CH411109A - Arrangement for transferring energy from a line system with a higher DC voltage to a line system with a lower DC voltage and vice versa - Google Patents

Arrangement for transferring energy from a line system with a higher DC voltage to a line system with a lower DC voltage and vice versa

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CH411109A
CH411109A CH1477362A CH1477362A CH411109A CH 411109 A CH411109 A CH 411109A CH 1477362 A CH1477362 A CH 1477362A CH 1477362 A CH1477362 A CH 1477362A CH 411109 A CH411109 A CH 411109A
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Description

  

  Anordnung zur     Energieübertragung    von einem Leitungssystem       grösserer    Gleichspannung auf ein Leitungssystem     kleinerer     Gleichspannung und umgekehrt    Das übliche     Verfahren    zur     Energieübertragung     zwischen einer grösseren und einer kleineren Gleich  spannung besteht darin, dass der Strom durch Wider  stände geregelt wird. Dabei ist nur     Energieübertragung     von einer grösseren     Spanung        Uo    auf eine kleinere Span  nung möglich.

   Es sind Anordnungen bekannt gewor  den, diese Regelung statt mit Widerständen mit       Tastanordnungen    zu verwirklichen derart, dass aus  einer der Spannungsquellen Impulsströme entnommen  werden, welche über einen Energiespeicher der     anderen     Spannungsquelle zugeführt werden. Als Steuerorgane  in derartigen Impulsspeichern haben sich steuerbare  Halbleiterzellen bewährt, welche durch Kondensator  stösse negativer Polarität periodisch gelöscht werden.

    Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, diese     Tast-          anordnungen    derart auszulegen, dass sie     abwechselnd     Energie von der grösseren Spannung     Uo    zur     kleineren     Spannung U und umgekehrt übertragen können.  



  Diese vorgeschlagenen Anordnungen lassen sich  dahingehend weiterbilden, dass die Energieübertra  gung gleichzeitig für     beide    Richtungen offen ist.     Die     Erfindung betrifft eine Anordnung zur Energieüber  tragung von einem Leitungssystem grösserer Gleich  spannung auf ein     Leitungssystem    kleinerer Gleichspan  nung und umgekehrt. Erfindungsgemäss ist für jede der       beiden        Energierichtungen    eine gesonderte     Tastanord-          nung    mit eigenem     Energiespeicher    vorgesehen.

   Auf  diese Weise wird es möglich, ohne Eingriffe in die  Steuerungen der beiden     Tastschaltungen    zeitlich un-    mittelbar     hintereinander    die Richtung des Energie  flusses zu     ändern,    bzw. einen Kreisstrom durch     beide          Tastanordnungen        fliessen    zu lassen.     Derartige    Ein  richtungen, sind beispielsweise     erforderlich    beim Be  trieb von     Blindleistungswechselrichtern.     



  An     Hand        einer        Zeichnung    sei ein     schematisches          Ausführungsbeispiel    der Erfindung beschrieben. In       Fig.    1 ist eine Anordnung     dargestellt,    in der     Uo    eine  feste     Gleichspannung    ist.

   Sie arbeitet auf die     kleinere     Spannung U eines Gleichstrommotors, und zwar für  die positive Energierichtung (Antrieb des Motors) über  die löschbare Triode 1 und     die    Drossel 2, wobei die  Diode 3 als     Freilaufdiode    fungiert, andererseits für  die negative     Energierichtung,    d. h. für     Abbremsung     des Motors, über die löschbare Triode 4, die Drossel 5  und die Diode 6. Die     Kondensatoren    7 und 8 dienen  dabei unter Zuhilfenahme der     steuerbaren        Trioden     9 und 10 zum periodischen Löschen der Trioden 1  und 4.

   Die Dioden 11     und    12 bewirken zusammen  mit den Schwingdrosseln 13 und 14 in bekannter Wei  se     eineWiederaufladung        derLöschkondensatoren    7 und  B. Die Gitter der Trioden 1 und 9 können so gesteuert  bzw. geregelt werden, dass der Gleichstrommotor mit  gewünschter Umdrehungszahl     läuft;        ebenso    können  die Gitter der Trioden 4 und 10     derart        :geregef    wer  den, dass der Motor     Energie    in die Spannungsquelle       zurückliefert,        d:h.        in        regelbarer    Weise abgebremst  wird.

