DE2138272A1

DE2138272A1 - Schaltungsanordnung zum Steuern der Stromleitung eines elektronischen Schalters

Info

Publication number: DE2138272A1
Application number: DE19712138272
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. H03k 19-08 Antrag
Original assignee: PATRIDGE D
Current assignee: PATRIDGE D
Priority date: 1970-07-30
Filing date: 1971-07-30
Publication date: 1972-02-10
Also published as: US3652874A; AU3175671A; FR2103806A5; DE2138272C3; JPS474220A; AU474181B2; IT939747B; DE2138272B2; GB1362702A; JPS5327443B1; CA928385A

Description

8551-71/Kö/S
D-3051

Convention Date:
July 30, I97O

Donald F. Partridge, San Jose, Calif., V.St.A.

Schaltungsanordnung zum Steuern der Stromleitung eines elektro

nischen Schalters

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Steuern der Stromleitung eines elektronischen Schalters mit angeschaltetem Verbraucher und einer Gleichspannungsquelle.

Anordnungen zum Kommutieren von Wechselrichtern sind in den USA-Patentschriften 3 213 287, 3 219 905 und 3 340 453 sowie in der Arbeit von D.A. Bradley et al: "Adjustable-Frequency Investors and Their Applications To Variable Speed Drives" in "Proceedings of the Institute of Electrical Engineers", Band III, Nr. 11, November 1964, Seiten 1833 - I846, und in der Arbeit von S.B. Dewan und David L. Duff: "Practical Considerations In The Design of Commutation Circuits For Choppers and Inverters" in "IEEE Conference Record of I969 Fourth Annual Meeting of The IEEE Industry and General Application Groups", Seiten 469-475, beschrieben.

Schaltanordnungen für die elektronische !Commutation (Umpolung) arbeiten üblicherweise mit gesteuerten Siliciumgleichrichtern als Schalterelementen zum Umformen einer Gleichspannung in eine pulsierende Gleichspannung oder eine Wechselspannung» Es ist bei solchen Anordnungen erwünscht, daß eine Verbraucherspannung mit schneller Anstiegszeit, schneller Abfallzeit und einem weiten Be-

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reich von unterschiedlichen Impulsbreiten bei hoher Folgefrequenz erhalten wird. Eine schnelle Anstiegszeit erhält man dadurch, daß man eine Gleichstromquelle in Reihe mit einem Schalterelement legt und dieses zum Leiten bringt, während sämtliche verbindenden Elemente zwischen Schalter und Gleichstromquelle elektrisch entkoppelt sind. Eine schnelle Abfallzeit erhält man dadurch, daß man in Reihe mit dem Schalterelement/eine Gleichspannung legt, deren Polarität der Polarität der den Verbraucher speisenden Gleichstromquelle entgegengesetzt ist, so daß die dem Schalter zugeführte effektive Spannung auf einen das Abschalten des Schalters bewirkenden Wert erniedrigt wird. Ferner wird der Verbraucher elektrisch von jeglicher Gleichstromquelle entkoppelt, sobald der Schalter sperrgespannt wird.

Zu diesem Zweck schaltet man in Reihe mit der Gleidistromquelle und dem Schalter einen Blindwiderstand, beispielsweise eine Induktivität oder Spule, so daß ein Stromweg besteht, über den die Spannung von der Gleichstromquelle zum Schalter gelangt und an den die Gleichspannung der entgegengesetzten Polarität gelegt wird, um die effektive Spannung am Schalter während des Kommutationsintervalls (Umpolungsintervalls) oder des Intervalls, in dem der Schalter abgesdnltet ist, umzukehren.

Während des Kommutationsintervalls wird Energie im Blindwiderstand gespeichert. Diese im Blind\*iderstand gespeicherte oder eingefangene Energie verhindert, daß anschließend der Schalter die Sperrspannung in der für das Abschalten erforderlichen Größe und Dauer zugeführt erhält. Wenn im Blindwiderstand nicht genug Energie gespeichert oder eingefangen ist, wird die Anstiegszeit für die Verbraucherspannung verhältnismäßig langsam. Damit man einen schnellen Anstieg der Verbraucherspannung erhält, sollte die dem Schalter von der Gleichstromquelle zugeführte Spannung nicht durch irgendein entgegenwirkendes Reihenelement unterdrückt oder herabgedrückt werden. Zu diesem Zweck muß der Blindwiderstand während der Zeit, wo der Schalter eingeschaltet wird oder ist, entkoppelt werden.

Die bisher bekannten Anordnungen zur elektronischen Kommuta-

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•tion oder Umpolung haben den Nachteil einer langen Anstiegszeit; und eines langen Konunutationsintervalls, so daß ihre Schaltfrequenz beschränkt ist. Ferner braucht man für sie teure HF-Magnetelemente.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Steuern der Stromleitung eines elektronischen Schalters zu schaffen, bei der das Kommutationsintervall minimal kurz ist und dadurch die im Blindwiderstand zwischen der Gleichstromquvlle und dem Schalter gespeicherte Kommutationsenergie verringert wird, indem die Aufspeicherung von eingefangener Kommutationsenergie im Blindwiderstand verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art der Schalter mit der ihn speisenden Gleichspannungsquelle über eine erste Schaltung mit einer Energiesteueranordnung, die den Stromfluß in dieser Schaltung größer als den Stromfluß im Verbraucher hält, verbunden ist und daß an diese erste Schaltung und den Schalter eine zweite Schaltung mit einer Einrichtung angeschlossen ist, welche die erste Schaltung mit elektrischer Energie beliefert, die in der ersten Schaltung eine Spannung induziert, deren Polarität der Polarität der Spannung der Gleichspannungsquelle entgegengesetzt ist, derart, daß der Schalter abgeschaltet wird.

Dadurch wird erreicht, daß die durch das Steuern der Stromleitung des Schalters erzeugte Verbraucherspannung eine schnelle Anstiegszeit, eine schnelle Abfallzeit, einen weiten Bereich von unterschiedlichen Impulsbreiten sowie eine hohe Folgefrequenz hat. Die Anordnung ermöglicht daher ein Schalten mit hohen Frequenzen mit einem Schalter wie einem gesteuerten Siliciumgleichrichter. Das heißt, man erhält eine Schaltanordnung für die elektronische !Commutation oder Umpolung, welche die Dynamik und die Eigenschaften eines als Schalter betriebenen Transistors aufweist und dennoch mit derjenigen hohen Leistung arbeitet, die mit gesteuerten Siliciumgleichrichtern, Thyratronröhren, Quecksilberdampfröhren und dergleichen möglich sind. Bei Verwendung von gesteuerten Siliciumgleichrichtern wurden maximale Impulsfrequenzen bei verschiedenen

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Impulsbreiten, von mehr als 20 KHz erzielt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung benötigt in verringertem Maße teure HF-Magnetelemente. Sie kommt mit einer geringeren Anzahl von Schalterelementen für die Durchführung derjenigen Funktionen und Betriebsvorgänge aus, für die man bisher Mehrfachschalteranordnungen verwendete. Man kommt mit weniger Hilfsspannungsquellen oder Schalterelementen aus, ohne daß unerwünschte Wechselwirkungen zwischen den Schalterelementen auftreten.

