DE19825801A1 - Gleichspannungs-Zwischenkreis mit Hochlast-Widerstand - Google Patents

Abstract

Schaltungsanordnung zur Bildung eines Gleichspannungs-Zwischenkreises für einen Wechselrichter, mit einem eingangsseitig an ein Versorgungsnetz anschließbaren Gleichrichter und einem mit dem Gleichrichter-Ausgang verbundenen Zwischenkreiskondensator zum Anschluß an den Wechselrichter, wobei ein Hochlast-Widerstand mit einem Ballastschalter verbunden und mittels diesem mit dem Zwischenkreis koppelbar ist, um einen Energieüberschuß im Zwischenkreis durch den Widerstand zu verbrauchen, und der Widerstand zusätzlich mit einem Ladeschalter verbunden ist, mittels dem er einem Ladestromzweig des Zwischenkreiskondensators zur Strombegrenzung zuschaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Gleichspannungs- Zwischenkreises für einen Wechselrichter, mit einem eingangsseitig an ein Versorgungsnetz anschließbaren Gleichrichter und einem mit dem Gleichrichter- Ausgang verbundenen Zwischenkreiskondensator zum Anschluß an den Wechselrichter. Dabei ist ein Hochlast-Widerstand mit einem Ballastschalter verbunden und durch diesen mit dem Zwischenkreis koppelbar, wobei ein etwa im Zwischenkreis entstandener Energieüberschuß durch den Widerstand verbraucht werden kann. Energieüberschüsse können im Zwischenkreis durch Bremsenergie von einem am Wechselrichter angeschlossenen Elektromotor entstehen.

Aus der Patentschrift DE 37 35 621 C2 ist die Anwendung einer Ballastschaltung zur Leistungsverteilung zwischen mehreren parallel geschalteten Servo- Antriebsverstärkern bekannt. Mittels einer Schalteinrichtung läßt sich der Ballastwiderstand parallel an eine Netzeinspeisung bzw. einen Gleichrichter anschalten.

Die beim Abbremsen eines an den Wechselrichter angeschlossenen Motors in den Zwischenkreis zurückfließende Energie, die dort zu einer Spannungserhöhung führt, muß abgebaut werden. Als kostengünstige Möglichkeit ist es bekannt, die überschüssige Energie bei Erreichen einer bestimmten Zwischenkreisspannung in einem Hochlastwiderstand in Wärme umzuwandeln. Dieser zeichnet sich durch eine außerordentlich hohe Belastbarkeit auf. Mithin ergibt sich ein beachtliches Bedürfnis nach einem Gleichspannungs-Zwischenkreis, bei dem der kosten- und volumenintensive Hochlast-Widerstand nicht nur als Ballastwiderstand bzw. Wärme erzeugender Verbraucher einsetzbar ist, sondern noch weiteren Funktionen im Rahmen des Betriebs eines Wechselrichters mit Spannungszwischenkreis zuführbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Hochlast- Widerstand zusätzlich mit einem Ladeschalter verbunden ist, mittels dem der Widerstand einem Ladestromkreis zur Aufladung des Zwischenkreiskondensators zuschaltbar ist. Durch die Verbindung gleichzeitig mit dem Ballastschalter und dem Ladeschalter kann der Widerstand nicht nur zum Abbau der Bremsenergie, sondern auch zum Begrenzen des beim Einschalten der Netzspannung aufgrund der Ladung der Zwischenkreiskapazität entstehenden Stromstoßes verwendet werden. Der Ladeschalter erfüllt dabei die Funktion, die (gleichgerichtete) Netzspannung an den Widerstand zu legen, der im Rahmen des Ladestromzweigs zweckmäßig in Serie zum Zwischenkreiskondensator liegt. Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, bei reduziertem Bauteileaufwand auch das Aufladen mehrerer parallel geschalteter Zwischenkreiseinheiten aufgrund der üblicherweise hohen Belastbarkeit von Ballastwiderständen praktisch ohne Einschränkung der Schalthäufigkeit zu ermöglichen.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist der Widerstand parallel mit dem Ballastschalter und dem Ladeschalter verbunden und über diese an je einen der beiden Ausgangspole des Gleichrichters anschließbar. Je nach Betätigung des Ballast- oder Ladeschalters kann der Widerstand der Ballast- oder Ladefunktion zugeführt werden.

