DE69818415T2 - Hochspannungsschalter aus reihengeschalteten resonanten Zellen - Google Patents

Hochspannungsschalter aus reihengeschalteten resonanten Zellen Download PDF

Info

Publication number
DE69818415T2
DE69818415T2 DE69818415T DE69818415T DE69818415T2 DE 69818415 T2 DE69818415 T2 DE 69818415T2 DE 69818415 T DE69818415 T DE 69818415T DE 69818415 T DE69818415 T DE 69818415T DE 69818415 T2 DE69818415 T2 DE 69818415T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
diode
inductance
voltage
terminal
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69818415T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69818415D1 (de
Inventor
Daniel Chartroux
Nicolas Lapassat
Olivier Rieux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of DE69818415D1 publication Critical patent/DE69818415D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69818415T2 publication Critical patent/DE69818415T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/10Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen elektronischen Hochspannungsschalter, bestehend aus einer Vielzahl reihengeschalteter Resonanzzellen. Dieser Hochspannungsschalter ist insbesondere bestimmt für den Einsatz in Hochspannungs-Gleichstrom/Gleichstrom-Umspannem.
  • Stand der Technik
  • Die Hochspannungs-Gleichstrom/Gleichstrom-Umspanner sind Systeme, die durch einen Gleichstrom gespeist werden und am Ausgang einen Hochspannungs-Gleichstrom liefern, das heißt einen Strom mit einer Spannung über 1 kV. Sie können zum Beispiel in einer Hochspannungs-Gleichstromversorgung eingesetzt werden, das heißt in einem System zum Transformieren der aus dem nationalen Netz stammenden elektrischen Energie in eine Gleichstrom-Hochspannung bzw. einen Hochspannungsgleichstrom.
  • Die Hochspannungs-Gleichstromversorgungen umfassen im Allgemeinen eine Aufspannstufe. Diese Aufspannstufe transformiert die Wechselspannung des nationalen Stromnetzes in eine andere Wechselspannung mit derselben Frequenz aber einer höheren Amplitude. Eine Regelung der Hochspannung muss also vor oder nach der Aufspannstufe stattfinden.
  • Man unterscheidet zwei Typen von Hochspannungsversorgungen:
    • – die als Niederspannung geregelten Hochspannungen, das heißt die Versorgungen, bei denen die Regelung der Hochspannung vor der Aufspannstufe erfolgt; und
    • – die als Hochspannung geregelten Hochspannungen, das heißt die Versorgungen, bei denen die Regelung der Hochspannung nach der Aufspannstufe erfolgt.
  • Unter den Hochspannungsversorgungen arbeiten manche mit der Netzfrequenz, also 50 Hz in Frankreich. Diese Versorgungen umfassen zum Beispiel zwei Hochspannungsumformer, die mit der Frequenz des Stromnetzes arbeiten. Diese beiden Umformer werden beschrieben in den Artikeln "The realization of the power converters for the CERN FR system of LEP" von A. DELIZEE, J. -C. CARLIER, P. PROUDLOCK, IEEE Proceedings, 1990, Nineteenth Power Modulator Symposium, und "High voltage d. c. power supplies" von J. S. BEKINK, A. J. J. COLIJN, Holec Projects, EPE Journal, June 1994. Die in diesen Artikeln beschriebenen Umformer umfassen magnetische Transformatoren, die ermöglichen, die Wechselspannung mit der Frequenz des Netzes zu erhöhen. Sie umfassen auch einen Gleichrichter sowie ein Thyristor-Regelsystem. Die derart geregelte Spannung wird in eine Aufspannstufe eingespeist und dann in eine Gleichrichter- und Filterstufe. So erhält man am Ausgang des Umformers eine Gleichstrom-Hochspannung. Die Umformer werden im Allgemeinen für sehr hohe Leistungen benutzt und ermöglichen die Realisierung einer Versorgung in der Größenordnung von 1 MW.
  • Andere Stromversorgungstypen arbeiten mit Hochfrequenz, das heißt mit einer Frequenz von wenigstens 10 kHz. Um diese Hochfrequenz zu erhalten, wird der aus dem elektrischen Netz kommende Strom zunächst gleichgerichtet und gefiltert, um eine niedrige Gleichstromspannung zu erhalten. Anschließend wird er in eine Wechselrichterstufe eingespeist, welche die Gleichstrom-Niederspannung in eine Wechselspannung transformiert. Diese Spannung wird anschließend in eine Aufspannstufe eingespeist, dann in eine weitere Gleichrichter- und Filterstufe, ehe aus ihr eine Gleichstrom-Hochspannung wird.
  • Die Regelung der Spannung bei diesem Versorgungstyp kann auf unterschiedlichen Niveaus stattfinden. Zunächst kann sie beim Gleichrichten der aus dem Netz stammenden Spannung stattfinden, mit Hilfe einer Gräz-Brücke, wie beschrieben in dem Artikel "L'électronique de puissance dans I'imagerie médicale", von J. LAEUFFER und J. SALESSES, Revue Général de I'Electricité, Juni 1992.
  • Sie kann auch bei der Gleichspannung vorgenommen werden, die aus der Gleichrichter- und Filterstufe kommt. Sie wird dann mit Hilfe eines Zerhackers realisiert, wie beschrieben in dem Artikel "High power high voltage generator" von 1. BONANNI, L. CRISTOFOLI, Proceedings of EPE 87 Grenoble.
  • In diesen beiden Fällen handelt es sich um eine Regelung des in die Wechselrichterstufe eingespeisten Gleichstroms. Diese Lösung wird im Allgemeinen angewandt, wenn der benutzte Wechselrichter vom Ganzwellentyp ist und nicht die Amplitude auf ihre Ausgangswechselspannung kontrolliert.
  • Jedoch wird in bestimmten Fällen zusätzlich zu der Frequenz die Amplitude der in die Aufspannstufe eingespeisten Wechselspannung in Höhe der Wechselrichterstufe geregelt. Diese Operation wird zum Beispiel realisiert mit Hilfe eines Resonanzwechselrichters wie beschrieben in dem Dokument "L'électronique de puissance dans I'imagerie médicale", von J. LAEUFFER und J. SALESSES, Revue General de I'Electricité, Juni 1992, oder in dem Artikel "Les composants a grille isolée en mode thyristor-dual" von H. FOCH, M. METZ, J. P. ARCHES, C. SAUGION, Revue Générale de L'Electricité, Februar 1994, oder auch in dem Werk mit dem Titel "La commutation douce dans la conversion statique de I'énergie électrique" von Y. CHERON, 1989, Edition Lavoisier.
