DE4431665A1

DE4431665A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung von Schaltverlusten in Umrichtern

Info

Publication number: DE4431665A1
Application number: DE4431665A
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl Ing Erhartt; Karl Dipl Ing Edelmoser
Original assignee: Fronius Schweissmaschinen KG Austria
Current assignee: Fronius Schweissmaschinen Produktion GmbH and Co KG
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1995-03-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Schalt verlusten in Umrichtern, wie sie in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 8 be schrieben sind.

Es sind Entlastungsschaltungen, die ein stromloses Schalten von Hauptschaltern er möglichen, aus dem Stand der Technik bekannt, wie z. B. die Löschschaltungen nach McMurray. Verlustarme Entlastungsschaltungen für derartige Halbbrücken sind sehr aufwendig und benötigen meist Rückspeisenetzteile und Anfahrschaltungen. Sie produ zieren außerdem Eigenverluste. Sie ermöglichen zwar aufgrund der Entlastungswirkun gen eine höhere Schaltfrequenz der Hauptschalter und damit eine Senkung der vom Umrichter erzeugten Störungen, jedoch ermöglichen sie keine wesentliche Verbesse rung des Gesamtwirkungsgrades.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren oder eine Vor richtung zur Vermeidung von Schaltverlusten in Umrichtern zu schaffen, die ein strom loses Ausschalten des Leistungsschalters ermöglichen und mit welchem gegebenen falls auch eine Rückspeisung der Überschußenergie in die Spannungsquelle erzielt werden kann.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Paten tanspruches 1 gelöst. Vorteilhaft ist bei dieser Lösung, daß ohne kompliziert aufgebau te Rückspeisenetzteile die Überschußenergie wieder in die Spannungsquelle rückge speist werden kann. Dazu kommt, daß bei diesem Verfahren keine Anfahrschaltungen benötigt werden. Aufgrund der sinusförmigen Stromverläufe und der linearen Span nungsverläufe während der Schaltvorgänge erzeugt ein so entlasteter Umrichter we sentlich weniger Störungen. Darüber hinaus haben die Hilfsschalter nur mehr den Ma gnetisierungsstrom des Transformators abzuschalten und können wie die anderen Baue lemente für sehr kleine Strombeanspruchungen ausgelegt werden. Dazu kommt, daß an diesem Hilfsschalter fast keine Schaltbeanspruchung auftritt. Ein weiterer überraschen der und nicht vorherzusehender Vorteil liegt darin, daß die Entlastungswirkung mit steigender Belastung, d. h. steigendem Laststrom zunimmt und der Gesamtwirkungs grad deutlich verbessert wird. Darüber hinaus ist auch eine kleinere Bauweise bei der Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung möglich, da mit kleineren Leistungsschaltungen und Kühlkörpern das Auslangen gefunden werden kann.

Vorteilhaft ist auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 2. Dadurch wird erreicht, daß durch Umladen des Kondensators der Strom im Resonanzkreis den Laststrom über steigt, wodurch eine Freilaufdiode leitend wird und somit der Hauptschalter stromlos und ohne Verlust abgeschaltet werden kann, oder dann, wenn der Laststrom den durch den Resonanzkreis fließenden Strom übersteigt, nur die Differenz zwischen diesen bei den Krümmern während des Schaltvorganges über den Hauptschalter fließt und damit eine wesentlich geringere Belastung des Hauptschalters erreicht wird, als wenn der Hauptschalter unter der vollen Strombelastung geschaltet werden muß.

Es ist aber auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 3 möglich, wodurch der Strom für die Hilfshalbbrücke aufgeteilt und die Strombelastung der Hilfsschalter der Hilfshalb brücke gering ist, da der Hilfsschalter nur mehr mit dem Reststrom der im Übertrager gespeicherten Restenergie belastet ist.

Vorteilhaft sind aber auch die Maßnahmen nach Patentanspruch 4, da die in der In duktivität gespeicherte Energie an die Spannungsquelle zurückgeführt wird, ohne daß dabei ein Rückspeisenetzteil in der Schaltvorrichtung eingebaut werden muß. Darüber hinaus wird durch diese Vorgehensweise auch eine Überladung des Kondensators ver hindert.

Durch die Maßnahmen nach Patentanspruch 5 wird ermöglicht, daß die Spannung an den Hauptschaltern nach deren Abschaltung linear ansteigt, wodurch wesentlich gerin gere Spannungsspitzen an den Hauptschaltern auftreten und diese daher für eine gerin gere Spannungsbelastung ausgelegt werden können. Weiters wird durch den verlang samten Spannungsanstieg eine noch bessere Ausschaltentlastung erreicht, da von den Hauptschaltern eine geringere Verlustleistung abgeführt werden muß, wodurch die Lebensdauer der Hauptschalter erheblich verlängert wird.

Weiters ist aber auch ein Verfahrensablauf nach Patentanspruch 6 möglich. Dies er möglicht mit Vorteil eine Rückführung der im Übertrager gespeicherten Energie an die Spannungsquelle ohne die Verwendung eines komplizierten Rückspeisenetzteils.

Bei der Anwendung der Maßnahmen nach Patentanspruch 7 wird erreicht, daß durch das Vorbeiführen des Stroms an den Hauptschaltern diese stromlos oder dann, wenn der Laststrom den im Resonanzkreis fließenden Strom übersteigt nur unter geringer Strombelastung, nämlich der Differenz zwischen dem Laststrom und dem durch den Resonanzkreis fließenden Strom verlustarm abgeschaltet werden.

Die Erfindung umfaßt weiters auch eine Vorrichtung zur Vermeidung von Schaltverlu sten in Umrichtern, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 8 beschrieben ist.

Diese Vorrichtung ist durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Patentanspruches 8 gekennzeichnet. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung, daß mit relativ wenigen Bautei len ein stromloses Schalten in der Halbbrücke erreicht, gleichzeitig eine Rückführung der Überschußenergie in die Spannungsquelle mit einfachen Mitteln ermöglicht wird und zusätzlich keine Einschaltverluste auftreten, wenn ein Hauptschalter zu einem Zeitpunkt einschaltet, zu dem die Freilaufdiode des anderen Hauptschalters Strom führt.

Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 9 wird erreicht, daß nach dem Schließen des Hauptschalters der Strom erst langsam ansteigen kann, wodurch Einschaltverluste vermieden werden.

Vorteilhaft ist aber auch die Verwendung von Bauteilen gemäß Patentanspruch 10, die eine schnellere Schaltfrequenz bei höherer Lebensdauer der Hauptschalter ermögli chen.

