DE1282781B

DE1282781B - Schaltungsanordnung zur Steuerung der Spannung eines induktiven Gleichstromverbrauchers

Info

Publication number: DE1282781B
Application number: DEL42454A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ludwig Abraham; Erich Nagel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-07-10
Filing date: 1962-07-10
Publication date: 1968-11-14
Also published as: GB1042175A; SE304324B; CH413955A

Description

Schaltungsanordnung zur Steuerung der Spannung eines induktiven Gleichstromverbrauchers Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Spannung eines induktiven Gleichstromverbrauchers mittels einer Grätzbrückenschaltung, in deren einzelnen Zweigen Thyristoren und dazu antiparallel geschaltete Dioden angeordnet sind und an deren eine Diagonale eine Gleichspannungsquelle und an deren andere Diagonale der induktive Gleichstromverbraucher angeschlossen ist.
Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zur Umkehr der Polarität einer an einem Gleichstromverbraucher liegenden Spannung und zur Steuerung dieser Spannung bekanntgeworden, bei der an die Gleichspannungsquelle eine Brückenschaltung von steuerbaren Halbleitern angeschlossen ist, an deren Querzweig der Gleichstromverbraucher liegt und bei der eine Steuerspannungsquelle zur Steuerung der Halbleiter vorgesehen ist. Diese Anordnung verwendet als steuerbare Halbleiterelemente Transistoren, deren Leistungsfiuß über eine Steuerung ihrer Basis erfolgt. Auf Grund des Einsatzes von Transistoren ist diese bekannte Anordnung nur für kleinere Leistungsbereiche bis etwa 4 kW verwendbar.
Wenn eine solche Schaltungsanordnung für höhere Leistungsbereiche verwendet werden soll, ist der Einsatz von Thyristoren erforderlich, die in jedem wählbaren Augenblick gezündet und gelöscht werden können. Die Löschung erfolgt dabei üblicherweise mit Hilfe von Zwangskommutierungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Zwangskommutierung auch mit möglichst kleinem Aufwand für die Löschkondensatoren sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Reihe mit den Thyristoren sättigbare Drosseln oder in Reihe mit den Dioden Widerstände vorgesehen sind.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, die Zwangslöschung mit in ihrer Kapazität kleinen Kondensatoren durchführen zu können. Infolge der in Reihe mit den Thyristoren vorgesehenen sättigbaren Drosseln oder infolge der mit den in Reihe mit den Dioden vorgesehenen Widerständen wird verhindert, daß ein Teil der Löschenergie des Kondensators über den Diodenkurzschlußpfad für die eigentliche Löschung verlorengeht.
An Hand einer Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine Schaltung für eine Zweipunktumkehrregelung der Erregerwicklung eines Leonardgenerators 1. Die Speisung der Gleichspannungssammelschiene erfolgt aus einem Drehstromnetz über einen Gleichrichter 3, der neben der Speisung der Erregerwicklung 11 auch noch mit dem Erregerstrom des Moterfeldes 21 belastet ist. Durch eine entsprechende Anpassung des Moterfeldes kann erreicht werden, daß der maximale Rückstrom der Induktivität der Erregerwicklung 11 kleiner ist als die durch das Moterfeld gegebene Grundlast, solange der Motor 23 stets voll erregt bleibt.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Doppel-Brückenschaltung soll angenommen werden, daß der Erregerstrom 1e in der Erregerwicklung 11 von der Klemme 1 nach K fließen soll. Dann werden bei einem entsprechenden Vorzeichen des Sollwertes 19 zum Auferregen des Generatorfeldes die beiden Thyristoren 7 und 8 gezündet, bis der Erregerstrom 1e, gemessen am Widerstand 10; z. B. den Wert 1,05 des Sollwertes erreicht hat. Wird dieser Wert überschritten, werden die Thyristoren 7 und 8 gelöscht, mit der Folge, daß die Induktivität der Erregerwicklung 11 den Erregerstrom 1e über die Dioden 5 und 6 gegen die Gleichspannung U3 zurücktreibt. Nachdem der Erregerstrom 1e z. B. auf den Wert 0,95 des Sollwertes abgesunken ist, zünden die Thyristoren 7 und 8 wieder. Es steigt der Erregerstrom wiederum bis 1,05 des Sollwertes, worauf sich der Vorgang wiederholt.
Wird der Sollwert des Erregerstromes 1e auf das entgegengesetzte Vorzeichen umgeschaltet, so werden zunächst die Thyristoren 7 und 8 gelöscht. Anschließend werden die Zündimpulse der Thyristoren 7' und 8' eingeschaltet. Ihre Zündung kann jedoch noch nicht erfolgen, solange der Rückstrom über die Dioden 5 und 6 die Thyristoren 7' und 8' kurzschließt. Erst nachdem die magnetische Energie der Erregerwicklung 11 entladen ist, kann die Zündung der Thyristoren 7' und 8' einsetzen, so daß jetzt der Erregerstrom 1e mit gewendeten Vorzeichen von K nach J fließt. Bei Löschung dieser Thyristoren an ihrem oberen Grenzwert der Zweipunktregelung fließt der Rückstrom über die Starkstromdioden 5' und 6'.
Leonardgeneratoren, für die eine kurze Umsteuerzeit gefordert werden muß, benötigen meistens eine Einrichtung zur Begrenzung des Ankerstromes JA. Eine derartige Einrichtung ist in der Zeichnung durch den Meßwiderstand 22 im Ankerkreis des Leodnardgenerators 1 angeordnet. Der Spannungsabfall über diesen Widerstand kann über einen Schwellwertbildner 18, z. B. in einer Schaltung mit Zenerdioden, .dem Sollwert 19 -...-entgegengeschaltet werden, so daß die Differenz am Eingang 13 - Sollwert minus dem Äquivalent des Ankerstromes -dem Mittelwert des Erregerstromes i, entspricht. Der hierzu erforderliche Regler 9 kann ebenfalls. mit an sichbekannten elektronischenMitteln aufgebaut sein.
In vielen Fällen wird-eine Zweipunktregelung des Erregerstromes 1e des Leonardgenerators 1 bereits für die Drehzahlsteuerung des Motors 23 -ausreichen. Werden jedoch höhere Anforderungen an die Genauigkeit einer Drehzahlregelung gestellt, kann dem Wert am Eingang_13 des R_ eglers 9 neben einer-Spannung proportional dem Ankerstrom des Leonardgenerators noch die Spannung eines Tachodynamos, der mit dem Motor 23 gekoppelt sein kann, zugeführt werden.
Der Anschlug der Generatorfeldregelung an eine Gleichspannungsmaschine ist möglich, wenn deren übrige Belastung ein Vielfaches der Feldleistung des Generators beträgt, wie .es z. B. bei Schiffsanlagen gegeben ist. .
Der Ersatz. des-Gleichrichters 3 ,durch eine Gleichspannungsmaschine, die neben der -Erregung des Leonardgendrators-nür noch ein Motorfeld zu speisen hat, kann jedoch schwierig werden,- weil der ständige Wechsel des Vorzeichens des Erregerstromes des Leonardgenerators 1 vor der Brückenanordnung der Halbleiter durch die Ankerinduktivität der Erregermaschine behindert würde. Derartige Schwierigkeiten sind mit dem Gleichrichter 3 nicht zu erwarten, vorausgesetzt, daß die Rückströme der Zweipunktregelung von der Motorfeldwicklung 21 im gesamten Bereich aufgenommen werden.
In der Zuleitung zur Erregerwicklung 11 sind Sperrdrosseln 30 bzw. 30' und 31 bzw. 31' vorgesehen, über die ein Kurzschluß der Löschvorrichtung der gesteuerten Halbleiterelemente über die jeweils parallel geschaltete Rückleistungsdiode verhindert wird, wobei die Wicklungen der Sperrdrosseln 30 und 30' bzw. 31 und 31' paarweise auf je einem Magnetkern untergebracht:sein-können. -- T An Stelle dieser Sperrdrosseln können auch Widerstände, wie beispielsweise mit 25, 26, 27 und 28 -bezeichnet; -. eingebaut werden. -Damit wird neben -der Verhütung _:eines Löscheinrichtüng auch noch eine Verkürzung--der Zeitkonstanten-des Feldes der Erregerwicklung in - der =Rück@eistungsp.eriode erreicht.

Claims

Päteritanspiüch-: -Schaltungsanordnung =zur Steuerung der Spannung eines induktiven Gleichstromverbrauchers mittels einer Grätzbrückenschaltung, in `deren einzelnen Zweigen Thyristören und dazu äntipärallel geschaltete-Dioden--angeordnet:,sind-ünd an deren eine Diagonale-. eine -Gleichgpäniiüngs= quelle und anderen andere Diagonale -der induktive Gleichstromverbraucher - angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,'@daß:in Reihe mit den Thyristoren sättigbare Drosseln öder in Reihe mit - den Dioden - Widerstände vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift :-Tr. 338 895; französische Patentschrift Nr. 1281553; »AEG-Mitteilungen«, 50 (1960); S. 49 bis 53.