Es wurde gefunden, daß das Blindwiderstandselement, beispielsweise eine Induktivität oder ein anderweitiges magnetisches Bauelement, einen geeigneten freilaufenden Strom in der magnetischen Komponente leiten sollte, wenn der Schalter leitet oder einge- W schaltet ist, damit die schnelle Anstiegszeit der Verbraucherspannung erreicht wird. Es wurde ferner gefunden, daß dieser freilaufende Strom, wenn er auf einen hohen Wert ansteigen kann, das Umpolen des Schalters in nachfolgenden Kommutationsintervallen verhindert. Wird der freilaufende Strom auf einem verhältnismäßig konstanten Wert gehalten, so ist der Strom nicht zu hoch oder zu niedrig. Wenn dies erreicht wird und das Kommutationsintervall kurz ist, schaltet der Schalter mit hoher Schaltfrequenz ein und aus, ohne daß parallele Schalterelemente benötigt werden.

Erfindungsgemäß wird eine schnelle Anstiegszeit und eine schnelle Abfallzeit bei hoher Impulsfrequenz (mit einem weiten Bereich von Impulsbreiten) dadurch erreicht, daß die gespeicherte * Komrautationsenergie minimal klein gemacht und ihre Größe bei Laständerungen relativ konstant gehalten wird, und zwar auf einem Wert, der gerade ausreicht, um Verluste im Freilaufelement und in der in Reihe mit der Gleichstromquelle und dem Schalter liegenden magnetischen Blindkomponente zu kompensieren. Das heißt, die unnötige gespeicherte Energie wird auf null reduziert.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 das Schaltschema einer Ausführungsform der erfindungs gemäßen Schaltungsanordnung, bei der die in einem in Reihe mit dem Schalter liegenden Blindwiderstand gespeicherte Kommutationsenergie

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minimal klein ist;

Figur 2 das Schaltschema einer abgewandelten Ausführungsform der Schaltungsanordnung-nach Figur 1, wobei an Stelle des Widerstands in Figur 1 eine angezapfte Spule in Verbindung mit einer Diode für die Ableitung der in der Spule gespeicherten Kommutationsenergie verwendet wird;

Figur 3 das Schaltschema einer abgewandelten Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach Figur 1, wobei an Stelle des Widerstands in Figur 1 eine Anordnung zum Verändern des Windungsverhältnisses eines Transformators für die Ableitung der gespeichert ten Kommutationsenergie verwendet wirdj

Figur 4 das Schaltschema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei der die während des Kommutationsintervalls gespeicherte Energie abgeleitet und außerdem die Entnahme von Strom aus der Gleichstromquelle während des Kommutationsintervalls vermieden wirdj

Figur 5 das Schaltschema einer abgewandelten Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach Figur 4> wobei ein geschlossener Stromkreis für die Rückgewinnung überschüssiger gespeicherter Kommutationsenergie vorgesehen istj

Figur 6 das Schaltschema einer abgewandelten Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach Figur 4, wobei ein geschlossener Stromkreis vorgesehen ist, der die Aufspeicherung von eingefangener Energie im Blindwiderstand während des Kommutationsintervalls verhindert;

Figur 7 das Schaltschema einer abgewandelten Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach Figur 4, wobei ein Transformator vorgesehen ist, der die in seiner Primärwicklung gespeicherte Kommutationsenergie außer während des Kommutationsintervalls ständig an die Gleichstromquelle rückleitet, um die Speicherung überschüssiger Energie in der Primärwicklung zu vermeiden;

Figur 8 eine graphische Darstellung der Betriebsstromeigenschaften der Schaltungsanordnung nach Figur 1 bei Verwendung eines induktiven Verbrauchers; und

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Figur 9 eine graphische Darstellung der Betriebsspannungseigenschaften der Schaltungsanordnung nach Figur 1 bei Verwendung eines induktiven Verbrauchers.

Figur 1 zeigt eine Schaltanordnung 20 zum Ein- und Ausschalten eines Schalters, wobei die Stromleitung des Schalters so gesteuert wird, daß eine pulsierende Spannung für einen Verbraucher erzeugt wird, Die Schaltanordnung 20 enthält einen Schalter 21, der ein gesteuerter Siliciumgleichrichter, ein Thyratron, eine Quecksilber dampf röhre oder dergl. sein kann. Im vorliegenden Fall ist der Schalter 21 ein gesteuerter Siliciumgleichrichter mit Anode 21a und Kathode 21c. An die Kathode 21c ist ein Verbraucher ^ 22, der mit seinem anderen Ende an Masse liegt, angeschlossen. Parallel zum Verbraucher 22 liegt eine Anklammerungsdiode 23.

An die Anode 21a des gesteuerten Siliciumgleichrichters 21 ist die Reihenschaltung eines Blindwiderstandselementes 24, beispielsweise einer Spule, und eines Widerstands 2 5 angeschlossen. Das andere Ende der Spule 24 ist an den positiven Pol einer geeigneten Gleichspannungsquelle 26 angeschlossen.Der negative Pol der Gleichspannungsquelle 26 liegt an Masse. Mit der Spule 24 und dem Widerstand 25 ist eine Anklammerungsdiode 27 parallelgeschaltet.

Außerdem ist an die Anode 21a die Reihenschaltung eines gesteuerten Siliciumgleichrichters 28 und eines Kondensators 29 an- f geschlossen. Parallel zum Kondensator 29 liegt die Reihenschaltung eines gesteuerten Siliciumgleichrichters 30 und einer Spule 31. Die,andere Seite des Kondensators 29 liegt an Masse.

Eine schnelle Anstiegszeit der Verbraucherspannung wird dadurch erreicht, daß dafür gesorgt wird, daß der gesteuerte Siliciumgleichrichter 21 unter Verhältnissen leitet, wo der Verbraucher strom den in der Spule 24, im Widerstand 25 und in der Diode 27 freilaufenden Strom nicht übersteigt. Wenn der Schalter 21 eingeschaltet ist, fließt ein Strom von Masse über die Gleichspannungsquelle 26, die Spule 24, den Widerstand 25, den Schalter 21 und den Verbraucher 22 zurück nach Masse.

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Während der Schalter 21 leitet, ist der gesteuerte Siliciumgleichrichter 28 gesperrt. Der gesteuerte Siliciumgleichrichter isoliert den Kondensator 29 vom Schalter 21 während des Intervalls, wo der Schalter 21 leitet.