   Der Vorteil der Anordnung nach der     Erfindung     besteht darin, dass die     .löschbaren    Trioden 1 und 4      auch gleichzeitig arbeiten können. Es     fliesst        in    diesem  Fall ein Kreisstrom über 1, 2, 5 und 4, wobei' ein Teil  des Stromes auch über die Dioden 3 und 6 fliesst.  



  Damit dieser Kreisstrom keinen     Kurzschluss    bildet,  dürfen die beiden Drosseln 2 und 5 nicht oder nicht  vollständig miteinander magnetisch verkettet sein. Der  Vorteil der Anordnung nach der Erfindung macht  sich besonders bemerkbar bei ihrer     Verwendung    zur  Steuerung bzw. Regelung der Umdrehungszahl von       Drehstrommotoren,    wie sie in     Fig.    2 angedeutet ist.  Hier ist der Gleichstrommotor durch einen selbst  geführten, in der Frequenz     einstellbaren    Wechselrich  ter ersetzt.

   Dieser Wechselrichter hat ausser den Haupt  trioden 15 bis 20, welche durch gezeichnete, nicht näher  bezifferte Kondensatoren periodisch gelöscht werden,  Hilfsdioden 21 bis 26, welche den     Stromwendevorgang     der Kondensatoren unabhängig von der     Drehstrombe-          lastung    machen. Ausserdem sind     Blindleistungsd.ioden     27 bis 32 angeordnet, welche sowohl die     Blindleistung     des     Drehstrommotors        als    auch die     Energierückliefe-          rung    bei     Abbremsung    des Motors übernehmen.

   Zur  Ermöglichung dieser     wechselnden        Energierichtung    ist  die     in        Fig.    1 dargestellte und beschriebene     Schaltung     erforderlich. Über die Triode 1 und die Drossel 2 wird  dem     Drehstrommotor    mit Hilfe des Wechselrichters  ein Drehfeld variabler Frequenz zugeführt.

   Gleichzeitig  kann aber über die Drossel 6 und die Triode 4 Leistung  des     Drehstrommotors    in die     Spannungsquelle        U"        zu-          rückgeliefert    werden, ohne dass an der Steuerung der  Trioden 1 und 4     Eingriffe    erforderlich sind. Die Anord  nung der     Fig.    2 kann sowohl für     Asynchronmotoren     mit Kurzschlussläufer als auch mit     Schl'eifringläufer     verwendet werden. Im letzteren Fall     kann    zur weiteren       E2egelung    bzw.

   Steuerung     des    Drehzahlverhaltens des  Motors auch     im        Rotorkreis    eine     Tastschaltung    verwen  det werden, die     entweder    auf einen Widerstand     oder     auch auf die     ursprüngliche    Spannungsquelle     U"        arbeitet.     Es kann jedoch auch ein Synchronmotor betrieben       werden.    Da mit zunehmender Frequenz zur Aufrechter  haltung eines Drehfeldes     konstanter    Amplitude eine  zunehmende Spannungsamplitude erforderlich     isst,

      kann  man mit der Anordnung nach der Erfindung durch  länger anhaltendes Öffnen der Triode 1 die     Speisespan-          nung    des     Wechselrichters        gleichzeitig        mit    der     Frequenz     des Wechselrichters erhöhen. Zum Abbremsen des       Drehstrommotors    wird man die     Frequenz    des     Wechsel-          richters    höher einstellen als es der Umdrehungszahl  des Motors entspricht.

   Zur Umkehrung der     Drehrich-          :ung    des Motors genügt es, die     Ziindfolge        zweier     Phasen des     Wechselrichters    zu vertauschen. Um die       Drehstrommotoren    klein zu halten, kann man mit der    Frequenz des Wechselrichters über den üblichen Wert  von 50 oder 60 Hz hinausgehen, so dass man maximale       Umdrehungszahlen    von 6000 oder mehr erreichen  kann.

   Zum sicheren Anlaufen des Wechselrichters sind  in bekannter Weise Ladekreise für die     Kommutierungs-          kondensatoren        erforderlich,    welche in     Fig.    2     nicht     gezeichnet sind. Die Steuerung der Trioden 1, 4 und 15  bis 20 wird man in einer logischen Regelschaltung  derart miteinander kombinieren, dass die     gewünschten          Drehzahlkennil'inien    des Motors automatisch erreicht  werden.