  • Der Transformator ist generell ein magnetischer Transformator; er kann über seinen Ausgang mit einem kapazitiven Vervielfacher oder einem kapazitiven Doppelvervielfacher verbunden sein.
  • Eine weitere Hochspannungsversorgung, beschrieben in dem Artikel "A TWT power supply for high phase stability transmitter" von Sandro SANDRI, IEEE Proceedings, 1988 Eighteenth Power Modulator Symposium, Hilton Head, benutzt den Transformator eines Flyback (isolierter Inverter-Zerhacker), um die Funktion der Spannungserhöhung zu erfüllen. Bei dieser Versorgung wird die aus dem Stromnetz stammende Spannung gleichgerichtet und gefiltert, um eine feste Gleichspannung zu erhalten, die in den Flyback eingespeist wird. Dieser benutzt dann eine gekoppelte Induktanz, "Flyback-Transfonator" genannt, dessen Windungszahlverhältnis eine Spannungserhöhung bewirkt. Die verschiedenen Sekundärseiten dieser gekoppelten Induktanz sind in Reihe geschaltet, um ihre Spannungen zu addieren; die Regelung erfolgt wie bei einem klassischen Flyback, über das zyklische Verhältnis des Schalters. Die Ausgangsspannung einer solchen Versorgung beträgt 25 kV bei einer Leistung von 400 W.
  • Bei anderen Arten von Versorgungen wird die Hochspannung geregelt. Die Regelung erfolgt dann nach der Aufspannstufe und der Gleichrichter- und Filterstufe.
  • Die Regelung der Hochspannung erfolgt tatsächlich in dem Fall, wo man eine sehr geringe Welligkeit der Ausgangsspannung und eine schnelle Regelung wünscht. Festzustellen ist, dass in zahlreichen Fällen eine Vorregelung bei der Niederspannung der Versorgung möglich ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Hochspannungsregelung mit Hilfe der Lineanegler realisiert wird. Im Falle einer Vorregelung kann man die verschiedenen oben präsentierten Typen von Versorgungen benutzen, das heißt die als Niederspannung geregelten Versorgungen.
  • Generell erfordet die Hochspannungsregelung Hochspannungsbauteile und oft eine hohe Leistung. Bei der Realisierung einer als Hochspannung geregelten Versorgung kann man bei der Hochspannung einen Lineanegler benutzen. Dieser wird oft mittels Tetroden realisiert, das heißt Vakuumröhren, die eine genaue Regelung ermöglichen, wie beschrieben in "Analysis and control of a 130 kV pulsed tetrode regulator" von C. R. ROSE, J. C. CRON, Seventh IEEE Pulsed Power Conference, Monterey, 1989, und in "A 1 MW (CW) modulatorregulator system for gyroklystrons" von Raymond C. BLACK, John KLOUZEK, IEEE Proceedings, 1984 Sixteenth Power Modulator Symposium.
  • Generell haben die Lineanegler aufgrund ihres Funktionsprinzips im Allgemeinen mittelmäßige Wirkungsgrade. Außerdem haben die bei Hochspannung benutzten Lineanegler, nämlich Tetroden, eine relativ kurze Lebensdauer. Zudem sind sie teuer.
  • Die Regelung von Hochspannung kann auch mittels einer Impulsschneidversorgung des Zefiacker-Typs mit Impulsbreitenmodulation realisiert werden. In Bezug auf den Lineanegler haben die Impulsschneidversorgungen den Vorteil, eine gute Zuverlässigkeit und einen höheren Wirkungsgrad aufzuweisen. Diese Versorgungen erfordern jedoch einen (oder mehrere) schnelle Hochspannungsschalter. Die Artikel "La mise en série des transistors de puissance, presentation d'un hacheur 200 kW - 4 kV" von J. M. ANDREJAK, J. P. ARCHES und P. C. CABALEIRO, Electronique de puissance n° 10 und "High voltage converters promising technological developments" von J. M. ANDREJAK, M. LESCURE, Proceedings of EPE 87 Grenoble, präsentieren einen Zerhacker, realisiert mittels einer Reihenschaltung bipolarer Leistungstransistoren. Dieser Zerhacker arbeitet mit 4 kV Ausgangsspannung bei einer Leistung von 200 kW. Ein solcher Zerhacker ist jedoch schwierig auszuführen für eine hohe Spannung.
  • EP-A-353406 zeigt einen Hochspannungsschalter, realisiert durch eine Reihenschaltung von MOSFETs.
  • Die Niederspannungs-Regelsysteme müssen bei hohen Leistungen große Ströme verarbeiten, was generell einen Starkstromschalter aus parallelgeschalteten Halbleitern erfordet, wenn die Stromkapazität der verschiedenen Halbleiter nicht ausreicht. Daraus resultiert ein Zuverlässigkeitsproblem bei diesen Vorrichtungen, da die Zerstörung eines der parallelgeschalteten Bauteile zu einem Kurzschluss aller Halbleiter und folglich zum Ausfall der Versorgung führt.
  • Ein weiteres Problem ist das des Werts des kapazitiven Ausgangsfilters. Im Falle des Ausfalls einer mit Hochspannung versorgten Geräts, zum Beispiel bei Kurzschluss, breitet sich die in dem Ausgangsfilter enthaltene Energie in dem Gerät aus, was zu dessen Beschädigung führen kann, wobei der Schaden um so größer wird, je größer die gespeicherte Energie ist. Also ist es notwendig, die in dem Filter enthaltene Energie zu begrenzen, indem man den Wert der Filterkapazität reduziert. Jedoch erhöht sich die Effizienz des Filters, das heißt seine Fähigkeit, die Spannungswelligkeiten zu dämpfen, mit dem Wert des Filterkondensators und mit der Schneidfrequenz des Regelsystems, außer natürlich im Falle des Lineaneglers. Um den Wert eines Filters bei Aufrechtehaltung seiner Effizienz zu reduzieren, ist es notwendig, ein Regelsystem mit erhöhter Schneidfrequenz zu realisieren. Jedoch ist dieses Problem bei Frequenzen über 10 kHz deutlich kleiner.