Eine schnelle Abfallzeit der Verbraucherspannung wird dadurch erreicht, daß die Anode 21a des Schalters 21 negativ gegenüber Masse gesteuert und ein sofortiger niederohmiger Nebenschlußweg für den Strom von der Gleichspannungsquelle 26 hergestellt wird, so daß die Gleichspannungsquelle 26 vom Schalter 21 und folglich vom Verbraucher 22 isoliert wird. Zu diesem Zweck ist ein den Schalter abschaltender Stromkreis mit dem gesteuerten Siliciumgleichrichter 28 und dem Kondensator 30 an die Anode 21a des Schalters 21 sowie an die Reihenschaltung der Spule 24 und des Widerstands 25 angeschlossen. Die Spule 24 und der Widerstand 25 schalten die Gleichspannungsquelle 26 in Reihe mit der Anode 21a des Schalters 21.

Der gesteuerte Siliciumgleichrichter 28 leitet, und der Kondensator 29 lädt sich zuvor auf eine vorbestimmte negative Spannung auf, so daß der Schalter 21 abgeschaltet wird. Das Kommutationsintervall (Umpolungsintervall) fällt in die Zeit, während der Schalter 21 abgeschaltet ist. Wenn der gesteuerte Siliciumgleichrichter 28 leitet, gelangt die negative Spannung des Kondensators 29 zur Anode 21a des Schalters 21, wodurch an der Spule 24 eine Spannung von entgegengesetzter Polarität wie die Spannung der Gleichspannungsquelle 26 induziert wird. Dadurch wird die effektive positive Spannung, die zur Anode 21a des Schalters 21 gelangt, verringert, so daß der Schalter 21 abgeschaltet wird. Ein solches magnetisches Bauelement sollte jedoch nicht verhindern, daß die positive Spannung der Gleichspannungsquelle 26 zur Anode 21a des Schalters 21 gelangt, wenn dieser eingeschaltet werden soll, weil in diesem Fall die schnelle Anstiegszeit der Verbraucherspannung nicht zustande käme. Die Anstiegszeit ist als die Zeit vom Zeitpunkt des Einsetzens der Stromleitung im steuerbaren Siliciumgleichrichter 21 bis zum Zeitpunkt, wo die Verbraucherspannung 90$ ihres endgültigen oder Nennwertes erreicht, definiert.

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Gleichzeitig mit der Zuleitung der negativen Spannung des Kondensators 2 Q zur Anode 21a des Schalters 21 bilden der steuerbare Siliciumgleichrichter 28 und der Kondensator 29 einen niederohmigen Nebenschlußweg für die Gleichspannungsquelle 26, durch den diese vom Schalter 21 und damit vom Verbraucher 22 isoliert wird. Und zwar verläuft dieser Weg von Masse über die Gleichspannungsquelle 26, die Spule 24, den Widerstand 2 5, den steuerbaren Siliciumgleichrichter 28 und den Kondensator 29 zurück nach Masse.

Wenn zur Anode 21a des Schalters 21 eine negative Spannung vom Kondensator 29 gelangt, wird die Spannung an der Kathode 21c des Schalters 21 negativ, da der Verbraucher 22 den Schalterstrom konstant zu halten versucht. Dies geschieht bei Verwendung eines ψ induktiven Verbrauchers, was für den Betrieb nicht erforderlich ist. Jedah hält die Anklammerungsdiode 23 die negative Spannung an der Kathode 21c des Schalters 21 konstant. Der Verbraucherstrom fließt dann durch den Verbraucher 22 in einem geschlossenen Stromkreis über die Diode 23.

Während der steuerbare Siliciumgleichrichter 28 leitet, lädt sich der Kondensator 29 positiv auf, bis seine Spannung ungefähr gleich der Spannung der Gleichspannungsquelle 26 ist. Der durch die Spule 24 fließende Strom ist bestrebt, den Kondensator 29 auf eine positivere Spannung aufzuladen; jedoch hält die Anklammerun^s diode 27 die positive Spannung des Kondensators 29 auf ungefähr der Spannung der Gleichspannungsquelle 26. Der durch die Spule 24 f und den Widerstand 25 fließende Strom fließt jetzt durch die Diode 27· Wenn der Strom in der Diode 27 gleich dem Strom in der Spule 24 und dem Widerstand 25 ist, verringert sich der Strom im Steuer baren Siliciumgleichrichter 28 auf null, und der steuerbare Siliciumgleichrichter 28 wird abgeschaltet.

Der steuerbare Siliciumgleichrichter 30 und die Spule 31 bilden einen Umschaltkreis zum Steuern der Umschaltzeit für die Spannung am Kondensator 29. Durch Umschalten der Spannung am Kondensator 29 von negativ auf positiv wird der steuerbare Siliciumgleichrichter 28 abgeschaltet, wie oben beschrieben. Wenn der steuerbare Siliciumgleichrichter 28 abgeschaltet ist, beginnt die Schaltungsanordnung 20 mit einer neuen Periode oder einem neuen

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Zyklus, so daß der Schalter 21 wieder in der beschriebenen Weise leiten kann und der Kondensator 29 abermals negativ aufgeladen wird, indem seine Spannung umgeschaltet wird. Und zwar leitet der steuerbare Siliciumgleichrichter 30 nach dem Kommutationsintervall, und nachdem der steuerbare Siliciumgleichrichter 28 begonnen hat, wieder in Durchlaßrichtung zu sperren, so daß die Ladung des Kondensators 29 umgekehrt und die Schaltungsanordnung 20 für einen weiteren Kommutationszyklus vorbereitet wird. Die Spule 31 reguliert die Umschaltzeit durch Einstellen der Hgenfrequenz des Zeitgliedes mit der Spule 31 und dem Kondensator 29.

Während der Zeit, wo der Schalter 21 abgeschaltet ist (oder während des Kommutationsintervalls) wird im Blindwiderstandselement 24 Energie von der Gleichspannungsquelle 26 gespeichert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird die im Blindwiderstandselement 24 gespeicherte eingefangene Kommutationsenergie durch den Widerstand 25, die Diode 27 und die Widerstandskomponente der Spule 24 vernichtet oder verringert. Der in Reihe mit dem Blindwiderstand 24 liegende Widerstand 2 5 vernichtet die gleiche Menge an im Blindwiderstand 24 gespeicherter Energie während des Kommutationsintervalls, so daß bei, sich ändernder Belastung durch den Verbraucher oder bei sich ändernden Verbraucherspannungsanforderungen der Strom in der Spule 24 auf jeden Fall größer ist als der Verbraucherstrom. Es ergibt sich daher eine minimale Menge an gespeicherter Kommutationsenergie pro Zyklus oder Periode im Blindwiderstand 24.

Der Strom in der Spule 24 und im Widerstand 25 ist niemals kleiner als der maximale Verbraucherstrom. Wenn daher der Schalter 21 eingeschaltet ist, verteilt sich der durch die Spule 24 und den Widerstand 2 5 fließende Strom auf den Verbraucher einerseits und die Diode 27 andererseits. Es ergibt sich folglich eine schnelle Anstiegszeit der Verbraucherspannung, da die Spule 24 und der Widerstand 2 5 stets von der Reihenschaltung der Gleich- . Spannungsquelle 26 und des Schalters 21 elektrisch entkoppelt sind.

