DE1613234C3 - Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromflusses in einer Belastung - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromflusses in einer Belastung

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Description

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromflusses in einer Belastung, die über einen Thyristor an einer Gleichspannungsquelle an- S geschlossen ist, wobei der Thyristor in Reihe zur Sekundärwicklung eines Transformators liegt, dessen Primärwicklung über Schaltelemente derart ansteuerbar ist, daß der Thyristor auf Grund der Änderung des magnetischen Flusses im Transformator gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (17, 54) des Transformators in Reihe mit einer in bezug auf den Thyristor (14, 52) entgegengesetzt gepolten Diode (22, 53) parallel zur Belastung (13, 49) liegt.'
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator Teil eines Oszillators ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromflusses in einer as Belastung, die über einen Thyristor an einer Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, wobei der Thyristor in Reihe zur Sekundärwicklung eines Transformators liegt, dessen Primärwicklung über Schaltelemente derart ansteuerbar ist, daß der Thyristor auf Grund der Änderung des magnetischen Flusses im Transformator gesperrt wird.
Bei einer bekannten Schaltung dieser Art [VDE-Fachberichte 23 (1964), S. 240] liegt die Belastung in Reihe mit dem Thyristor und der Sekundärwicklung. Da die Sekundärwicklung während der gesamten Zeit der Energiezufuhr zur Belastung den vollen Strom der Belastung führt, muß der Transformator entsprechend groß dimensioniert sein, obgleich er nur den Abschaltzwecken des Thyristors dient. Aus diesem Grunde ist diese Schaltungsanordnung insbesondere dann unwirtschaftlich, wenn mit ihr große Ströme, wie z. B. bei elektrischen Antrieben, gesteuert werden sollen.
Bei anderen bekannten Schaltungsanordnungen (Handbuch der General Electric »Silicon Controlled Rectifier« 1961, S. 74) zur Steuerung des Stromflusses in einer aus einer Gleichstromquelle gespeisten Belastung wird der Strom durch den Thyristor mittels eines Kondensators bis unter dessen Schwellwert gedrückt, indem der geladene Kondensator umgepolt und über die Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors entladen wird. Der Entladestrom muß folglich so groß sein, daß er den den Thyristor durchfließenden Strom bis unter den Schwellwert kompensiert. Wird der Thyristor zur Steuerung großer Ströme eingesetzt, die in elektrischen Antrieben von Fahrzeugen fließen, dann ergibt sich die Schwierigkeit, daß der Kondensator einen sehr hohen Strom zum Abschalten des Thyristors zur Verfügung stellen muß. Zu diesem Zweck wurden besondere umpolbare Kondensatoren entwickelt. Diese sind nicht nur sehr groß, sondern sie verteuern die Herstellungskosten einer Schaltungsanordnung beträchtlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auch große Ströme, wie sie z. B. bei elektrischen Antrieben auftreten, bei einem wirtschaftlichen schaltungstechnischen Aufwand gesteuert werden können. ·
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sekundärwicklung des Transformators in Reihe mit einer in bezug auf den Thyristor entgegengesetzt gepolten Diode parallel zur Belastung liegt.
Vorzugsweise ist der Transformator Teil eines Oszillators.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung benötigt keine teuren Kondensatoren oder Transformatoren. Im Unterschied zu der bekannten Schaltungsanordnung mit dem Transformator, der den gesamten Strom in der Belastung führen muß und deshalb entsprechend groß dimensioniert sein muß, führt bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der Transformator nur während der kurzen Abschaltzeit des Thyristors den Belastungsstrom, so daß er klein gehalten werden kann und damit der schaltungstechnische Aufwand wirtschaftlich bleibt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. ^
Gemäß der F i g. 1 ist zwischen zwei an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen Leitungen 11 und 12 eine Belastung 13 in Reihe mit der Anoden-Kathoden-Strecke eines Thyristors 14 geschaltet. Die Steuerelektrode des Thyristors ist mit einer Klemme
15 verbunden, an die positive Impulse angelegt wer- den, wenn der Thyristor 14 eingeschaltet werden soll. '
Ferner ist ein Transformator vorgesehen, der eine . Primärwicklung 16, eine Sekundärwicklung 17 und eine Rückkopplungswicklung 18 besitzt. Die Wicklung 16 ist mit einem Ende an die Leitung 11 angeschlossen und mit dem anderen Ende mit. dem Kollektor eines n-p-n-Transistors 19 verbunden, dessen Emitter an der Leitung 12 liegt und dessen Basis mit einer Klemme 21 verbunden ist, an die positive Impulse angelegt werden, wenn der Thyristor 14 abgeschaltet werden soll. Die Wicklung 17 liegt mit ··. einem Ende an der Leitung 11 und ist mit dem anderen Ende über die Kathoden-Anoden-Strecke einer Diode 22 zwischen der Belastung 13 und der Anode (I des Thyristors 14 angeschlossen. Die Rückkopp- v lungswicklung 18 liegt mit einem Ende an der Basis des Transistors 19 und ist mit ihrem anderen Ende über die Kathoden-Anoden-Strecke einer Diode 23 mit der Leitung 12 verbunden.