  • Also wurde die Realisierung einer Impulsschneidversorgung erwogen, die mit einer Frequenz über 10 kH und einer hohen Spannung arbeitet. Diese Impulsschneidversorgung besteht aus einem Gleichstrom/Gleichstrom-Umspanner (das heißt einem Zerhacker) mit Hochspannungsversorgung und einem Schalter K. Die Kapazität CP repräsentiert die Störkapazitäten der Schaltung.
  • In der 1 sieht man einen solchen Umspanner. Es handelt sich um einen spannungsemiedrigenden Zerhacker oder Abwärtszerhacker. Dieser Umspanner umfasst eine Freilaufdiode DRL, die mit ihrem Anschluss N mit einer Induktanz B verbunden ist und mit ihrem Anschluss P mit einer Kapazität A, ihrerseits verbunden mit einer Induktanz B. Ein Schalter K ist zwischen dem Anschluss N und der Diode DRL und der Induktanz B geschaltet. Die Kapazität CP repräsentiert die Störkapazitäten der Schaltung.
  • Der Gleichstrom-Gleichstrom-Umspanner wird mittels einer Gleichstrom-Eingangsspannung E gespeist und liefert eine Gleichstrom-Ausgangsspannung S, die niedriger ist als die Eingangsspannung E. Der Schalter K wird, wie oben erwähnt, durch eine Vielzahl in Reihe geschalteter Halbleiter gebildet. Jedoch handelt es sich bei einer solchen Struktur um ein "hartes" Schalten, das heißt, dass die Schaltungen des Schalters K bei gleichzeitiger Präsenz von Strom und Spannung erfolgen, was zu Schaltverlusten führt.
  • Ein solcher Hochgleichspannungs-Gleichspannungs-Umspanner ist wegen der Störkapazitäten des Makroschalters K für die Umgebung problematisch. In dem Beispiel der 1 laden sich nämlich die Störkapazitäten CP im Moment der Auslösung des Schalters K, was einen starken Impulsstrom verursacht. Mit anderen Worten, wenn die Halbleiter sich schließen, blockiert bzw. sperrt die Freilaufdiode und die Störkapazitäten laden sich auf, was hohe Störströme verursacht. Diese letzteren erzeugen ihrerseits eine große Wärme in den Halbleitern. Die in diesen Störkapazitäten enthaltene Energie kann groß sein, wenn die Spannung hoch ist, was zu der Zerstörung der Halbleiter führen kann.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht genau dann, die Nachteile der oben beschriebenen Gleichstrom/Gleichstrom-Umformer zu beseitigen. Zu diesem Zweck schlägt sie einen elektronischen Hochspannungsschalter vor, der dazu dient, den Schalter des oben beschriebenen Umformers zu ersetzen. Dieser Schalter ist aus einer Vielzahl in Reihe geschalteter Resonanzzellen realisiert. Jede dieser Zellen wird gebildet durch einen oder mehrere Schalter mit steuerbarem Öffnen und Schließen, durch eine oder mehrere Dioden, eine oder mehrere Induktanzen, einen Resonanzkondensator und eine Spitzenbegrenzungseinrichtung.
  • Noch genauer betrifft die Erfindung einen elektronischen Hochspannungsschalter, durchquert von einem Hauptstrom und mit wenigstens zwei in Reihe geschalteten Resonanzzellen, wobei jede Resonanzzelle dieses Schalters umfasst:
    • – wenigstens eine Diode mit Anschlüssen N und P;
    • – wenigstens eine Induktanz;
    • – wenigstens einen Resonanzkondenstator;
    • – wenigstens eine Spannungsspitzenbegrenzungseinrichtung;
    • – wenigstens eine Unterbrechungseinrichtung des Stroms in der Zelle, derartig, dass das Schließen dieser Unterbrechungseinrichtung eine Entladung des Resonanz- und Streukapazitätenkondensators in die Induktanz bewirkt, so dass der Hauptstrom jede Zelle durchquert, und dass das Öffnen dieser Unterbrechungseinrichtung das Laden des Resonanz- und Streukapazitätenkondensators aus der Induktanz bewirkt, über die Diode, wobei der genannte Kondensator unabhängig vom jeweiligen Zustand der Unterbrechungseinrichtungen an seinen Anschlüssen eine Spannung derselben Polarität aufweist, und die Induktanz unabhängig vom jeweiligen Zustand der Unterbrechungseinrichtungen von einem Strom derselben Richtung durchquert wird.
  • Nach einer Ausführungsart der Erfindung umfasst jede Zelle eine erste und eine zweite Unterbrechungseinrichtung und eine erste und eine zweite Diode, wobei die erste Unterbrechungseinrichtung mit dem Anschluss P der ersten Diode verbunden ist, die zweite Unterbrechungseinrichtung mit dem Anschluss N der zweiten Diode verbunden ist, und die Induktanz der Zelle zwischen dem Anschluss P der ersten Diode und dem Anschluss N der zweiten Diode angeschlossen ist, wobei dieses Unterbrechung-Dioden-Induktanz-System einen zu dem Resonanzkondensator parallelgeschalteten Induktionskreis bildet, der seinerseits zu der Spitzenbegrenzungseinrichtung parallelgeschaltet ist.
  • Nach einer anderen Ausführungsart der Erfindung umfasst jede Zelle eine erste und eine zweite Induktanz, in Serie geschaltet und magnetisch gekoppelt, wobei die erste Induktanz außerdem mit der Unterbrechungseinrichtung und die zweite Induktanz mit der Diode verbunden ist, und dieses einen Induktionskreis bildende Unterbrechung-Diode-Induktanz-System einerseits durch einen Anschluss zwischen den beiden Induktanzen und andererseits durch die Unterbrechungseinrichtung mit dem Resonanzkondensator verbunden ist, der seinerseits zu der Spitzenbegrenzungseinrichtung parallelgeschaltet ist.