Der Widerstand 25 ist so bemessen, daß der Strom in der

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Spule 24 stets größer als der Strom im Verbraucher 22 ist. Ferner bemißt man den Widerstand 25 so, daß die durch den Stromfluß im Widerstand 25, in der Spule 24 und in der Diode 27 vernichtete Energie ungefähr gleich der pro Kommutationszyklus im Blindwiderstand 24 gespeicherten Kommutationsenergie ist.

Figur 2 zeigt eine Schaltungsanordnung 20^! zum Steuern der Stromleitung eines Schalters 21'. Die Schaltungsanordnung 20' entspricht in ihrer Wirkungsweise der Schaltung 20, so daß gleiche Schaltungselemente jeweils mit den gleichen Bezugsnummern, jedoch mit Strichindizes wie in Figur 1 bezeichnet sind. Bei der Schaltungsanordnung 20' entfällt der Widerstand 2 5 und ist statt dessen an der Spule 24' eine Anzapfung an einer solchen Stelle vorgesehen, daß der freilaufende Strom in der Diode 27' ausreicht, um diejenige Energiemenge in der Spule 24' und der Diode 27' zu vernichten, die bei der Schaltungsanordnung 20 nach Figur 1 durch die Spule 24, die Diode 27 und den Widerstand 2 5 vernichtet wird.

Die in Figur 3 gezeigte Schaltungsanordnung 20" zum Steuern der Stromleitung eines Schalters 21" entspricht in ihrer Wirkungsweise der Schaltungsanordnung 20 nach Figur 1, so daß gleiche Schaltungselemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch mit Doppelstrichindizes bezeichnet sind. Bei der Schaltungsanordnung 20" ist an Stelle des Widerstands 2 5 ein magnetisches Bauelement in Form eines Transformators 24" mit vorbestimmtem Windungsverhältnis vorgesehen. Das Windungsverhältnis des Transformators 24" ist so gewählt, daß der freilaufende Strom in der Diode 27" ausreicht, um im Transformator 24" und in der Diode 27" diejenige Energiemenge zu vernichten, die bei der Schaltungsanordnung 20 nach Figur 1 von der Spule 24, der Diode 27 und dem Widerstand 25 vernichtet wird.

Figur 8 zeigt die Stromverläufe für die verschiedenen Schaltungeelemente der Schaltungsanordnung 20 bei induktivem Verbraucher 22. Längs der Y-Achse ist der Strom I in Milliampere aufgetragen, während längs der X-Achse die Zeit aufgetragen ist. Zum Zeitpunkt T₁ wird der Schalter 21 eingeschaltet, zum Zeitpunkt T„ wird der Schalter 21 abgeschaltet, und zum Zeitpunkt T- wird der

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steuerbare Siliciumgleichrichter 30 eingeschaltet, so daß die Polarität der Spannung am Kondensator 29 sich umkehrt. Figur 9 zeigt die Spannungsverläufe für die verschiedenen Schaltungselemente der Schaltungsanordnung 20 bei induktivem Verbraucher 22. Längs der Y-Achse ist die Spannung in Volt aufgetragen, und längs der X-Achse ist die Zeit aufgetragen. Zum Zeitpunkt T.. wird der Schalter 21 eingeschaltet, zum Zeitpunkt T„ wird der Schalter 21 abgeschaltet, und zum Zeitpunkt T- wird der steuerbare Siliciumgleich-

richter 30 eingeschaltet, so daß sich die Polarität der Spannung am Kondensator 29 umkehrt,

Figur 4 zeigt eine Schaltungsanordnung 40 zum Steuern der Stromleitung eines Schalters 4L Während des Kommutationsintervalls oder des Intervalls, wo der Schalter 40 abgeschaltet ist, wird kein Strom aus der Gleichspannungsquelle entnommen.

Die Schaltungsanordnung 40 enthält den Schalter 4I₅ der ein steuerbarer Siliciumgleichrichter, ein Thyratron, eine Quecksilberdampf röhre oder dergl. sein kann. Im vorliegenden Fall ist der Schalter 41 ein\ steuerbares? Siliciumgleichrichter mit Anode 41a und Kathode 41c. An die Kathode 41c ist ein Verbraucher 42 angeschlossen, der mit seiner anderen Seite an Masse liegt. Parallel zum Verbraucher 42 liegt eine Anklammerungsdiode 43.

Eine Gleichspannungsquelle 44 ist mit ihrem positiven Pol über die Reihenschaltung eines Blindwiderstands 45 und eines ohmschen Widerstands 46 an die Anode 41a des Schalters 41 und mit ihrem negativen Pol an Masse angeschlossen» Der Blindwiderstand 45 ist vorzugsweise ein magnetisches Bauelement, im vorliegenden Fall eine Spule. Parallel feur Reihenschaltung der Spule 45 und des Widerstands 46 liegt eine Anklammerungsdiode 47·

Zum Beaufschlagen der Anode 41a des Schalters 41 mit einer negativen Spannung ist die Reihenschaltung eines Kondensators 48 und eines steuerbaren Siliciumgleichrichters 49 zwischen den Verbindüngspunkt des Widerstands 46 und der Anode 41a des Schalters 41 einerseits und den Verbindungspunkt der Spule 45 und des positiven Pols der Gleichspannungsquelle 44 andererseits geschaltet. Die Spule 45, der Widerstand 46, der steuerbare Siliciumgleich-

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richter 49 und der Kondensator 48 bilden einen geschlossenen Stromkreis.

An den Verbindungspunkt des Kondensators 48 und des steuerbaren Siliciumgleichrichters 49 ist die Reihenschaltung einer Spule 51 und eines steuerbaren Siliciumgleichrichters 50, der mit seiner Kathode an Masse liegt, angeschlossen.

Die Schaltungsanordnung 40 nach Figur 4 arbeitet in der gleichen Weise wie die Schaltungsanordnung 20 nach Figur 1, mit dem Unterschied, daß bei der Schaltungsanordnung 40 während des Kommutationsintervalls oder des Intervalls, wo der Schalter 41 abgeschaltet ist, kein Strom aus der Gleichspannungsquelle 44 entnommen wird. Während des Kommutationsintervalls leitet der ™ steuerbare Siliciumgleichrichter 49, und der Kondensator 48 entlädt sich auf ungefähr 0 Volt. Der größte Teil der im Kondensator

48 vorhandenen Energie wird in die Spule 45 übertragen. Die in der Spule 45 induzierte Spannung hat die entgegengesetzte Polarität wie die Spannung der Gleichspannungsquelle 44 und ist so groß, daß der steuerbare Siliciumgleichrichter 41 sperrgespannt und dadurch der Verbraucher in der bereits erläuterten Weise elektrisch von jeglicher Gleichstromquelle entkoppelt wird. Wenn der Kondensator 48 sich auf G Volt entlädt, ist die Spule 45 bestrebt, die Spannung am Kondensator 48 umzukehren; jedoch wird die Spannung durch die Diode 47 angeklammert. Wenn der Strom in der Diode 47 gleich dem Strom in der Spule 45 ist, verschwindet der Strom im steuerbaren Siliciumgleichrichter 49, so daß dieser abgeschaltet wird. Nach dem Abschalten des steuerbaren Siliciumgleichrichters

49 wird der steuerbare Siliciumgleichrichter 50 eingeschaltet, so daß der Kondensator 48 wiederaufgeladen wird. Der Kondensator 48 wird auf eine positive Spannung aufgeladen, die ungefähr gleich der doppelten Spannung der Gleichspannungsquelle 44 ist. Die bei der positiven Aufladung des Kondensators 48 aus der Gleich Spannungsquelle 44 entnommene Energie ist ungefähr gleich der im Blindwiderstand 24 nach Figur 1 während des Kommutationsintervalls gespeicherten Energie. Die in der Spule 45 gespeicherte Überschußenergie wird vom Widerstand 46, von der Widerstandskomponente der Spule 45 und von der Diode 47 in der gleichen Weise wie bei der

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Schaltungsanordnung 20 nach Figur 1 vernichtet.