Eine kostengünstige Lösung mit hoher Lebensdauer kann auch durch die Ausge staltung nach den Patentansprüchen 11 und 12 erreicht werden.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung zur Erzeu gung von positiven und/oder negativen Spannungsimpulsen;

Fig. 2 ein Diagramm bei dem der Kondensatorstrom über der Kondensatorspan nung des Kondensators einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung nach Fig. 1 aufgetragen ist;

Fig. 3 zeigt einen DC-DC Vollbrücken-Konverter in schematischer Darstellung dessen Halbbrücken mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ausgestattet sind;

Fig. 4 eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung zur Er zeugung von positiven und/oder negativen Spannungsimpulsen;

Fig. 5 ein Diagramm bei dem der Kondensatorstrom über der Kondensatorspan nung des Kondensators einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung nach Fig. 5 aufgetragen ist.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Schaltvorrichtung 1 gezeigt, die als Umrichter 2, z. B. im Ausführungsbeispiel ein pulsweitenmodulierter Tiefsetzsteller wirkt. Die Schaltvorrich tung 1 ist über Anschlußklemmen 3, 4 mit einer Spannungsquelle 5 verbunden und über eine Leitung 6 mit der positiven Zwischenkreisspannung und über eine Leitung 7 mit der negativen Zwischenkreisspannung versorgt. Versorgungsleitungen 8 und 9 ver teilen die von der Spannungsquelle 5 gelieferte Zwischenkreisspannung innerhalb der Schaltvorrichtung.

Die Schaltvorrichtung 1 weist eine Halbbrücke 10 auf, die aus einem Hauptschalter 11 und einer antiparallel geschalteten Freilaufdiode 12 und einem weiteren Hauptschalter 13 mit einer weiteren antiparallel geschalteten Freilaufdiode 14 gebildet ist. Der Aus gang des Hauptschalters 11 ist über eine Leitung 15 mit dem Eingang des Hauptschal ters 13 verbunden. Der Eingang des Hauptschalters 11 wird über eine Leitung 16 mit der Versorgungsleitung 8 und der Ausgang des Hauptschalters 13 über eine Leitung 17 mit der Versorgungsleitung 9 verbunden.

Zwischen den Hauptschaltern 11 und 13 ist eine insbes. induktive Last 18, z. B. ein Motor, ein Schweißaggregat, ein Kompressor oder dgl. über eine Leitung 19 ange schlossen. An den Anschlußpunkt der Leitung 19 an der Leitung 15 wird ein Brücken mittelpunkt 20 gebildet. Die Last 18 weist üblicherweise eine ausreichend große In duktivität auf bzw. ist diese zugeschaltet, so daß bei der Funktionsbeschreibung der Schaltvorrichtung 1 der Laststrom während einer Periodendauer der Schaltfrequenz bzw. eines Schaltzyklus konstant angenommen werden kann.

Parallel zur Halbbrücke 10 ist eine Entlastungsschaltung 21 angeordnet. In der Entla stungsschaltung 21 sind jedem Hauptschalter 11 und 13 Hilfsschalter 22 und 23 zuge ordnet, die wiederum über eine Leitung 24 miteinander verbunden sind. Den Hilfsschal tern 22, 23 ist ebenfalls eine antiparallel geschaltete Freilaufdiode 25, 26 zugeordnet. Dabei bilden die Hilfsschalter 22, 23 mit ihren antiparallel geschalteten Freilaufdioden 25, 26 eine weitere Hilfshalbbrücke 27, die wiederum einen Brückenmittelpunkt 28 aufweist. Der Hilfsschalter 22 ist über eine Leitung 29 mit der Versorgungsleitung 8 und der Hilfsschalter 23 über eine Leitung 30 mit der Versorgungsleitung 9 verbun den.

Zwischen dem Brückenmittelpunkt 20 der Halbbrücke 10 und dem Brückenmittelpunkt 28 der Hilfshalbbrücke 27 ist in einer Leitung 31 ein Resonanzkreis 32, der sich aus einem Kondensator 33 und einer Induktivität 34 zusammensetzt sowie ein erster Teil 35 eines Übertragers 36 zwischengeschaltet. Zwischen dem Kondensator 33 und der Induktivität 34 sind Klemmdioden 37 und 38 über eine Leitung 39 an der Leitung 31 angeschlossen. Die Klemmdiode 37 wird von ihrer Kathode über eine Leitung 40 mit der Versorgungsleitung 8 und die Anode der Klemmdiode 38 über eine Leitung 41 mit der Versorgungsleitung 9 verbunden. Durch die Anordnung der Klemmdioden 37, 38 wird an dem Verbindungspunkt zwischen den Leitungen 31 und 39 ein weiterer Brückenmittelpunkt 42 geschaffen.

Parallel zu der Hilfshalbbrücke 27 sind weitere Klemmdioden 43 und 44 angeordnet. Dabei ist die Kathode der Klemmdiode 43 mit der Versorgungsleitung 8 und die Ano de der Klemmdiode 44 mit der Versorgungsleitung 9 verbunden. Die Klemmdioden 43, 44 sind über eine Leitung 45 miteinander verbunden und bilden einen weiteren Brüc kenmittelpunkt 46. Zwischen dem Brückenmittelpunkt 28 der Hilfshalbbrücke 27 und dem Brückenmittelpunkt 46 der Klemmdiode 43, 44 ist ein zweiter Teil 47 des Übertra gers 36 in einer Leitung 48 zwischengeschaltet. Der zweite Teil 47 des Übertragers 36 weist gegenüber dem ersten Teil 35 des Übertragers 36 mehr, z. B. doppelt so viele Windungen auf.

Die Schaltvorrichtung 1 weist weiters eine Strommeßvorrichtung 49, die zwischen der Versorgungsleitung 8 und der Last 18 in einer Leitung 50 angeordnet ist, auf. Der Aus gang der Strommeßvorrichtung 49 wird an einen Regler 51 angeschlossen. Der Regler 51 ist wiederum mit einer Steuervorrichtung 52 verbunden. Die Steuervorrichtung 52 steuert über Leitungen die Hauptschalter 11, 13 und die Hilfsschalter 22, 23 an.

Der Umrichter 2 besteht aus der Spannungsquelle 5, der Halbbrücke 10 und der Last 18. Die Funktion des Umrichters 2 mit der Entlastungsschaltung 21 wird in aufeinan derfolgenden Zeitabschnitten wie in Fig. 2 gezeigt beschrieben.

Dabei ist in Fig. 2 ein U-ZI-Diagramm dargestellt, dessen Ordinate ZI ist, wobei Z der Scheinwiderstand des Resonanzkreises 32 und I der Strom durch die Induktivität ist und auf der Abszisse die Kondensatorspannung U des Kondensators 33 aufgetragen ist. Die aufeinanderfolgenden Punkte einer in Pfeilrichtung durchlaufenden Kennlinie 53 beschreiben somit die aufeinanderfolgenden Zustände im Resonanzkreis 32.