  • Nach wieder einer anderen Ausführungsart umfasst jede Zelle:
    • – eine erste und eine zweite Unterbrechungseinrichtung;
    • – eine erste und eine zweite Diode, wobei die erste Unterbrechungseinrichtung mit dem Anschluss der zweiten Diode verbunden ist, und die zweite Unterbrechungseinrichtung mit dem Anschluss N der ersten Diode verbunden ist;
    • – eine erste oder eine zweite Spannungsspitzenbegrenzungseinrichtung, jeweils parallelgeschaltet zwischen dem Eingang der ersten Unterbrechungseinrichtung und dem Anschluss N der zweiten Diode oder parallelgeschaltet zum Kondensator;

    wobei der Resonanzkondensator zwischen dem Anschluss P der zweiten Diode und dem Anschluss N der ersten Diode geschaltet ist, und die Induktanz zwischen dem Eingang der Zelle und dem Anschluss P der ersten Diode geschaltet ist.
  • Vorteilhafterweise ist (sind) die Induktanz(en) jeder Zelle magnetisch mit den Induktanzen der anderen Zellen gekoppelt ist.
  • Die Erfindung betrifft außerdem einen Hochspannungs-Gleichstrom/Gleichstrom-Umspanner, der eine Freilaufdiode, eine Induktanz und wenigstens eine Filterkapazität und einen Hochspannungsschalter umfasst, wie oben beschrieben.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Die 1, schon beschrieben, stellt einen klassischen Gleichstrom/Gleichstrom-Umspanner dar;
  • die 2 zeigt schematisch eine Ausführungsart eines in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Umspanner der 1 verwendeten Schalters;
  • die 3 zeigt schematisch eine Resonanzzelle des Schalters der 2 in einer Zerhacker-Struktur;
  • die 4A bis 4F zeigen schematisch die verschiedenen Funktionsphasen der Resonanzzelle der 3;
  • die 5 zeigt eine zweite Ausführungsart des Schalters K des Gleichstrom/Gleichstrom-Umspanners der 1;
  • die 6 zeigt schematisch eine den Schalter der 5 bildenden Resonanzzelle;
  • die 7A bis 7F zeigen schematisch die verschiedenen Funktionsphasen der Resonanzzelle der 6;
  • die 8 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Schalter;
  • die 9 zeigt schematisch eine Resonanzzelle des Schalters der 2 in einer Zerhacker-Struktur; und
  • die 10A bis 10F zeigen schematisch die verschiedenen Funktionsphasen der Resonanzzelle der 3.
  • Darstellung von Ausführungsarten der Erfindung
  • In der 2 ist das Verkabelungsschema eines Schalters K dargestellt, der dazu bestimmt ist, in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Umspanner der 1 eingesetzt zu werden. Dieser Schalter K umfasst eine Vielzahl von Resonanzzellen, auch "Schaltzellen" genannt, die in Reihenschaltung miteinander verbunden sind.
  • Wie man in der 1 sieht, umfasst der Hochspannungsschalter K n Resonanzzellen mit den Bezugszeichen 1a, 1b, ..., 1n. Jede dieser Resonanzzellen umfasst zwei Schalter K1 und K2, zwei Dioden D1 und D2, eine Induktanz L, einen Resonanzkondensator C und eine Spitzenbegrenzungseinrichtung Me.
  • Diese verschiedenen Elemente sind in jeder der Resonanzzellen der 2 dargestellt, aber nur in der Resonanzzelle 1a bezeichnet. Die anderen Zellen 1b, 1c, ..., 1n dieses Schalters K werden nicht beschrieben, denn sie entsprechen alle dieser Zelle 1a. Nach dieser Zelle 1a ist die Diode D1 mit ihrem Anschluss P mit den Unterbrechungseinrichtungen K2 (auch Schalter genannt) verbunden, und die Diode D2 ist mit ihrem Anschluss N mit dem Schalter K1 (auch Unterbrechungseinrichtung) verbunden. Eine Induktanz L ist zwischen dem Anschluss P der Diode D1 und dem Anschluss N der Diode D2 geschaltet. Dieses aus D1, D2, K1, K2 und L bestehende System wird in der Folge "Induktionsschaltkreis" genannt.
  • Ein Resonanzkondensator C ist parallelgeschaltet zu diesem Induktionsschaltkreis und eine Spitzenbegrenzungseinrichtung Me ist parallelgeschaltet zu diesem Resonanzkondensator.
  • Diese Spitzenbegrenzungseinrichtung Me dient der Begrenzung der maximalen Spannung an den Anschlüssen des Kondensators C und dem Spannungsschutz der Schalter K1 und K2 und der Dioden D1 und D2.
  • In der 3 ist eine dieser Resonanzzellen dargestellt. Gezeigt wird die Funktionsweise dieser Zelle in einer Abwärtszerhacker-Struktur.
  • Man sieht in dieser 3 wieder den Induktionsschaltkreis, realisiert durch die Dioden D1, D2, die Schalter K1, K2, die Induktanz L und, parallelgeschaltet zum Induktionsschaltkreis, dem Resonanzkondensator C. Die Spitzenbegrenzungseinrichtung Me wurde nicht dargestellt, denn sie hat keinen Einfluss auf die allgemeine Funktionsweise der Resonanzzellen.
  • Um die Funktionsweise dieser Zelle zu erläutern, nimmt man an, dass der Ausgangsstrom des Zerhackers konstant und gleich Io ist. Man nimmt auch an, dass die Eingangsspannung des Zerhackers konstant und gleich E ist. Diese Resonanzzelle erhält also am Eingang eine Spannung E und liefert am Ausgang eine Spannung Io, wie in der 3 durch eine Stromquelle schematisiert.
  • Zu dieser Stromquelle ist eine Freilaufdiode DRL parallelgeschaltet.
  • Das Schließen der Schalter K1 und K2 verursacht eine schwingende Entladung in dem Resonanzkondensator C, der dabei seine Energie an die Resonanzinduktanz L abgibt. Der Hauptstrom des Schalters K durchquert dann die Schalter K1 und K2 und die Resonanzinduktanz L jeder Resonanzzelle des Schalters K.
  • Das Öffnen der Schalter K1 und K2 jeder Resonanzzelle verursacht den Rücktransfer der Energie der Resonanzinduktanz L zum Resonanzkondensator C über die Dioden D1 und D2.
  • Festzustellen ist, dass die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators C dieselbe Polarität wie zu Beginn hat, das heißt, dass sie dieselbe Polarität hat, unabhängig vom Zustand der Schalter K1 und K2, und sich die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators C nicht umkehrt.
  • Festzustellen ist auch, dass der die Resonanzinduktanz L durchquerende Strom immer dieselbe Polarität hat, in allen Betriebsphasen des elektronischen Schalters K.