   Statt der in     Fig.    1 und 2 gezeichneten Gleich  spannungsbatterie     U,    kann auch eine beliebige andere  Spannungsquelle benutzt werden, welche sowohl Gleich  stromenergie liefern als auch Gleichstromenergie auf  nehmen kann, beispielsweise eine bekannte Antiparal  lelschaltung, die von einer     Drehspannung    her betrie  ben wird. Soll in     Fig.    1 die     Drehrichtung    des Gleich  strommotors umgekehrt werden, so müssen entweder  die Ankeranschlüsse oder die Feldanschlüsse vertauscht  werden, was sowohl mit mechanischen Schaltern als  auch mit steuerbaren Halbleitertrioden möglich ist.



  Arrangement for transferring energy from a system of lines with a higher DC voltage to a system of lines with a lower DC voltage and vice versa The usual method for transferring energy between a higher and a lower DC voltage is that the current is regulated by resistors. It is only possible to transfer energy from a larger voltage Uo to a smaller voltage.

   Arrangements have become known to implement this regulation with tactile arrangements instead of resistors in such a way that pulse currents are taken from one of the voltage sources and are fed to the other voltage source via an energy store. Controllable semiconductor cells, which are periodically erased by capacitor collisions of negative polarity, have proven themselves as control elements in such pulse memories.

    It has also already been proposed to design these probe arrangements in such a way that they can alternately transfer energy from the higher voltage Uo to the lower voltage U and vice versa.



  These proposed arrangements can be developed so that the energy transmission is open for both directions at the same time. The invention relates to an arrangement for transmitting energy from a line system of larger DC voltage to a line system of smaller DC voltage and vice versa. According to the invention, a separate key arrangement with its own energy store is provided for each of the two energy directions.

   In this way, it is possible to change the direction of the energy flow immediately one after the other without intervening in the controls of the two key circuits, or to allow a circular current to flow through both key arrangements. Such a devices are required, for example, when operating reactive power inverters.



  A schematic exemplary embodiment of the invention will be described using a drawing. In Fig. 1 an arrangement is shown in which Uo is a fixed DC voltage.

   It works on the lower voltage U of a DC motor for the positive energy direction (drive the motor) via the erasable triode 1 and the choke 2, with the diode 3 acting as a freewheeling diode, on the other hand for the negative energy direction, i.e. H. for decelerating the motor, via the erasable triode 4, the choke 5 and the diode 6. The capacitors 7 and 8 are used with the aid of the controllable triodes 9 and 10 to periodically erase the triodes 1 and 4.

   The diodes 11 and 12, together with the oscillating chokes 13 and 14, cause the quenching capacitors 7 and B to be recharged in a known manner. The grids of the triodes 1 and 9 can be controlled or regulated in such a way that the DC motor runs at the desired number of revolutions; Likewise, the grids of the triodes 4 and 10 can be regulated in such a way that the motor returns energy to the voltage source, i.e. is braked in a controllable manner.

   The advantage of the arrangement according to the invention is that the erasable triodes 1 and 4 can also work simultaneously. In this case, a circular current flows through 1, 2, 5 and 4, with part of the current also flowing through diodes 3 and 6.



  So that this circulating current does not form a short circuit, the two chokes 2 and 5 must not be magnetically linked to one another or not completely. The advantage of the arrangement according to the invention is particularly noticeable when it is used to control or regulate the number of revolutions of three-phase motors, as is indicated in FIG. Here the DC motor has been replaced by a self-guided inverter with adjustable frequency.

   This inverter has, in addition to the main triodes 15 to 20, which are periodically erased by indicated capacitors, not numbered in detail, auxiliary diodes 21 to 26, which make the current reversal process of the capacitors independent of the three-phase load. In addition, reactive power diodes 27 to 32 are arranged, which take over both the reactive power of the three-phase motor and the energy return when the motor is braked.

   The circuit shown and described in FIG. 1 is required to enable this alternating energy direction. A rotating field of variable frequency is fed to the three-phase motor via the triode 1 and the choke 2 with the help of the inverter.

