DE1952655B1

DE1952655B1 - Electronic switch

Info

Publication number: DE1952655B1
Application number: DE19691952655D
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl-Ing Proetel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-10-18
Filing date: 1969-10-18
Publication date: 1971-10-07

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schalter mit einer Löscheinrichtung, die Gegenspannungen in den Stromkreis des Schaltelements einkoppeln. The invention relates to an electronic switch with an extinguishing device, couple the counter voltages into the circuit of the switching element.

Es sind bereits Halbleiterschalter und Halbleitersteiler für Gleichstrom bekannt. Halbleiterschaltcr können einen Gleichstromkreis durchschalten und unterbrechen, während Halbleitersteller diese Schalthandlungen periodisch vornehmen. Die Gleichstrom-Halbleiterschalter können naturgemäß nicht periodisch schalten. Bisher ist jedoch noch keine Schaltung bekannt, die mit Halbleiterbauelementen die Funktionen eines normalen Gleichstromschalters und eines Halbleiterstellers für große Leistungen in sich vereint. There are already semiconductor switches and semiconductor dividers for direct current known. Semiconductor switches can switch through and interrupt a direct current circuit, while semiconductor controllers perform these switching operations periodically. The DC semiconductor switches naturally cannot switch periodically. So far, however, there is still no circuit known that with semiconductor components the functions of a normal DC switch and a semiconductor controller for high performance combined.

Bei den meisten bekannten Gleichstrom-Halbleiterstellern mit Thyristoren liegt der Löschkondensator parallel zum Hauptthyristor. Dadurch steigt beim Ausschalten die Spannung am Verbraucher erst auf den doppelten Wert an, ehe sie auf Null absinkt. Es ist auch nicht ohne weiteres möglich, diese Steller dauernd durchgeschaltet zu lassen, da dann die Löschfähigkeit verlorengeht. Bei einer Reihe dieser Schaltungen muß der Steller außerdem eine gewisse Zeit eingeschaltet bleiben, damit der Löschkondensator seine Löschpolarität erlangt. In most known direct current semiconductor controllers with thyristors the quenching capacitor is parallel to the main thyristor. This increases when switched off the voltage at the consumer only doubles before it drops to zero. It is also not easily possible to keep this controller permanently switched on leave, as the extinguishing ability is then lost. With a number of these circuits the controller must also remain switched on for a certain time so that the quenching capacitor attained its extinguishing polarity.

Mit einer bekannten Schaltung lassen sich zwar die Funktionen von Schalter und Steller miteinander vereinen, jedoch ist der Leistungsfähigkeit dieser Schaltung Grenzen gesetzt, da die Halbleiterbauelemente hier mit einem Vielfachen ihrer Nennspannung beansprucht werden. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung wird die Spannungsbeanspruchung der Bauteile herabgesetzt. With a known circuit, the functions of Combine switches and actuators with one another, but the performance of this one Circuit limits, since the semiconductor components here with multiples their nominal voltage. With the circuit according to the invention the stress on the components is reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Leistungsschalter für Gleichstrom mit Spannungen über 1000 und großen Strömen zu schaffen, der nach dem Einschalten sehr schnell wieder abschalten und auch begrenzt als Steller arbeiten kann. The invention is based on the object of an electronic circuit breaker for direct current with voltages over 1000 and large currents to create the after switch off again very quickly after switching on and also work as an actuator to a limited extent can.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine Löscheinrichtung mit wenigstens zwei Löschkreisen vorgesehen ist, von denen jeder aus einer Spule, an der die Gegenspannung entsteht und die in Reihe mit dem Hauptthyristor liegt, und aus einem Löschkondensator besteht, der in Reihe mit einem Löschthyristor mit antiparalleler Diode der Spule parallel geschaltet und über einen Widerstand aus dem Versorgungsnetz aufladbar ist. To solve this problem it is proposed according to the invention that an extinguishing device with at least two extinguishing circuits is provided, one of which each from a coil on which the counter-voltage arises and which is in series with the Main thyristor, and consists of a quenching capacitor in series with a Quenching thyristor with anti-parallel diode of the coil connected in parallel and via a Resistance from the supply network is chargeable.