Für die Ansteuerung des Ladeschalters, um den Ladevorgang mit dem Anlegen der Netzspannung kontrolliert ablaufen zu lassen, bestehen mehrere Möglichkeiten: Läßt sich der Ladeschalter über einen Steuereingang betätigen, wird dieser zweckmäßig mit einem Zeitglied gekoppelt, das beispielsweise nach Art eines Monoflops funktioniert. Mit Anlegen des Gleichrichters an das Versorgungsnetz läßt sich in an sich bekannter Weise das Zeitglied zur Erzeugung eines Ansteuersignals begrenzter Zeitdauer für den Ladeschalter anstoßen bzw. triggern. Die Zeitdauer ist entsprechend der Ladezeit des Zwischenkreiskondensators eingestellt. Eine andere Möglichkeit zur Ansteuerung des Ladeschalters besteht im Einsatz eines Schwellwertkomparators, der die im Zwischenkreis aufzubauende Spannung abtastet bzw. mißt und auf einen Schwellwert dimensioniert ist, der der gewünschten Zwischenkreisspannung entspricht.

Es ist an sich bekannt, nach Abschluß des Aufladens des Zwischenkreiskondensators den zum Betrieb des Wechselrichters notwendigen Zwischenkreisstrom durch einen Thyristor führen zu lassen. Damit dies auch bei lückenhaftem Laststrom sicher gewährleistet ist, ist eine periodische Ansteuerung des Thyristors zum sicheren Wiederzünden zweckmäßig. Dabei wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, diesen Thyristor oder ein sonstiges, über einen Steuereingang einschaltbares Stromrichterventil der Serienschaltung aus dem Ladeschalter und dem Widerstand parallel zu schalten bzw. letztere zu überbrücken.

Aus Gründen der Lagerhaltung und Kosten ist es wünschenswert, einen einheitlichen, beispielsweise auf eine Schwelle von 450 Volt eingestellten Schwellwertkomparator für an unterschiedliche Netzspannungen wie z. B. 380 Volt bis 530 Volt angeschlossene Zwischenkreise verwenden zu können. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ansteuerung des Ladeschalters kann dabei das Problem eines zu großen Stromstoßes auftreten. Wird nämlich der Ladeschalter ausgeschaltet und gleichzeitig die periodische Ansteuerung für das den Widerstand überbrückende Stromrichterventil gestartet, kann für den Gleichrichter die Belastung mit einem Stromstoß entstehen. Dieser wird dann groß, wenn die im Lade-Schwellwertkomparator eingestellte Schwellenspannung deutlich niedriger liegt als die Amplitude der Netzspannung. Der Abhilfe dient eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung, nach der dem Schwellwertkomparator ein Signal-Verzögerungsglied unmittelbar nachgeschaltet ist, über das der Komparator den Ladeschalter und den Signalgenerator für das Stromrichterventil komplementär ansteuert. Die Wirkungsweise besteht darin, daß mit Erreichen einer Zwischenkreisspannung bestimmter Schwelle, die im Komparator fest eingestellt ist, erst nach einer vom Zeitglied erzeugten Verzögerung der Ladeschalter ausgeschaltet und gleichzeitig das Stromrichterventil betätigt werden. Innerhalb der Verzögerung besteht ausreichend Zeit, daß sich der Zwischenkreiskondensator noch weiter bis zur Endspannung soweit aufladen kann, daß bei Auslösen der genannten Schaltvorgänge höchstens nur noch ein vernachläßigbarer Stromstoß entsteht.

Um den Hochlast-Widerstand mit einer im Zwischenkreis aufgrund überschüssiger Bremsenergie entstandenen Überspannung zu deren Abbau in Wirkung zu setzen, ist nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ein Ballast- Schwellwertkomparator zur Ansteuerung des Ballastschalters vorgesehen. Der Komparator-Schwellwert ist anhand eines vorbestimmten Energieüberschusses bzw. einer vorbestimmten Überspannung im Zwischenkreis spezifiziert, so daß der Komparator rechtzeitig ansprechen und den Ballastschalter zum Einschalten des Widerstandes betätigen kann.