Die Inbetriebnahme der Schaltvorrichtung 1 erfolgt durch das Anlegen einer Zwischen kreisspannung 54 aus der Spannungsquelle 5, wobei sich während des Spannungsauf baus der Kondensator 33 nicht auflädt. Nach Ablauf des Spannungsaufbaues wird da von ausgegangen, daß ein konstanter Laststrom durch die Last 18 fließt und der Kon densator 33 gemäß Pfeil 55 auf die negative Zwischenkreisspannung 54, in Fig. 2 ersichtlich, und durch einen Pfeil 55 in Fig. 1 dargestellt, aufgeladen ist, wie dies in einem Zustand 56 in Fig. 2 ersichtlich ist, wobei das Aufladen des Kondensators 33 nachfolgend in der Funktionsbeschreibung der Schaltvorrichtung 1 noch näher erläu tert werden wird. Weiters wird davon ausgegangen, daß der Hauptschalter 13 bereits eingeschaltet ist und der konstante Laststrom von der Last 18 über den Hauptschalter 13 an die Versorgungsleitung 9 fließt.

Um den Hauptschalter 13 verlustarm abzuschalten, wird zu einem Zustand 56 der Hilfsschalter 23 eingeschaltet, wodurch sich der gemäß Pfeil 55 geladene Kondensator 33 entlädt. Dadurch fließt der Strom, der zuvor über den Hauptschalter an die Versor gungsleitung 9 geflossen ist, nun zum Teil über den Kondensator 33 der Induktivität 34, den ersten Teil 35 des Übertragers 36 an den Hilfsschalter 23 und von diesem an die Versorgungsleitung 9 zurück. Aufgrund der Strombeaufschlagung des ersten Teils 35 des Übertragers 36 wird ein Strom auf den zweiten Teil 47 des Übertragers transfor miert. Da der zweite Teil 47 des Übertragers 36 mit einer höheren, insbes. der doppel ten Windungszahl gegenüber dem ersten Teil 35 des Übertragers 36 ausgestattet ist, wird der Strom, der in den ersten Teil 35 des Übertragers 36 hineinfließt, geteilt, z. B. halbiert, d. h. der hineinfließende Strom fließt zur Hälfte über den Hilfsschalter 23 an die Versorgungsleitung 9 und die andere Hälfte über den zweiten Teil 47 des Übertra gers 36 und über die Klemmdiode 43 an die Versorgungsleitung 8 zurück. Da über den zweiten Teil 47 des Übertragers 36 ein Stromfluß aufgebaut wird, wird die Klemmdio de 43 in Durchlaufrichtung leitend, wodurch der Strom an die Versorgungsleitung 8 fließen kann.

Aufgrund der leitenden Klemmdiode 43 und dem eingeschalteten Hilfsschalter 23 liegt am zweiten Teil 47 des Übertragers 36 die Zwischenkreisspannung in positiver Richtung an. Da der Übertrager 36 aus zwei Teilen 35, 47 besteht, wird die an dem zweiten Teil 47 anliegende Zwischenkreisspannung 54 auf den ersten Teil 35 des Über tragers 36 transformiert und beträgt einen Teil, bevorzugt die halbe Zwischenkreisspan nung 54, in positiver Richtung.

Am Resonanzkreis 32 liegt weiterhin die negative Zwischenkreisspannung 54 gemäß Pfeil 55 an, wodurch sich der Kondensator 33 über einen Mittelpunkt 57, d. h. um die halbe negative Zwischenkreisspannung 54 entlädt. Aufgrund dieser ab dem Zustand 56 am ersten Teil 35 des Übertragers 36 anliegende Spannung, mit der ebenso der Reso nanzkreis 32 beaufschlagt ist, beginnt die Entladung des Kondensators 33 ab dem Mit telpunkt 57, der in Fig. 2 dargestellt ist und der der halben negativen Zwischenkreis spannung 54 entspricht. Dabei beschreibt die Entladungskurve des Kondensators 33 ei nen Kreisbogen, der in Fig. 2 auf der Kennlinie 53 zwischen dem Zustand 56 und einem Zustand 58 ersichtlich ist. Das Zentrum des Kreisbogens zur Entladung des Kondensators 33 befindet sich im Mittelpunkt 57, d. h. auf der negativen halben Zwi schenkreisspannung 54.

In einem Zustand 59 ist aus der Kennlinie 53 ersichtlich, daß der Strom im Resonanz kreis 32 einen Laststrom 60 der Last 18 übersteigt, wodurch der Hauptschalter 13 zwi schen den Zuständen 59 und 58 stromlos ist und abgeschalten werden kann. Da der Strom im Resonanzkreis 32 größer ist als der Laststrom 60 wird die Freilaufdiode 14 am Hauptschalter 13 leitend, wodurch der Laststrom 60 von der Last 18 über den Reso nanzkreis 32 den ersten Teil 35 des Übertragers 36 über den Hilfsschalter 23 an die Versorgungsleitung 9 fließt. Von der Versorgungsleitung 9 fließt nun der Strom über die Freilaufdiode 14 zum Resonanzkreis 32 zurück. Durch das Durchschalten der Frei laufdiode 14 kann kein Strom mehr über den Hauptschalter 13 fließen, wodurch dieser zwischen dem Zustand 59 und 58 stromlos abgeschaltet werden kann. Übersteigt bei spielsweise der mit strichpunktierten Linien eingezeichnete Laststrom 60 den Strom im Resonanzkreis 32, so ist zwischen den Zuständen 59 und 58 der über den Haupt schalter 13 fließende Strom sehr gering und entspricht der Differenz zwischen dem Laststrom und dem Strom im Resonanzkreis 32. Somit wird auch die Belastung des Hauptschalters 13 in diesem Fall äußerst gering gehalten und kann die vorteilhafte erfindungsgemäße Wirkung auch in diesem Fall genutzt werden.

Ist die Entladungskurve des Kondensators 33 so weit vorgeschritten, daß der Strom fluß im Zwischenkreis wieder dem Laststrom 60 entspricht - dies tritt im Zustand 58 ein -, versucht der Strom von der Last 18 wieder über den Hauptschalter 13 zu fließen. Da zum Zustand 58 der Hauptschalter 13 bereits abgeschaltet ist, fließt der konstante Laststrom 60 nun über den Resonanzkreis 32 und über den ersten Teil 35 des Übertra gers 36, der den Strom in zwei Hälften aufteilt, wobei eine Hälfte über das Hilfsschal ter 23 an die Versorgungsleitung 9 und die weitere Hälfte über den zweiten Teil 47 des Übertragers 36 und über die Klemmdiode 43 an die Versorgungsleitung 8 zurückfließt.