  • Die 4A bis 4F zeigen. die verschiedenen Betrebsphasen. der Abwärtszerhacker-Schaltung der 3.
  • Die 4A zeigt die Anfangsphase des Betriebs, Freilaufphase genannt. In dieser Phase, die die Betriebsanfangsphase ist, sind die Schalter K1 und K2 offen und die Dioden D1 und D2 sind gesperrt, während die Freilaufdiode DRL leitend ist. Dies ist eine stabile Phase. Der Strom an den Anschlüssen der Induktanz ist null.
  • In der 4B ist die zweite Betriebsphase der Abwärtszerhacker-Schaltung der 3 dargestellt. In dieser Phase schließt man die Schalter K1 und K2. Die Induktanz L wird dann der Spannung E ausgesetzt. Die Kapazität C bleibt der Spannung E ausgesetzt. Der Strom in der Freilaufdiode DRL wird am Ende einer Zeit t = L × Io/E null, was zu diesem Zeitpunkt das Öffnen der Freilaufdiode bewirkt.
  • In der 4C ist die dritte Betriebsphase der Schaltung der 3 dargestellt. Wenn die Freilaufdiode DRL blockiert bzw. sperrt, setzt bei der Induktanz L und der Kapazität C die Resonanz ein. Der Strom in der Induktanz nimmt zu, während die Kapazität sich entlädt. Wenn also die Spannung Vc an den Anschlüssen des Resonanzkondensators C null wird, werden die Dioden D1 und D2 leitend.
  • In der 4D sieht man die vierte Phase der Abwärtszerhacker-Schaltung. In dieser Phase sind die Schalter K1 und K2 und die Dioden D1 und D2 leitend. Der Gleichstrom in der Induktanz L fließt im Freilauf durch K1/D1 und K2/D2. Der Strom Io fließt durch D1/K2 und K1/D2. Die Kapazität C ist kurzgeschlossen. Diese Phase ist stabil und geht nur bis zur Öffnung bzw. Sperrung der Schalter K1 und K2.
  • In der 4E ist die fünfte Betriebsphase der Abwärtszerhacker-Schaltung dargestellt. Im Laufe dieser Phase, wenn man simultan die Schalter K1 und K2 öffnet, findet zwischen der Induktanz L und der Kapazität C eine Resonanz statt. Die Kapazität C lädt sich, während der Strom in der Induktanz L abnimmt. Wenn die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators C gleich E ist, wird die Freilaufdiode ausgelöst.
  • In der 4F ist die sechste Betrebsphase der Abwärtszerhacker-Schaltung dargestellt. Wenn die Freilaufdiode ausgelöst wird, bleibt die Kapazität C unter der Spannung E, während der Strom in der Induktanz L linear abnimmt. Wenn der Strom in der Induktanz null wird, blockieren bzw. sperren die Dioden D1 und D2 und man kehrt zurück zu der in der 4A dargestellten Freilauf-Anfangsphase.
  • In der 5 ist eine weitere Ausführung des zum Einsatz in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Umspanner bestimmten elektronischen Hochspannungsschalters K dargestellt. Dieser Schalter K umfasst, wie bei der ersten Ausführungsart, eine Vielzahl von Resonanzzellen (oder Schaltzellen), in Reihe geschaltet und mit 2a, 2b, ..., 2n bezeichnet.
  • Alle diese Resonanzzellen 2a, 2b, ..., 2n sind identisch und nur die Zelle 2a wird beschrieben.
  • Jede dieser Resonanzzellen umfasst eine Induktionsschaltung, gebildet durch zwei Induktanzen L1 und L2, die in Reihe geschaltet und magnetisch gekoppelt sind. Die Induktionsschaltung umfasst zudem einen Schalter K3 (auch Unterbrechungseinrichtung genannt), der mit dem Eingang der Induktanz L1 verbunden ist, und eine Diode D3, die mit dem Ausgang der Induktanz L2 verbunden ist.
  • Ein Resonanzkondensator C ist parallelgeschaltet zu dem Schalter K3 und der Induktanz L1; er ist auch parallel zu einer Spitzenbegrenzungseinrichtung Me geschaltet.
  • In der 6 ist das Funktionsschema der Zelle 2a in der oben beschrtebenen Abwärtszerhacker-Struktur dargestellt.
  • Bei dieser Funktionsart geht man davon aus, dass der Ausgangsstrom Io konstant ist. Man nimmt auch an, dass die Eingangsspannung E konstant ist.
  • Unter diesen Bedingungen erhält man in der 6 einen elektrischen Schaltplan, in dem die Zelle 2a am Eingang eine Spannung E erhält und am Ausgang einen Strom Io liefert, dargestellt durch die Spannungsquelle. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsart, ist eine Freilaufdiode DRL zur Stromquelle parallelgeschaltet.
  • Man sieht in diesem Schaltplan, dass die Spitzenbegrenzungseinrichtungen Me nicht dargestellt worden sind, denn sie modifizieren nicht die globale Funktionsweise der Resonanzzelle.
  • In den 7A bis 7F sind die sechs verschiedenen Betriebsphasen der Schaltung der 6 dargestellt.
  • Die 7A zeigt schematisch die Anfangsphase, das heißt die Freilaufphase. In dieser Phase sind der Schalter K3 und die Diode D3 blockiert bzw. nichtleitend, während die Freilaufdiode DRL leitet. Es ist eine stabile Phase; an K3 und an D3 liegt jeweils eine Spannung E.
  • Die 7B zeigt schematisch die zweite Betriebsphase der Abwärtszerhacker-Schaltung der 6. In dieser Phase schließt man den Schalter K3. Die Induktanzen L1 und L2 sind dann einer Spannung E ausgesetzt. Die zweite Induktanz erzeugt eine Spannung -E, welche die Diode D3 sperrt. Diese Diode D3 ist dann einer Spannung 2E ausgesetzt. Der Strom in der Freilaufdiode wird null am Ende einer Zeit t, die gleich L × Io/E ist, was zu diesem Zeitpunkt die Öffnung der Freilaufdiode DRL bewirkt.