Figur 5 zeigt eine Schaltungsanordnung 55 zum Steuern der
Stromleitung eines Schalters 56, wobei ein geschlossener Stromkreis verwendet wird, um diejenige Energie zurückzugewinnen, die in einem die Gleichspannungsquelle mit dem Schalter verbindenden induktiven Blindwiderstand \*ährend des Kommutationsintervalls gespeichert wird. Dadurch verringert sich die verbrauchte Energie
auf ein Minimum und kann die Energie für die !Commutation oder Umpolung des Schalters wieder verwendet werden. Und zwar muß lediglich diejenige Energie wiedergewonnen werden, die durch den
Leistungsverlust im induktiven Blindwiderstandselement aufgrund
der ohmschen Komponente desselben sowie durch den Leistungsverlust in der mit dem induktiven Blindwiderstandselement parallelgeschalteten Anklammerungsdiode verlorengeht.

Die Schaltungsanordnung 55 enthält den Schalter 56, der ein steuerbarer Siliciumgleichrichter, ein Thyratron, eine Quecksilberdampfröhre oder dergl. sein kann. Im vorliegenden Fall ist der Schalter 56 ein steuerbarer Siliciumgleichrichter mit Anode 56a
und Kathode 56c. Die Kathode 56c ist an einen Verbraucher 57 angeschlossen, der mit seiner anderen Seite an Masse liegt. Parallel zum Verbraucher 57 liegt eine Anklammerungsdiode 58.

An die Anode 56a des Schalters 56 ist über ein induktives
Blindwiderstandselement 60 eine Gleichspannungsquelle 59 angeschlossen, die mit ihrem negativen Pol an Masse liegt. Im vorliegenden Fall ist das induktive Blindwiderstandselement 60 eine Spule. Parallel zur Spule 60 liegt ein steuerbarer Siliciumgleichrichter 61.

Zum Abschalten des Schalters 56 ist an den Verbindungspunkt der Anode 56a des Schalters 56 und der Spule 60 die Reihenschaltung eines Kondensators 62 und eines steuerbaren Siliciumgleichrichter s 63 angeschlossen. Mit ihrem anderen Ende ist diese
Reihenschaltung an den Verbindungspunkt der Spule 60 und des positiven Pols der Gleichspannungsquelle 59 angeschlossen. Es besteht somit -ein geschlossener Stromkreis mit der Spule 60, dem steuerbaren Siliciumgleichrichter 63 und dem Kondensator 62. Ein Umschali;

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kreis mit einer Spule 64 und einem steuerbaren Siliciumgleichrichter 65 liegt parallel zum Kondensator 62 und ist somit an den Verbindungspunkt des steuerbaren Siliciumgleichrichters 63 und des Kondensators 62 angeschlossen. Ein steuerbarer Siliciumgleichrichter 66 verbindet den Verbindungspunkt der Spule 64 und des steuerbaren Siliciumgleichrichters 65 mit Masse.

Im Betrieb der Schaltungsanordnung 55 wird der Schalter 56 durch Beaufschlagen seiner Anode 56a mit positiver Spannung von der Gleichspannungsquelle 59 über die Spule 60 eingeschaltet, so daß sich eine schnelle Anstiegszeit der Verbraucherspannung ergibt. Wenn der Schalter 56 eingeschaltet ist, fließt Strom von ^ Masse über die Gleichspannungsquelle 59, die Spule 60, den Schalter 56 und den Verbraucher 57 zurück nach Masse. Nach dem Abscha^ ten des Schalters 56 lädt sich der Kondensator 62 auf eine Spannung mit der in Figur 5 dargestellten Polarität auf. Der steuerbare Siliciumgleichrichter 63 ist, während der Schalter 56 eingeschaltet ist, nicht leitend, so daß der Kondensator 62 von der Anode 56a des Schalters 56 isoliert ist.

Nachdem der Kondensator 62 sich auf eine vorbestimmte Spannung aufgeladen hat, leitet der steuerbare Siliciumgleichrichter 63, so daß die negativ geladene Seite des Kondensators 62 mit der Anode 56c des Schalters 56 und die positiv geladene Seite des Kondensators 52 mit dem anderen Ende der Spule 60 verbunden wird. Als ^ Folge davon wird in der in Reihe mit der Gleichspannungsquelle 59 und der Anode 56c des Schalters 56 liegenden Spule eine Spannung induziert, deren Polarität entgegengesetzt zur Polarität der Spannung der Gleichspannungsquelle 59 ist.

Der Kondensator 62 liegt effektiv parallel zur Spule 60. Der Spannungsabfall am Schalter 56 ist daher wie bei der Schaltungsanordnung nach Figur 4 gleich der Differenz zwischen der Spannung der Gleichspannungsquelle 59 und der Spannung an der Spule 60. Die Anode 56a ist negativ gegenüber der Kathode 56c. Die Spannung an der Kathode 56c wird durch die Anklammerungsdiode 58, die einen geschlossenen Kreis mit dem Verbraucher 57 bildet, angeklammert oder konstant gehalten. Aufgrund des oben beschriebenen Vorgangs

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wird der Schalter 56 abgeschaltet.

Während der Schalter 56 abgeschaltet ist, fließt ein Strom von der Spule 60 über den steuerbaren Siliciumgleichrichter 63 und den Kondensator 62 zurück zur Spule 60. Während dieses Stromflusses entlädt sich der Kondensator 62 in Richtung auf 0 Volt. Wenn die Spannung am Kondensator 62 den Wert von 0 Volt erreicht, ist die im Kondensator 62 gespeicherte Energie in die Spule 60 übertragen.

Nachdem der Kondensator 62 sich vollständig entladen hat, kehrt die Spannung der Spule 60 ihre Polarität um, und der Kondensator 62 beginnt sich in der entgegengesetzten Polaritätsrichtung aufzuladen. Diese Aufladung dauert solange an, bis der Kondensator 62 sämtliche in der Spule 60 gespeicherte Energie abzüglich der durch den freilaufenden Strom im steuerbaren Siliciumgleichrichter

61 verbrauchten Energie und der in der ohmschen Komponente der Spule 60 verbrauchten Energie aufgenommen hat.

Wenn die entsprechende Energiemenge in den Kondensator 62 zurückübertragen ist, leitet der steuerbare Siliciumgleichrichter 61, wodurch die Spannung der im Kondensator 62 gespeicherten Ladung angeklammert oder konstant gehalten wird, so daß der Strom in der Spule 60 größer ist als vor dem Beginn des Kommutationsintervalls. Der Energiezuwachs wird durch die ohmsche Komponente der Spule 60 und den steuerbaren Silickimgleichrichter 61 vernichtet .

Nachdem die Spannung am Kondensator 62 angeklammert und konstant istj reicht sie aus, um den steuerbaren Siliciumgleichrichter 63 abzuschalten. Daraufhin leitet 'der steuerbare Siliciumgleichrichter 65, so daß die Polarität der Spannung am Kondensator

62 sich umkehrt.

Durch das Einschalten des steuerbaren Siliciumgleichrichters 65 wird die Spannung am Kondensator 62 auf einen Wert zurückgeschaltet, der kleiner ist als die Spannung am Kondensator 62 am Beginn des Kommutationsintervalls. Die in der Spule am Ende des

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Kommutationsintervalls zurückbleibende Energie reicht aus, um bis zum Beginn des nächsten Kommutationsintervalls den Strom in der Spule 62 größer als den Verbraucherstrom zu halten. Da die im Kondensator 62 gespeicherte Energie um die in der Spule gespeicherte Energiemenge verringert ist, muß die Spannung am Kondensator 62 auf denjenigen Wert angehoben werden, den sie vor dem Beginn des Kommutationsintervalls hatte. Dies geschieht durch Einschalten des steuerbaren Siliciumgleichrichters 66. Es wird also in dem die Gleichspannungsquelle mit der Anode des Schalters verbindenden Blindwiderstand keine überschüssige Kommutationsenergie gespeichert,

Das heißt, bei der Schaltungsanordnung 55 wird keine eingefangene Kommutationsenergie an die Gleichspannungsquelle zurückgeleitet, sondern aus der Gleichspannungsquelle eine Energiemenge entnommen, die ausreicht, um die in der Schaltungsanordnung 55 verbrauchte Energie zu ersetzen. Es erfolgt also eine elektronische Kommutation,' ohne daß irgendwelche überschüssige Kommutations energie im Blindwiderstandselement eingefangen oder gespeichert wird. Die gleiche Wirkung wird erreicht, wenn man an Stelle des steuerbaren Siliciumgleichrichters 61 die Reihenschaltung einer Diode und einer Spule verwendet.

Figur 6 zeigt eine Schaltungsanordnung 70 zum Steuern der Stromleitung eines Schalters 71· Die Schaltungsanordnung 70 weist eine geschlossene Schleifenschaltung auf, um die Aufspeicherung von während der Kommutation eingefangener Energie im Blindwiderstandselement in Reihe mit dem Schalter zu verhindern, während das Kommutationsintervall minimal kurz gehalten wird, so daß hochfrequente Impulse für die Verbraucherspannung erzeugt werden können. Die Schaltungsanordnung 70 hat also den*Vorteil, daß sie im Hinblick auf die Erfordernisse des Verbrauchers weniger beschränkt ist und hochfrequente Impulse mit einem weiten Bereich von unterschiedlichen Impulsbreiten erzeugen kann, ohne daß eine Speicherung von Kommutationsenergie erfolgt.

Die Schaltungsanordnung 70 enthält den Schalter 71, der ein steuerbarer Siliciumgleichrichter, ein Thyratron, eine Quecksilberdampf röhre oder dergl. sein kann. Im vorliegenden Fall ist

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der Schalter 71 ein steuerbarer Siliciumgleichrichter mit Anode 71a und Kathode 71c. An die Kathode 71c ist ein Verbraucher 72 angeschlossen, der mit seiner anderen Seite an Masse liegt. Parallel zum Verbraucher 72 liegt eine AnHammerungsdiode 73.

An die Anode 71a des Schalters 71 ist über ein magnetisches Bauelement in Form einer Spule 75 eine Gleichspannungsquelle 74 angeschlossen. Parallel zur Spule 75 liegt ein steuerbarer Siliciumgleichrichter 76. Der negative Pol der Gleichspannungsquelle 74 liegt an Masse.

Zum Abschalten des Schalters 71 ist zwischen den Verbindungspunkt der Anode 71a des Schalters 71 und der Spule 7 5 einerseits und den Verbindungspunkt der Spule 75 und die Gleichspannungsquelle 74 andererseits die Reihenschaltung eines Kondensators 77 und eines steuerbaren Silxciumgleichrichters 78 geschaltet. Parallel zum Kondensator 77 liegt die Reihenschaltung einer Gleichspannungsquelle 79, eines steuerbaren Siliciumgleichrichters 80 und einer Spule 81 als Wiederaufladekreis zum Steuern der Aufladung des Kondensators 77 für die Umschaltung der Schaltungsanordnung 70. Die Spule 75, der steuerbare Siliciumgleichrichter und der Kondensator 77 bilden einen geschlossenen Stromkreis, der die Aufspeicherung von eingefangener Kommutationsenergie im Blindwiderstandselement 75 während des KommutationsintervalTs verhindert .

Im Betrieb der Schaltungsanordnung 70 gelangt eine positive Spannung über die Spule 75 zur Anode 71a des Schalters 71. Wenn der Schalter 71 leitet, fließt ein Strom von Masse über die Gleichspannungsquelle 74, die Spule 75, den Schalter 71 und den Verbraucher 72 zurück nach Masse. Nachdem der Schalter 78 gesperrt ist, wird der Kondensator 77 auf eine Spannung mit der in Figur dargestellten Polarität aufgeladen. Der steuerbare Siliciumgleichrichter 78 isoliert den Kondensator 77 von der Anode 71a des Schalters 71, wenn dieser leitet, da dann der steuerbare Siliciumgleichrichter 78 gesperrt ist.

Wenn der Schalter 71 umgepolt werden soll, wird der steuer-

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bare Siliciumgleichrichter 78 leitend gemacht. Als Folge davon wird die negative Seite des Kondensators 77 über den leitenden steuerbaren Siliciumgleichrichter 78 mit der Anode 71a des Schalters 71 verbunden, so daß zu dessen Anode 71a eine negative Spannung gelangt. .Der Kondensator 77 liegt effektiv parallel zur Spule 75.