Unvermeidlich enthält der Hochlast-Widerstand parasitäre Induktivitäten, die zum Beispiel 200 µH betragen können. Stellt man für den Hochlastwiderstand eine Ersatzschaltung auf, so liegt die parasitäre Induktivität in Serie zur ohmschen Komponente des Widerstandes. Wird der Ballast-Strompfad für den Widerstand durch Ausschalten des Ballastschalters plötzlich unterbrochen, entsteht bekanntlich aufgrund der parasitären Induktivität ein kurzzeitiger hoher Spannungsabfall am Widerstand. In dieser Hinsicht ist nach einer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß dem Widerstand ein Freilauf-Stromzweig zugeordnet ist, womit induktive Spannungserhöhungen aufgrund schnellen Abschaltens aufgefangen werden können.

Zweckmäßig ist in den Freilauf-Stromzweig das obige Stromrichterventil eingefügt, in Serienschaltung mit einer Freilaufdiode. Damit kann der Freilauf-Stromzweig nur funktionieren, wenn das Stromrichterventil leitend ist. Um dies zu gewährleisten, ist nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung eine Synchronisationseinrichtung vorgesehen, die vom Ballast-Schwellwertkomparator bei Entstehen einer Überspannung im Zwischenkreis aktivierbar ist. Die Synchronisationseinrichtung schaltet den Ballastschalter um eine Zeitdauer verzögert aus, die sicherstellt, daß bis dahin sich auch das Stromrichterventil in einer Ansteuerphase und damit im aktiven Zustand befindet. Dies kann darauf beruhen, daß die für das Stromrichterventil erzeugte Ansteuerphase für die Synchronisationseinrichtung als Koordinationskriterium dient, um das Ansteuersignal vom Schwellwertkomparator zum Ballastschalter weiterzuleiten. Aufgrund der parasitären Induktivitäten im Widerstand entstehende gefährlich hohe Spannungsspitzen werden durch den genannten Freilaufzweig sicher aufgefangen, wenn mittels der Synchronisationseinrichung der Ausschaltvorgang in einen Zeitraum gelegt wird, der sich mit einer Ansteuerphase des Signalgenerators für das Stromrichterventil deckt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung des Standes der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, sowie eines bevorzugten Ausführungswegs der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in

Fig. 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Schaltung zur Begrenzung des Einschaltstromes,

Fig. 2 eine aus dem Stand der Technik bekannte Ballastschaltung für aus dem Wechselrichter/Elektromotor-Verbund rückgespeiste Bremsenergie

Fig. 3 die Grobstruktur der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sowohl als Ballastschaltung als auch als Strombegrenzungsschaltung,

Fig. 4 weitere schaltungstechnische Details zur Schaltungsanordnung nach Fig. 3,

Fig. 5 Signal/Zeit-Diagramme zur Funktionsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 und 4.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Wechselrichter-Einspeiseeinheit, die mit einer ungesteuerten Sechspuls-Diodenbrücke als Gleichrichter GL direkt ans Versorgungsnetz N angeschlossen wird, ist die gezeichnete Schaltung bekannt, um den Ladestrom in den Zwischenkreiskondensator C1 für den Zwischenkreis zu begrenzen: Ein in Serie zum Gleichrichter GL und einer Drossel L1 liegender Widerstand R1 begrenzt den Ladestrom in den Zwischenkreiskondensator C1. Ist der Ladestromvorgang weitgehend abgeschlossen, d. h., die Zwischenkreisspannung U_zk hat einen bestimmten Schwellwert erreicht, der nur noch niedrig unter der Endspannung liegt, wird der Widerstand R1 durch Aktivierung des ihm parallel geschalteten Thyristors X1 überbrückt. Dieser führt bei Betrieb des Wechselrichters W den Zwischenkreisstrom. Die Aktivierung des Thyristors X1 erfolgt, indem seinem Ansteuereingang S Impulse mit einer Wiederholfrequenz in Kilohertz-Bereich zugeführt werden. Damit ist ein sicheres Wiederzünden des Thyristors auch bei lückenhaftem Laststrom gewährleistet. Ein Nachteil dieser Schaltung liegt in der Dimensionierung des Widerstandes R1. Aus Kosten- und Platzgründen wird meist ein Widerstand mit beschränkter Belastbarkeit gewählt. Dies erfordert Einschränkungen in der Einschalthäufigkeit und der anschließbaren Zwischenkreiskapazität, selbst wenn dem entsprechenden Zwischenkreiskondensator C1 zu seiner Strom-Entlastung die massiv ausgeführte Drossel L1 vorgeschaltet ist. Demgegenüber ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, bei geringen Kosten und minimalem Platzbedarf die Belastbarkeit einer Strombegrenzungsschaltung für Wechselrichter-Zwischenkreise zu erhöhen.