  • Die 7C zeigt die dritte Betriebsphase der Abwärtszerhacker-Schaltung der 6. Wenn die Freilaufdiode sperrt, stellt sich zwischen L1 und L2 Resonanz ein. Der Strom in den Induktanzen nimmt zu, während die Kapazität C sich entlädt. Wenn die Spannung Vc an den Anschlüssen der Kapazität C null wird, wird die Diode D3 leitend.
  • Die 7D zeigt die vierte Betriebsphase der Abwärtszerhacker-Schaltung der 6. Im Laufe dieser Phase gilt die Annahme, dass der Schalter K3 und die Diode D3 leitend sind. Der Gleichstrom in den Induktanzen L, und L2 fließt als Freilaufstrom durch den Schalter K3 und die Diode D3. Der Strom Io fließt durch diesen Schalter und diese Diode. Die Kapazität C ist kurzgeschlossen und man erhält folglich eine Spannung Vc null. Diese Phase ist stabil und geht nur bis zur Öffnung bzw. Sperrung der Schalter.
  • Die 7E zeigt die fünfte Betriebsphase der Schaltung. Wenn der Schalter K3 offen ist, ereignet sich zwischen den Induktanzen L, und L2 und der Kapazität C eine Resonanz. Diese Kapazität C lädt sich auf, während der Strom in den Induktanzen abnimmt. Wenn also Vc = E, dann wird die Freilaufdiode ausgelöst.
  • Die 7F zeigt die vierte Betriebsphase der Abwärtszerhacker-Schaltung der 6. Wenn die Freilaufdiode ausgelöst wird, bleibt die Kapazität C aufgeladen unter der Spannung E, während der Strom in der Induktanz linear abnimmt; der Schalter K3 liegt an einer Spannung 2E. Wenn der Strom in der Induktanz null wird, sperrt die Diode D3 und man kehrt zu der Freilauf-Anfangsphase zurück.
  • Unabhängig von der Ausführungsart der elektronischen Schalter K (Ausführungsart der 2 oder der 5), kann (können) die Induktanz(en) gekoppelt werden mit den Induktanzen der anderen Zellen, was ermöglicht, die Spannungen der Zellen auszugleichen.
  • In der 8 ist der Verkabelungsplan eines für den Einsatz in dem in der 1 dargestellten Gleichstrom/Gleichstrom-Umspanner bestimmten Schalters K dargestellt. Dieser Schalter K umfasst eine Vielzahl Resonanzzellen, auch "Schaltzellen" genannt, die miteinander in Reihe geschaltet sind.
  • Wie zu sehen in der 8, umfasst der Hochspannungsschalter K n Resonanzzellen 3a, 3b, ..., 3n. Jede dieser Resonanzzellen umfasst zwei Schalter K1 und K2, zwei Dioden D1 und D2, eine Induktanz L, einen Resonanzkondensator C und zwei Spitzenbegrenzungseinrichtungen E1 und E2.
  • Diese verschiedenen Elemente sind in jeder der Resonanzzellen der 8 dargestellt, aber nur in der Resonanzzelle 3a bezeichnet, da die Zellen 3b, ..., 3n identisch sind mit der Zelle 3a.
  • In jeder Zelle ist der erste Schalter K1 (oder Unterbrechungseinrichtung) mit dem Anschluss P der zweiten Diode D2 verbunden. Parallel dazu ist die erste Diode D1 mit ihrem Anschluss N mit dem zweiten Schalter K2 verbunden. Der Kondensator C ist zwischen dem Anschluss P der Diode D2 und dem Anschluss N der Diode D1 geschaltet.
  • Eine erste Spitzenbegrenzungseinrichtung E1 ist parallelgeschaltet zu K1 und D2, um diese letzteren gegen Spannung zu schützen.
  • Ein anderes Mittel zur Realisierung dieser Funktion besteht darin, eine zu dem Kondensator C parallelgeschaltete Spitzenbegrenzungseinrichtung E2 zu benutzen, um die maximale Spannung an den Anschlüssen des Kondensators zu begrenzen.
  • Eine Induktanz L ist zwischen dem Eingang der Zelle und dem Anschluss P der Diode D1 geschaltet, das heißt an dem Eingangsanschluss e des durch die Dioden D1, D2, die Schalter K1, K2, den Spitzenbegrenzungseinrichtungen E1, E2 und dem Kondensator C gebildeten Systems.
  • Ein Ausgangsanschluss s, symmetrisch zum Eingangsanschluss e angeordnet, zwischen dem Anschluss N der Diode D2 und dem Ausgang des Schalters K2, sichert die Verbindung mit der nächsten Resonanzzelle.
  • Eine dieser Resonanzzellen ist in der 9 dargestellt und zeigt die Funktionsweise dieser Zelle in einer Abwärtszerhacker-Struktur.
  • In dieser 9 findet man die Bauteile der Zelle 3a der 8 wieder, ausgenommen die Spitzenbegrenzungseinrichtungen E1 und E2, die keinen Einfluss auf den allgemeinen Betrieb der Resonanzzellen haben. Ihre Rolle besteht nur darin, eine gewisse Spannungsbegrenzung in den Zellen zu gewährleisten.
  • Um die Funktionsweise dieser Zelle zu erläutern, geht man davon aus, dass der Ausgangsstrom des Zerhackers konstant und gleich Io ist. Man geht auch davon aus, dass die Eingangsspannung des Zerhackers konstant und gleich E ist.
  • Diese Resonanzzelle erhält also am Eingang eine Spannung E und liefert am Ausgang eine Spannung Io, wie in der 9 durch eine Stromquelle schematisiert.
  • Zu dieser Stromquelle ist eine Freilaufdiode DrI parallelgeschaltet.
  • Das Schließen der Schalter K1 und K2 verursacht eine schwingende Entladung in dem Resonanzkondensator C, der dann seine Energie an die Resonanzinduktanz L abgibt. Der Hauptstrom des Schalters K durchquert dann die Schalter K1 und K2 und die Resonanzinduktanz L jeder Resonanzzelle des Schalters K.
  • Das Öffnen der Schalter K1 und K2 jeder Resonanzzelle verursacht den Rücktransfer der Energie der Resonanzinduktanz L zum Resonanzkondensator C über die Dioden D1 und D2.
  • Festzustellen ist, dass die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators C dieselbe Polarität wie zu Beginn hat, das heißt, dass sie dieselbe Polarität hat, unabhängig vom Zustand der Schalter K1 und K2, und sich die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators C nicht umkehrt.
