beschrieben. Die weiteren Schalter 15, 16, 20, 21, Dioden 17, 18, 22, 23 und Beschaltungskonden­ satoren 29, 30 sind wie unter Fig. 2 beschrieben angeord­ net, jedoch sind dem Zweigpaar 15/17 eine Primärwicklung 48, dem Zweigpaar 16/18 eine Primärwicklung 51, dem Zweigpaar 20/22 eine Primärwicklung 54 und dem Zweigpaar 21/23 eine Primärwicklung 57 zugeordnet. Die Sekundär­ wicklungen 49 bzw. 52 bzw. 55 bzw. 58 der Strombegren­ zungsdrosseln 48/49 bzw. 51/52 bzw. 54/55 bzw. 57/58 liegen jeweils über Dioden 50 bzw. 53 bzw. 56 bzw. 59 parallel zur Gleichspannungsquelle bzw. parallel zu den Speicherkondensatoren 6, 7.

In Fig. 7 ist eine dreiphasige Variante der Grundausfüh­ rung mit zwei Strombegrenzungsdrosseln und zwei Spei­ cherkondensatoren dargestellt. Die aus den Schaltern 2, 3, 15, 16, 20, 21, den Dioden 4, 5, 17, 18, 22, 23, den Be­ schaltungskondensatoren 8, 29, 30 und den Speicherkonden­ satoren 6, 7 bestehende Anordnung ist wie unter Fig. 6 beschrieben aufgebaut. Im Unterschied zur Anordnung nach Fig. 6 sind die Verbindungspunkte 13, 14, 25, 26, 27, 28 der Zweigpaare nicht mit jeweils eigenen Strombegrenzungs­ drosseln beschaltet, sondern die Verbindungspunkte 13, 25, 27 sind über eine gemeinsame Primärwicklung 60 einer Strombegrenzungsdrossel 60/61 an die positive Klemme und die Verbindungspunkte 14, 26, 28 sind über eine gemeinsame Primärwicklung 63 einer Strombegrenzungsdros­ sel 63/64 an die negative Klemme angeschlossen. Die zu­ gehörigen Sekundärwicklungen 61 bzw. 64 liegen in Reihe mit Dioden 62 bzw. 65 parallel zu den Speicherkondensa­ toren 6, 7.

In Fig. 8 ist eine dreiphasige Variante der Grundausfüh­ rung mit sechs Strombegrenzungsdrosseln und sechs Spei­ cherkondensatoren dargestellt. Die aus den Schaltern 2, 3, 15, 16, 20, 21, den Dioden 4, 5, 17, 18, 22, 23, den Strom­ begrenzungsdrosseln 39/40, 42/43, 48/49, 51/52, 54/55, 57/58 und den Dioden 41, 44, 50, 53, 56, 59 bestehende Anord­ nung ist wie unter Fig. 6 beschrieben ausgeführt. Es sind jedoch nicht lediglich zwei, allen Phasen zugeord­ nete Speicherkondensatoren 6, 7, sondern sechs Speicher­ kondensatoren 6, 7, 31, 32, 34, 35 mit den zugeordneten Be­ schaltungskondensatoren 8, 33, 36 in der unter Fig. 3 be­ schriebenen Verschaltung vorgesehen.

In Fig. 9 ist eine aus zwei Grundausführungen gebildete Dreipunktwechselrichterschaltung dargestellt. Die ge­ zeigte Dreipunktschaltung besteht aus zwei, hintereinan­ dergeschalteten Grundausführungen 2 bis 8 und 2′ bis 8′ gemäß Fig. 1, wobei jedoch der Phasenanschluß 67 durch den gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Grundausfüh­ rungen gemäß Fig. 1 gebildet wird (Verbindungspunkt 14 der ersten Grundausführung ist mit Verbindungspunkt 13′ der zweiten Grundausführung direkt verbunden). Der Mit­ telpunktanschluß 66 der Gleichspannungsquelle ist über die Anoden-Kathoden-Strecke einer Diode 72 an den ge­ meinsamen Verbindungspunkt von 2/3/4/5/8 und über die Kathoden-Anoden-Strecke einer Diode 73 an den gemeinsa­ men Verbindungspunkt von 2′/3′/4′/5′/8′ angeschlossen. An der positiven Klemme der Gleichspannungsquelle liegt der Verbindungspunkt 13 der ersten Grundausführung und an der negativen Klemme der Verbindungspunkt 14′ der zweiten Grundausführung.

In den Fig. 10 und 11 sind Varianten bei der Anordnung von Sicherungen dargestellt, und zwar am Beispiel der Grundausführung gemäß Fig. 1. Bei der in Fig. 10 gezeig­ ten Variante liegt eine Sicherung 68 zwischen der posi­ tiven Klemme der Gleichspannungsquelle 1 und dem gemein­ samen Verbindungspunkt des Speicherkondensators 6 und des elektronischen Zweigpaares in Antiparallelschaltung 2/4 sowie ggf. eine Sicherung 69 zwischen der negativen Klemme der Gleichspannungsquelle 1 und dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Speicherkondensators 7 und des elektronischen Zweigpaares 3/5. Im Unterschied hierzu ist bei der Variante gemäß Fig. 11 eine Sicherung 70 zwischen dem elektronischen Zweigpaar 2/4 und dem Ver­ bindungspunkt des Speicherkondensators 6 und der positi­ ven Klemme der Gleichspannungsquelle sowie ggf. eine Si­ cherung 71 zwischen dem Zweigpaar 3/5 und dem Verbin­ dungspunkt des Speicherkondensators 7 und der negativen Klemme der Gleichspannungsquelle angeordnet.

