DE8508595U1 - DC chopper device - Google Patents
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Description
Gleiohstromstellergerät 15 Sliding current controller 15
Die Neuerung bezieht sich auf ein Gleichstromstellergerät gemäft dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The innovation relates to a DC chopper device according to the preamble of claim 1.
Ein solches Gleichstromstellergerät ist z.B. aus R. Felderhoff, Leistungselektronik, Carl Hanser Verlag,
MUnchen, Wien, 198t, Seite 259 bis 260 bekannt. Gleichstromstellergeräte
können beispielsweise zum Betrieb drehzahlgeregelter Gleichstrommotoren oder zur Batterieladung
eingesetzt werden.
25Such a DC chopper device is known, for example, from R. Felderhoff, Power Electronics, Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna, 198t, pages 259 to 260. DC chopper devices can be used, for example, to operate speed-controlled DC motors or to charge batteries.
25th
Antriebsstromrichter benötigen vielfach neben dem eigentlichen Stellglied zur Beeinflussung des Ankerstromes noch einen Gleichstromsteller für die Feldstromversorgung. Bei Motoren mit kleinem Drehzahlverstellbereich soll der Feldstrom z.B. mit Hilfe des Gleichstromstellers konstant gehalten werden, trotz veränderlicher Störgrößen wie schwankender Speisespannung und temperaturabhängigen Feldwiderstandes. Bei Motoren mit groüemIn addition to the actual actuator, drive converters often need to influence the armature current another DC chopper for the field power supply. For motors with a small speed adjustment range if the field current is to be kept constant, e.g. with the help of the DC chopper, in spite of the variable Disturbance variables such as fluctuating supply voltage and temperature-dependent field resistance. For engines with large
525/85525/85
Drehzahlverstellbereich soll der Feldstrom z.B. mit Hilfe des Gleichstromstellers drehzahlabhängig abschwächbar sein.The speed adjustment range should allow the field current to be attenuated as a function of the speed, e.g. with the help of the DC power controller be.
Bis zu etwa 50kW-Ankerleistung ist der als Feldsteller dienende Gleichstromsteller in seiner Leistung so klein, daü er mittels moderner elektronischer Leistungsbauteile mit wenig Kühlaufwand in die Steuer- und Regeleinrichtung für den Ankerstromsteller integriert werden kann. Die Leiterplatte, die die elektronischen Betriebsmittel für einen Stromrichter trägt, rautt jedoch frei von gefährlichen Spannungen sein, damit ohne Gefahr während des Betriebes Mett- und Abgleichmaßnahmen in der Steuer- und Regeleinrichtung durchgeführt werden können. Da die Leistungshalbleiter von Gleichstromstellern oft 100V Betriebsspannung und mehr führen, ist ein direkter Einbau des Gleichstromstellers auf der die Steuer- und Regeleinrichtung tragenden Leiterplatte'nicht möglich.The field regulator is up to around 50kW armature power Serving DC chopper is so small in its power that it is made by means of modern electronic power components can be integrated into the control and regulation device for the armature current regulator with little cooling effort. The printed circuit board that carries the electronic equipment for a power converter, however, has no dangerous edges Be tensions, so that during operation measurement and adjustment measures in the control and control device can be carried out. Since the power semiconductors of DC converters are often 100V Operating voltage and more, is a direct installation of the DC converter on the control and regulating device load-bearing printed circuit board is not possible.
Der Neuerung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Gleichstromstellergerät der eingangs genannten Art
zu entwickeln, das durch seinen berührungssicheren Aufbau zum direkten Einbau in die Steuer- und Regeleinrichtung
eines von einem Stromrichter gespeisten elektrischen Gerätes geeignet ist.
25Based on this, the innovation is based on the task of developing a DC chopper device of the type mentioned above, which, thanks to its touch-safe design, is suitable for direct installation in the control and regulating device of an electrical device fed by a power converter.
25th
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 1.