  • Festzustellen ist auch, dass der die Resonanzinduktanz L durchquerende Strom immer dieselbe Polarität hat, in allen Betriebsphasen des elektronischen Schalters K.
  • Die 10A bis 10F zeigen die verschiedenen Betriebsphasen der Abwärtszerhacker-Schaltung der 9.
  • Die 10A zeigt die Anfangsphase des Betriebs, Freilaufphase genannt. In dieser Betriebsphase sind die Schalter K1 und K2 offen und die Dioden D1 und D2 sind gesperrt, während die Freilaufdiode DrI, leitend ist. Dies ist eine stabile Phase. K1/D1 und K2/D2 teilen sich die Spannung Vc = E + Io√L/C
  • In der 10B ist die zweite Betriebsphase der Abwärtszerhacker-Schaltung der 9 dargestellt. In dieser Phase schließt man die Schalter K1 und K2. Es kommt zu Resonanz zwischen der Induktanz L und dem Kondensator C, bei der der in der Induktanz fließende Strom zunimmt, während der Kondenstor C sich entlädt. Der in der Freilaufdiode DrI, fließende Strom ist IDrI = Io – IL.
  • In der 10C ist die dritte Betriebsphase der Schaltung der 9 dargestellt. Wenn die Freilaufdiode DrI blockiert bzw. sperrt, fließt durch die Induktanz L der Strom Io, während der Kondensator C sich entlädt.
  • Diese Phase endet, wenn VC = 0, was das Schließen von D1 und D2.
  • In der 10D sieht man die vierte Phase der Abwärtszerhacker-Schaltung. In dieser Phase sind die Schalter K1 und K2 und die Dioden D1 und D2 leitend. Der Gleichstrom Io, der die Induktanz L durchquert, teilt sich auf zwischen K1/D2 und K2/D1. Der Strom Io fließt durch D1/K2 und K1/D2. Die Kapazität C ist kurzgeschlossen; man hat also VC = 0. Diese Phase ist stabil und geht nur bis zur Öffnung bzw. Sperrung der Schalter K1 und K2.
  • In der 10E ist die fünfte Betrebsphase der Abwärtszerhacker-Schaltung dargestellt. Im Laufe dieser Phase, wenn man simultan die Schalter K1 und K2 öffnet, lädt der Strom Io den Kondensator C. Wenn VC = E, wird die Freilaufdiode ausgelöst.
  • In der 10F ist die sechste Betriebsphase der Abwärtszerhacker-Schaltung dargestellt. Wenn die Freilaufdiode DrI ausgelöst wird, kommt es zu Resonanz zwischen der Induktanz L und dem Kondensator C. Die Spannung VC nimmt zu, während der Strom Io in der Induktanz L abnimmt. Wenn der Strom IL null wird, blockieren bzw. sperren die Dioden D1 und D2 und man kehrt zu der Freilauf-Anfangsphase zurück.
  • Ein Hochspannungs-Gleichstrom/Gleichstrom-Umspanner, der einen wie oben beschriebenen Hochspannungsschalter umfasst, hat in Bezug auf die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik eine höhere Lebensdauer. Zudem sind die den Schalter bildenden Schaltzellen reihengeschaltet, wobei der Schalter den Vorteil hat, nicht gänzlich auszufallen, wenn ein Bauteil einer Zelle defekt ist.
  • Außerdem wird die Leistung in den oben beschriebenen Schaltungen mittels einer Hochspannung verarbeitet; dies ermöglicht die Erzeugung kleiner Ströme. Eine Realisierung als gedruckte Schaltung ist folglich möglich, das heißt eine Erleichterung bei der Herstellung und eine Reduzierung der Kosten in Bezug auf eine sehr bekannte Struktur, die eine oft teure mechanische Montage erfordet.
  • Zudem ermöglicht die Erlangung hoher Schneidfrequenzen, das heißt über 10 kHz, eine Reduktion des Werts des kapazitiven Ausgangsfilters, unter Beibehaltung einer effizienten Filterung.
  • Außerdem sind die Umgebungsstörungskapazitäten eingeschlossen in die Kapazitäten der verschiedenen Stufen des Schalters. Zudem wird die in den Störkapazitäten enthaltene Energie in die Resonanzenergie recycelt, anstatt total in die Halbleiter abgeleitet zu werden, wie dies bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik der Fall ist.

Claims (6)

  1. Elektronischer Hochspannungsschalter, durchquert von einem Hauptstrom, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens zwei Schaltzellen (1a, ..., 1n) umfasst, die in Serie geschaltet sind und die Rückführung der Energien der Streukapazitäten sicherstellen, wobei jede dieser Schaltzellen umfasst: – wenigstens eine Diode (D1, D2) mit Anschlüssen N und P; – wenigstens eine Induktivität (L), – wenigstens einen die Streukapazitäten enthaltenden Resonanzkondenstator (C); – wenigstens eine Spannungsspitzenwert-Begrenzungseinrichtung (Me); und – wenigstens eine Unterbrechungseinrichtung (K1, K2) des Stroms in der Zelle, derartig, dass das Schließen dieser Unterbrechungseinrichtung eine Entladung des Resonanz- und Streukapazitätenkondensators in die Induktivität bewirkt, so dass der Hauptstrom jede Zelle durchquert, und dass das Öffnen dieser Unterbrechungseinrichtung das Laden des Resonanz- und Streukapazitätenkondensators aus der Induktivität bewirkt, über die Diode, wobei der genannte Kondensator unabhängig vom jeweiligen Zustand der Unterbrechungseinrichtungen an seinen Anschlüssen eine Spannung derselben Polarität aufweist und die Induktivität unabhängig vom jeweiligen Zustand der Unterbrechungseinrichtungen von einem Strom derselben Richtung durchquert wird.
  2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zelle (1., ..., 1n) eine erste und eine zweite Unterbrechungseinrichtung (K1, K2) und eine erste und eine zweite Diode (D1, D2) umfasst, wobei die erste Unterbrechungseinrichtung (K2) mit dem Anschluss P der ersten Diode (D1) verbunden ist, die zweite Unterbrechungseinrichtung (K1) mit dem Anschluss N der zweiten Diode (D2) verbunden ist, und die Induktivität (L) der Zelle zwischen dem Anschluss P der ersten Diode und dem Anschluss N der zweiten Diode angeschlossen ist, wobei dieses Unterbrechung-Dioden-Induktivitäts-System einen zu dem Resonanzkondensator (C) parallelgeschalteten Induktionskreis bildet, der seinerseits zu der Spitzenwertbegrenzungseinrichtung (Me) parallelgeschaltet ist.