Der Spannungsabfall an der Spule 75 und am Kondensator 77 ist größer als und von entgegengesetzter Polarität wie die Spannung der Gleichspannungsquelle 74. Die Spannung an der Kathode 71c des Schalters 7I wird negativ, da der Verbraucher 72 bestrebt ist, den Stromfluß aufrechtzuerhalten. Dabei ist vorausgesetzt , daß der Verbraucher 72 ein induktiver Verbraucher ist. Die zum Verbraucher 72 parallelliegende Anklammerungsdiode 73 hält die negative Spannung an der Kathode 71c konstant. Dadurch wird der Schalter 71 abgeschaltet. Während der Schalter 71 abgeschaltet ist, fließt Strom von der Spule 7 5 über den steuerbaren Siliciumgleichrichter 78 und den Kondensator 77 zurück zur Spule 75·

Während des Stromflusses in dem durch die Spule 75* den steuerbaren Siliciumgleichrichter 78 und den Kondensator 77 gebildeten Kreis wird die im Kondensator 77 gespeicherte Ladung in die Spule 75 übertragen, so daß die Spannung am Kondensator gegen null absinkt. Wenn die Spannung am Kondensator 77 null erreicht, ist die im Kondensator 77 gespeicherte Energie an die Spule 7 5 übertragen.

Nachdem der Kondensator 77 voll entladen ist, kehrt die Spannung an der Spule 75 ihre Polarität um, und der Kondensator 77 beginnt sich in der entgegengesetzten Polaritätsrichtung aufzuladen. Der Kondensator 77 lädt sich solange auf, bis er die gesamte in der Spule 75 gespeicherte Energie abzüglich der im steuerbaren Siliciumgleichrichter 76 verbrauchten Energie und der in der ohmschen Komponente der Spule 75 verbrauchten Energie aufgenommen hat. Dieser Energieverbrauch erfolgt bis zum nächsten Kommutations zyklus der Schaltungsanordnung 70.

Vor dem Beginn des nächsten Kommutationszyklus leitet der

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steuerbare Siliciumgleichrichter 76 im Freilauf«, so daß die Spannung der im Kondensator 77 gespeicherten Ladung angekXasnmert oder konstant gehalten wird_s wodurch des* Strom in des* Spule 75 größer bleibt j als er am Anfang des Kommutationsintervalls war«

Nachdem die Spannung am Kondensator 77 angeklammert ist, reicht sie aus, um den steuerbaren Siliciumgleichrichter 78 abzuschalten. Nach dem Abschalten des steuerbaren Siliciumgleichrichter s 78 leitet der steuerbare Siliciumgleichrichter 80 _s und die Polarität der Spannung am Kondensator 77 kehrt sich um,, womit der nächste Zyklus eingeleitet wird»

Wenn der steuerbare Siliciumgleichrichter 78 abgeschaltet ist und der steuerbare Siliciumgleichrichter 80 leitet, fließt ein Strom von der Gleichspannungsquelle 79 über dera steuerbaren Siliciumgleichrichter 8O₃ die Spule 8l und den Kondensator 77 zurück zur Gleichspannungsquelle 79° Dadurch wird die Polarität der Spannung am Kondensator 77 umgekehrt und in die geschlossene Schleifenschaltung zusätzliche Energie als Ersatz für die in der ohmschen Komponente der Spule 77 und im steuerbaren Siliciumgleichrichter 76 verbrauchte Energie eingebracht, Die in Reihe mit dem Kondensator 77 liegende Gleichspannungsquelle 79 ergänzt also die in der Spule 75 gebliebene Energie^ indem dem Kondensator 77 Energie zugesetzt wird, um bis zum nächsten Kommutationszyklus diejenige Energie zu ersetzen, die in der Spule bleibt und. die in der ohmschen Komponente der Spule 75 und iss steuerbaren Siliciumgleichrichter 76 vernichtet wird.

Figur 7 zeigt eine Schaltungsanordnung 20''' zum Steuern der Stromleitung eines Schalters 21^IIT„ Die Schaltungsanordnung 20' " entspricht in ihrer Wirkungsweise der ScMLtungsanordnung 20, so daß gleiche Schaltungselemente mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch mit Dreifachstrichindizes bezeichnet sind» Bei der Schaltung^ anordnung 20''' sind die Spule 24 und der Widerstand 25 durch einen Transformator 90 ersetzt. Die Primärwicklung 90p des Transformators 90 liegt in Reihe mit der Gleichspannungsquelle 26' ' ' und der Anode 21a¹'¹ des Schalters 21'^!I. Die Sekundärwicklung 90s des Transformators 90 liegt in Reihe mit einer Diode 91, und die

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Sekundärwicklung 90s sowie die Diode 91 liegen parallel zur Gleichspannungsquelle 26'·'. Anders als bei der Schaltungsanordnung 20 und im Einklang mit der Wirkungsweise der Schaltungsanordnungen nach Figur 4-6 leitet jedoch der Transformator 90 die in der Primärwicüing 90p gespeicherte Kommutationsenergie bis zum nächsten Kommutationsintervall ständig an die Gleichspannungsquelle 26' " zurück. Auf diese Weise ist keine überschüssige eingefangene Kommutationsenergie vorhanden.

Nachdem das Kommutationsintervall durch Einschalten des Schalters 21'·' begonnen hat, lädt sich der Kondensator positiv auf, bis seine Spannung ungefähr den Wert der Spannung der Gleich Spannungsquelle 26''' plus dem Wert der Spannung der Gleichspan- ψ nungsquelle 26'¹', dividiert durch das Windungsverhältnis des Transformators 90, erreicht hat. Sodann wird aufgrund der Anklammerungsxiirkung der Diode 91 der Strom in der Primärwicklung 90p nach der Sekundärwicklung 90s abgeleitet. Da .jetzt kein Strom mehr durch den steuerbaren Siliciumgleichrichter 28''' fließt, wird dieser abgeschaltet.

Wenn der Strom auf die Sekundärwicklung 90s übertragen ist, fließt er in einer solchen Richtung, daß die gesamte überschüssige eingefangene Kommutationsenergie der Primärwicklung 90p über die Sekundärwicklung 90s zur Gleichspannungsquelle 26'·' zurückgeleitet wird.

Wenn das Windungsverhältnis des Transformators 90 so bemessen ist, daß diejenige Energie, die während der Zeit, wo der steuerbare Siliciumgleichrichter 28''' nichtleitend ist, zur Gleichspannungsquelle 26''· zurückgeleitet w£rd, gleich der eingefangenen Kommutationsenergie abzüglich der Energieverluste in der Diode 91 und im Transformator 90 ist, so verhindert die Primärwicklung 90p des Transformators 90 nicht, daß eine positive Spannung von der Gleichspannungsquelfe 26''· zum Schalter 21''' gelangt, um diesen einzuschalten. Dies ist aufgrund der Anwesenheit eines freilaufenden Flusses möglich,der ausreichend groß ist, um den Strom in der Primärwicklung 90p jederzeit gleich dem Strom im Verbraucher 22' " zu halten. Das Windungsverhältnis des Trans-

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formators 90 ist so bemessen, daß der freilaufende Fluß, der vom Strom in der Sekundärwicklung 90s induziert wird, größer ist, als es für den Verbraucherstrom erforderlich wäre. Das heißt, der Transformator 90 ist effektiv von der Reihenschaltung der Gleichspannungsquelle 26''' und des Schalters 21·^T1 elektrisch entkoppelt. Folglich ist die nach der Kompensation der Verluste in der Diode 91 und im Transformator 90 zwischen den Kommutationsintervallen von der Sekundärwicklung 90s in die Gleichspannungsquelle 26^I!! zurückgespeiste Energie gleich der während des Konimutationsintervalls in der Primärwicklung 90p gespeicherten Kommutationsenergie.