Kommt eine Schaltung zur Rückspeisung von Bremsenergie in das speisende Stromnetz N aus Rentabilitätsgründen nicht in Frage, wird meist eine Ballastschaltung gemäß Fig. 2 eingesetzt. Dabei wird bei Erreichen einer bestimmten Zwischenkreisspannung ein hochbelastbarer Widerstand R1 über einen Halbleiterschalter Z2 an den Zwischenkreis, geprägt vom Zwischenkreiskondensator C1, geschaltet. Der Widerstand R1 dient dabei als Verbraucher, in dem die von der abgebremsten (nicht gezeichneten) elektrischen Maschine gelieferte Energie in Wärme umgewandelt wird. Unterschreitet die Zwischenkreisspannung U_zk wieder einen niedrigeren Wert, wird der Ballastschalter Z2 ausgeschaltet.

Gemäß Fig. 2 ist eine konkrete Ballastschaltung wie folgt bekannt: Der Halbleiterschalter C2, beispielsweise ein IGB-Transistor (IGB = Insulated-Gate- Bipolar - vgl. Patentschrift DE 40 18 165 C1) wird von einer hysteresebehafteten Komparatorschaltung angesteuert. Dadurch kann sich die überschüssige Energie im Zwischenkreis in einen Strom durch den Widerstand R1 und damit in Wärme umwandeln. Die Dimensionierung ist abhängig vom konkreten Lastfall und liegt kurzzeitig oft in der Größenordnung der Zwischenkreisleistung. Ein weiterer Halbleiterschalter Z1 ist für die Funktion der Ballastschaltung gemäß Fig. 2 nicht erforderlich, jedoch wird aus Kosten- und Lagerhaltungsgründen oft ein Halbbrückenmodul eingesetzt, indem der zusätzliche Halbleiterschalter Z1 vorhanden ist. Um ein unerwünschtes Einschalten mit der eventuellen Folge eines Zwischenkreis-Kurzschlußes zu verhindern, werden Gate- und Emitteranschluß von Z1 verbunden. Für die Funktion der Schaltung gemäß Fig. 2 erforderlich ist jedoch die zum (funktionslosen) Halbleiterschalter Z1 antiparallel angeordnete Diode D1. Sie bildet einen Freilaufzweig für den Strom, der beim Abschalten des erstgenannten Halbleiterschalters Z2 durch die parasitäre Induktivität L11, die physikalisch im Widerstand R1 vorhanden ist, hervorgerufen wird.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 stellte eine Kombination der beiden Schaltungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 dar. Dem mittels der Drossel L1 gebildeten Ausgang des Gleichrichters GL ist eine Serienschaltung mit den beiden Halbleiterschaltern Z1, Z2 parallel geschaltet. Der unmittelbar an der Drossel L1 liegende Halbleiterschalter Z1 dient als Ladeschalter, der andere als Ballastschalter Z2. Beide sind in IGB-Technologie ausgeführt und jeweils mit einem Ansteuereingang S versehen. Der Kollektoranschluß des unmittelbar mit der Drossel L1 verbundenen Ladeschalters Z1 ist direkt mit der Anodenseite des Thyristors X1 verbunden, dessen Kathode direkt an einer ersten Klemme des Zwischenkreiskondensators C1 liegt. Dessen andere Verbindungsklemme ist direkt mit dem Emitter des Ballastschalters Z2 verbunden. In einem Knotenpunkt K zwischen dem Emitter des Ladeschalters Z1 und dem Kollektor des Ballastschalters Z2 ist die eine Verbindungsklemme des Ballast- und Strombegrenzungs- Widerstandes R1 angelegt, dessen andere Klemme liegt direkt zusammen mit der ersten Klemme des Zwischenkreiskondensators C1 an der Kathode des Thyristors bzw. Stromrichterventils X1. Eine symbolisch in das Schaltbild eingezeichnete parasitäre Induktivität L11 ist physikalisch im Widerstand R1 enthalten.

Beim Einschalten des Netzes, wobei der Zwischenkreiskondensator C1 aufgeladen wird, kann der Widerstand R1, der an sich als Ballastwiderstand dient, auch als Strombegrenzungswiderstand eingesetzt werden. Es ergibt sich der Vorteil, daß Einschränkungen der Einschalthäufigkeit und der angeschlossenen Zwischenkreiskapazitäten nicht mehr erforderlich sind. Der Grund hierfür ist die, verglichen mit üblichen Widerständen in Strombegrenzungsschaltungen, sehr viel höhere Belastbarkeit. Zum Aufladen des Zwischenkreiskondensators C1 wird der Ladeschalter Z1 über seinen Ansteuereingang eingeschaltet. Der Ladestrom fließt unter Umgehung des Thyristors X1 über den Widerstand R1 in den Zwischenkreiskondensator C1. Ist der Ladevorgang abgeschlossen, wird der Ladeschalter Z1 über einen Lade-Schwellwertkomperator (vgl. Fig. 4) wieder ausgeschaltet und gleichzeitig wird die Ansteuerung des Ansteuereingangs S des Thyristors X1 mit Ansteuerpulsen gestartet. Stellt der Ballast-Schwellwertkomperator (vgl. Fig. 4) einen Energieüberschuß bzw. eine Überspannung von U_zk fest, wird die durch den Ballastschalter Z2 in Verbindung mit demselben Widerstand R1 realisierte Ballastfunktion aktiviert, indem über seinen Ansteuereingang S der Ballastschalter Z2 durchgeschalten wird. Da aber hier kein direkter Freilaufzweig vorhanden ist, ist es erforderlich, zumindest das Ausschalten des Ballastschalters Z2 mit der Ansteuerphase des Thyristors X1 zu synchronisieren. Dabei dienen die zum Ladeschalter Z1 antiparallele Diode D1 in Reihe mit dem zum Abschaltzeitpunkt angesteuerten Thyristor X1 als Freilaufzweig für den vom Ballastschalter Z2 aufgrund seines Ausschaltens abkommutierenden Ballaststrom.

Weitere Schaltungsdetails zur Steuerung der Ballastfunktion gehen aus Fig. 4 hervor. Die gezeigten Komponenten lassen sich zweckmäßig mit der kompletten Steuerlogik einer Endstufe in einem programmierbaren Logikbaustein integrieren.

Gemäß Fig. 4 wird die Zwischenkreisspannung U_zk von einem Lade- Schwellwertkomperator SWK1 und einem Ballastschwellwertkomparator SWK2 abgetastet. Deren prinzipielle Struktur ist an sich bekannt und braucht deshalb hier nicht detailliert erläutert zu werden. Dem Ausgang des Lade- Schwellwertkomparators SWK1 ist ein Verzögerungsglied T1 nachgeschaltet. Von diesem wird das Ausgangssignal des Lade-Schwellwertkomparators SWK1 mit einer Totzeit weitergegeben, die der Zeitdauer vom Erreichen des im Komparator eingestellten Schwellwertes bis zu einer spezifizierten Maximal- Zwischenkreisspannung U_zk entspricht. Vom Ausgang des Verzögerungsgliedes T1 aus, wird ein Rechteckgenerator G dann gestartet, wenn der Ausgangs-Signalpegel des Komparators ein Erreichen des Schwellwertes im Gleichspannungs- Zwischenkreis anzeigt. Der Rechteckgenerator ist ausgangsseitig mit dem Ansteuereingang S des Thyristors X1 verbunden und gibt darauf gemäß gezeichneten Beispiel ein Rechtecksignal im Kilohertzbereich, wodurch der Thyristor periodisch gezündet wird. Parallel zum Eingang des Signalgenerators G bzw. am Ausgang des Verzögerungsgliedes T1 liegt der Eingang eines Negationsgliedes 1, mit dem der Ausgangspegel des Verzögerungsgliedes T1 umgekehrt wird. Dadurch ist sichergestellt, daß entweder der Ladeschalter Z1 oder der Signalgenerator G1 angesteuert ist. Die Ansteuerung des Ladeschalters Z1 erfolgt vom Negierglied 1 aus über eine potentialgetrennte Treiberschaltung P.

