Anordnung zur Steuerung des Stromes in einem Gleichstromverbraucher
Zur Steuerung des Stromes in einem Gleichstromverbraucher, der an eine Gleichspannungsquelle
angeschlossen ist, werden Steuereinrichtungen, die den Verbraucherstrom mittels
gesteuerter Stromrichterventile in vorgegebenen Abständen zünden und löschen, sogenannte
Zerhacker (Chopper), verwendet. Der Mittelwert des Verbraucherstromes wird durch
Änderung der Stromführungszeit der Ventile gesteuert. Eine derartige bekannte Steuereinrichtung
enthält in Reihe mit dem Verbraucher eine Parallelschaltung eines Löschkondensators
mit einer Löschdrossel, die über ein gesteuertes Löschventil miteinander verbunden
sind. Beim Anschließen des Verbrauchers an die Gleichspannungsquelle wird der Löschkondensator
über eine Reihenschaltung einer Ladeinduktivität mit einer in Flußrichtung des Verbraucherstromes
gepolten Ladediode auf den doppelten Betrag der Gleichspannung aufgeladen. Nach
dem Zünden des gesteuerten Hauptventils fließt ein Strom über den Verbraucher und
die Löschdrossel, deren Induktivität klein ist gegenüber der Ladeinduktivität. Soll
der Verbraucherstrom gelöscht werden; so wird das Löschventil gezündet, und die
in dem Löschkondensator gespeicherte elektrische Energie schwingt in die Löschdrossel.
Im Augenblick unmittelbar nach dem Zünden des Löschventils ist die Spannung an der
Löschdrossel gleich dem doppelten Betrag der Gleichspannung und dieser entgegengerichtet,
so daß als resultierende Spannung am gesteuerten Hauptventil die negative Gleichspannung
erscheint, wodurch dieses gelöscht wird. Ist die Eingangsgleichspannung verhältnismäßig
niedrig oder kann sich die Gleichspannung während des Betriebes der Anordnung vermindern,
beispielsweise mit zunehmender Entladung einer als Gleichspannungsquelle dienenden
Batterie, so muß die Kapazität des Löschkondensators entsprechend groß bemessen
werden, damit seine Spannung zur Löschung eines größeren Laststromes noch ausreicht.
Die Zunahme der erforderlichen Kapazität kann deshalb unter Umständen zu einem unverhältnismäßig
großen Aufwand führen. Dieser Nachteil kann mit der Erfindung weitgehend vermieden
werden.Arrangement for controlling the current in a direct current consumer
For controlling the current in a direct current consumer connected to a direct voltage source
is connected, are control devices that use the consumer electricity
Controlled converter valves ignite and extinguish at predetermined intervals, so-called
Chopper is used. The mean value of the consumer current is given by
Change of the current conduction time of the valves controlled. Such a known control device
contains a parallel connection of a quenching capacitor in series with the consumer
with an extinguishing throttle, which are connected to each other via a controlled extinguishing valve
are. When the consumer is connected to the DC voltage source, the quenching capacitor is activated
Via a series connection of a charging inductance with one in the direction of flow of the consumer current
polarized charging diode charged to twice the amount of the DC voltage. To
When the controlled main valve is ignited, a current flows through the consumer and
the quenching choke, the inductance of which is small compared to the charging inductance. Intended to
the consumer stream will be deleted; so the extinguishing valve is ignited, and the
Electrical energy stored in the quenching capacitor swings into the quenching throttle.
At the moment immediately after the extinguishing valve has been ignited, the voltage is at the
Extinguishing throttle equal to twice the amount of the DC voltage and this in the opposite direction,
so that the resulting voltage at the controlled main valve is the negative DC voltage
appears, which deletes it. Is the DC input voltage proportionate
low or the DC voltage may decrease during operation of the arrangement,
for example with increasing discharge of a DC voltage source
Battery, the capacity of the quenching capacitor must be sized accordingly
so that its voltage is still sufficient to extinguish a larger load current.
The increase in the required capacity can therefore, under certain circumstances, be disproportionate
lead to great effort. This disadvantage can largely be avoided with the invention
will.
Demgemäß betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Steuerung des Stromes
in einem Gleichstromverbraucher, der über mindestens ein gesteuertes Hauptventil
an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Die Anordnung ist mit einer Einrichtung
zur Löschung des Stromes im Hauptventil versehen, die in Reihe mit dem Hauptventil
einen Parallelschwingkreis aus einem Löschkondensator und einer Löschinduktivität
enthält, in deren Verbindungsleitung ein gesteuertes Löschventil angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist dem Löschventil eine Reihenschaltung eines in Sperrichtung des
Löschstromes gepolten, ungesteuerten Ventils mit einem Widerstand parallel geschaltet.
Eine derartige Anordnung ermöglicht die Aufladung des Löschkondensators auf eine
Spannung, die den doppelten Betrag der Gleichspannung wesentlich überschreitet.