Vorstehend sind also verschiedene Ausführungsformen einer Schaltungsanordnung zum Steuern der Stromleitung eines elektronischen Schalters, beispielsweise eines steuerbaren Siliciumgleichrichters, eines Thyratrons, einer Ouecksilberdampfröhre oder dergl. beschrieben, wobei durch Ein- und Ausschalten des Schalters eine Verbraucherspannung mit schneller Anstiegszeit, schneller Abfallzeit und einem weiten Bereich von unterschiedlichen Impulsbreiten mit hoher Folgefrequenz erzeugt wird. Die schnelle Anstiegs zeit der Verbraucherspannung wird dadurch erreicht, daß der Schalter in Reihe mit einer Gleichstromquelle eingeschaltet wird, während sämtliche verbindenden Schaltungselemente zwischen Schalter und Gleichstromquelle elektrisch entkoppelt sind. Die schnelle Abfallzeit der Verbraucherspannung wird dadurch erreicht, daß in Reihe mit dem Schalter eine Gleichspannung gelegt wird, deren Polarität der Polarität der Spannung der den Verbraucher speisenden Gleichstromquelle entgegengesetzt ist. Diese umgekehrte Spannung hat eine solche Größe und Dauer, daß der Schalter abgeschaltet und außerdem zugleich mit dem Sperrspannen des Schalters der Verbraucher von jeglicher Gleichstromquelle elektrisch entkoppelt wird.

Zu diesem Zweck ist ein Blindwiderstandselement in Reihe mit der Gleichstromquelle und dem Schalter vorgesehen. In diesem Blindwiderstandselement wird ivährend des Abschalt- oder Kommutationsintervalls des Schalters Energie gespeichert. Diese im Blind-Widerstandselement gespeicherte oder eingefangene Energie ver-

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hindert die anschließende Beaufschlagung des Schalters mit einer Sperrspannung von für die Abschaltung des Schalters ausreichender Größe und Dauer. Folglich wird durch diese gespeicherte Energie die Kommutierung oder Umpolung des Schalters in aufeinanderfolgenden KommutationsintervaUen beeinträchtigt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird daher die im Blindwiderstandselement gespeichert te Energie vor dem nächsten Kommutationsintervall vernichtet. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Aufspeicherung von eingefangener Energie im Blindwiderstandselement verhindert. In beiden Fällen ergibt sich ein kurzes Kommutationsintervall, so daß die Schaltungsanordnung mit hohen Schaltfrequenzen arbeiten kann.

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Claims

Patentansprüche

\_„ Schaltungsanordnung zum Steuern der Stromleitung eines elektronischen Schalters mit angeschaltetem Verbraucher und einer Gleichspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (21) mit der ihn speisenden Gleichspannungsquelle (26) über eine erste Schaltung (24, 25, 27) mit einer Energiesteueranordnung (25), die den Stromfluß in dieser Schaltung größer als den Stromfluß im Verbraucher (22) hält, verbunden ist und daß an diese erste Schaltung und "den Schalter eine zweite Schaltung (28, 29, 30, 31) mit einer Einrichtung (29) angeschlossen ist, welche die erste Schaltung mit elektrischer Energie beliefert, die in der ersten Schaltung eine Spannung induziert, deren Polarität der Polarität der Spannung der Gleichspannungsquelle entgegengesetzt ist, derart, daß der Schalter abgeschaltet wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schaltung ein magnetisches Bauelement enthält.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schaltung ein Blindwiderstandselement enthält.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeich ne t , daß die Energiesteueranordnung im magnetischen Bauelement einen freilaufenden Strom von solcher Größe unterhält, daß, wenn der Schalter eingeschaltet ist, die Spannung der Gleichspannungsquelle ungehindert zum Schalter gelangt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennze ichnet, daß die Energiesteueranordnung die eingefangene Kommutationsenergie, die im Blindwiderstandselement während des Intervalls, wo der Schalter umgepolt wird, gespeichert wird, verringert.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch

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gekennzeichnet , daß die Energiesteueranordnung ein in Reihe mit dem Blindwiderstandselement geschalteter ohmscher Widerstand zum Vernichten der im Blindwiderstandselement gespeicherten Kommutationsenergie ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schaltung und die Energiesteueranordnung aus einer angezapften Spule bestehen.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung und die Energiesteueranordnung aus einem Transformator mit vorbestimmtem Windungsverhältnis bestehen.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Blindwiderstandselement gespeicherte Kommutationsenergie durch die Energiesteueranordnung minimalisiert wird.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schaltung zu einer geschlossenen Schleife verschaltet sind.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Schaltung induzierte Spannung ausreicht, um den Schalter sperrzuspannen, bis er abschaltet.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10|- dadurch gekennzeichnet , daß die Aufspeicherung von Energie in der ersten Schaltung während des Intervalls, wo der Schalter umgepolt wird, verhindert wird.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Schaltung während des UmpjLens des Schalters gespeicherte Energie für das Abschalten des Schalters während des nächsten Zyklus wiedergewonnen wird.

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14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die aus der Gleichspannungsquelle zum Umpolen des Schalters entnommene Energie ausreicht, um die von der ersten Schaltung verbrauchte Energie zu ersetzen.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß an die zweite Schaltung eine zweite Gleichspannungsquelle (79) angeschlossen ist, um die von der ersten Schaltung verbrauchte Energie zu ergänzen.
16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Blindwiderstandselement ein Transformator ist, dessen Primärwicklung in der ersten Schaltung liegt und dessen Sekundärwicklung die in der Primärwicklung während des Kommutationsintervalls gespeicherte Energie bis zum nächsten !Commutationszyklus laufend an die Gleichspannungsquelle zurückleitet.
17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Schaltung beim Umpolen des Schalters einen den Schalter und damit den Verbraucher umgehenden niederohmigen Stromweg von der Gleichspannungsquelle aus bildet.
18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung eine in Reihe mit der Gleichspannungsquelle und dem Schalter liegende Spule enthält.
19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Energiesteueranordnung einen in Reihe mit der Spule liegenden Widerstand enthält.
20. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die während der Umpolung des Schalters in der ersten Schaltung gespeicherte Energie einen überschüssigen Energieanteil enthält, der von der zweiten Schaltung

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- 26 zur Verwendung während des nächsten Zyklus wiedergewonnen wird.
21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die wiedergewonnene Energie im wesentlichen gleich der gespeicherten Kommutationsenergie abzüglich dsr in der ersten Schaltung verbrauchten Energie ist.
22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung ein Freilaufelement enthält, das die erste Schaltung elektrisch entkoppelt, wenn der Schalter eingeschaltet wird und leitet.

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23. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schaltung ein Freilauf element enthält, das die erste Schaltung elektrisch entkoppelt, wenn der Schalter eingeschaltet wird und leitet.

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