DE1236002B - Elektronischer Umschalter mit zwei Thyristoren, die abwechselnd gezuendet werden - Google Patents
Elektronischer Umschalter mit zwei Thyristoren, die abwechselnd gezuendet werdenInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. ei.
H03k
DEUTSCHES
PATENTAMT
Deutsche Kl.: 21 al - 36/18
Nummer: 1236002
Aktenzeichen: W 41009 VIII a/21 al
Anmeldetag: 25. Februar 1966
Auslegetag: 9. März 1967
Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Umschalter mit zwei Thyristoren, die abwechselnd gezündet
werden und über eine Kommutierungsdrossel mit Mittelanzapfung hintereinandergeschaltet und an
eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, wobei jedem Thyristor und dem ihm zugeordneten
Drosselteil ein Kondensator parallel geschaltet ist.
Mit diesen bekannten Anordnungen, die insbesondere als Zweipunkt-Gleichstromregler und als
Umschalter in Verbindung mit Wechselrichtern in Brückenschaltung verwendet werden, sind eine Anzahl
von Nachteilen und Bemessungsschwierigkeiten verbunden. Bei der bekannten Technik (vgl. F i g. 1)
ist nämlich die Last an die Mittelanzapfung der Kommutierungsdrossel angeschlossen, so daß diese nicht
nur zur Speicherung der Kommutierungsenergie dient, sondern auch den vollen Laststrom führen muß. Daher
können verschiedene vorübergehende oder länger anhaltende Belastungszustände zu einer Absenkung
der verfügbaren Kommutierungsspannung führen und eine Überbemessung abhängig von der jeweiligen Belastung
notwendig machen. Bei der Auslegung erweist es sich vor allem als Nachteil, daß man die
Kommutierungsdrossel nicht annähernd so ideal auslegen kann, wie es mit Rücksicht auf eine volle
Ausnutzung der Röhren oder Ventile zweckmäßig wäre. Die Abmessungen der Drossel sollten nämlich
möglichst klein sein, um eine enge Kopplung zwischen den Wicklungshälften zu erzielen. Der Verwirklichung
dieser Forderung steht jedoch die Tatsache entgegen, daß mit Rücksicht auf den hohen
Laststrom ein großer Wicklungsraum benötigt wird. Ferner ist ein Luftspalt im Eisenkern unerwünscht,
weil dadurch die magnetische Permeabilität herabgesetzt würde. Andererseits muß man aber einen
solchen vorsehen, um eine Sättigung des Kernes infolge* des hohen Laststromes zu vermeiden. Vor
einem Schaltvorgang wird in der Drossel infolge des durchfließenden Laststromes Energie gespeichert, die
jedoch während des Schaltvorganges nicht vollständig für die Löschung zur Verfügung steht, so daß die
Größe der Sperrspannung an dem zu löschenden Ventil einen niedrigeren Wert hat und die mögliche
Freiwerdezeit heraufsetzt.
Diese Nachteile treten nicht auf, wenn erfindungsgemäß der gesamten Kommutierungsdrossel zwei in
Reihe geschaltete Drosseln parallel geschaltet sind, ferner die Last an den Verbindungspunkt dieser
Drosseln angeschlossen ist und die die Drosseln enthaltenden Stromkreiszweige je ein Ventil enthalten,
die ebenso gepolt sind wie die in dem gleichen Stromkreis liegenden Thyristoren.
Elektronischer Umschalter mit zwei Thyristoren,
die abwechselnd gezündet werden
die abwechselnd gezündet werden
Anmelder:
Westinghouse Electric Corporation,
Pittsburgh, Pa. (V.St.A.)
Pittsburgh, Pa. (V.St.A.)
Vertreter:
Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Straße
Erlangen, Werner-von-Siemens-Straße
Als Erfinder benannt:
Kenneth Lipman, Tonawanda, N. Y.;
Eugene R. Pledger, West Seneca, Ν. Υ. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 16. Juli 1965 (472 622) - -
An die Stelle der beiden Drosseln für die zwei Parallelzweige kann auch ein gemeinsamer Kern mit
zwei Wicklungen treten.