Für die Löschung des Stromes im Hauptventil steht somit nahezu unabhängig von der
Größe der Gleichspannung immer eine ausreichend große Spannung des Löschkondensators
zur Verfügung.Accordingly, the invention relates to an arrangement for controlling the current
in a direct current consumer that has at least one controlled main valve
is connected to a DC voltage source. The arrangement is with a facility
to cancel the flow in the main valve provided in series with the main valve
a parallel resonant circuit made up of a quenching capacitor and a quenching inductance
contains, in the connecting line of which a controlled extinguishing valve is arranged.
According to the invention, the extinguishing valve is a series circuit in the reverse direction of the
Extinguishing current polarized, uncontrolled valve connected in parallel with a resistor.
Such an arrangement enables the quenching capacitor to be charged
Voltage that significantly exceeds twice the value of the DC voltage.
The quenching of the flow in the main valve is therefore almost independent of the
Size of the DC voltage always a sufficiently large voltage of the quenching capacitor
to disposal.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung soll auf die Zeichnung Bezug
genommen werden.For a more detailed explanation of the invention, reference should be made to the drawing
be taken.
In der Zeichnung ist ein Verbraucher, der beispielsweise aus einem
ohmschen Widerstandsanteil R, und einem induktiven Anteil L, bestehen kann, in Reihe
mit einem gesteuerten Hauptventil V,, einer Löschdrossel L, von beispielsweise etwa
200 #tH und einem Schalter S an eine Gleichspannungsquelle B, beispielsweise
eine Akkumulatorenbatterie mit einer Spannung von U = 40V, angeschlossen. Das Hauptventil
V, kann vorzugsweise ein gesteuertes Siliziumstromrichterventil sein. Dem Verbraucher
ist eine in Sperrrichtung des Gleichstromes gepolte BlindstromdiodeD, parallel geschaltet.
Die Löschdrossel L2 gehört zu einer Löscheinrichtung für das Hauptventil V,, die
ferner aus einem Löschkondensator C mit einer Kapazität von beispielsweise etwa
50 #tF, einer Ladedrossel L3 von beispielsweise etwa 5 mH, einer Ladediode D3 und
einem gesteuerten Löschventil VZ besteht. Dem Löschventil V2 ist eine Reihenschaltung
eines Widerstandes R2 mit einem in Sperrichtung des Löschstromes gepolten ungesteuerten
Ventil DZ parallel geschaltet. Die Diode D, ermöglicht ein Rückschwingen der Ladung
des Löschkondensators C. Sie vermindert somit die Verluste der Anordnung. An Stelle
des Verbrauchers mit einem induktiven Widerstandsanteil L,
kann
auch ein rein ohmscher Verbraucher gewählt werden. In diesem Falb känn die Blindstromdiode
D1 entfallen.In the drawing, a consumer, which can for example consist of an ohmic resistance component R and an inductive component L, is in series with a controlled main valve V ,, an extinguishing throttle L, for example about 200 #tH and a switch S to a DC voltage source B, for example an accumulator battery with a voltage of U = 40V, connected. The main valve V 1 can preferably be a controlled silicon converter valve. A reactive current diodeD, polarized in the reverse direction of the direct current, is connected in parallel to the consumer. The quenching throttle L2 belongs to a quenching device for the main valve V ,, which also consists of a quenching capacitor C with a capacity of, for example, about 50 #tF, a charging throttle L3 of, for example, about 5 mH, a charging diode D3 and a controlled quenching valve VZ. A series circuit of a resistor R2 with an uncontrolled valve DZ polarized in the reverse direction of the extinguishing current is connected in parallel to the extinguishing valve V2. The diode D enables the charge of the quenching capacitor C to oscillate backwards. It thus reduces the losses of the arrangement. Instead of the consumer with an inductive resistance component L, a purely ohmic consumer can also be selected. In this case, the reactive current diode D1 can be omitted.
Zur Inbetriebnahme der Steueranordnung wird der Schalter S geschlossen
und damit der Löschkondensator C über den Reihenschwingkreis der Ladeinduktivität
L,mit der Kapazität des Löschkondensators C auf den zweifachen Betrag der Batteriespannung
aufgeladen. Ein Rückschwingen der Ladung wird durch die Diode D, verhindert. ' Wird
das Hauptventil V1 gezündet, so fließt über den Verbraucher R, L1 ein Strom von
beispielsweise 100 A. Da die Induktivität der Löschdrossel L, klein ist gegenüber
der Ladeinduktivität; hat sie keinen merkbaren Einffuß auf die Gröl des Laststromes.
Soll der Verbraucherstrom geläeät-werden, so wird. date Löschventil Va gezündet.