Gemäß Fig. 4 ist parallel zum Lade-Schwellwertkomparator SWK1 der Ballast- Schwellwertkomparator SWK2 an den Zwischenkreis gelegt. Der Komparatorausgang steuert eine Synchronisiationseinrichtung an, die sich im wesentlichen aus einem in der Gesamtschaltung zweiten Verzögerungsglied T2 und einem taktgesteuerten Speicherglied M, beispielsweise einem taktflankengesteuertem D-Flipflop, zusammengesetzt. Der Übernahmetakt für das Speicherglied wird von der Zünd-Ansteuerung des Thyristors X1 bzw. dem Ausgang des Signalgenerators G abgeleitet und einer Verzögerung durch das zweite Verzögerungsglied T2 unterworfen, bevor er dem Takteingang CLK des Speicherglieds M bzw. Daten-Flipflops zugeführt wird. Zeigt der Ballast- Schwellwertkomperator an seinem Ausgang bzw. am Eingang D des Speicherglieds M mit einem auf logisch "1" stehenden Signalpegel eine im Zwischenkreis vorherrschende Überspannung an, dann wird dieser Signalpegel bzw. die entsprechende Information mit der nächsten steigenden Taktflanke in das Speicherglied M übernommen bzw. an dessen Ausgang Q dem Steuereingang S des Ballastschalters Z2 angezeigt. Dieser wird dadurch leitend, und gemäß Fig. 3 wird der Widerstand R1, dessen eine Anschlußklemme bereits über die Drossel L1 und dem wiederholt gezündeten Thyristor X1 mit dem einen Ausgangspol des Gleichrichters GL verbunden ist, mit seiner anderen Anschlußklemme zum anderen Ausgangspol des Gleichrichters GL durchgeschaltet.

Weitere Funktionszusammenhänge sind anhand der Fig. 5 veranschaulicht: Gemäß dem U_zk/Zeit-Diagramm findet im Zeitintervall von t₁bis t₂ eine Spannungserhöhung vom Wert U₁ bis zum Wert U₂ statt, was auf einen Energieüberschuß im Zwischenkreis aufgrund zurückgespeister Bremsenergie zurückgehen kann. Dies wird vom Ballast-Schwellwertkomparator SWK2 mit Durchlaufen seines zwischen der Regelspannung U1 und der Überhöhungsspannung U2 liegenden Schwellwerts U_s detektiert und von seinem Ausgang aus mit einem High-Pegel am Eingang D des Speicherglieds M angezeigt (vgl. D/Zeit-Diagramm in Fig. 5). Die Dauer t_D dieses Rechtecksignals entspricht der Zeitdauer, die vom Überschreiten des Schwellwert U_s bis zum Unterschreiten des Schwellwerts U_s vergeht. Ein Vergleich des G/t-Diagramms mit dem CLK/t- Diagramm zeigt die Wirkung des zweiten Verzögerungsgliedes T₂, daß nämlich aus dem Signalgenerator G das periodische Rechtecksignal dem Takteingang CLK des Speichergliedes M mit einer Zeitverzögerung T₂ zugeführt wird. Die Zeitverzögerung beträgt zweckmäßig einige Mikrosekunden. Damit ist sichergestellt, daß die Übernahme des Ausgangssignals des Ballast-Schwellwertkomparators SWK2 in das Speicherglied M1 und damit das Einschalten des Ballastschalters Z2 nur dann erfolgt, wenn der Thyristor X1 zuverlässig gezündet hat. Ferner ist mit Hilfe der Synchronisation durch das Speicherglied M gewährleistet, daß das Ausschalten des Ballastschalters Z2 zu einem Zeitpunkt erfolgt, an dem der Thyristor X1 bereits gezündet hat. Er kann dann Durchlaßstrom aufnehmen, wobei der entsprechende Freilaufzweig zur Verfügung steht bzw. aktiviert ist. Dies zeigt ein Vergleich des G/Zeit-Diagramms mit dem Q/Zeit-Diagramm in Fig. 5, wobei letzteres auch den Schaltzustand des Ballastschalters Z2 veranschaulicht. Der Vergleich des Signalverlaufs von G mit dem von Q zeigt, daß das Ausschalten von dem Ballastschalter Z2 stets auf eine Ansteuerphase t_x des Thyristors X1 hin synchronisiert bzw. koordiniert ist, wobei der Freilaufzweig durch die Diode D1 und den Thyristor X1 zur Verfügung steht.

Die gemäß Fig. 3 dem Ballastschalter Z2 parallel geschaltete Diode D2 übt im besprochenen Ausführungsbeispiel der Erfindung keine Funktion aus, sie ist aber in einem zweckmäßig zu verwendenden, käuflichen Halbbrückenmodul vorhanden.