Die mit der Erfindung erzieibaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Gleichstromstellergerät als potentialfreie und berührungssichere Kompakteinheit aufgebaut ist. Es entfällt jegliche Verdrahtung bei Montage des Gerätes auf der die Steuer- und RegeleinrichtungThe advantages that can be achieved with the invention are particular in that the DC chopper device is constructed as a potential-free and touch-safe compact unit is. There is no need for any wiring when the device is installed on the control and regulation device
enthaltenden Leiterplatte. Durch Verwendung von Steckkontakten ergibt sich eine einfache Montage und Demontage des Moduls in Störungsfällen.containing printed circuit board. By using plug contacts This results in a simple assembly and disassembly of the module in the event of a fault.
Die Montage wird nachstehend anhand des in den Zeichnungen dargestellten AusfUhrungsbeispieles erläutert.The assembly is explained below using the exemplary embodiment shown in the drawings.
Bs zeigen:Bs show:
Gleichstromstellermoduls sowie die äußere Beschaltung des Moduls,DC chopper module as well as the external circuitry of the module,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Breitseite eines Moduls, 2 shows a section through the broad side of a module,
Fig. 3 eine Aufsicht auf ein Modul, Fig. 4 die interne und externe elektrische Verschaltung eines Moduls.FIG. 3 shows a plan view of a module, FIG. 4 shows the internal and external electrical interconnection of a module.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch die Sehmalseite eines Gleichstromstellermoduls sowie die äußere Beschaltung des Moduls dargestellt. Das Gleichstrorastellermodul 1 weist ein quaderförmiges Gehäuse 2 auf, dessen Boden aus einer Kühlplatte 3 besteht. Auf der Kühlplatte 3 sind mehrere Leistungshalbleiter 4 potentialfrei mittels Verschraubimgen 5 montiert. Als Leistungshalbleiter 4 sind beispielsweise mehrere Transistoren und eine Freilaufdiode vorgesehen. Um eine potentialfreie Kühlplatte zu erzielen, ist die Kühlplatte 3 entweder selbst elektrisch isolierend (z.B. aus Keramik) oder die Kühlplatte 3 ist elektrisch leitend (z.B. aus Kupfer) und die Leistungshalbleiter 4 sind elektrisch isoliert montiert (z.B. mittels zwischengelegter Glimmerscheiben). Zur Aufnahme der Leistungshalbleiter 4 ist das Modul im Bodenbereich derart erweitert, daß sich ein L-förmiger Schnitt durch die Modul-Schmalseite ergibt.In Fig. 1 is a section through the Sehmal side of a DC chopper module and the external circuitry of the module are shown. The DC adjuster module 1 has a cuboid housing 2, the bottom of which consists of a cooling plate 3. On the cooling plate 3 are several power semiconductors 4 potential-free by means of screwing 5 mounted. A plurality of transistors and a freewheeling diode are, for example, used as power semiconductors 4 intended. In order to achieve a potential-free cooling plate, the cooling plate 3 is either electrical itself insulating (e.g. made of ceramic) or the cooling plate 3 is electrically conductive (e.g. made of copper) and the power semiconductors 4 are electrically insulated (e.g. by means of interposed mica washers). To the To accommodate the power semiconductors 4, the module is expanded in the floor area in such a way that it becomes an L-shaped Section through the module narrow side results.
• · it• · it
525/85525/85
Die Anschlußdrähte 6 der Leistungshalbleiter 4 sind auf einer Leiterplatte 7 verlötet. Auf der Leiterplatte 7 sind Treiberschaltungen zur Ansteuerung der Leistungshalbleiter H, potentialtrennende Koppelelemente (z.B. Optokoppler) zur Ansteuerung dieser Treiberschaltungen sowie eine potentialtrennende Spannungserfassungseinrichtung angeordnet. Zur Andeutung dieser elektrischen Schaltungen ist ein auf ddr Leiterplatte 7 verlötetes Bauelement 8 (z.B. Widerstand) eingezeichnet.The connecting wires 6 of the power semiconductor 4 are on a circuit board 7 soldered. Driver circuits for controlling the power semiconductors H, potential-separating coupling elements (e.g. Optocoupler) to control these driver circuits as well as a potential-separating voltage detection device arranged. To indicate these electrical circuits, a printed circuit board 7 is soldered onto a DDR Component 8 (e.g. resistor) is shown.