Durch diese Maßnahmen gelingt es, die Kommutierungsdrossel optimal für ihre spezifische Funktion
zu bemessen. Durch die Entkopplung des Lastkreises von dem Kommutierungskreis läßt sich ferner eine
Verminderung der Kommutierungsspannung durch Abfließen der gespeicherten Energie in den Lastkreis
verhindern.
Weitere Vorteile und Eigenschaften werden im folgenden im Zusammenhang mit den in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
F i g. 1 zeigt eine bekannte Ausführungsform eines Wechselrichters;
F i g. 2, 3 und 4 zeigen die Anwendungen des Erfindungsgedankens bei Wechselrichtern und
Fig. 5 die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einem Gleichspannungsregler.
F i g. 1 zeigt einen bekannten Wechselrichter in Brückenschaltung mit zwei völlig gleichen elektronischen
UmschalternBl und B2, von denen jeder zwei Thyristoren Tl, T2 bzw. Γ3 und T 4 enthält.
Die Kommutierungsdrossel ist mit L und ihre Teilwicklungen sind mit Ll und L 2 bezeichnet. Parallel
zu jedem Thyristor und dem zugehörigen Wicklungsteil Ll bzw. L 2 liegt ein KondensatorCl bzw. C 2.
Bei dieser Anordnung wird beim Zünden des einen Thyristors eines Umschalters ein Impuls von ausreichender
Dauer (Freiwerdezeit) erzeugt, der den
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anderen Thyristor in Sperrichtung beansprucht und in den Sperrzustand überführt. Dementsprechend
wird Tl gelöscht, wenn T2 gezündet wird, und umgekehrt. Das gleiche gilt für die Thyristoren T 3 und
T 4 des anderen Umschalters B2. Die Thyristoren Tl 5
und T 4 und die Thyristoren T 2 und T 3 werden in der Regel gemeinsam, jedoch in einem Phasenabstand
von 180° gezündet.
Zur Erläuterung der eingangs erwähnten Nachteile wird kurz auf die an sich bekannte Funktionsweise
derartiger Umschalter eingegangen. Die Erläuterung beschränkt sich dabei auf den mit B1 bezeichneten
Umschalter: Den Thyristoren Tl und T2 werden komplementäre Steuersignale zugeführt, so daß dem
einen das Steuersignal entzogen wird, wenn der andere gezündet wird. Wenn Tl sperrt, führt T2
Strom, und der Kondensator Cl lädt sich gegen die Versorgungsspannung auf, während sich C 2 entlädt.
Der Laststrom fließt über die untere Hälfte L 2 der Kommutierungsdrossel L. Wenn Tl gezündet wird,
verschwindet das Steuersignal an T 2. Der Thyristor Tl verliert seine Sperrfähigkeit, und die Spannung
des Kondensators Cl tritt auch an der unteren Teilwicklung L 2 der Kommutierungsdrossel auf, die ja
induktiv mit der oberen TeilwicklungLl gekoppelt ist. Mit Rücksicht auf die Kondensatoren Cl und C2
kann sich jedoch das Potential der Mittelanzapfung X nicht momentan ändern. Es liegt daher än dem Thyristor
T 2 eine Spannung, die diesen in Sperrichtung beansprucht und zu einer Stromlöschung führt.
Wenn der Thyristor Tl stromführend ist, entlädt sich über ihn der Kondensator Cl, während sich der
Kondensator C 2 gegen die Versorgungsspannung auflädt. Der Laststrom fließt jetzt über die Thyristoren
Tl und T4 sowie über die Teilwicklung L1.
Nach dem darauffolgenden Zünden von T 2 liegt der geladene Kondensator C 2 an der Teilwicklung
L 2. Infolge der Transformatorwirkung der Kommutierungsdrossel L liegt etwa die gleiche Spannung
auch an der Teilwicklung LI, durch die Tl in Sperrrichtung beansprucht und gelöscht wird. Danach beginnt
wieder die Ladung des Kondensators Cl, und die Thyristoren T 2 und Γ 3 führen den Laststrom.