Als Sicherungen 68 bis 71 werden im allgemeinen Schmelz­ sicherungen eingesetzt. Die Sicherungen dienen insbeson­ dere dazu, die Schalter bei Fehlfunktionen vor Überlast zu schützen.

In Fig. 12 sind die zeitlichen Verläufe interessierender Spannungen und Ströme am Beispiel der Grundausführung gemäß Fig. 1 dargestellt. Hierzu sind in Fig. 1 die Spannung U 2 am Zweigpaar 2/4, der Strom i 2 durch das Zweigpaar 2/4, die Spannung U 3 am Zweigpaar 3/5, der Strom i 3 durch das Zweigpaar 3/5, die Spannung U 6 am Speicherkondensator 6, der Strom i 6 durch den Speicher­ kondensator 6, die Spannung U 7 an Speicherkondensator 7, der Strom i 7 durch den Speicherkondensator 7, die Span­ nung U 8 am Abschalt-Entlastungskondensator 8 und der Strom i 8 durch den Abschalt-Entlastungskondensator 8 eingezeichnet. Der zeitliche Verlauf dieser Größen U 2, i 2, U 3, i 3, U 6, i 6, U 7, i 7, U 8, i 8 ist in Fig. 12 ge­ zeigt. Die Spannung an der Gleichspannungsquelle 1 ist mit U bezeichnet.

Ausgegangen wird von einem Zustand t<t ₁, in dem beide Schalter 2, 3 ausgeschaltet sind. An den Speicherkonden­ satoren 6 und 7 sowie an den Zweigpaaren 2/4 und 3/5 liegt jeweils die halbe Spannung der Gleichspannungs­ quelle 1, d.h. U 2=U 3=U 6=U 7=0,5U. Die Spannung am Abschalt-Entlastungskondensator U 8 weist den Wert 0 auf. Zum Zeitpunkt t ₁ wird der Schalter 2 eingeschaltet. Es ergibt sich im Zeitraum t ₁<t<t ₂ ein Stromfluß über den Schalter 2, den Kondensator 8 und den Kondensator 7 (siehe Ströme i 2, i 8, i 7). Die Spannung U 2 sinkt von 0,5U auf Null, die Spannung U 3 erhöht sich von 0,5U auf U und die Spannung U 8 steigt von Null bis auf 0,5U. Die Spannungen U 6 und U 7 bleiben im wesentlichen konstant (je nach "Größe" der Speicherkondensatoren kann die Spannung U 6 geringfügig absinken und die Spannung U 7 geringfügig erhöht werden). Die Stromanstiegsgeschwin­ digkeit di/dt des Stromes i 2 durch den Schalter 2 wird bei der Grundausführung im wesentlichen durch den Schal­ ter selbst gedämpft. Ein geringer ohmscher Widerstand im Kreis 2-8-7 trägt zur Dämpfung bei.

Im Zeitraum t ₂<t<t ₃ fließt ein Laststrom über den Schalter 2 (siehe i 2) und den Phasenanschluß 11 in die Last, die Spannung am Abschalt-Entlastungskondensator U 8 beträgt 0,5U (U 2=0, U 3=U, i 3=0, U 6=0,5U, i 6=0, U 7=0,5U, i 7=0, i 8=0).

Zum Zeitpunkt t ₃ wird der Schalter 2 ausgeschaltet. Es ergibt sich im Zeitraum t ₃<t<t ₄ ein Stromfluß über den Speicherkondensator 6, den Abschalt-Entlastungskon­ densator 8 und den Phasenanschluß 11 zur Last (siehe Ströme i 6 und i 8). Der im Vergleich zum Zeitraum t ₁<t<t ₂ negative Strom i 8 führt zur Umladung des Abschalt-Entlastungskondensator 8, d.h. die Spannung U 8 sinkt von +0,5U auf -0,5U ab (diese Ausführungen gelten bei induktiver Last). Die Spannung U 2 steigt von 0 auf U, der Strom i 2 sinkt auf 0 ab, die Spannung U 3 sinkt von U auf 0 ab und die Spannungen U 6 und U 7 bleiben im wesentlichen konstant (die Spannung U 6 kann sich gering­ fügig erhöhen und die Spannung U 7 kann geringfügig ab­ sinken).

Im Zeitraum t ₄<t<t ₅ fließt ein Strom i 3 über den Phasenanschluß 11 und die Diode 5 des Zweigpaares 3/5 (siehe i 3), die Spannung an Abschalt-Entlastungskonden­ sator U 8 beträgt -0,5U (U 2=U, i 2=0, U 3=0, U 6=0,5U, i 6=0, U 7=0,5U, i 7=0, i 8=0). Infolge der Übernahme des Stromes durch die Diode 5 wird vor­ teilhaft ein Überschwingen der Spannung U 2 vermieden.