   At the same time, however, the power of the three-phase motor can be returned to the voltage source U "via the choke 6 and the triode 4, without the need to intervene in the control of the triodes 1 and 4. The arrangement of FIG. 2 can be used for asynchronous motors Squirrel cage rotors as well as with slip ring rotors can be used.

   To control the speed behavior of the motor, a pushbutton circuit can also be used in the rotor circuit, which works either on a resistor or on the original voltage source U ". However, a synchronous motor can also be operated. As the frequency increases, a increasing stress amplitude is required,

      With the arrangement according to the invention, by prolonged opening of the triode 1, the supply voltage of the inverter can be increased simultaneously with the frequency of the inverter. To brake the three-phase motor, the frequency of the inverter is set higher than the number of revolutions of the motor.

   To reverse the direction of rotation of the motor, it is sufficient to swap the ignition sequence of two phases of the inverter. In order to keep the three-phase motors small, the frequency of the inverter can exceed the usual value of 50 or 60 Hz, so that maximum speeds of 6000 or more can be achieved.

   In order to start the inverter reliably, charging circuits for the commutation capacitors are required in a known manner, which are not shown in FIG. The control of the triodes 1, 4 and 15 to 20 will be combined with one another in a logic control circuit in such a way that the desired speed characteristics of the motor are automatically achieved.

   Instead of the DC voltage battery U shown in Fig. 1 and 2, any other voltage source can be used, which can provide both direct current energy and direct current energy can take, for example, a well-known Antiparal lelkreis, which is operated by a three-phase voltage ago. If the direction of rotation of the DC motor is to be reversed in FIG. 1, either the armature connections or the field connections must be interchanged, which is possible both with mechanical switches and with controllable semiconductor trodes.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Anordnung zur Energieübertragung von einem Leitungssystem grösserer Gleichspannung auf ein Leitungssystem kleinerer Gleichspannung und umge kehrt, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der beiden Energierichtungen eine gesonderte Tastanordnung mit eigenem Energiespeicher vorgesehen ist. PATENT CLAIMS I. Arrangement for the transmission of energy from a line system of higher DC voltage to a line system of lower DC voltage and vice versa, characterized in that a separate key arrangement with its own energy store is provided for each of the two energy directions. 1I. Verwendung der Anordnung zur Energie übertragung von einem Leitungssystem grösserer Gleichspannung auf ein Leitungssystem kleinerer Gleichspannung und umgekehrt zur Regelung der Um- drehungszahl und zur Abbremsung von Motoren. UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass bei Verwendung von Drosseln als Energiespeicher diese magnetisch nicht oder nur in beschränktem Masse magnetisch gekoppelt Sind. 2. 1I. Use of the arrangement for the transmission of energy from a line system with a higher DC voltage to a line system with a lower DC voltage and vice versa for regulating the number of revolutions and for braking motors. SUBClaims 1. Arrangement according to claim I, characterized in that when using chokes as energy storage devices, they are not magnetically coupled or only magnetically coupled to a limited extent. 2. Anordnung nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, zur Erzeugung einer einstellbaren oder re gelbaren Gleichspannung aus einer festen Gleichspan nung mit Energielieferung in beiden Richtungen. 3. Verwendung der Anordnung nach Patentan spruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung derUmdrehzungszahl von Drehstrommotoren die Spei sung der Drehstrommotoren über einen in der Frequenz einstellbaren Wechselrichter erfolgt Arrangement according to claim 1 and sub-claim 1, for generating an adjustable or re gelable DC voltage from a fixed DC voltage with energy supply in both directions. 3. Use of the arrangement according to patent claim II, characterized in that the three-phase motors are fed via an inverter with adjustable frequency to regulate the number of revolutions of three-phase motors
CH1477362A 1962-01-12 1962-12-17 Arrangement for transferring energy from a line system with a higher DC voltage to a line system with a lower DC voltage and vice versa CH411109A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110495066A (en) * 2017-03-17 2019-11-22 欧陆动力系统美国有限责任公司 π source inventer-converter for hybrid electric vehicle

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110495066A (en) * 2017-03-17 2019-11-22 欧陆动力系统美国有限责任公司 π source inventer-converter for hybrid electric vehicle
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