Durch das Durchfließen des Resonanzkreises 32 vom konstanten Laststrom 60 bricht die Spannung über der Induktivität 34 zusammen und die Spannung am Brückenmittel punkt 20 steigt sprunghaft auf den Wert der halben Zwischenkreisspannung plus der Kondensatorspannung des Kondensators 33 beim Zustand 58 an. Aus dem U-ZI-Dia gramm in Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Spannung des Kondensators 33 am Zustand 58 größer Null ist und daß bei steigendem Laststrom 60 diese Spannung kleiner wird. Die Spannung am Hauptschalter 13 springt daher maximal auf die halbe Zwischenkreis spannung. Der Kondensator 33 wird mit dem konstanten Laststrom 60 geladen.

Im Zustand 61 wird nun der Hauptschalter 11 verlustarm eingeschaltet. Das verlustar me Einschalten des Hauptschalters 11 erfolgt dadurch, daß über den Hauptschalter 13 und die Freilaufdiode 14 bereits eine Spannung ansteht und daher die volle Sperrfähig keit des Hauptschalters 13 und der Freilaufdiode 14 erreicht ist. Durch das Einschalten des Hauptschalters 11 wird nun am Brückenmittelpunkt 20 die halbe Zwischenkreis spannung, gemäß Pfeil 62, in positiver Richtung des Kondensators 33 an den Resonanz kreis 32 angelegt, wodurch ein neuerlicher Schwingvorgang im Resonanzkreis 32 ent steht. Diese Schwingung im Resonanzkreis 32 beschreibt die Kennlinie 53 zwischen den Zuständen 61 und 63.

Dabei ist wiederum ersichtlich, daß der neuerliche Schwingvorgang im Resonanzkreis 32 den Kondensator 33 in einem Kreisbogen um die halbe positive Zwischenkreisspan nung 64 lädt. Ist der Zustand 63 erreicht, so ist der Kondensator 33 auf eine volle posi tive Zwischenkreisspannung 65 um geladen.

Am Zustand 63 ist der Strom im Resonanzkreis 32 bereits sehr gering und die Klemm diode 38 beginnt zu leiten, da ansonsten der Kondensator 33 überladen würde. Weiters wird die Freilaufdiode 12 leitend und übernimmt den vollständigen Laststrom 60 der Last 18, wodurch durch den Kondensator 33 kein Strom mehr fließen kann und der Kondensator 33 auf einer positiven Zwischenkreisspannung 65 geladen bleibt.

Die in der Induktivität 34 des Resonanzkreises 32 enthaltene Energie wird nun vom Zustand 63 bis zu einem Zustand 66 an die Spannungsquelle 5 zurückgespeist. Dabei fließt der Strom von der Induktivität 34 in den ersten Teil 35 des Übertragers 36, der diesen in zwei Teile aufteilt, wobei ein Teil über den Hilfsschalter 23 an die Versor gungsleitung 9 und ein weiterer Teil über den zweiten Teil 47 des Übertragers 36 und der Klemmdiode 43 an die Versorgungsleitung 8 zurückfließt. Der Hilfsschalter 23 wird nun abgeschaltet, wobei dieser nur mehr den Magnetisierungsstrom des Übertra gers 36 abschalten muß. Die Energie, die im Übertrager 36 vorhanden ist, wird nun über die Freilaufdiode 25 und die Versorgungsleitung 8 in die Spannungsquelle 5 zu rück geliefert.

Im Zustand 66 wird der Löschvorgang für den Hauptschalter 11 eingeleitet, d. h. der Hilfsschalter 22 wird eingeschaltet. Dabei wird ein neuerliches Entladen des Kondensa tors 33 hervorgerufen.

Durch das Einschalten des Hilfsschalters 22 beginnt die Klemmdiode 44 zu leiten, wo durch die negative Zwischenkreisspannung am zweiten Teil 47 des Übertragers 36 an gelegt wird. Dabei wird nun die halbe negative Zwischenkreisspannung an den ersten Teil 35 des Übertragers 36 übertragen, da sich der Brückenmittelpunkt 28 nun auf posi tiver Zwischenkreisspannung 65 befindet, liegt am Resonanzkreis 32 wiederum die halbe positive Zwischenkreisspannung 64 an. Der Mittelpunkt des Kreisbogens im U-ZI-Diagramm, die diese Schwingung beschreibt, ist daher wiederum gleich der halben positiven Zwischenkreisspannung 64. Der Resonanzkreis 32 schwingt daher vom Zu stand 66 in einen Zustand 67. Bei einem Zustand 68 der Kennlinie 53 wird der Haupt schalter 11 von der Steuervorrichtung 52 ausgeschaltet. Ist der Zustand 67 erreicht, wird der Hauptschalter 13 von der Steuervorrichtung 52 eingeschaltet. Nach Einschal ten des Hauptschalters 13 wird der Kondensator 33 wieder auf die negative Zwischen kreisspannung, um den Mittelpunkt 57, geladen. Der Resonanzkreis 32 schwingt vom Zustand 67 in den Zustand 56 um den Mittelpunkt 57.

Nach Erreichen des Zustandes 56 ist der Kondensator 33 wieder auf die volle negative Zwischenkreisspannung 54 aufgeladen und der Hilfsschalter 22 wird von der Steuervor richtung 52 abgeschaltet, wodurch der Ausgangszustand für die Abschaltung vom Hauptschalter 13 wieder erreicht ist.

Durch das Tastverhältnis der Einschaltzeiten zwischen dem Hauptschalter 13 und dem Hauptschalter 11 kann der Laststrom 60 an der Last 18 eingestellt werden. Dabei wird der Laststrom 60 von der Strommeßvorrichtung 49 erfaßt und dem Regler 51 zuge führt. Am Regler 51 kann nun ein bestimmter Stromwert eingestellt werden. Der Last strom 60 wird dann mit dem eingestellten Strom verglichen und das Ergebnis, ob der Laststrom 60 erhöht oder gesenkt werden muß, der Steuervorrichtung 52 übergeben. Die Steuervorrichtung 52 errechnet sich daraus das entsprechende Tastverhältnis zwi schen dem Hauptschalter 13 und 11 und steuert dies und die Hilfsschalter 22 und 23 über Leitungen an.