sind Steckkontakte 9 vorgesehen. Diese auf der Oberseite des Moduls frei zugänglichen Steckkontakte 9 sind ge-plug contacts 9 are provided. These plug contacts 9, which are freely accessible on the top of the module, are
\ häuseintern direkt mit der Leiterplatte 7 verlötet. Zur \ Soldered directly to the circuit board 7 inside the house. To the
' mechanischen Fixierung der bestückten Leiterplatte 7,'' mechanical fixation of the assembled circuit board 7,
der Leistungshalbleiter 4 und der Kühlplatte 13 ist das Innere ded Gehäuses 2 mit einer Vergußmasse 10 ausgefüllt. ; ,the power semiconductor 4 and the cooling plate 13 is that Inner ded housing 2 is filled with a potting compound 10. ; ,
Zum Einbau des Gleichstromstellermoduls 1 in eine Steuer- und Regeleinrichtung eines elektrischen Gerätes, z.B. einer elektrischen Maschine, ist das Modul 1 auf einen Kühlkörper oder eine zur Kühlung geeignete Montageplatte (z.B. Schrankwand, Gerätegehäuse) 11 zu montieren, wobei Wärmeleitpaste zwischen Kühlplatte 3 des Moduls 1 und Montagefläche aufzubringen ist. Anschließend wird eine Elektronikplatte 13 derart auf das Modul 1 gesteckt, daß die Steckkontakte 9 des Moduls in Buchsen 12 der Elektronikplatte 13 eingreifen.For installing the DC converter module 1 in a control and control device of an electrical device, e.g. an electrical machine, the module 1 is on a heat sink or a mounting plate suitable for cooling (e.g. cabinet wall, device housing) 11 assemble, applying thermal paste between the cooling plate 3 of the module 1 and the mounting surface. Afterward an electronics board 13 is plugged onto the module 1 in such a way that the plug contacts 9 of the module engage in sockets 12 of the electronic board 13.
Die Elektronikplatte 13 trägt die übergeordnete Elektronik zur Steuerung und Regelung des Moduls 1. Zusätzlich kann die Elektronikplatte 13 mit weiteren Steuer- und Regeleinrichtungen des elektrischen Gerätes bestückt sein, z.B. mit der Steuer- und Regeleinrichtung für einen Ankerstromsteller einer elektrischen Maschine. ZurThe electronics board 13 carries the higher-level electronics for controlling and regulating the module 1. In addition the electronic board 13 can be equipped with further control and regulating devices of the electrical device e.g. with the control and regulation device for an armature current controller of an electrical machine. To the
525/85 W · j 1. ': · *:":*'"§ 525/85 W · j 1. ': · *: ": *'" §
nik des Moduls 1 und die weitere Steuer- und Regelein- ,,nics of module 1 and the other control and regulation units,
richtung des elektrischen Gerätes (z.B. Ankerstromstel- %'■ direction of the electrical device (e.g. armature current % '■
ler) ist ein auf der Elektronikplatte 13 verlöteter Wi- #ler) is a wi- # soldered on the electronic board 13
derstand 14 eingezeichnet. |Stand 14 is drawn. |
33
Darüberhinaus trägt die Elektronikplatte 13 weitere pe- Ij riphere, dem Modul 1 zugeordnete Komponenten, wie einen { In addition, the electronic board 13 carries further peripheral components assigned to the module 1, such as a {
ten oder abgegebenen Stromes (z.B. des Feldstromes), yth or delivered current (e.g. field current), y
einen Entstörkondensator Ib zur Filterung der zugeführten Spannung (z.B. der Feldspeisespannung) und Anschlußklemmen 17 zum Anschluß der zuzuführenden Spannung und des elektrischen Gerätes (z.B. der Feldspeisespannung und der Feldwicklung einer elektrischen Maschine).an interference suppression capacitor Ib for filtering the supplied Voltage (e.g. the field supply voltage) and terminals 17 for connecting the voltage to be supplied and of the electrical device (e.g. the field supply voltage and the field winding of an electrical machine).