Die Thyristoren Tl und T2 lösen sich somit in der Stromführung ab. Diese Funktion der bekannten
Anordnung läßt ohne weiteres zwei Nachteile erkennen: Der eine besteht darin, daß der Laststrom
die Teilwicklungen der Kommutierungsdrossel durchfließt und ihre Bemessung daher einen unerwünschten
Kompromiß darstellen muß. Der andere Nachteil ist in der Tatsache zu sehen, daß die für die Kommutierung
erforderliche Kondensatorladung in den Lastkreis abfließt, wenn plötzliche Laststöße unmittelbar
vor dem Umschaltzeitpunkt auftreten. Wenn beispielsweise Tl Strom führt, dann hat ein plötzlicher
Laststoß ein Absinken des Potentials an der Anzapfung X und damit zumindest eine teilweise Entladung
des Kondensators C 2 zur Folge, so daß nicht die maximal mögliche Energie für den folgenden
Kommutierungsvorgang zur Verfugung steht. Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Entkopplung
zwischen Kommutierungs- und Lastkreis im wesentlichen vermieden oder doch zumindest
stark herabgesetzt.
In F i g. 2 ist die Anwendung der Erfindung bei einem Wechselrichter in Brückenschaltung dargestellt.
Die eigentliche Brückenschaltung ist mit 10 und der Steuerkreis mit 12 bezeichnet.
Die Brücke besteht aus vier Thyristoren Tl, T2, T3 und T4. Die Anode jedes Thyristors ist mit A,
die Kathode mit K und die Steuerelektrode mit G bezeichnet. Die beigefügte Kennziffer entspricht der
des jeweiligen Thyristors, d. h., daß beispielsweise die Anode des Thyristors Γ2 mit A 2 bezeichnet ist.
Die Brücke 10 besitzt Eingangsklemmen 14 und 16, die an eine Gleichspannungsquelle 18 angeschlossen
sind. Ihre Lastklemmen sind mit LD1 und LD 2 bezeichnet und mit einer Last 20 verbunden. Zwischen
den Klemmen 14 und 16 liegen zwei vollständig gleich aufgebaute Umschalter U1 und U 2.
Die Erläuterung wird daher im folgenden auf den Umschalter U1 beschränkt. Dieser ist im wesentlichen
ebenso aufgebaut, wie der Umschalter B1 in Fig. 1. Die entsprechenden Teile sind daher ebenso
wie dort bezeichnet. Zusätzlich ist jedem der beiden Kondensatoren eine Diode D1 bzw. D 2 parallel geschaltet,
deren Durchlaßrichtungen umgekehrt sind als die der Thyristoren Tl und T2.
Im Gegensatz zu der Anordnung nach F i g. 1 ist hier jedoch die Last 20 nicht mit der Mittelanzapfung
der Kommutierungsdrossel L verbunden. Sie ist vielmehr über zwei parallele Zweige, bestehend aus je
einer Drossel L 3 bzw. L 4 und einer Diode D 5 bzw. D 6 mit den äußeren Anschlüssen 30, 32 der Kommutierungsdrossel
verbunden. Die DiodenDS und D 6 haben die gleiche Durchlaßrichtung wie die Thyristoren
Tl und T2. Außerdem ist die Last über eine Diode D 3 mit der positiven Klemme 14 und über
eine Diode D 4 mit der negativen Klemme 16 unmittelbar verbunden. Diese Dioden weisen die umgekehrte
Durchlaßrichtung auf als die Thyristoren Tl und Γ 2.
Die Steueranordnung für die Thyristoren ist in F i g. 2 mit 12 bezeichnet und besteht im wesentlichen
aus einem Oszillator 40, der eine rechteckförmige Wechselspannung bestimmter Frequenz liefert,
die der Primärwicklung 42 eines Impulstransformators 44 zugeführt wird. Dieser Transformator
ist mit vier den einzelnen Thyristoren zugeordneten Sekundärwicklungen 46, 48, 50 und 52 versehen, die
über einen Widerstand und eine Diode an die Steuerstrecke G, K der einzelnen Thyristoren angeschlossen
sind. Die Zuordnung ist aus den den Buchstaben beigegebenen Ziffern zu entnehmen. Die Dioden sind
dabei so gepolt, daß immer die ThyristorenTl und T 4 und die Thyristoren T 2 und Γ 3 gleichzeitig einen
Zündimpuls erhalten.