Beim Anlegen eines positiven Impulses an die Klemme 15 wird der Thyristor 14 eingeschaltet, so daß Strom durch die Belastung 13 fließt. Die Diode 22 dient dazu, einen Stromfluß durch die Wicklung 17 zu verhindern. Wenn der Thyristor 14 abgeschaltet werden soll, wird ein positiver Impuls an die Klemme 21 gelegt, so daß der Transistor 19 in den leitenden Zustand versetzt wird. Hierdurch wird ein Strom in der Primärwicklung 16 aufgebaut und ein Basisstrom zum Transistor 19 zurückgeführt. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis der Kern des Transformators gesättigt ist. Dann sperrt der Transistor 19 und der zusammenbrechende Fluß in der Wicklung
16 bewirkt, daß die Diode 22 in den leitenden Zustand versetzt wird. Die Anordnung ist derart ausgelegt, daß der Strom durch den Thyristor 14 hierbei unter den Schwellwert sinkt und der Thyristor 14 somit abgeschaltet wird.
Es können verschiedene Abänderungen dieser
3 4
Primärwicklung 33 eines Transformators 34, deren gezündet wird und Strom durch den Mptpr.49 fließt, anderes Ende mit der Leitung 32 über die Kollektor- Das Einschalten der Energieversorgung bewirkt Emitter-Strecke eines Transistors 35 verbunden ist. außerdem, daß der erste Oszillator zu arbeiten be-Der Transformator 34 weist eine Rückkopplungs- ginnt. Beim Zusammenbrechen des Flusses im Transwicklung 36 auf, die mit einem Ende über einen 5 formator 34 wird der Kondensator 43 über die Diode Widerstand 37 mit der Basis des Transistors 35 ver- 44 aufgeladen. Wenn der Fluß im Transformator 34 bunden ist und mit dem anderen Ende über einen anzusteigen beginnt, wird ein Impuls über den Widerstand 38 an der Leitung 31 und über einen Widerstand 48 an die Steuerelektrode des Thyristors Widerstand 39 und die Kathoden-Anoden-Strecke 47 gegeben, so daß der Thyristor 47 gezündet wird einer Diode 41 an der Leitung 32 liegt. Der Transform-io und- der Kondensator 43 sich über die Wicklung 45 mator 34 weist außerdem eine Sekundärwicklung 42 und den Thyristor 47 entlädt. Die Entladung des auf, der eine Reihenschaltung eines Kondensators 43 Kondensators 43 bewirkt über die Wicklung 45 des und einer Diode 44 parallelgeschaltet ist. Transformators 46, daß am Motor 49 eine Spannung
Die eine Seite des Kondensators 43 liegt an der aufgebaut wird, die entgegengesetzt gepolt und höher Leitung 32 und die andere Seite ist über die Primär- 15 als die Batteriespannung ist. Der Thyristor 52 wird wicklung 45 eines Transformators 46 mit der Anode hierdurch abgeschaltet, so daß der Stromkreis zum eines Thyristors 47 verbunden, dessen Kathode an Motor unterbrochen wird. Es ist zu bemerken, daß derLeitung 32 liegt und dessen Steuerelektrode über nach dem Anlassen eine gewisse Verzögerung eineinen Widerstand 48 mit der Basis des Transistors tritt, bevor der erste Abschaltimpuls vom Konden-35 verbunden ist. 20 sator 43 erhalten wird. Der Zweck des Widerstandes
Dem Motor 49 des Fahrzeuges ist eine Diode 51 55 und des Schalters 59 besteht darin, sicherzustellen,
antiparallel geschaltet. Die eine Seite des Motors ist daß nach dem Anlassen der Transistor 52 nicht zu
an der Leitung 31 angeschlossen und die andere Seite früh eingeschaltet wird.
ist mit der Anode eines Thyristors 52 verbunden, Während der Periode, in der der Thyristor 52 dessen Kathode an der Leitung 32 liegt. Die Anode 25 sich in dem leitenden Zustand befindet, wird der des Thyristors 52 ist ferner mit der Anode einer Kondensator 58 durch die Diode 61 in dem entDiode 53 verbunden, deren Kathode an der Leitung ladenen Zustand gehalten. Wenn der Thyristor 52 31 über die Sekundärwicklung 45 des Transformators abgeschaltet wird, wird die negative Spannung, die 46 angeschlossen ist. an dem Kondensator 58 erscheint, durch die Diode
In einer Reihenschaltung zwischen den Leitungen 30 63 begrenzt, und nach dem Abschaltimpuls vom
31 und 32 sind Widerstände 55, 56 und 57 sowie ein Transformator 46 beginnt der Kondensator 58 sich
Kondensator 58 geschaltet, wobei der Widerstand 56 erneut über die Widerstände 55, 56 und 57 aufzu-
mittels eines Pedals des Fahrzeuges verändert wer- laden, wobei zu beachten ist, daß in dieser Zeit der
den kann. Der Widerstand 55 ist mit einem Mikro- Mikroschalter 59 geschlossen ist und der Widerstand
schalter 59 überbrückt, der geschlossen wird, wenn 35 55 somit kurzgeschlossen ist. Nach einer Verzöge-
das Pedal heruntergedrückt wird. Die Verbindungs- rung, die jetzt durch die Stellung des Pedals bestimmt
leitung des Widerstandes 57 und des Kondensators wird, mit dem der Wert des Widerstandes 56 ver-
58 ist einerseits mit der Anode des Thyristors 52 ändert wird, wird der Thyristor 52 erneut gezündet, über die Anoden-Kathoden-Strecke einer Anode 61 so daß der Strom zum Motor wieder fließt. Wenn verbunden und andererseits an die Leitung 32 über 40 die Zeit, die zum Aufladen des Kondensators 58 zwei antiparallelgeschaltete Dioden 62 und 63 ange- benötigt wird, nicht die Arbeitsperiode des ersten schlossen. Ferner ist diese Verbindungsleitung über Oszillators überschreitet, wird der Thyristor 52 in einen Widerstand 63 und eine Transformatorwick- vorbestimmten Intervallen abgeschaltet, die von dem lung 64 mit der Basis eines Transistors 65 verbunden, ersten Oszillator bestimmt werden und dann jeweils dessen Emitter an der Leitung 32 anliegt. Die Wick- 45 nach einer Verzögerung, die durch den Wert des lung 64 gehört zu einem Transformator 66, dessen Widerstandes 57 bestimmt wird, wieder eingeschaltet. Primärwicklung 67 mit einem Ende an dem Kollektor Je langer die Verzögerung ist, desto kürzer ist die des Transistors 65 und mit ihrem anderen Ende Periode, in der der Thyristor 52 eingeschaltet ist. über einen Widerstand 68 an die Leitung 31 ange- Wenn es erforderlich ist, daß der Motorstrom im schlossen ist. Die Sekundärwicklung 69 liegt mit 5° wesentlichen »Null« sein soll, dann wird der Widereinem Ende an der Steuerelektrode und mit dem stand 56 so verändert, daß die Zeit, die benötigt anderen Ende an der Kathode des Thyristors 52. wird, um den Kondensator 58 aufzuladen, nicht die
Die Transformatoren 34 und 66 bilden jeweils Arbeitszeit des ersten Oszillators überschreitet. Die einen Teil eines Oszillators bekannter Art. Die Diode 62 begrenzt die Basis-Emitter-Spannung des Schaltungselemente sind so bemessen, daß der erste 55 Transistors 65.
Oszillator, der den Transformator 34 enthält, mit Patentansprücheeiner relativen niedrigen Frequenz arbeitet, beispielsweise 50 Hertz, während der zweite Oszillator, der 1. Schaltungsanordnung zur Steuerung des den Transformator 66 enthält, mit einer beträchtlich Stromfiusses in einer Belastung, die über einen höheren Frequenz arbeitet. Im Betrieb, wenn die 60 Thyristor an einer Gleichspannungsquelle ange-Leitungen 31 und 32 an die Batterie angeschlossen schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, sind, wird der Kondensator 58 nur langsam auf- daß parallel zu der Belastung (13,49) die mit geladen, da in diesem Augenblick der Mikroschalter einer Diode (22, 53) in Reihe liegende Sekundär-
59 noch offen ist. Der zweite Oszillator beginnt sofort wicklung (17, 54) eines Transformators geschaltet zu arbeiten, sobald der Kondensator 58 aufgeladen 65 ist, dessen Primärwicklung (16, 45) über Schaltist, da zu diesem Zeitpunkt der Transistor 65 öffnet. elemente (19, 47) derart ansteuerbar ist, daß auf Der zweite Oszillator führt dem Thyristor 52 eine Grund der Änderungen des magnetischen Flus-Reihe von Impulsen zu, so daß der Thyristor 52 ses im Transformator der Belastung (13, 49) eine
Spannung aufgeprägt wird, die umgekehrt gepolt und so hoch ist, daß der Strom durch den Thyristor (14, 52) unter seinen Schwellwert sinkt. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator Teil eines Oszillators ist.
DE1613234A 1966-05-27 1967-05-24 Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromflusses in einer Belastung Expired DE1613234C3 (de)

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DE1613234B2 DE1613234B2 (de) 1971-12-30
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