Im Augenblick unmittelbar nach dem Zünden erscheint die Kondensatorspannung +2U
an der LöschdrosseL Da die Anode des Hauptventils V; das Potential + U der. Gleichspannungsquelle
hat, ist die Potentialdifferenz am Hauptventil V1 gleich dem negativen Betrag -der
Gleichspannung U. Das. Hauptstromtor V1 erlisch. Der` Löschkonddnsator C lädt sich
über die Löschdrossel L, um. Zugleich beginnt der Reihenschwingkreis der InduktivitätL$
mit der Kapazität des Löschkondensators C erneut zu schwingen, und dem Löschkondensator
C wird über die LadeinduktivitätL$ neue Ladung zugeführt. Wegen der großen Ladeinduktivität
4 ist auch die Schwingungsdauer dieses Kreises groß. Ist die Umladung des Kondensators
C beendet, so schwingt die Ladung über die Löschdrossel L, und die Diode 1?, zurück.
Das Löschventil V, erlischt: Wird der Widerstand Ra so bemessen, daß@ e > Rt - @x
ist, so. wird die Rückschwingung aperiodisch, und die Rücldadung des Kondensators
geht sehr langsam vor sich. Da die Schwingungsdauer des ans der Löschinduktivität
L, mit dem Löschkondeitsator C gebildeten Schwingkreises wesentlich kleiner ist
als die Schwingungsdauer des aus der Ladeinduktivität L, und dem Löschkondensator
C gebildeten Kreises, so ist zu Beginn der Rückschwingung praktisch die Kondensatorspannung
mit der Batteriespannung in Reihe geschaltet. Die dem Kondensator C über die Ladeinduktivität
L3 zugeführte Ladung addiert sich zur vorhandenen Kondensatorladung. Der Löschkondensator
wird somit auf eine größere Spannung als die doppelte Batteriespannung aufgeladen.
Mit der so erhaltenen größeren Kondensatorspannung kann durch erneutes Zünden des
Löschventils V$ eine Weitere Umladung vollzogen und damit in der vorbeschriebenen
Weise wiederum eine höhere Kondensatorspannung erreicht werden. Die Höhe der Spannung,
auf die sich der Kondensator C aufladen kann, ist durch die Verluste der Schwingkreise
begrenzt. Es kann deshalb mit einem Löschkondensator verhältnismäßig geringer Kapazität
ein großer Laststrom gelöscht werden.To start up the control arrangement, the switch S is closed and thus the quenching capacitor C is charged via the series resonant circuit of the charging inductance L with the capacity of the quenching capacitor C to twice the amount of the battery voltage. The diode D prevents the charge from swinging back. 'If the main valve V1 is ignited, a current of 100 A, for example, flows through the consumer R, L1. Since the inductance of the quenching throttle L, is small compared to the charging inductance; it has no noticeable influence on the magnitude of the load current. If the consumer current is to be turned off, then. date extinguishing valve Va ignited. Immediately after ignition, the capacitor voltage + 2U appears at the extinguishing throttle. Since the anode of the main valve V; the potential + U the. Has a DC voltage source, the potential difference at the main valve V1 is equal to the negative amount -the DC voltage U. That. Main stream gate V1 goes out. The quenching capacitor C charges through the quenching throttle L. At the same time, the series resonant circuit of the inductance L $ begins to oscillate again with the capacitance of the quenching capacitor C, and a new charge is supplied to the quenching capacitor C via the charging inductance L $. Because of the large charging inductance 4, the period of oscillation of this circuit is also long. When the charge reversal of the capacitor C has ended, the charge swings back via the quenching throttle L and the diode 1? The extinguishing valve V, goes out: If the resistance Ra is dimensioned such that @ e> Rt - @x, then. the return oscillation becomes aperiodic, and the recharge of the capacitor takes place very slowly. Since the oscillation period of the resonant circuit formed by the quenching inductance L and the quenching capacitor C is significantly shorter than the oscillation period of the circuit formed by the charging inductance L and the quenching capacitor C, the capacitor voltage is practically connected in series with the battery voltage at the beginning of the back oscillation. The charge supplied to the capacitor C via the charging inductance L3 is added to the existing capacitor charge. The quenching capacitor is thus charged to a voltage greater than twice the battery voltage. With the higher capacitor voltage obtained in this way, a further charge reversal can be carried out by re-igniting the extinguishing valve V $ and thus a higher capacitor voltage can be achieved in the manner described above. The level of voltage to which the capacitor C can be charged is limited by the losses in the resonant circuits. A large load current can therefore be extinguished with a quenching capacitor with a comparatively small capacity.
Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Anordnung ergibt
sich durch die Wahl eines veränderbaren Widerstandes Ra. Durch geeignete Einstellung
des Widerstandes Ra kann die Spannung des Löschkondensators so gewählt werden, daß
bei einer verhältnismäßig kleinen Speisespannung die zulässige Sperrspannung des
Hauptventils V$ voll ausgenutzt wird.A particularly advantageous further embodiment of the arrangement results
by choosing a variable resistor Ra. Appropriate setting
of the resistor Ra, the voltage of the quenching capacitor can be chosen so that
with a relatively low supply voltage, the permissible reverse voltage of the
Main valve V $ is fully utilized.