Zum Zeitpunkt t ₅ wird der Schalter 2 eingeschaltet. Es ergibt sich im Zeitraum t ₅<t<t ₆ wiederum ein Strom­ fluß über den Schalter 2, den Kondensator 8 und den Kon­ densator 7 (siehe Ströme i 2, i 8, i 7). Die Spannung U 2 sinkt von U auf den Wert 0 ab, die Spannung U 3 steigt von 0 auf U an, der Strom i 3 durch die Diode 5 geht auf 0 zurück und die Spannung U 8 steigt von -0,5U auf +0,5U, d.h. der Kondensator wird umgeladen. Die Spannungen U 6 und U 7 bleiben im wesentlichen konstant (die Spannung U 6 kann geringfügig absinken und die Spannung U 7 sich ge­ ringfügig erhöhen). Der Verlauf der Spannungen und Strö­ me ab dem Zeitraum t ₆ ist wie im Zeitraum t ₂<t<t ₃ beschrieben.

Claims (8)

1. Entlastungsnetzwerk für elektronische Zweigpaare in Antiparallelschaltung eines Stromrichters mit ab­ schaltbaren Halbleiterschaltern, bei dem ein Abschalt- Entlastungskondensator mit seinem ersten Anschluß am gemeinsamen Verbindungspunkt zweier Zweigpaare liegt und mindestens ein mit der speisenden Gleichspannungsquelle verbundener Speicherkondensator vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Reihe geschaltete Speicher­ kondensatoren (6, 7) zwischen den Klemmen der Gleichspan­ nungsquelle (1) angeordnet sind und der gemeinsame Ver­ bindungspunkt (12) beider Speicherkondensatoren (6, 7) am zweiten Anschluß des Abschalt-Entlastungskondensators (8) liegt (Fig. 1).

2. Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrphasiger Ausführung des Stromrichters je Phase ein Abschalt-Entlastungskondensa­ tor (8, 29, 30) zwischen dem gemeinsamen, je einen Phasen­ anschluß (11, 19, 24) bildenden Verbindungspunkt zweier Zweigpaare (2/4, 3/5; 15/17, 16/18; 20/22, 21/23) und dem gemeinsamen Verbindungspunkt (12) beider Speicherkonden­ satoren (6, 7) liegt (Fig. 2).

3. Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrphasiger Ausführung des Stromrichters je Phase zwei Speicherkondensatoren (6, 7, 31, 32, 34, 35) zwischen den Klemmen der Gleichspan­ nungsquelle (1) in Reihe geschaltet sind und jeweils zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt (12, 37, 38) zweier Speicherkondensatoren und dem gemeinsamen Verbindungspunkt (11, 19, 24) zweier Zweigpaare (2/4, 3/5; 15/17, 16/18; 20/22, 21/23) ein Abschalt-Entlastungskon­ densator (8, 33, 36) angeordnet ist (Fig. 3).

4. Entlastungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Zuleitung zwischen der Gleichspannungsquelle (1) und einem Zweigpaar (2/4, 3/5) die Primärwicklung (39, 42) einer Strombegrenzungsdrossel (39/40, 42/43) liegt, wo­ bei die zugehörige Sekundärwicklung (40, 43) über eine Diode (41, 44) parallel zu den Klemmen der Gleichspan­ nungsquelle (1) oder parallel zu einem Gleichstromver­ braucher geschaltet ist (Fig. 4, 5).

5. Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrphasiger Ausführung des Stromrichters zwischen jedem Zweigpaar (2/4, 3/5; 15/17, 16/18; 20/22, 21/23) und der Klemme der Gleichspannungs­ quelle (1) die Primärwicklung (39, 42, 48, 51, 54, 57) einer Strombegrenzungsdrossel (39/40, 42/43, 48/49, 51/52, 54/55, 57/58) liegt, wobei die zugehörigen Sekun­ därwicklungen (40, 43, 49, 52, 55, 58) über Dioden (41, 44, 50, 53, 56, 59) parallel zu den Klemmen der Gleich­ spannungsquelle (1) oder parallel zu einem Gleichstrom­ verbraucher geschaltet sind (Fig. 6).

6. Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrphasiger Ausführung des Stromrichters jeweils mehrere Zweigpaare über eine ge­ meinsame Primärwicklung (60, 63) einer Strombegrenzungs­ drossel (60/61, 63/64) mit der Gleichspannungsquelle (1) verbunden sind (Fig. 7).

7. Entlastungsnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherun­ gen (68, 69) zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt von elektronischem Zweigpaar (2/4, 3/5) und Speicherkon­ densator (6, 8) und der Gleichspannungsquelle (1) vorge­ sehen sind (Fig. 10).

8. Entlastungsnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherun­ gen (70, 71) zwischen dem elektronischen Zweigpaar (2/4, 3/5) und der Gleichspannungsquelle (1) vorgesehen sind (Fig. 11).