Claims (13)

1. Schaltungsanordnung zur Bildung eines Gleichspannungs-Zwischenkreises für einen Wechselrichter (W), mit einem eingangsseitig an ein Versor­ gungsnetz (N) anschließbaren Gleichrichter (GL) und einem mit dem Gleichrichter-Ausgang verbundenen Zwischenkreiskondensator (C1) zum Anschuß an den Wechselrichter (W), wobei ein Hochlast-Widerstand (R1) mit einem Ballastschalter (Z2) verbunden und mittels diesem mit dem Zwi­ schenkreis koppelbar ist, um einen Energieüberschuß im Zwischenkreis durch den Widerstand (R1) zu verbrauchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R1) zusätzlich mit einem Ladeschalter (Z1) verbunden ist, mittels dem er einem Ladestromzweig (L1, Z1, R1, C1) des Zwischen­ kreiskondensators (C1) zur Strombegrenzung zuschaltbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestromzweig (L1, Z1, R1, C1) eine Serienschaltung aus Ladeschalter (Z1), Widerstand (R1) und Zwischenkreiskondensator (C1) aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R1) parallel mit dem Ballastschalter (Z2) und dem La­ deschalter (Z1) verbunden und über diese an je einen der beiden Aus­ gangspole des Gleichrichters (GL) anschließbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeschalter (Z1) zu seiner Betätigung über einen Steuereingang mit einem Zeitglied gekoppelt ist, das mit dem Anschließen des Gleichrichters (GL) an das Versorgungsnetz (N) anstoßbar und ent­ sprechend der Ladezeit des Zwischenkreiskondensators (C1) dimensioniert ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeschalter (Z1) zu seiner Betätigung über einen Steuereingang (S) von einem mit der Zwischenkreisspannung (Uzk) ge­ koppelten Lade-Schwellwertkomparator (SWK1) angesteuert ist, dessen Schwellwert entsprechend einer vorbestimmten Zwischenkreisspannung (Uzk, U1) dimensioniert ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Serienschaltung aus dem Ladeschalter (Z1) und dem Widerstand (R1) ein über einen Steuereingang (S) einschaltbares Stromrichterventil (X1) parallelgeschaltet ist, dessen Steuereingang (S) mit einem Signalgenerator (G) zur periodischen Ansteuerung verbunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeschalter (Z1) und der Signalgenerator (G) vom Lade- Schwellwertkomparator (SWK1) über ein Signal-Verzögerungsglied (T1) komplementär angesteuert sind.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballastschalter (Z2) zu seiner Betätigung über ei­ nen Steuereingang (S) von einem mit der Zwischenkreisspannung gekop­ pelten Ballast-Schwellwertkomparator (SWK2) angesteuert ist, dessen Schwellwert (Us) entsprechend einem vorbestimmten Energieüberschuß beziehungsweise einer vorbestimmten Überspannung (U2) im Zwischen­ kreis dimensioniert ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Widerstand (R1) ein Freilauf-Stromzweig (R1, D1, X1) zugeordnet ist.

10. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Freilauf-Stromzweig (R1, D1, X1) als Stromkreis mit einer Serienschaltung aus dem Stromrichterventil (X1), dem Widerstand (R1) und einer Freilaufdiode (D1) ausgeführt ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufdiode (D1) zur Überbrückung des Ladeschalters (Z1) angeordnet ist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine vom Ballast-Schwellwertkomparator (SWK2) angesteuerte Synchronisationseinrichtung (G,M,T2), die zum Ausschalten des Ballastschalters (Z2) in Koordination mit einer vom Signalgenerator (G) für das Stromrichterventil (X1) erzeugten Ansteuerphase (t_x) angeordnet und ausgebildet ist.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationseinrichtung (G,M,T2) ein vom Signalgenerator (G) und dessen Ansteuerphasen taktgesteuertes Speicherglied (M) zur Aufnahme des Ausgangssignals des Überspannungs-Schwellwertkomparators (SWK2) und ein Verzögerungsmodul (T2) aufweist, das mit dem Speicher­ glied (M) zur Herbeiführung einer zeitverzögerten Übernahme und Ausgabe des Komparator-Ausgangssignals an den Ballastschalter (Z2) in Verbin­ dung steht.