Um die bei der Inbetriebnahme der Schaltvorrichtung 1 angenommene Werte, d. h. die Aufladung des Kondensators 33 auf die negative Zwischenkreisspannung 54 und einen Laststrom 60 zu erhalten, wird der Schaltzustand ausgehend vom Zustand 56 über die Zustände 59, 58, 61, 63, 66, 68 und 67 vollzogen, wobei zuerst der Hauptschalter 13 ein geschaltet wird und anschließend der Hilfsschalter 22. Durch das Einschalten des Hauptschalters 13 entsteht ein Stromfluß von der Versorgungsleitung 8 über die Last 18 und den Hauptschalter 13 an die Versorgungsleitung 9.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrich tung 1 gezeigt. Dabei sind zwei Halbbrücken 69, 70 zu einer Vollbrücke 71 zusammen geschaltet, wobei die Halbbrücken 69, 70 der Halbbrücke 10 entsprechen. Die Versor gung der zwei Halbbrücken 69, 70 erfolgt wiederum über eine Spannungsquelle 5, die die zwei Halbbrücken 69, 70 über die Versorgungsleitung 8 und 9 mit dem positiven und negativen Potential versorgt. Die zwei Halbbrücken 69, 70 sind mit jeweils einer Entlastungsschaltung 21 versehen.

An den Brückenmittelpunkt 20 der Halbbrücken 69, 70 werden die zwei Halbbrücken 69, 70 über eine Leitung 72, unter Zwischenschaltung der Primärseite eines Wandlers 73, verbunden. Die Verbindung der Halbbrücken 69, 70 über die Leitung 72 entspricht der Anordnung der Last 18 in Fig. 1.

Die Sekundärseite des Wandlers 73 wird durch drei Anschlußpunkte 74, 75 und 76 ge bildet. Die Anschlußpunkte 74, 76 sind über eine Leitung 77 unter Zwischenschaltung von Dioden 78, 79 zusammengeschaltet. Die Dioden 78, 79 bilden dabei einen Gleich richter 80, der über eine Leitung 81 unter Zwischenschaltung einer Induktivität 82 eine Last 83 mit dem positiven Potential versorgt. Die Last 83 wird über eine Leitung 84 mit dem Anschlußpunkt 75 verbunden und dabei mit dem negativen Potential versorgt.

Die in den Halbbrücken 69, 70 dargestellten Hauptschalter 11, 13 werden über Leitun gen 85 bis 88 von der Steuervorrichtung 52 angesteuert. Die in Fig. 1 dargestellte Ent lastungsschaltung 21 wird in Fig. 2 schematisch als Block dargestellt. Die in der Entla stungsschaltung 21 angeordneten Hilfsschalter 22, 23 werden ebenfalls von der Steuer vorrichtung 52 über Leitungen angesteuert, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.

Die Funktion der einzelnen Halbbrücken 69, 70 wird nicht mehr beschrieben, da sie der Funktionsbeschreibung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels entspricht.

Durch ein gegenpoliges Einschalten der Hauptschalter 11, 13 in den Halbbrücken 69, 70 von der Steuervorrichtung 52 kann der Stromverlauf in seiner Richtung geändert werden. Dies geschieht dadurch, daß die Steuervorrichtung 52 über die Leitung 88 den Hauptschalter 13 der Halbbrücke 69 und über die Leitung 86 den weiteren Hauptschal ter 11 der Halbbrücke 70 einschaltet, wodurch sich ein Stromverlauf von der Versor gungsleitung 8 über den Hauptschalter 11 der Halbbrücke 70 über die Leitung 72, den Hauptschalter 13 der Halbbrücke 69 weiter an die Versorgungsleitung 9 ergibt. Durch das Durchfließen des Stromes durch die Primärseite des Wandlers 73 wird ein Strom auf die Sekundärseite des Wandlers 73 induziert und über den Gleichrichter 80 gleich gerichtet und der Last 83 über die Leitungen 81, 84 zugeführt. Werden nun der Haupt schalter 13 der Halbbrücke 69 und der Hauptschalter 11 der Halbbrücke 70 abgeschal tet, so steuert die Steuervorrichtung 52, die in der Entlastungsschaltung 21 angeord neten Hilfsschalter 22 und 23 an, wie dies in Fig. 1 beschrieben ist. Nach dem stromlosen Abschalten des Hauptschalters 13 der Halbbrücke 69 und des Hauptschal ters 11 der Halbbrücke 70 werden, wie in Fig. 1 beschrieben, die Hauptschalter 13 der Halbbrücke 70 und der Hauptschalter 11 der Halbbrücke 69 von der Steuervorrichtung 52 über die Leitungen 85, 87 eingeschaltet, wodurch sich ein neuerlicher Stromverlauf ergibt. Der sich neu ergebende Stromverlauf erfolgt nun von der Versorgungsleitung 8 über den Hauptschalter 11, der Leitung 72, den Hauptschalter 13 der Halbbrücke an das negative Potential der Versorgungsleitung 9, wodurch sich die Richtung des Strom verlaufes in der Leitung 72 ändert und der im U-ZI-Diagramm in Fig. 2 dargestellte Stromverlauf vom Zustand 56 bis zum Zustand 66 im U-ZI-Diagramm durch Spiege lung am Nullpunkt dieselbe Kurve von dem Zustand 66 bis zum Zustand 56 über das stromlose Abschalten der einzelnen Halbbrücken 69 und 70 ergibt.

In Fig. 4 und 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvor richtung 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen ver wendet wurden. Der Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Schaltvorrichtung 1 liegt darin, daß in den Leitungen 16 und 17 jeweils eine Induktivität 89, 90 angeordnet ist. In Fig. 5 ist ein U-ZI-Diagramm dargestellt, auf dessen Ordinate ZI und auf der Abszisse die Kondensatorspannung des Kondensators U aufgetragen ist.

Die Inbetriebnahme der Schaltvorrichtung 1 erfolgt durch das Anlegen einer Zwischen kreisspannung aus der Spannungsquelle 5, wobei sich während des Spannungsaufbaus der Kondensator 33 nicht auflädt. Nach Ablauf des Spannungsaufbaus wird davon aus gegangen, daß ein konstanter Laststrom 60 durch die Last 18 fließt und der Kondensa tor 33, gemäß Pfeil 55, auf die negative Zwischenkreisspannung 54 aufgeladen ist, wo bei das Aufladen des Kondensators 33 auf die negative Zwischenkreisspannung 54 nach der Funktionsbeschreibung der Schaltvorrichtung 1 näher erläutert wird. Der Re sonanzkreis 32 befindet sich im Zustand 91 einer Kennlinie 92 in Fig. 5. Weiters wird davon ausgegangen, daß der Hauptschalter 13 bereits eingeschaltet ist und der konstan te Laststrom 60 von der Last 18 über den Hauptschalter 13 an die Versorgungsleitung 9 fließt.