Steht eine Hilfsspannung zur Verfügung, die größer als die Netzspannung ist, so kann die Löscheinrichtung mit nur einem Löschkreis ausgerüstet sein. In Weiterbildung der Erfindung können mehrere Hauptthyristoren, denen je ein Verbraucher zugeordnet ist, durch eine gemeinsame Löscheinrichtung abgeschaltet werden. Die Löscheinrichtung kann Gegenspannungen in den Stromkreis des Schalters auch mittels eines Transformators einkoppeln. Der elektronische Schalter nach der Erfindung kann sowohl als Gleichstromschalter als auch als zwangsgesteuerter Wechselstromschalter benutzt werden.Is an auxiliary voltage available that is greater than the mains voltage is, the extinguishing device can be equipped with only one extinguishing circuit. In Further development of the invention can have several main thyristors, each of which is a consumer is assigned to be switched off by a common extinguishing device. the Quenching device can also use counter voltages in the circuit of the switch of a transformer. The electronic switch according to the invention can both as a direct current switch and as a positively controlled alternating current switch to be used.

Ein elektronischer Schalter, wie er erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, hat den Vorteil, daß er nach dem Einschalten sehr schnell wieder abgeschaltet und nach dem Abschalten sehr schnell wieder eingeschaltet werden kann. Er kann auch als Steller arbeiten. Es ist nicht erforderlich, zur Erhaltung der Löschfähigkeit des Schalters diesen dauernd ein- und auszuschalten. Die Löscheinrichtung, die unabhängig von den Hauptihyristoren arbeitet, erzeugt keine Abschalt-Spannungsspitzen. Schließlich kann die Löscheinrichtung auch räumlich getrennt von den Hauptthyristoren angeordnet sein. An electronic switch as proposed according to the invention has the advantage that it is switched off again very quickly after switching on and can be switched on again very quickly after switching off. He can too work as an actuator. It is not necessary to maintain the extinguishing ability of the switch to switch it on and off continuously. The extinguishing device that is independent from the main thyristors works, does not generate switch-off voltage peaks. In the end the quenching device can also be arranged spatially separated from the main thyristors be.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, bei dem keine Hilfsspannung vorhanden ist. Mit 1 ist ein Hauptthynstor bezeichnet, der den Laststrom führt. Es können auch mehrere Hauptthyristoren vorhanden sein, die je einem Verbraucher zugeordnet sind. Gemäß der Erfindung sind zwei getrennte Löschkreise vorgesehen, die die Löschthyristoren 2 a und 2 b mit parallelliegenden Rückladedioden 3 a und 3 b aufweisen. In the drawing, an embodiment according to the invention is shown, where no auxiliary voltage is available. With 1 a Hauptthynstor is designated, that carries the load current. There can also be several main thyristors, which are each assigned to a consumer. According to the invention, two are separate Quenching circuits provided, the thyristors 2 a and 2 b with parallel lying Have recharging diodes 3 a and 3 b.

Über die Ladedioden,4 a und 4 b und die Ladewiderstände 5 a und 5b werden die Löschkondensatoren 6a und 6b aufgeladen. Die Löschkondensatoren sind unmittelbar über die Ladewiderstände an das Versorgungsnetz gelegt. In Reihe mit dem Hauptthyristor 1 sind die Drosselspulene 7 a und 7b gelegt.About the charging diodes, 4 a and 4 b and the charging resistors 5 a and 5b the quenching capacitors 6a and 6b are charged. The quenching capacitors are connected directly to the supply network via the charging resistors. In series with the main thyristor 1, the choke coils 7 a and 7 b are placed.

Die Wirkungsweise des elektronischen Schalters ist folgende: Wird der Schalter mit dem speisenden Netz verbunden, so laden sich die Löschkondensatoren 6a und 6b über die Ladewiderstände 5 a und 5 b auf den Wert der Netzspannung auf. Auf ein Steuersignal hin führt der Hauptthyristor den Laststrom. Soll der Laststrom unterbrochen werden, so wird an jeder Drossel 7 a und 7b eine Gegenspannung in der Größe der Nennspannung aufgebaut. The mode of operation of the electronic switch is as follows: Will If the switch is connected to the supply network, the quenching capacitors are charged 6a and 6b via the charging resistors 5 a and 5 b to the value of the mains voltage. In response to a control signal, the main thyristor conducts the load current. Should the load current are interrupted, a counter voltage is applied to each choke 7 a and 7 b Size of the nominal voltage built up.

