DE1276184B - Anordnung zur Impulssteuerung der Spannung von Gleichstromverbrauchern - Google Patents

Description

• Anordnung zur Impulssteuerung der Spannung von Gleichstromverbrauchern Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Impulssteuerung der Spannung von Gleichstromverbrauchern, insbesondere Gleichstrommotoren, die über einen Hauptthyristor an eine Gleichstromquelle konstanter Spannung angeschlossen sind, wobei die periodische Sperrung des Hauptthyristors durch eine diesem parallelgeschaltete Reihenschaltung eines Hilfsthyristors und eines Löschkondensators erfolgt, der über einen eine Ladedrossel enthaltenden Hilfskreis aufladbar ist.
• Eine solche bekannte Anordnung ist nachfolgend an Hand von F i g. 1 und 2 erläutert.
• Zwischen der Batterie B mit der Spannung U,9 und einem Gleichstrommotor mit dem Reihenschlußfeld 2 a und dem Anker 2 liegt ein Thyristor 1. Wird ein Steuerimpuls an das Gitter des Thyristors 1 gelegt, so zündet dieser, und die Batteriespannung treibt einen Strom durch den Motor. Da der Thyristor 1 nur einen begrenzten Strom führen kann, muß der Stronifluß bei einer bestimmten Größe des Stromes unterbrochen werden; dies geschieht durch einen Löschkreis mit einem Kondensator4, einer Drosse15, einer Diode 6 und einem Hilfsthyristor 7. Ist der Kondensator 4 mit der eingezeichneten Polarität aufgeladen, so genügt ein Zündirnpuls am Gitter des Hilfsthyristors 7, um die Entladung des Kondensators 4 über die Thyristoren 7 und 1 einzuleiten. Der Entladestrom IE wächst in sehr kurzer Zeit auf den Wert des Stromes I, der aus der Batterie zum Motor fließt. Sobald der Strom im Thyristor 1 als Differenz 1-I£. Null wird, sperrt der Thyristor 1. Der Motorstrom Im wird über die Rücklaufdiode 3 aufrechterhalten, um die Feldenergie abzubauen. Der Kondensator 4 lädt sich über den Thyristor 7, den Motor bzw. die Diode 3 auf die Batteriespannung mit der in Klammern eingezeichneten Polarität auf. Wird nunmehr der Thyristor 1 wieder gezündet, so erfolgt über den Schwingkreis aus Kondensator 4 und Drossel 5 eine Umladung des Kondensators 4 auf annähernd Batteriespannung mit der ohne Klammer eingezeichneten Polarität. Diese Umladung wird ermöglicht durch die Diode 6, die nur eine Stromrichtung im Schwingkreis erlaubt. Die Frequenz fo des Stromes im Schwingkreis wird durch die Kapazität C des Kondensators 4 und die Induktivität L der Drossel 5 nach der Beziehung bestimmt. Die Umladungszeit, die einer Halbperiode der Schwingfrequenz f" entspricht, muß klein sein gegenüber der Stromführungsdauer -cl des Thyristors 1 und der stromlosen Lücke -r. nach F i g. 2. F i g. 2 zeigt den Spannungsverlauf am Motor während einer Hochlaufzeit des Motors. Der Mittelwert der Motorspannung Um ist gestrichelt eingezeichnet. Die Steuerung erfolgt durch Veränderung der Impulsfolgefrequenz bei konstanten Impulsbreiten v..
• Die beschriebene bekannte Anordnung hat vor allem den Nachteil, daß beim Anfahren zuerst der Thyristor 7 gezündet werden muß, damit der Kondensator 4 aufgeladen werden kann. Die Aufladezeit ist außerdem von der Induktivität des Motors abhängig. Daher ist die Dimensionierung des Steuerkreises wesentlich abhängig von den Motordaten.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Steuerung der Spannung von Gleichstromverbrauchern derart auszubilden, daß einerseits die Dimensionierung des Steuerkreises weitgehend unabhängig von der Belastung erfolgen und andererseits der Löschkondensator in den Abmessungen kleiner gehalten werden kann als bei der bekannten Anordnung.
• Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Hilfskreis einen weiteren Hilfsthyristor aufweist und derart angeordnet ist, daß parallel zum Gleichstromverbraucher ein aus Löschkondensator und Ladedrossel bestehender Reihenschwingkreis und der mit diesem in Reihe geschaltete Hilfsthyristor liegt, so daß bei gleichzeitiger Zündung des Hauptthyristors und des weiteren Hilfsthyristors der Löschkondensator in einer Halbperiode der Schwingfrequenz auf eine Spannung aufgeladen wird, die etwa doppelt so groß ist wie die Spannung der Gleichstromquelle.
• Die erfindungsgemäße Anordnung findet vor allem Verwendung zur verlustarmen Geschwindigkeitssteuerung von Gleichstromreihenschlußmotoren in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, beispielsweise Flurfördergeräten, bei denen Akkumulatoren als Energiespeicher vorgesehen sind.
• Die Steuerfrequenz kann so hoch gelegt werden, daß Geräusche weitgehend vermieden werden.
• Die Erfindung wird am Beispiel einer Fahrmotorsteuerung nach F i g. 3 näher erläutert.
• In F i g. 4 ist der zeitliche Verlauf der Motorspannung Um als Funktion der Zeit während eines Hochlaufes angegeben. Gleichzeitig mit der Zündung des Hauptthyristors 1 wird der Hilfsthyristor 8 gezündet, so daß der Kondensator 4 über die Drossel 5 und den Hilfsthyristor 8 im Gegensatz zum bekannten Verfahren auf annähernd die doppelte Batteriespannung mit der ohne Klammer eingezeichneten Polarität aufgeladen wird. Die Ladeschwingung mit der durch den Kondensator 4 und die Drossel 5 bestimmten Frequenz f. wird nach der ersten Halbwelle durch den Hilfsthyristor 8 unterbunden, so daß der Kondensator in der für die Lösung des Hauptthyristors 1 richtigen Polarität aufgeladen ist. Zündet nun der Thyristor 7 nach einer Zeitc:" die größer ist 1 als die Halbperiode -f-, so löscht der Hauptthyrifo stor 1 in bekannter Weise. Die Umladung des Kondensators 4 ist nicht mehr notwendig, da der Kondensator 4 über den Hauptthyristor 1 bei erneuter Zündung wieder auf annähernd doppelte Batteriespannung aufgeladen wird. Der Hilfsthyristor 8 sorgt dafür, daß beim Zünden des Thyristors 7 kein Batteriekurzschluß entsteht.
• Die maximale Ladespannung ist unabhängig vom Ladezustand vor der Aufladung; diese Unabhängigkeit ist bei den bekannten Verfahren nicht gegeben.
• Die Steuerung kann sowohl mit veränderlicher Frequenz und konstanter Impulsdauer nach F i g. 2 als auch mit konstanter Frequenz und veränderlicher Impulsdauer nach F i g. 4 betrieben werden. Die letztgenannte Steuerart ist wegen der einfacheren Ausführung des Steuergerätes vorzuziehen.