Um den Hauptschalter 13 verlustarm abzuschalten, wird der Hilfsschalter 23 einge schaltet, worauf der Kondensator 33 über die Induktivitäten 90, 34 in einer Schwin gung entladen wird. Durch das Einschalten des Hilfsschalters 23 fließt der Laststrom 60, der zuvor von der Last 18 über den Hauptschalter 13 an die Versorgungsleitung 9 geflossen ist, nun zum Teil über den Kondensator 33 der Induktivität 34, den ersten Teil 35 des Übertragers 36 durch den Hilfsschalter 23 und von diesen an die Versor gungsleitung 9 zurück. Der Startpunkt der Schwingung ist der im Zustand 91 im Reso nanzkreis 32 herrschende Zustand, d. h., daß der Kondensator 33 auf die negative Zwi schenkreisspannung 54 aufgeladen ist. Aufgrund der ab dem Zustand 91 am Resonanz kreis 32 liegenden Spannung, wird über dem Mittelpunkt 57 des im U-ZI-Diagramm wie aus der in Fig. 5 dargesellten Kennlinie 92 ersichtlich, eines die Schwingung be schreibenden Kreises des Entladens des Kondensators 33 von dem Zustand 91 bis zu zu einem Zustand 93 vollstreckt.

Da sich der Brückenmittelpunkt 20 hier zwischen zwei Teilen der Induktivitäten 34, 90 befindet, nimmt der Brückenmittelpunkt 20 im Zustand 91 gegenüber der Versor gungsleitung 9 das negative Potential an. Am Zustand 94 übersteigt der Strom im Re sonanzkreis 32 den Laststrom 60 der Last 18, wodurch der Hauptschalter 13 zwischen den Zuständen 94 und 93 stromlos abgeschaltet werden kann. Da der Strom im Reso nanzkreis 32 größer ist als der Laststrom 60 wird die Freilaufdiode 14 am Hauptschal ter 13 leitend, wodurch der Laststrom 60 von der Last 18 über den Resonanzkreis 32, den ersten Teil 35 des Übertragers 36 und den Hilfsschalter 23 an die Versorgungslei tung 9 fließt. Von der Versorgungsleitung 9 fließt nun der Strom über die Freilaufdio de 14 zum Resonanzkreis 32 zurück. Durch das Durchschalten der Freilaufdiode 14 fließt kein Strom mehr über den Hauptschalter 13, wodurch dieser zwischen den Zu ständen 94 und 93 stromlos abgeschaltet werden kann. Die Steuervorrichtung 52 schal tet also am Zustand 95 den Hauptschalter 13 stromlos ab.

Im Zustand 93 erreicht der Strom im Resonanzkreis 32 wieder die Größe des Last stroms 60, wodurch der Laststrom 60 wieder über den Hauptschalter 13 fließen möch te. Da jedoch im Zustand 95 der Hauptschalter 13 stromlos abgeschaltet wurde, fließt der konstante Laststrom 60 durch den Resonanzkreis 32, wodurch die Spannung am Brückenmittelpunkt 20 linear auf den Wert der halben positiven Zwischenkreisspan nung 64 plus der Kondensatorspannung, die im Zustand 93 am Kondensator 33 des Re sonanzkreises 32 anliegt und wird jetzt mit dem konstanten Laststrom 60 geladen, wo durch die Spannung am Hauptschalter 13 und damit das Potential am Brückenmittel punkt 20 linear ansteigt, da die Induktivität 90 stromlos ist.

Im Zustand 96 wird der Hauptschalter 11, wie bereits in Fig. 1 beschrieben, verlust arm eingeschaltet. Durch das Einschalten des Hauptschalters 11 wird nun die halbe po sitive Zwischenkreisspannung, gemäß Pfeil 62 an den Resonanzkreis 32 über den Über trager 36 angelegt, wodurch der Resonanzkreis 32 nun aus der Induktivität 34, dem Kondensator 33 und der Induktivität 89 besteht. Durch das Einschalten des Hauptschal ters 11 wird ein neuerlicher Schwingvorgang am Resonanzkreis 32 gestartet. Diese Schwingung beschreibt den im Zustand 96 beginnenden Kreisbogen im U-ZI-Dia gramm in Fig. 5 mit dem Mittelpunkt der halben Zwischenkreisspannung 64. Der Ra dius dieses Kreises des neuen Schwingvorganges hängt vom Einschaltzeitpunkt des Hauptschalters 11 ab bzw. vom Zustand 96, in dem sich der Resonanzkreis 32 zum Einschaltzeitpunkt befindet. Wird der Hauptschalter 11 im Zustand 96 eingeschaltet, so endet die Schwingung, wie in Fig. 1 beschrieben, in einem Zustand 97. Die in der Induktivität 34 des Resonanzkreises 32 enthaltene Energie wird nun vom Zustand 97 bis zu einem Zustand 98 an die Spannungsquelle 5 zurückgespeist, wie dies bereits ausführlich in Fig. 1 beschrieben ist.

Erfolgt jedoch das Einschalten des Hauptschalters 11 nicht zum Zeitpunkt, in dem sich der Resonanzkreis 32 im Zustand 96 befindet, so verlängert sich das lineare Ladungsin tervall, das durch die strichlierte Kennlinie 99 dargestellt wird, bis zu einem Zustand 100. Bei der strichlierten Kennlinie 99 befindet sich der Resonanzkreis 32 zum Ein schaltzeitpunkt des Hauptschalters 11 im Zustand 100. Durch das Einschalten des Hauptschalters 11 schwingt der Resonanzkreis 32 vom Zustand 100 in einen Zustand 101, um den Punkt der halben Zwischenkreisspannung 64. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist im Zustand 101 der Kondensator 33 noch nicht auf die volle positive Zwischenkreis spannung 54 aufgeladen. Der Kondensator 33 wird nun über die Hauptinduktivität des Übertragers 36 vom Zustand 101 bis zum Zustand 98 weitergeladen. Da die Hauptin duktivität des Übertragers 36 wesentlich größer als die Resonanzinduktivität, d. h. die Induktivität 34 plus der Induktivität 89 bzw. der Induktivität 90 ist, kann dieser Vor gang in UZ-I-Diagramm mit einer Näherung durch eine Gerade zwischen dem Zustand 101 und dem Zustand 98 beschrieben werden.

Im Zustand 98 ist der Kondensator 33 auf die volle positive Zwischenkreisspannung 65 umgeladen. Der in diesem Zustand 98 sehr kleine Strom im Resonanzkreis 32 wird von der Klemmdiode 38, wie bereits in Fig. 1 beschrieben, übernommen, wodurch eine Überladung des Kondensators 33 verhindert wird. Wie in Fig. 1 beschrieben, wird nun die Freilaufdiode 12 leitend und führt somit den Laststrom 60, und durch den Konden sator 33 fließt kein Strom mehr. Er bleibt also auf die positive Zwischenkreisspannung 65 geladen.