Hierzu werden die Löschthyristoren 2a und 2 b gezündet und die Spannungen der Kondensatoren 6a und 6b sofort an die Drosselspulen 7 a und 7 b gelegt. Die Kondensatoren entladen sich über die Drosselspulen und die Löschthyristoren und schwingen dadurch auf die entgegengesetzte Polarität um und anschließend über die Rückladedioden3 aund3 b wieder zurück. Während des ersten Viertels der Schwingungsperiode liegt am Hauptthyristor 1 eine negative Sperrspannung, wodurch dieser Thyristor gelöscht wird. Während der zweiten Hälfte der Schwingung werden auch die Löschthyristoren wieder gelöscht. Bei richtiger Dimensionierung der Ladewiderstände 5 a und 5b werden die Löschkondensatoren 6 a und 6b in einem anschließenden Nachladevorgang wieder auf die Netzspannung aufgeladen.For this purpose, the quenching thyristors 2a and 2b are triggered and the voltages the capacitors 6a and 6b immediately placed on the inductors 7a and 7b. the Capacitors discharge through the choke coils and the quenching thyristors and thereby oscillate to the opposite polarity and then over the Rückladedioden3 aund3 b back again. During the first quarter of the period of oscillation there is a negative reverse voltage on the main thyristor 1, which causes this thyristor is deleted. During the second half of the oscillation, the quenching thyristors are also activated deleted again. With correct dimensioning of the charging resistors 5 a and 5 b the quenching capacitors 6 a and 6 b again in a subsequent recharging process charged to the mains voltage.

Da die Löschfähigkeit der Schaltung nicht durch periodische Schalthandlungen aufrechterhalten werden muß, entstehen bei dem elektronischen Schalter nach der Erfindung weniger Funkstörungen. Beim Ausschalten sinkt die Spannung sofort auf den Wert Null. Der Schalter kann nach dem Einschalten sehr schnell wieder ausgeschaltet werden. Auch ein Betrieb der Schalter bei Gleichstromsteller ist möglich, d.h., er kann periodisch schalten. Die von der Löscheinrichtung hervor(JerufeneSpannungsbeanspruchung der Bauelemente übersteigt nicht die Netzspannung bzw. die Hilfsspannung multipliziert mit der Anzahl der Löschkreise. Die Löscheinrichtung und der Hauptthyristor können auch getrennt voneinander aufgebaut sein. Since the erasure capability of the circuit is not due to periodic switching operations must be maintained, arise in the electronic switch after the Invention of less radio interference. When switching off, the voltage drops immediately the value zero. The switch can be switched off again very quickly after it has been switched on will. The switches can also be operated with a DC power controller, i.e. he can switch periodically. The result of the extinguishing device (Jerufene voltage stress the components do not exceed the mains voltage or the auxiliary voltage multiplied with the number of extinguishing circles. The quenching device and the main thyristor can also be constructed separately from each other.

Mit diesem Schalter, der keine mechanisch bewegten Teile aufweist, dessen Schaltstrecken vielmehr durch die Sperrschichten von Thyristoren gebildet sind, können Schaltzeiten in der Größenordnung von etwa 10 llsec erzielt werden. With this switch, which has no mechanically moving parts, the switching paths of which are rather formed by the barrier layers of thyristors are, switching times on the order of about 10 llsec can be achieved.

Claims

Claims: 1. Electronic switch with an extinguishing device, the counter voltages in the circuit couple the switching element, d a d u r c h e k e n n n z e i c h ne t that an extinguishing device with at least two quenching circuits are provided, each of which consists of a coil to which the counter voltage is applied arises and which is in series with the main thyristor, and a quenching capacitor consists in series with a quenching thyristor with an anti-parallel diode of the coil connected in parallel and rechargeable from the supply network via a resistor is.

~~ 2. ~ Elektroñischer switch according to claim 1, characterized in that that for several consumers with their assigned main thyristors only a quenching device is provided.

3. Electronic switch according to claim 1, characterized in that that the coil used to build up a counter voltage consists of a transformer.

4. Electronic switch according to claims 1 and 3, characterized by using the switch as a DC switch.

5. E} ektromuschevSchaiter according to the claims 1 and 3, characterized by using the switch as a positively commutated AC switch.