Ü5 i Ü5 i
senden Netz und zum elektrischen Gerät (z.B. Feldwick- \ send network and to the electrical device (e.g. Feldwick \
lung) sind mit Bezugsziffer 18 bezeichnet. Zur mechani- 'treatment) are denoted by reference number 18. To the mechani- '
sehen Fixierung und Abstützung der Elektronikplatte 13 isee fixation and support of the electronics board 13 i
ist diese über ein Distanzstück 19 mit dem Kühlkörper 11 '. is this via a spacer 19 to the heat sink 11 '.
verbunden, was durch eine Verschraubung 20 angedeutet \ connected, which is indicated by a screw connection 20 \
ist. i is. i
Damit an der Elektronikplatte 13 ohne Gefahr während des Betriebes des elektrischen Gerätes Meß- und Abgleichmaßnahmen durchgeführt werden können, sind der Stromwandlertransformator 15, der Entstörkondensator 1b, die Anschlußklemmen 17 sowie die Buchsen 12 mit Isolierstoff \ gekapselt und dadurch gegen Berührung spannungsführender Teile geschützt. Die verbindenden Leiterbahnen befinden ί sich auf der Unterseite (Lötseite) der Elektronikplatte ',< 13 und sind daher während des Betriebes nicht zugänglich [ und somit gegen Berührung geschützt.Thus may be performed on the electronic board 13 without the danger during operation of the electrical device testing and calibration measures the current converter transformer 15, the noise prevention capacitor 1b, the terminals 17 and the bushes 12 are encapsulated with insulating material \ and thus protected against contact with live parts. The connecting conductor tracks are ί on the underside (soldering side) of the electronics board ', < 13 and are therefore not accessible during operation [and are therefore protected against contact.
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In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Breitseite eines Gleichstromstellermoduls 1 dargestellt. Im einzelnen sind das Gehäuse 2, die Kühlplatte 3, die mittels Verschraubungen 5 montierten Leistungshalbleiter 4, die auf der Leiterplatte 7 verlöteten Anschlußdrähte 6, die Bauelemente 8 sowie die Steckkontakte 9 gezeigt. Zum einfachen und verwechslungssicheren Aufstecken der Elektronikplatte 13 ist ein Führungsstift 21 neben den Steckkontakten 9 vorgesehen, der in eine entsprechende Bohrung der Platte 13 eingreift.In Fig. 2 a section through the broad side of a DC converter module 1 is shown. In detail are the housing 2, the cooling plate 3, the power semiconductors 4 mounted by means of screw connections 5, which are on the circuit board 7 soldered connecting wires 6, the components 8 and the plug contacts 9 are shown. For easy and confusion-proof attachment of the electronics board 13, a guide pin 21 is provided next to the plug contacts 9, which is in a corresponding hole the plate 13 engages.
Zur Bildung einer Auflagefläche für die Elektronikplatte 13 ist ein Sattel 22 auf der Oberseite des Gehäuses 2 angeformt. Der Sattel 22 besitzt ein Innengewinde zur Aufnahme einer durch eine entsprechende Bohrung in der Platte 13 zu steckenden Schraube 23· Die Montage des Moduls 1 auf den Kühlkörper 11 erfolgt mit Hilfe von Schrauben 24, die durch Bohrungen fn der Kühlplatte 3 zu führen sind. Zum Durchstecken der Schraube 24 ist die bodenseitige, L-förmige Erweiterung des Gehäuses 2 mitTo form a support surface for the electronics board 13, a saddle 22 is on the top of the housing 2 molded. The saddle 22 has an internal thread for receiving a through a corresponding hole in the Plate 13 screw 23 to be inserted · The assembly of the module 1 on the heat sink 11 takes place with the help of Screws 24, which through holes fn of the cooling plate 3 to are lead. For inserting the screw 24, the L-shaped extension of the housing 2 on the bottom is also included
In Fig. 3 ist eine Aufsicht auf das·Gleichstromstellermodul 1 dargestellt. Im einzelnen sind die Steckkontakte 9, der Führungsstift 21 sowie der Sattel 22 auf der Gehäuseoberseite und die Schrauben 24 in der bodenseitigen L-förmigen Erweiterung des Gehäuses 2 zu erkennen.In Fig. 3 is a plan view of the DC converter module 1 shown. In detail, the plug contacts 9, the guide pin 21 and the saddle 22 are on the top of the housing and the screws 24 can be seen in the L-shaped extension of the housing 2 at the bottom.
In Fig. 4 ist eine beispielhafte interne und externe elektrische Verschaltung des Moduls 1 dargestellt. Das Gleichstromstellermodul 1 dient dabei als Feldstromsteller einer elektrischen Maschine 25· Die Ankerwicklung 26 der Maschine 25 ist über einen Ankerstromsteller 27 mit Netzanschlußklemmen 28 verbunden. An den Klemmen 28 liegt die Speisespannung Ug. Die Feldwicklung derFIG. 4 shows an exemplary internal and external electrical interconnection of the module 1. That DC chopper module 1 serves as a field current chopper of an electrical machine 25 · The armature winding 26 the machine 25 is connected to mains connection terminals 28 via an armature current regulator 27. At terminals 28 is the supply voltage Ug. The field development of the
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Mit den Netaanschlußklemmen 28 sind die Anschlußklemmen 17a der Elektronikplatte 13 verbunden. Zwischen beiden Klemmen 17a ist der Entstörkondensator 16 angeordnet. Die desweiteren auf der Elektronikplatte 13 befindlichen Anschlußklemmen 17b sind mit der Feldwicklung 29 beschaltet. Die auf der Elektronikplatte 13 angeordnete Steuer- und Regeleinrichtung für den Ankerstromsteller 27 und die übergeordnete Elektronik für das Gleichstromstellermodul 1 (Feldstromsteller) ist mit Bezugsziffer 30 gekennzeichnet. Die Steuer- und Regeleinrichtung 3C sowie die Anschlußklemmen 17a,b sind über Leiterbahnen 13 auf der Elektronikplatte 13 und die Buchsen 12 mit den Steckkontakten 9 des Gleichstromstellermoduls 1 verbunden, wobei die Primärwicklung des Stromrichtertransformators 15 in Reihe zwischen einer der Klemmen "*7a und der entsprechenden Buchse 12 geschaltet ist. Die Sekundärwicklung des Stromrichtertransformators 15 ist an die Steuer- und Regeleinrichtung 30 angeschlossen.With the net connection terminals 28 are the connection terminals 17a of the electronic board 13 is connected. The interference suppression capacitor 16 is arranged between the two terminals 17a. The terminals 17b also located on the electronics board 13 are connected to the field winding 29. The control and regulating device for the armature current regulator arranged on the electronic board 13 27 and the higher-level electronics for the DC chopper module 1 (field current controller) is marked with reference number 30. The control and regulation device 3C and the terminals 17a, b are via conductor tracks 13 on the electronics board 13 and the sockets 12 with connected to the plug contacts 9 of the DC power converter module 1, the primary winding of the converter transformer 15 in series between one of the terminals "* 7a and the corresponding socket 12 is switched. The secondary winding of the converter transformer 15 is connected to the Control and regulating device 30 connected.
An die Steckkontakte 9 sind als modulinterne Baueinheiten ein potentialtrennendes Koppelglied (Optokoppler) 31 mit nachgeschalteter Treiberschaltung 32 zur Ansteuerung eines Transistors 4a sowie ein potentialtrennendes Spannungserfassungsglied 33 angeschlossen. Desweiteren sind der Transistor 4a und eine Freilaufdiode 4b mit den Steckkontakten 9 verbunden.A potential-separating coupling element (optocoupler) 31 is attached to the plug contacts 9 as an internal module with a downstream driver circuit 32 for controlling a transistor 4a and a potential-separating voltage detection element 33 connected. Furthermore, the transistor 4a and a freewheeling diode 4b with the Plug contacts 9 connected.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19858508595 DE8508595U1 (en) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | DC chopper device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19858508595 DE8508595U1 (en) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | DC chopper device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8508595U1 true DE8508595U1 (en) | 1985-06-13 |
Family
ID=6779051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19858508595 Expired DE8508595U1 (en) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | DC chopper device |
Country Status (1)
Country | Link |
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