Wird nun von der Steuervorrichtung 52 der Hilfsschalter 22 abgeschaltet, so schaltet der Hilfsschalter 23 nun lediglich den Magnetisierungsstrom des Übertragers 36 ab, worauf sich der erste Teil 35 und der zweite Teil 47 des Übertragers 36 über die Frei laufdiode 25 gegen die Zwischenkreisspannung entmagnetisiert.

Im Zustand 98 wird von der Steuervorrichtung 52 der Löschvorgang für den Haupt schalter 11 durch Einschalten des Hilfsschalters 22, wie in Fig. 1 beschrieben, eingelei tet. Der Kondensator 33 kann sich nun über den Hauptschalter 11, der Induktivität 89, den Hilfsschalter 22, den Übertrager 36, in welchem sich der Strom wie in Fig. 1 be schrieben aufteilt, und über die Induktivität 34 entladen, wodurch die Klemmdiode 44 leitend wird und die halbe Zwischenkreisspannung in positiver Richtung am Resonanz kreis 32 anliegt und ein neuerliches Umschwingen des Kondensators 33 zufolge hat. Diese Schwingung des Kondensators 33 beschreibt der Kreis vom Zustand 98 über ei nen Zustand 102 zu einem Zustand 103 mit einem Mittelpunkt, der der halben positi ven Zwischenkreisspannung 64 entspricht. Im Zustand 102 wird von der Steuervorrich tung 52 der Hauptschalter 11 abgeschaltet. Ist der Zustand 103 erreicht, so ist der Kon densator 33 vollständig entladen.

Im Zustand 103, bei dem der Resonanzkreis 32 gerade stromlos wird und die Konden satorspannung des Kondensators 33 gerade null geworden ist, schaltet die Steuervor richtung 52 den Hauptschalter 13 wieder verlustarm ein. Nach dem Einschalten des Hauptschalters 13 kommutiert der Strom linear von der Freilaufdiode 12 zum Haupt schalter 13. Aufgrund der induktiven Spannungsteilung liegt der Brückenmittelpunkt 20 auf der halben positiven Zwischenkreisspannung, wodurch der Resonanzkreis 32 im Zustand 103 verharrt. Erst nach abgeschlossener Kommutierung, - d. h. die Freilaufdio de 12 ist stromlos, und der Hauptschalter 13 führt den Laststrom 60 - schaltet die Frei laufdiode 12 ab, wodurch die halbe Zwischenkreisspannung wieder in negativer Richtung am Resonanzkreis 32 anliegt. Der Resonanzkreis 32 schwingt im U-ZI-Diagramm, in Fig. 5 ersichtlich, nun automatisch vom Zustand 103 über den Mittel punkt 57 wieder in die Ausgangsspannung der negativen Zwischenkreisspannung 54 um, dies geschieht zwischen den Zuständen 103 und 91. Ist der Zustand 91 erreicht, so ist der Kondensator 33 auf die volle negative Zwischenkreisspannung 54 geladen und ein neuerlicher Ausschaltvorgang für den Hauptschalter 13 kann beginnen. Weiters wird am Zustand 91 der Hilfsschalter 22 abgeschaltet.

Um die bei der Inbetriebnahme der Schaltvorrichtung 1 angenommene Werte zu erhal ten, wird der Schaltzustand vom Zustand 103 bis zum Zustand 91 vollzogen, wodurch der Kondensator 33 auf die maximale negative Zwischenkreisspannung 54 aufgeladen wird.

Unter Schaltzyklus wird bei der Beschreibung des vorliegenden Verfahrens zur Ver meidung von Schaltverlusten ein Umschaltvorgang verstanden, der sich vom Zustand 56 über den Zustand 66 wieder bis in den Zustand 56, im Diagramm nach Fig. 2, er streckt. Zur Versorgung der Last 18 schließen sich bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens derartige Schaltzyklen bzw. Umschaltvorgänge nahtlos aneinander.

Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, daß die beschrie benen Schaltungselemente durch beliebige andere Schaltungsteile ersetzt werden kön nen. So können z. B. die Hauptschalter bzw. Hilfsschalter durch Insulated-Gate-Bipolar- Transistoren (IGBTs), Transistoren, Dioden ect. gebildet sein.

Der Ordnung halber sei darauf hingewiesen, daß auch einzelne Teile der zuvor be schriebenen Schaltungen in beliebiger Kombination den Gegenstand von eigenständi gen erfindungsgemäßen Lösungen bilden können.

Vor allem können die einzelnen, in den Fig. 1, 2; 3; 4 und 5 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbe züglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.

Bezugszeichenliste

1 Schaltvorrichtung
2 Umrichter
3 Anschlußklemme
4 Anschlußklemme
5 Spannungsquelle
6 Leitung
7 Leitung
8 Versorgungsleitung
9 Versorgungsleitung
10 Halbbrücke
11 Hauptschalter
12 Freilaufdiode
13 Hauptschalter
14 Freilaufdiode
15 Leitung
16 Leitung
17 Leitung
18 Last
19 Leitung
20 Brückenmittelpunkt
21 Entlastungsschaltung
22 Hilfsschalter
23 Hilfsschalter
24 Leitung
25 Freilaufdiode
26 Freilaufdiode
27 Hilfshalbbrücke
28 Brückenmittelpunkt
29 Leitung
30 Leitung
31 Leitung
32 Resonanzkreis
33 Kondensator
34 Induktivität
35 Teil
36 Übertrager
37 Klemmdiode
38 Klemmdiode
39 Leitung
40 Leitung
41 Leitung
42 Brückenmittelpunkt
43 Klemmdiode
44 Klemmdiode
45 Leitung
46 Brückenmittelpunkt
47 Teil
48 Leitung
49 Strommeßvorrichtung
50 Leitung
51 Regler
52 Steuervorrichtung
53 Kennlinie
54 Zwischenkreisspannung
55 Pfeil
56 Zustand
57 Mittelpunkt
58 Zustand
59 Zustand
60 Laststrom
61 Zustand
62 Pfeil
63 Zustand
64 Zwischenkreisspannung
65 Zwischenkreisspannung
66 Zustand
67 Zustand
68 Zustand
69 Halbbrücke
70 Halbbrücke
71 Vollbrücke
72 Leitung
73 Wandler
74 Anschlußpunkt
75 Anschlußpunkt
76 Anschlußpunkt
77 Leitung
78 Diode
79 Diode
80 Gleichrichter
81 Leitung
82 Induktivität
83 Last
84 Leitung
85 Leitung
86 Leitung
87 Leitung
88 Leitung
89 Induktivität
90 Induktivität
91 Zustand
92 Kennlinie
93 Zustand
94 Zustand
95 Zustand
96 Zustand
97 Zustand
98 Zustand
99 Kennlinie
100 Zustand
101 Zustand
102 Zustand
103 Zustand.