Claims (2)

1. Patentanspruch: Anordnung zur Impulssteuerung der Spannung von Gleichstromverbrauchern, insbesondere Gleichstrommotoren, die über einen Hauptthyristor an eine Gleichstromquelle konstanter Spannung angeschlossen sind, wobei die periodische Sperrung des Hauptthyristors durch eine diesem paraUelgeschaltete Reihenschaltung eines Hilfsthyristors und eines Löschkondensators erfolgt, der über einen eine Ladedrossel enthaltenden Hilfskreis aufladbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskreis einen weiteren Hilfsthyristor (8) aufweist und derart angeordnet ist, daß parallel zum Gleichstromverbraucher ein aus Löschkondensator (4) und Ladedrossel(5) bestehender Reihenschwingkreis und der mit diesem in Reihe geschaltete Hilfsthyristor (8) liegt, so daß bei gleichzeitiger Zündung des Hauptthyristors (1) und des weiteren Hilfsthyristors (8) der Löschkondensator (4) in einer Halbperiode der Schwingfrequenz auf eine Spannung aufgeladen wird, die etwa doppelt so groß ist wie die Spannung der Gleichstromquelle. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1065 080; AEG-Mitteilungen, 52 (1962), H. 3/4, S. 56; 'VDI-Nachrichten, vom
2. 2. Mai 1962, S. 8; Elektrische Bahnen, 33 (1962), H. 5, S. 135 und 136; AEG-Druckschrift, Z 32/RGF 57092, Inf.-Mappe 38/10, vom August 1961.