Wenn daher Tl und T4 gezündet sind, fließt der Strom von der Quelle 18 über den Thyristor Tl, die
Drossel L 3, Diode D 5, Last 20 und den entsprechend aufgebauten Zweig des Umschalters U 2 mit
dem Thyristor T 4 zurück zur Quelle 18. Werden darauf die Thyristoren T 2 und T 3 gezündet, dann
werden die bisher leitenden Thyristoren auf die gleiche Weise durch die in den Kondensatoren gespeicherte
Energie gelöscht, wie dies im Zusammenhang mit F i g. 1 bereits erläutert wurde. Es fließt
daher dann ein Strom in umgekehrter Richtung über die Last 20, und zwar von der Quelle 18 über den
den Thyristor Γ 3 enthaltenden Zweig des Umschalters U 2 und über die Diode D 6, Drossel L 4 und
Thyristor T2 des Umschalters Ul.
Eine Veränderung der Ausgangsspannung läßt sich hierbei auf bekannte Weise durchführen, z. B. durch
entsprechenden Phasenwechsel zwischen den den Thyristoren Γ 3 und T 4 einerseits und den den Thy-
Claims (2)
1. Elektronischer Umschalter, insbesondere für Wechselrichter und Gleichspannungsregler, mit
zwei Thyristoren, die abwechselnd gezündet werden und über eine Kommutierungsdrossel mit
Mittelanzapfung hintereinandergeschaltet und an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind,
wobei jedem Thyristor und der ihm zugeordneten Teilwicklung der Drossel ein Kondensator parallel
geschaltet ist, dadurch gekennzeich-
net, daß der gesamten Kommutierungsdrossel (L) zwei in Reihe geschaltete Drosseln (L3, L4)
parallel geschaltet sind, daß die Last (20) an den Verbindungspunkt dieser Drosseln angeschlossen
ist und daß die die Drosseln (L3, L 4) enthaltenden Stromkreiszweige je ein Ventil (Z) 5, D 6)
enthalten, die ebenso gepolt sind wie die in dem gleichen Stromkreis liegenden Thyristoren
(Tl, T2).
2. Elektronischer Umschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von zwei
Drosseln ein einziger Kern mit zwei Teilwicklungen (L3, L 4) vorgesehen ist.
3. Elektronischer Umschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Thyristor
(Tl, Γ2) und dem zugeordneten Wicklungsteil (Li, L2) der Kommutierungsdrossel (L) eine
Diode (Dl, D2) antiparallel geschaltet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 518/463 2.67 ® Bundesdiuckerei Berlin
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US3423664A (en) * | 1967-05-24 | 1969-01-21 | Gen Electric | Means for suppressing commutation transients in a controlled rectifier converter for high-voltage electric power applications |
US3465233A (en) * | 1968-01-10 | 1969-09-02 | Ramsey Controls Inc | Self-commutating inverter |
US3500166A (en) * | 1968-05-23 | 1970-03-10 | Lorain Prod Corp | Integrated three phase inverter system |
US3549977A (en) * | 1968-11-13 | 1970-12-22 | Westinghouse Electric Corp | Power processing system employing a plurality of processing units having parallel connected outputs |
DE1966791C2 (de) * | 1968-12-02 | 1985-07-25 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo | Leistungssteuerkreis |
US3864619A (en) * | 1972-11-14 | 1975-02-04 | Sanken Electric Co Ltd | DC to AC inverter with thyristor for isolating load circuit from commuting reactor |
US4186437A (en) * | 1978-05-03 | 1980-01-29 | California Institute Of Technology | Push-pull switching power amplifier |
US4214196A (en) * | 1978-08-14 | 1980-07-22 | Jay Boyce & Associates | Energy controller for conversion from a direct current source to a variable frequency load |
US4277736A (en) * | 1979-11-30 | 1981-07-07 | Jay Boyce & Associates | Energy controller for conversion from a direct current source to a variable frequency load |
US4366531A (en) * | 1980-09-17 | 1982-12-28 | General Motors Corporation | Phase control for a multiple phase SCR chopper |
US4433370A (en) * | 1982-03-26 | 1984-02-21 | General Motors Corporation | Multiple phase chopper current limiting |
US4847745A (en) * | 1988-11-16 | 1989-07-11 | Sundstrand Corp. | Three phase inverter power supply with balancing transformer |
Family Cites Families (4)
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