Claims

1. Verfahren zur Vermeidung von Schaltverlusten in Umrichtern zur Herstel lung von positiven und/oder negativen Spannungsimpulsen aus einer Spannungsquelle, in dem die Stromversorgung einer Last taktweise unterbrochen und/oder umgepolt wird, wobei die Energie während und/oder nach der Unterbrechung der Stromzufuhr zur Last über eine Rückspeisevorrichtung zur Spannungsquelle rückgeführt wird und der an einer Last anliegende Strom, während des Schaltvorganges zumindest zum Weg schalten der Last, parallel an der Schaltvorrichtung vorbeigeführt wird und die Schaltvorrichtung im wesentlichen stromlos ist, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Last (18) fließende Strom vor dem Öffnen eines Hauptschalters (11, 13), be vorzugt eine Halb- oder Vollbrücke oder eine Drehstrombrücke auf eine Hilfshalbbrücke (27) und einen Rückführungskreis aufgeteilt wird, worauf ein Konden sator (33) eines Resonanzkreises (32) zwischen den Hauptschaltern (11, 13) und der Hilfshalbbrücke (27) aufgeladen wird und daß während der Kondensator (33) mit ei nem Strom, der über oder unter dem Wert des durch die Last (18) aufgenommenen Stromes liegt, geladen wird einer der Hauptschalter (11) der Halbbrücke (10) geöffnet und darauf der weitere Hauptschalter (13) der Halbbrücke (10) geschlossen wird, bzw. sich schließt, worauf der Kondensator (33) weitergeladen wird und daß nach erfolgter Umladung des Kondensators (33) eine im Resonanzkreis (32) bzw. zwischen diesem und der Spannungsquelle (5) induktiv gespeicherte Energie der Spannungsquelle (5) zugeführt wird und danach die Hilfshalbbrücke (27) geöffnet wird, worauf durch Zu- und Wegschaltung des Hauptschalters (11, 13) der Halbbrücke (10) und eines Hilfs schalters (22, 23) der Hilfshalbbrücke (27) der Kondensator (33) wieder auf die ursprüngliche Spannung aufgeladen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Halbbrücke (10) und der Hilfshalbbrücke (27) ein Resonanzkreis (32) angeordnet ist und der Kondensator (33) im Resonanzkreis (32) innerhalb eines Schaltzyklus von dem negativen Spannungshöchstwert auf den positiven Spannungshöchstwert des Zwi schenkreises und dann wieder zurück auf den negativen Spannungswert des Zwischen kreises umgeladen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Resonanzkreis (32) fließende Strom mittels eines Übertragers (36) über Klemmdio den (43, 44) an Versorgungsleitungen (8, 9) weitergeleitet wird, die am positiven oder negativen Potential der Spannungsquelle (5) anliegen und jede dieser am positiven oder negativen Potential anliegenden Versorgungsleitungen (8, 9) über die Hilfsschal ter (22, 23) der Hilfshalbbrücke (27) mit dem Mittelpunkt des Übertragers (36) verbun den ist, so daß entsprechend einem Windungsverhältnis, insbesondere 1 : 2, des Übertra gers (36) beidseits des Mittelpunktes, ein Anteil des Stroms über die Hilfsschalter (22, 23) und der restliche Anteil über eine der Klemmdioden (43, 44) in die Versor gungsleitungen (8, 9) fließt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die in einer Induktivität (34) des Resonanzkreises (32) gespeicherte elektrische Energie nach Öffnen des Hauptschalters (11, 13) der Halbbrücke (10) ab wechselnd über den Übertrager (36) und zwei je nach Fließrichtung des Stromes leiten de Klemmdioden (37, 44) oder (38, 43) in die Spannungsquelle (5) zurückgespeist wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Spannungsanstieg an dem Hauptschalter (11, 13) der Halbbrücke (10) beim Öffnen der Hauptschalter (11, 13) verzögert und/oder verlangsamt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß sich der Übertrager (36) nach Öffnen eines Hilfsschalters (22 od. 23) über die dem anderen Hilfsschalter (23 od. 22) parallel geschaltete Freilaufdiode (25 od. 26) gegen die Spannungsquelle (5) entmagnetisiert.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Strom parallel am Hauptschalter (13) der Halbbrücke (10) durch den Resonanzkreis (32) vorbeigeführt wird und der Hauptschalter (13) oder die antipa rallel geschaltete Freilaufdiode (14) beim Abschalten des Hauptschalters (13) den Dif ferenzstrom, d. h. den Laststrom (60), weniger den Strom durch den Resonanzkreis (32) führt.

8. Vorrichtung zur Vermeidung von Schaltverlusten in Umrichtern, an wel chen eine Last, z. B. ein Elektromotor mit hoher Leistung über eine Halbbrücke des Umrichters zwischen einer am positiven Potential der Spannungsquelle anliegenden Versorgungsleitung und dem Brückenmittelpunkt angeschlossen ist und daß eine wei tere zur Halbbrücke parallel geschaltete Hilfshalbbrücke angeordnet ist und die Brüc kenmittelpunkte der Halbbrücke und der Hilfshalbbrücke unter Zwischenschaltung ei nes Resonanzkreises miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenmittelpunkt (28) der Hilfshalbbrücke durch den Mittelpunkt eines Übertragers (36) gebildet ist und der erste Teil (35) des Übertragers (36) zwischen dem Resonanz kreis (32) und dem Mittelpunkt des Übertragers (36) eine geringere, insbes. 50% der Windungszahl aufweist als der zweite Teil (47) des Übertragers (36) zwischen dem Brückenmittelpunkt (28) der Hilfshalbbrücke (27) und dem Brückenmittelpunkt (42) der Klemmdioden (37, 38) und daß zwischen dem Kondensator (33) und der Induk tivität (34) des Resonanzkreises (32) der Brückenmittelpunkt (42) von parallel zu der Halbbrücke (10) geschalteten Klemmdioden (37, 38) angeschlossen ist und daß den Haupt- und Hilfsschaltern (11, 13, 22, 23) der Halb- und Hilfshalbbrücke (10, 27) Frei laufdioden (12, 14, 25, 26) parallel geschaltet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Versorgungsleitungen (8, 9) und den Hauptschaltern (11, 13) jeweils eine Induktivität (89, 90) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschalter (10, 13) und/oder Hilfsschalter (22, 23) durch Insulated-Gate-Bipolar- Transistoren (IGBTs) oder andere Leistungsschalter gebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschalter (22, 23) in der Hilfshalbbrücke (27) durch Transistoren gebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschalter (11) durch eine Diode gebildet ist.