  3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das jede Zelle (2a, ..., 2n) eine erste und eine zweite Induktivität (L1, L2) umfasst, in Serie geschaltet und magnetisch gekoppelt, wobei die erste Induktivität (L1) außerdem mit der Unterbrechungseinrichtung (K3) und die zweite Induktivität (L2) mit der Diode (D3) verbunden ist, und dieses einen Induktionskreis bildende Unterbrechung-Diode-Induktivitäten-System einerseits durch einen Anschluss zwischen den beiden Induktivitäten und andererseits durch die Unterbrechungseinrichtung mit dem Resonanzkondensator verbunden ist, der seinerseits zu der Spitzenwertbegrenzungseinrichtung parallelgeschaltet ist.
  4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zelle umfasst: – eine erste und eine zweite Unterbrechungseinrchtung (K1, K2); – eine erste und eine zweite Diode (D1, D2), wobei die erste Unterbrechungseinrchtung (K1) mit dem Anschluss der zweiten Diode (D2) verbunden ist, und die zweite Unterbrechungseinrichtung (K2) mit dem Anschluss N der ersten Diode (D1) verbunden ist; – eine erste oder eine zweite Spannungsspitzenwert-Begrenzungseinrichtung (E1, E2), jeweils parallelgeschaltet zwischen dem Eingang der ersten Unterbrechungseinrchtung und dem Anschluss N der zweiten Diode oder parallelgeschaltet zum Kondensator; wobei der Resonanzkondensator (C) zwischen dem Anschluss P der zweiten Diode und dem Anschluss N der ersten Diode angeschlossen ist, und die Induktivität (L) zwischen dem Eingang der Zelle und dem Anschluss P der ersten Diode angeschlossen ist.
  5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten) jeder Zelle magnetisch mit den Induktivitäten der anderen Zellen gekoppelt ist (sind).
  6. Gleichstrom/Hochspannungsgleichstrom-Umspanner, eine Freilaufdiode (DRL), eine Induktivität (B) und eine Kapazität (A) umfassend, dadurch gekennzeichnet, dass er einen elektronischen Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.
DE69818415T 1997-12-18 1998-12-15 Hochspannungsschalter aus reihengeschalteten resonanten Zellen Expired - Lifetime DE69818415T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9716070 1997-12-18
FR9716070A FR2773010B1 (fr) 1997-12-18 1997-12-18 Interrupteur haute tension realise a partir de cellules resonantes connectees en serie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69818415D1 DE69818415D1 (de) 2003-10-30
DE69818415T2 true DE69818415T2 (de) 2004-06-24

Family

ID=9514777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69818415T Expired - Lifetime DE69818415T2 (de) 1997-12-18 1998-12-15 Hochspannungsschalter aus reihengeschalteten resonanten Zellen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0928057B1 (de)
DE (1) DE69818415T2 (de)
FR (1) FR2773010B1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3568915T3 (pl) 2017-01-13 2023-10-30 Siemens Energy AS Zespół i sposób przełączania zasilania prądem stałym
GB2590072A (en) * 2019-11-21 2021-06-23 Turbo Power Systems Ltd Improvements in electricity distribution networks

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2279250A1 (fr) * 1974-07-16 1976-02-13 Inst Im Gm Krzhizhanovsko Dispositif de protection contre des surtensions des thyristors d'un convertisseur a haute tension commande
DE3822991A1 (de) * 1988-07-07 1990-01-11 Olympia Aeg Hochspannungsschalter

Also Published As

Publication number Publication date
EP0928057A1 (de) 1999-07-07
DE69818415D1 (de) 2003-10-30
FR2773010A1 (fr) 1999-06-25
EP0928057B1 (de) 2003-09-24
FR2773010B1 (fr) 2000-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69111986T2 (de) Einphasige Leistungswandlereinrichtung.
EP1311058B1 (de) Frequenzumrichter
EP1882299B1 (de) Bidirektionaler batteriewechselrichter
EP1497910B1 (de) Schaltnetzteilanordnung
DE69312585T2 (de) Elektrischer Leistungswandler
CH698835B1 (de) Eigenstromversorgung für Stromrichterschaltertreiber.
DE102006012164A1 (de) Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Wechselspannung oder eines Wechselstroms
EP2451065B1 (de) Wechselrichterschaltung mit einem tiefsetzsteller
EP2709257A2 (de) Stromrichterschaltung und Verfahren zur Steuerung der Stromrichterschaltung
EP2783457B1 (de) Verdoppler-gleichrichter für mehrphasiges kontaktloses energieübertragungssystem
DE69304091T2 (de) Dämpfungskreis mit Energierückgewinnung zum Schutz von Schaltgeräten gegen Spannung und Strom
DE69306512T2 (de) Speisespannungsschaltung für Gatesteuerstufe
DE69210940T2 (de) Leistungsumrichter
EP2845303B1 (de) Stromrichter und betriebsverfahren zum wandeln von spannungen
EP2592745A1 (de) Elektrischer Umrichter
DE102018210807A1 (de) Elektrische Schaltung für Zero-Voltage-Soft-Switching in einem Gleichspannungswandler
DE10303421A1 (de) Strom-/Spannungswandleranordnung
EP3338351B1 (de) Inverterschaltung mit einer schaltungsanordnung zum regenerativen dämpfen elektrischer schwingungen und verfahren zum regenerativen dämpfen elektrischer schwingungen
WO2018145899A1 (de) Dc/dc-wandler mit vollbrückenansteuerung
DE2733715A1 (de) Leistungs- steuer- oder wandlervorrichtung
WO2009098093A2 (de) Wechselrichteranordnung zum einspeisen von photovoltaisch gewonnener energie in ein öffentliches netz
DE69818415T2 (de) Hochspannungsschalter aus reihengeschalteten resonanten Zellen
EP0791244B1 (de) Modulator zur erzeugung eines elektrischen pulses hoher leistung
DE3714175C2 (de)
EP3513475B1 (de) Anlage zum übertragen elektrischer leistung mit filtereinheit

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition