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Kommutator-Schaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Kommutator-Schaltung
zum An- und Abschalten eines Verbrauchers an und von einer Gleichstromquelle und
insbesondere auf eine erzwungene Kommutatorschaltung für einen gesteuerten Halbleitergleichrichter,
beispielsweise einen Thyristor mit drei Elektroden.
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Um in eine Richtung wirkende Thyristoren (die im folgenden nur noch
mit "Thyristoren" bezeichnet werden) in leitendem Zustand außer Betrieb'zu setzen
bzw. abzuschalten, ist es allgemein üblich, einen Kommutatorkondensator zu verwenden,
dessen Entladestrom den Thyristor umgekehrt vorspannt bzw. in ßperrichtung betreibt,
Beispielaweise weisen die bekannten Mc?urray- und Bedford-Inverterschaltungen sowie
Gleichstromzerhackerschaltungen, die als Johnes- oder Morgan-Schaltungen bezeichnet
werden,
einen solchen Kommutatorkondensator auf. Hierbei wird derzeit überwiegend angenommen,
daß der in derartigen Inverter- und Gleichstromzerhackerschaltungen verwendete Kom-mutatorkondensator
das zweckmäßigste Bauelement ist, das mit einem Ausnützungskoeffizient von ungefähr
43 % betrieben wird. Es sind aber auch bereits Kommutatorschaltungen mit ener Diode
(die als "Kommutator-Uberbrückungs-, Umgehungs - oder Schwungradiode" be zeichnet
wird), die antiparallel zu dem Thyristor geschaltet ist, und mit einer Drossel bekannt
(die als "Kommutatordrossel" bezeichnet wird), die in Reihe mit dem Kommutatorkondensator
und parallel zu dem Thyristor geschaltet ist. Mit den zuletzt erwähnten Kommutatorschaltungen
ist der Ausnützungskoeffizient, verglichen mit den zuerst erwähnten Schaltuiigen,
lediglich um einige Prozent erhöht worden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kommutatorschaltung für einen
Thyristor mit einem Kommutatorkondensator mit einem Ausnützungskoeffizient zu schaffen,
dessen theoretischer Wert bei loo % liegt. Weiterhin soll die Erfindung eine Kommutatorschaltung
für einen Thyristor mit einem verhältnismäßig langen Zeitintervall schaffen, in
dem der Thyristor in Sperrichtung betrieben wird und in der ein stabiler Kommutatorbetrieb
unter strommäßig hoher Belastung bei Niederspannung durchgeführt ist. Ferner soll
die Erfindung eine Kommutatorschaltung für einen Thzriator mit einem Kommutatorkondensator
schaffen, dessen Kapazität herabgesetzt ist. Bei der Kommutatorschaltung für einen
Thyristor soll auch der Kommutationsverlust verringert werden, um dadurch den Wirkungsgrad
zu erhöhen.
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Schließlich soll die Erfindung eine Kommutatorschaltung für einen
Thyristor schaffen, dessen Betriebs frequenz höher liegt als die bisher tögli¢hen
Frequenzen, und bei der
der Kommutationsverlust unverändert bleibt.
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Gemäß der Erfindung ist eine Kommutatorschaltung geschaffen mit einem
gesteuerten Halbleiterverstärker, der in eine Strombahn geschaltet ist, die zwischen
einer Gleichstromquelle und einer Last ausgebildet ist, mit einer ersten Schaltungseinrichtung
zur Überbrückung eines Durchlaßstroms für den gesteuerten Halbleiterverstärker und
mit einer zweiten Schaltungseinrichtung, über die ein Sperrstrom für den Gleichrichter
fließt, und tmb einer Steuertransformatoreinrichtung mit mindestens einem in den
Strompfad geschalteten Teil, um den Uberbrükkungs- oder Umgehungsstrom zu steuern,
der durch die erste Schaltungseinrichtung fließt.
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Der Transformator weist vorzugsweise eine Primärwicklung auf, die
an die erste Schaltungseinrichtung geschaltet ist, sowie eine Sekundärwicklung,
die magnetisch mit der Primärwicklung gekoppelt und in einen weiteren Strompfad
geschaltet ist, über den der Durchlaßstrom für den gesteuerten Haibleiterverstärker
oder dessen Äquivalent fließt.
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Der Transformator kann vorzugsweise ein Auto- und Spartransformator
zur magnetischen Ankopplung der ersten Schaltungseinrichtung an einen Strompfad
sein, über den der Durchlaßstrom durch den gesteuerten Halbleiterverstärker fließt.
Zweckmäßigerweise weist die erste Schaltungseinrichtung mindestens einen Kommutatorkondensator
und die zweite Schaltungseinrichtung eine Halbleiterdiode auf.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden
Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig.
la ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung eines herkömmlichen Kommutationsvorgangs
für einen gesteuerten Halbleitergleichrichter, beispielsweise einen Thyristr; Fig.
Ib eine grafische Darstellung von in der in Fig,la dargestellten Schaltung ausgebildeten
Wellenformen; Fig. 2a und 2b den Fig. la bzw. Ib ähnliche Darstellungen eines weiteren
herkömmlichen Kommutationsvorgangs; Fig. 3a ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung
des idealen Kommutationsvorgangs für einen gesteuerten Halbleitergleichrichter gemäß
der Erfindung; Fig. 3b eine grafische Darstellung einer in der in Fig.3a dargestellten
Schaltung ausgebildeten Wellenform; Fig. 4a ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung
der Erfindung; Fig. 4b eine Darstellung der in der in Fig. 4a dargestellten Schaltung
ausgebildeten Wellenformen; Fig. 4c eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise
des in Fig. 4a dargestellten Übertragers; Fig. 5a ein schematisches Schaltbild einer
Kommutatorschaltung für einen gesteuerten Halbleitergleichrichter, mit der die Erfindung
besser als mit der in Fig. 4a dargestellten Schaltung durchführbar ist; Fig. 5b
eine grafische Darstellung von in der in Fig. 5a dargestellten Schaltung ausgebildeten
Wellenformen;
Fig. 6a und 6b den Fig. 5a bzw. 5b ähnliche Darstellungen
einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 6c ein Schaltbild einer Abwandlung gemäß
der Erfindung; Fig. 7 ein schematisches Schaltbild eines Systems zur Gleichstromsteuerung
unter Anwendung der Erfindung; Fig. 8 ein Teilschaltbild einer Abänderung der in
Fig. '? dargestellten Anordnung; Fig. 9 ein gegenüber Fig. 8 abgeändertes Schaltbild;
Fig. loa und lob Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen eines Teils der in
Fig. 9 dargestellten Anordnung; Fig. ?la ein gegenüber der in Fig. 7 dargestelltenAnordnung
abgeändertes Schaltbild; Fig. 7lb eine grafische Darstellung einer Spannungswellenform-entsprechend
der in Fig. 11a irgestellten Schaltung; Fig. 12 bis 18 schematische Schaltbilder
von Systemen zur Steuerung von zweiseitig gerichtetem Strom unter Anwendung der
Erfindung; und Fig. 19a und 19b schaubildlic-he Darstellungen verschiedener Abänderungen
des in der Erfindung verwendbaren Transformators In Fig. 1 ist das Prinzip eines
herkömmlichen Kommutationsvorgangs für einen gesteuerten Halbleitergleichrichter
dargestellt.
In der folgenden Beschreibung sind als gesteuerte Halbleitergleichrichter Gleichrichter
mit drei Elektroden verwendet. In Fig. 1a ist eine vereinfachte Kommutatorschaltung
dargestellt. Die wiedergegebene Anordnung weist einen Thyristor 1o mit drei Elektroden
und einen parallel zum Thyristor lo geschalteten Kommutatorkondensator 12 auf.
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Um den Thyristor 1o so kommutieren, daß ein Gleichstrom durch ihn
hindurchfließt, ist der Kommutatorkondensator 12, der mittels einer entsprechenden
(nicht dargestellten) Einrichtung auf eine vorbestimmte Spannung E geladen ist,
durch eine entsprechende, ebenfalls nicht dargestellte Einrichtung entgegen der
Durchflußrichtung des Transistors 1o angeschaltet. Dies ergibt sich aus der in Fig.
1 dargestellten Schaltungsanordnung. Der Thyristor 1o wird dann mit einem Entladestrom
ic des Kondensators 12 in Sperrichtung betrieben und dadurch außer Betrieb gesetzt.
Gleichzeitig übernimmt der Kondensator 12 den Strom 1.
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Wenn der Strom I an den Kondensator 12 angelegt wird, wird letzterer
weiter entladen. Der Kondensator entlädt sich am Ende eines Zeitintervalls und trägt
dadurch dazu bei, daß der Thyristor außer Betrieb gesetzt ist.Dieses Zeitintervall
wird als "Sperrzeit + bezeichnet.
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Nach seiner Abladung wird der Kondensator 12 wieder mit dem Strom
I mit einer gegenüber der dargestellten umgekehrten Polarität geladen. Die Spannung,
auf die der Kondensator 12 geladen ist, erreicht dann eine vorbestimmte Größe, die
in vielen Fällen im wesentlichen gleich dem-Spannungswert ist, auf den der Kondensator
12 vorläufig geladen
war, obwohl dies von der speziellen Schaltungsanordnung
abhängt. Nachdem sich der Kondensator 12 mit entgegengesetzter Polarität wieder
auf die vorbestimmte Spannung geladen hat, dann fließt der Kondensatorstrom zu einer
anderen (nicht dargestellten) Diode oder zu einem anderen Thyristor, wodurch die
Kommutation vervollständigt ist.
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Wenn der Kondensator 12 eine augenblickliche Spannung VC hat, dann
weist der Strom c und die Spannung VC des Kondensators die in Fig. Ib dargestellten
Wellenformen i und ii auf. Unter diesen Umständen kann dann die Sperrzeit tc" durch
die Gleichung tc r (1) ausgedrückt werden, in der C die Kapazität des Kondensators
12 darstellt Dies bedeutet, daß nur der in Fig - i schraffiert dargestellte Teil
des Stroms von dem Kondensator oder der Änderung in dessen elektrischer Ladung wirksam
dazu beiträgt, den Transistor 1o außer Betrieb zu setzen.
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Der Kommutatorkondensator 12 weist daher einen Ausnützungskoeffizient
Kc auf, der von demProdukt aus dem Strom I und der Sperrzeit tc, geteilt durch das
Produkt aus der Spannungsänderung #vc an dem Kondensator und der Kapazität C des
Condensators, bestimmt ist.
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Das heißt, der Ausnützungskoeffizient Kc wird durch die Gleichung
ausgedrückt:
in der vc gleich 2E ist, wie in Fig. 1b - ii dargestellt ist. Der
Kondensator hat demnach einen Ausnützungskoeffizient von 5o .
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Die vorbeschriebenen, im Kommutationsbetrieb betriebenen Kommutatorschaltungen
schließen McMurray- und Bedford-Inverterschaltungen sowie Gleichstromzerhakkerstufen
ein,die als Johnes- oder Morgan-Schaltungen bekannt sind. Die zur Zeit häufig verwendeten
McMurray-und Bedford-Inverterschaltungen sollen bei Optimalbetrieb einen Ausnützungskoeffizient
von 42,5 % haben, da der Strom auch an andere, in Fig. 1a nicht dargestellte Elemente
geliefert wird.
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In Fig. 2, in der dieselben Bezugszahlen und -zeichen die Elemente
bezeichnen, die mit den in Fig. 1 dargestellten übereinstimmen, ist ein anderes
herkömmliches Kommutationsverfahren für einen Thyristor mit drei Elektroden dargestellt.
Eine vereinfachte, in Fig. 2a dargestellte Kommutatorschaltung wird in Kommutationsbetrieb
betrieben und weist den Thyristor 1o, eine antiparallel zu dem Thyristor 1o geschaltete
Kommutatordiode 14 sowie eine parallel zu dem Thyristor 1o liegende Serienschaltung
eines Kommutatorkondensators 12 und einer Drossel 16 auf. In der dargestellten Anordnung
wird der Kommutatorkondensator 12 wiederholt abwechselnd über und von der Kommutatordrossel
16 oszillierend ge- und entladen.
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In Fig. 2b ist nur eine positive Halbperiode eines auf diese Weise
gebildeten sinusförmigen Stroms dargestellt.
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In einem der Halbperiode des oszillierenden Stroms entsprechenden
Zeitintervall ist der oszillierende Strom an dem Kondensator 12 größer als der zu
kommutierende
Strom 1. Der Teil des Zeitintervalls, in dem der
Strom ic größer ist als der Strom I, stellt eine Sperrzeit tc dar, in der der Thyristor.1o
außer Betrieb gesetzt wird.
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Die Sperrzeit tc wFd durch die Gleichung ausgedrückt:
in der L die Induktivität der Drossel 16 ist.
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Bei der in Fig. 2b dargestellten Wellenform i trägt nur der Strom
I, der für das Zeitintervall tc, wie schraffiert dargestellt ist, durch die Drossel
16 fließt, wirksam dazu bei, daß der Thyristor 1o außer Betrieb gesetzt wird. Wie
bei der Anordnung in Fig. 1a weist der Kondensator enen Ausnützungskoeffizient Kc
auf, der durch die Gleichung wiedergegeben werden kann:
Der Ausnützungskoeffizient hat einen Maximalwert Kc max gleich 0,56, wenn
gleich 2/3 ist.
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Aus dem Vorhergehenden it zu ersehen, daß bei herkömmlichen Kommutationsverfahren
der Kommutatorkondens ator einen Ausnützungskoeffizient aufweist, dessen höchster
möglicher Wert sich für die Anordnung der Fig. 1a nur auf 50 % und für die in Fig.
2a dargestellte Anordnung auf 56 % beziffert. Praktisch sind die herkömmlichen Kommutatorschaltungen
so groß ausgelegt, daß der Kommutatorkondensator für seinen Ausn'ützungskoeffizient
einen theoretischen Wert von ungeflihr 43 oder 50 ffi hat, da in ihnen gesonderte
Drosseln und die zugehörigen Elemente ang-eordnot sind.
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Gemäß der Erfindung liegt bei dem Kommutatorkondensator der Ausnützungskoeffizient
erheblich höher, verglichen mit den bisher bekannten Koeffizienten.
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In Fig. 3 ist ein ideales Kommutationsverfahren für einen Thyristor
gemäß der Erfindung dargestellt. In Fig.
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3a ist zu einem Thyristor 10 antiparallel eine K6mmutatordiode 16
und parallel eine ideale gommutationsquelle 18 geschaltet.
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Die Quelle 18 liefert für eine Sperrzeit tc, die erforderlich ist,
um den jetzt leitenden Thyristor 1o außer Betrieb zu setzen, einen Strom ic, der
um Lir höher liegt als ein zu kommutierender Strom I, wie in Fig. 3b dargestellt
ist. Der Strom bewirkt, daß Lir in Sperrrichtung an den abzuschaltenden Thyristor
10 angelegt wird, so daß der Strom 1, der zu dieser Zeit durch den Thyristor fließt,
zu der Quelle 18 fließen kann. Danach wird der Strom <ir weiterhin dem Thyristor
1o in Sperrrichtung zugeführt. Der Strom #ir fließt dann als Sperrstrom für kurze
Zeit zu Beginn der Sperrzeit tc oder für eine Anhäufungszeit bis zu einem Zeitpunkt
durch den Thy ristor 10, Zu dem der Thyristor die Sperrfähigkeit wiedergewinnt,
um dadurch die Freigabe der in dem Thyristor angehäuften Träger zu beschleunigen,
die umgekehrt das Abschalten des Thyristors beschleunigen. Nachdem der Thyristor
1o seine Sperrfähigkeit wiedergewonnen hat, fließt der Sperrstrom #ir für eine vorbestimmte
Abschaltzeit auch durch die Kommutatordiode 16, wodurch sichergestellt ist,daß der
Thyristor 10 auf der erforderlichen xinizalen 8perrspannung gehalten ist.
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Bei dem idealen Kommutationsvorgang muß, wie in Verbindung mit Fig.
3 vorbeschrieben, der Strom kommutiert und der Thyristor abgeschaltet werden, soweit
sowohl der Energieverbrauch als auch die Energieübertragung betroffen ist.
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In Fig. 4a ist das Prinzip der Erfindung dargestellt.
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In Fig. 4a ist eine Fig. 3? ähnliche Anordnung wiedergegeben, abgesehen
davon, daß die in Fig. 3a dargestellte ideale Kommutationsquelle durch eine Reihenschaltung
aus einem Kommutatorkondensator 12 und einem in seiner Gesamtheit mit 16 bezeichneten
Steuertransformator ersetzt. Der Transformator 16 weist eine Primärwicklung 16P,
die in Reihe mit dem Kondensator 12 geschaltet ist, und eine Sekundärwicklung 165
auf, die parallel zu einer Vorspannungsquelle 20 geschaltet ist.
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Der Punkt dient zur Anzeige der Polarität des augenblicklichen Stroms
oder der augenblicklichen Spannung für jede Transformatorwicklung. Mittels der Quelle
20 wird während der Betriebs ein Vormagnetisierungsstrom in in Richtung des in Fig.
4a dargestellten Pfeils an die Sekundärtransformatorwicklung 16S angelegt, wodurch
der Transformator 16 vormagnetisiert wird.
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Wenn andie Primärwicklung 16P des Transformators 16 eine Spannung
E angelegt ist (siehe Fig. 4b - i), bei der der Kommutatorkondensator 12 anfangs
mit der in Fig. 4a dargestellten Polarität geladen worden ist, dann ist ein Primärstrom,
der durch die primäre Transformatorwicklung 16P fließt, auf eine solcheGröße beschränkt,
daß-beide Wicklungen in den Ampèrewindungen gleich sind.~Das heißt, der Primärstrom
c wird durch folgende Gleichung ausedrückt:
ic = Is (5) Np in der
Np die Windungszahl der Primärwicklung 16P und Ns die Windungszahl der Sekundärwicklung
16S ist. Der Primärstrom i c ist gleich dem Entladestrom des Kondensators 12. Hierbei
ist der Entladestrom ic so gewählt, daß er größer ist als ein zu kommutierender
Strom 1.
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Unter diesen Umständen ist ein Differenzstrom irs der durch = c -I
(6) ausgedrückt wird, als Sperrstrom an denGhyristor 1o zur Unterstützung der Abschaltung
angelegt. Nachdem der Thyristor 1o seine Sperrfähigkeit wiedererlangt hat, umgeht
derselbe Strom 1 den Thyristor 1o und gießt über die Diode 14.
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Auf diese Weise entlädt sich der Kondensator 12 weiter mit dem konstanten
Strom, der durch die Gleichung (5) ausgedrückt ist, während der Transformator 16
eine Spannung VC an den Kondensator 12 angelegt hat (siehe Fig. 4b - i).
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Der Magnetfluß, der in dem (nicht dargestellten) Magnetkern des Transformators
16 erzeugt wird, wird nun anhand von Fig. 4c beschrieben, wobei für den Transformator
der Magnetfluß auf der Ordinate über einer Amperewindung AT auf der Abszisse aufgetragen
wird. Der Magnetfluß in dem Transformator 16, der anfangs auf den negativen gesättigten
Zustand N5 eingestellt ist, entspricht der an den Kondensator
12
angelegten Spannung vc und ändert sich ii seiner Größe entlang einer Bahn, die in
dem ungesättigten Bereich des ransformators ansteigt, wie durch den ausgezogenen
Pfeil in Fig. 4c angegeben ist. Die Spannung vc an dem Kondensator 12 wird dann
Null. Zu diesem Zeitpunkt liegt der Magnetflußpegel des Transformators 16 in dessen
ungesättigtem Bereich, so daß eine Spannung mit umgekehrtem Vorzeichen an der Primärwicklung
16P infolge der Ampèrewindungen induziert wird, die sich aus der erregten Sekundärwicklung
16S ergeben. Auch hierfür gelten die vorgenannten Gleichungen (1) und (2). Der Kondensator
12 wird dann mit einer gegenüber der dargestellten umgekehrten Polarität geladen.
Gleichzeitig ändert sich der Flußwert des Transormators 16 entlang einer Bahn, die
in den ungesättigten Bereich des Transformators fällt, wie durch den gestrichelten
Pfeil in Fig. 4c dargestellt ist. Schließlich kommt der Transformator 16 in den
negativen gesättigten Bereich, wo die Transformatorwirkung unwirksam wird.
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Zu diesem Zeitpunkt hat auch eine an den Thyristor 1o angelegte Durchlaßspannung
keine Wirkung und der zu kommutierende Strom I wird durch eine gesonderte Diode
oder einen anderen (nicht dargestellten) Thyristor übernommen, um das Laden des
Kondensators 12 zu beenden, wodurch dann eine Kommutationsperiode vervollständigt
ist.
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Wie bereits aus Fig. 4c zu ersehen ist, bleibt die Größe der über
der Zeit integrierten Spannung an dem Transformator 16 zwischen der Entladung und
der Ladung des Kondensators 12 unverändert. Der Transformator 16 kehrt also in seinen
negativen gesättigten Zustand gerade zu dem Zeitpunkt zurück, zu dem der Kondensator
12 wieder auf eine Spannung geladen ist, die der Spannung E, auf die der Kondensator
12 anfangs mit der dargestellten Polarität
geladen ist, entgegengesetzt
gleich ist. Die Spannung Vc an dem Kondensator 12 und die Spannung vp an der primären
Transformatorwicklung 16P ändern sich während der Kommutationsperiode, wie durch
die Wellenformen i und ii in Fig.4b dargestellt ist , während der Kondensatorstrom
ic unverändert bleibt, wie die Wellenform iii in Fig.4b zeigt.
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Die für das Abschalten des Transistors wirksame Sperrzeit tc kann
dann durch die Gleichung ausgedrückt werden:
Ns in der Np Is gleich 1 ist Der Sondensator 12 hat einen AusnützuRgskoeffizient
Kc, der durch
für die Kommutationsgrenze ausgedrückt ist, die der Beziehung #sIs-1 = +O genügt.
Das Symbol "+O"bedeutet, daB die Größe Ns/Np Is - 1 von der positiven Seite her
gegen Null konvergiert.
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Der Ausnützungskoeffizient Kc gemäß der Erfindung beläuft sich also
auf den Endwert von loo %, während der mit den bisher verwendeten Anordnungen erreichbare
Koeffizient, wie vorbeschrieben, einen Wert von 50 oder 56 ffi aufweist.
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Mit anderen Worten, die Erfindung kann die ideale Lommuta tionsfunktion
ausführen, wie bereits in Verbindung mit Fig.
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3 beschrinteri.
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Obwohl die Erfindung anhand von Fig. 4 in Form einer idealen Schaltungsanordnung
beschrieben worden ist, besitzen bei der praktischen Ausführung der Erfindung der
Kondensator 12 und der Transformator 16 unvermeidlich eine gewisse, wenn auch sehr
geringe Induktivität auf grund ihrer Verbindungsleitungen. fliese Induktivität kann
notwendig sein, um eine Stromanstiegs geschwinaigke it (di/dt) beim Anschalten eines
weiteren oder weiterer Halbleiterschalter zu steuern, die erforderlich sind, um
die in Fig. 4a dargestellte Schaltungsanordnung auszubilden. Ein solcher Schalter
kann ein Zusatzthyristor oder ein weiterer Hauptthyristor sein, obwohl solche Thyristoren
nicht dargestellt sind. Der Strom I kann dann abwechselnd auf einen solchen Hauptthyristor
und den Thyristor lo kommutiert werden, wie in Fig. 4a dargestellt.
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In Fig. 5 ist eine Anordnung dargestellt, die mit der Anordnung in
Fig. 4a weitgehend übereinstimmt, außer daß eine Serieninduktivität 16A zwischen
den Kondensator und die primäre Transformatorwicklung 16P geschaltet ist. Hierbei
sind dieselben Bezugsziffern und Buchstaben zur Kennzeichnung derselben Elemente
wie in Fig. 4 verwendet. Die Induktivität 16A kann eine Serieninduktivität sein,
beispielsweise eine Schaltungsinduktivität, wie vorbeschrieben, eine dem Transformator
16 anhaftende Streuinduktivität und/oder eine Drossel zur Steuerung der Anstiegs
geschwindigkeit einer positiven Sperrspannung.
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In der in Fig. 5a dargestellten Anordnung vergeht notwendigerweise
eine gewisse Zeit, bis der Strom für den Kondensator die durch Gleichung (5) bestimmte
Größe erreicht. Während dieser Zeit ist die Spannung an dem Kondensator
als
eine Spannung vA an der Induktivität 16A angelegt. Dies ist dann richtig, wenn der
Kondensatorstrom abklingt, nachdem der Kondensator mit der entgeggesetzten Polarität
wieder geladen ist. Der Kondensatorstrom i besitzt dann eine Anstiegszeit tu und
eine Abfallzeit, die etwa gleich der Anstiegszeit ist, wodurch ein nicht oszillierender
Strom in Form eines Kegelstumpfes geschaffen ist, wie durch die Wellenform iii in
Fig. 4b dargestellt. Die Sperrzeit tc für den Thyristor lo wird durch ein Zeitintervall
bestimmt, während dem die Größe der Wellenform iii den zu kommutierenden Strom I
übersteigt. Die Spannung VC an dem Kondensator 12 ändert sich dann entsprechend
der in Fig. 4b dargestellten Wellenform; die Spannung Vp an der primären Transformatorwicklung
16P weist eine Wellenform ii auf, die in Fig. 5b zusammen mit der Spannung vA an
der Induktivität 16A dargestellt ist, die auf jeder Seite mit der Wellenform der
Spannung Vp vermischt ist.
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In Fig. 6, in der dieselben Bezugszeichen und -buchstaben die Bauteile
bezeichnen, die den in Fig.5 verwendeten entsprechen, ist eine Kommutatorschaltung
gemäß dem Prinzip der Erfindung dargestellt, wie es bereits in Verbindung mit den
Fig. 4 und 5 beschrieben ist. Die dargestellte Anordnung weist einen gesteuerten
Halbleitergleichrichter, beispielsweise einen Thyristor lo auf, der zwischen eine
Gleichstromquelle und einen (nicht dargestellten) Verbraucher geschaltet ist und
über den, wenn er angeschaltet ist, ein Strom I fließt.
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Die Anordnung weist weiterhin eine erste Schaltungseinrichtung mit
dem Kommutatorkondensator 12 für den Umgehungs- oder Durchlaßstrom I für den Thyristor
und eine zweite Schaltungseinrichtung mit der lialbleiterdiode 14
auf,
über die ein Sperrstrom für den Thyristor 1o fließt.
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Ein Steuertransformator 16 ist mit seiner Primärwic-klung 16P zwischen
den Kondensator 12 und den Thyristor 1o und mit der Sekundärwicklung 16S in Reihe
mit dem Thyristor lo geschaltet. Der Strom I, der von dem Thyristor 1o kommt, fließt
über die Sekundärwicklung 16S des Transformators und magnetisiert diesen vor. Die
in Fig. 6a dargestellte Form der Erfindung kann als "automatisch vorgespannte Ausfü-hrungsform"
bezeichnet werden. In vielen Fällen ist der Strom I ein Verbraucherstrom.
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Wenn der Sekundärstrom Is in Fig. 5a dem Strom I in Fig.
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6a entspricht, dann kann der Kondensatorstrom ic (siehe die Wellenform
iii in Fig. 6b) durch die Gleichung Ns ic = I (9) Np und der Sperrstrom zur für
den Thyristor 10, der über die Diode 14 fließt, durch die Gleichung Ns - Np ir =
I (10) Np ausgedrückt werden. Wenn der Strom I während der Kommutatorperiode ebenso
wie für induktive Belastung als konstant belastet werden kann, dann wird der Kondensator
auf eine Spannung geladen, die entgegengesetzt gleich der Spannung E ist, mit der
er anfangs geladen ist (siehe Wellenform i in Fig. 6b). Wenn der Kondensator auf
diese Spannung geladen ist, dann ist die Sperrzeit tc beendet. Dies kann dann durch
tc = 2E C (11)
ausgedrückt werden, wobei n = Ns#-#Np ist. Andererseits
kann der Ausnützungskoeffizient Kc des Kondensators durch die Gleichung
ausgedrückt werden. Wird in Gleichung (12) n=+O gesetzt, dann wird Kc = 1,0. Das
heißt, der Ausnützungskoeffizient Kc hat den Idealwert von 100 9'. Wenn ein Erregungsstrom
für den Transformator 16 und die Induktivität 16A berücksichtigt wird, dann kann
sich der Wert "n" von 0,1 bis 0,33 ändern, wobei dann der Ausnützungskoeffizient
von 9o bis 75 % reicht.
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Der in Fig. 6a dargestelste Tr£sformator 16 kann ein Spartransformator
16' sein, wie in Fig. 6c dargestellt ist. In diesem Fall ist dann der Kondensator
12 mit der Verbindung der Primär- und Se@undärwicklungen 16'P bzw.
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16'S verbunden.
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Die Erfindung ist in einem Gleichspannungs-Regelsystem, wie sie in
den Fig. 7 bis 11 dargestellt sind, wirksam anwendbar. Auch in diesen Figuren sind
dieselben oder ähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Eine
in Fig. 7 dargestellte Anordnung weist eine Gleichspannungs-Zerhackerachaltung mit
einem Hauptthyristor 1o und einem sättigbaren Transformator 16, im vorliegenden
Fall einen Spartransformator, auf, der Reihe mit einem positiven und einem negativen
Anschluß A bzw. K geschaltet ist. Die Gleichspannungs-Zerackerschaltung weist weiterhin
eine Halbleiter-Kommutatordiode 14, die antiparallel zu dem Thyristor Io geschaltet
ist, und eine Serienschaltung aus einem Zusatzthyristor 92 und einer Zusatz-Halbleiterdiode
24 auf die @@ischen
die Katode des Hauptthyristors und einen Zwischenabgriff
an dem Transformator 16 geschaltet sind. Der Thyristor 22 und die Diode 24 weisen
dieselbe Polarität wie der Thyristor 1o auf. Parallel zu dem Zusatzthyristor 22
ist eine Reihenschaltung eines Kommutatorkondensators 12 und einer Drosselspule
26 geschaltet. Die Bauelemente 1o, 12, 14 und 16 sind die gleichen wie die in Fig.
6 dargestellten.
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Die Anordnung weist weiterhin eine Gleichstromquelle 28 mit positiven
und negativen Anschlüssen P bzw. N, einen Verbraucher 30, der zwischen die Anschlüsse
P und A geschaltet ist, sowie eine Haupt-Halbleiterdiode 32 auf, die zwischen den
positiven Anschluß P und die Verbindung des Transformators 16 und den Thyristor
1o geschaltet ist. Die negativen Anschlüsse N und K sind miteinander verbunden.
Wenn gewünscht, kann die Hauptdiode 32 zwischen den positiven Anschluß P der Stromquelle
28 und den positiven Anschluß A der Zerhackerschaltung oder den Zwischenabgrff an
dem Transformator 16 in der Lage 32' oder 32" geschaltet werden, wie in Fig. 7 durch
gestrichelte Linien dargestellt ist.
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Im Betrieb hat die Stromquelle 28 den Kommutatorkondensator 12 über
den Verbraucher 30, einen Teil der Spartransformatorwicklung, die Zusatzdiode 24
und die Kommutatordrossel 26 mit der dargestellten Polarität geladen. Der Hauptthyristor
1o wird dann mit einer entsprechenden (nicht dargestellten) Einrichtung gezündet,
so daß dann die Stromquelle 28 einen Strom I über den Transformator und den nunmehr
leitenden Thyristor 1o an den Verbraucher 30 liefert. Wenn der Transformator so
gewählt ist, daß er in einem sehr kurzen, für die Kommutation erforderlichen Zeitintervall
gesättigt wird, dann weist der Transformator
16 einen Magnetfluß
auf, der unmittelbar seinen negativen gesättigten Wert erreicht.
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Hierauf wird der Zusatzthyristor 22 durch eine entsprechende (ebenfalls
nicht dargestellte) Einrichtung gezündet, wodurch der anfangs geladene Kondensator
12 oszillierend über eine geschlossene Schleife aus dem Kondensator 12, der Drosselspule
26 und dem Zusatzthyristor 22 entladen wird. Der Kondensator lädt sich dann wieder,allerdings
mit einer gegenüber der dargestellten umgekehrten Polarität. Der damit geladene
Kondensator 12 neigt dazu, sich über die Zusatzdiode 24 zu entladen. Wenn die Drosselspule
26 eine vernachlässigbare Induktivität besitzt, dann ist die sich ergebende Schaltungsanordnung
vollkommen gleich wie die in Fig. 6c dargestellte. Die Anordnung der Fig. 7 arbeitet
daher gemäß der Erfindung in Kommutatorbetrieb.
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Insbesondere liefert der entgegengesetzt geladene Kondensator 12 einen
Kondensatorstrom c an die Zusatzdiode 24 und einen Sperrstrom r an den Thyristor
1o oder die Diode 14, wie oben in Verbindung mit Fig. 6a beschrieben ist.Andererseits
fließt über den Anschluß A ein Verbraucherstrom I, dessen Größe aufgrund einer Induktivität
in dem Verbraucher 3o als konstant betrachtet werden kann. Wenn die Spannung an
dem Kondensator 12 eine gegenüber der dargestellten umgekehrte Polarität aufweist,
dann wird an dem Transformator 16 eine Spannung in positiver Richtung induziert,
was durch den Pfeil für den Strom 1r in Fig. 7 angegeben ist. Wenn dann der Kondensator
12 wieder mit der dargestellten Polarität geladen ist, dann wird an dem Transformator
16 eine Spannung in einer Richtung induziert, die der dargestellten entgegengesetzt
ist, so daß der Flußwert des Kondensators 16 sich wieder in Richtung
einer
negativen Sättigung bewegt. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Kondensator 12 auf die
ursprüngliche Spannung mit der dargestellten Polarität geladen ist, dann erreicht
der Transformator16 die negative Sättigung und die Kommutationsperiode ist vollständig.
Danach fließt der Verbraucherstrom I über die Hauptdiode 32, da sich der Transformator
16 in negativem, gesättigten Zustand befindet. In diesem Fall ist dann die Hauptdiode
32 in der Lage 32' oder 32" angeordnet, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 7
dargestellt ist. Der Hauptthyristor 10 kann dann gezündet werden, wodurch sich der
vorbeschriebene Vorgang wiederholt.
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In der Schaltungsanordnung der Fig. 7 ist bei Kommutatorbetrieb der
Haupttransistorio aufgrund folgender Vorgange fortlaufend in Sperrichtung betrieben:
Nachdem die Polarität der Spannung an dem Kondensator 12 umgekehrt worden ist, fließt
der Verbraucherstrom I in den Teil der Wicklung des Transformators 16, die zwischen
dem Anschluß A und der Zusatzdiode 24 angeordnet ist, wodurch sich ein Strom zum
Wiederladen des Kondensators ergibt. Der Strom I schafft einen Primärstrom für den
Transformator 16, um an dem Windungsteil, das auf der Seite des Hauptthyristors
1o angeordnet ist, eine elektromotorische Kraft zu induzieren, die für den Sperrstrom
für den Thyristor sorgt, was bereits durch den Punkt neben.dem Transformator angedeutet
ist.
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In der in Fig. 8 dargestellten Anordnung ist der sättigbare Transformator
16 zwischen den Haupttransistor 1o und denAnschluß K und nicht den Anschluß A geschaltet.
Der Kondensator 12 ist auf einer Seite mit dem Hauptthyristor 1o über einen Zusatzthyristor
22a, der umgekehrt wie der Hauptthyristor 1o gepolt ist, und auf der anderen Seite
mit dhem Zwischenabgriff an dem Transformator
16 verbunden. Der
Kondensator 12 ist parallel zu einer Serienschaltung aus einem Zusatzthyristor 22b
und einer Kommutatordrosselspule 26 geschaltet; die beiden Zusatzthyristoren sind
gleich gepolt.
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Bei Betrieb wird durch Zünden des Zusatzthyristors 22b der Kondensator
12 anfangs mit der dargestellten Polarität geladen und dann mit der entgegengesetzten
Polarität auf die gleiche Weise geladen, wie in Verbindung mit Fig. 7 bereits beschrieben.
Dann wird der Zusatzthyristor 22a gezündet; hierdurch ist dann die SchaltungsausbQldung
mit der in Fig. 6a dargestellten identisch. Dann wird die Eommutatorperiode fortgesetzt.
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Die Anordnung der. Fig. 9 unterscheidet sich von der in Fig. 7 dargestellten
Anordnung; der Kondensator 12 ist zwischen die Anodenelektroden der Thyristoren
1o und 22 geschaltet und die Drosselspule 26 liegt in Reihe mit der Diode 24 und
nicht mit dem Kondensator12; der Verbraucher ist zwischen die Anschlüsse K und N
geschaltet.
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Weiterhin ist der Zusatzthyristor 22 mit der Katode unmittelbar an
den Zwischenabgriff an dem Transformator 16 und die Hauptdiode 32 mit ihrer Anode
an den negativen Anschluß N und mit ihrer Katode an die Verbindung des Hauptthyristors
lo und des Transformators 16 geschaltet. Wie bei der in Fig. 7 dargestellten Anordnung
kann die Diode 32 auch an den Stellen 32' oder 32" angeordnet sein, wie durch gestrichelte
Linien in Fig. 9 angedeutet ist.
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Im Betrieb ist der Zusatzthyristor 22 zuerst gezündet worden, so daß
der Kondensator 22 mit der dargestellten Polarität geladen ist. Dann wird der HauptthyrJ-stor
lo gezündet, so daß ein Strom von-der Stromquelle 28 über den leitenden Thyristor
lo und den Transforuater
16 in den Verbraucher 'lo fließt. Unmittelbar
nachdem der Hauptthyristor-lo gezündet worden ist, wird der Zusatzthyristor 22 automatisch
abgeschaltet und der Kondensator 12 wird über den Hauptthyristor lo, die Zusatzdiode
24 und dE Drosselspule 26 mit der umgekehrten Polarität geladen, als dargestellt
ist.Mittels des Kondensators 12 ist dann der Thyristor lo in Sperrichtung betrieben
und dadurch abgeschaltet. In dieser Zeit wird dann der Zusatzthyristor 22 gezündet,
wodurch die Anordnung in eine Schaltung überführt ist, die genau mit der in Fig.
6 dargestellten übereinstimmt. Die Anordnung arbeitet dann in Kommutatorbetrieb.
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Nach Vervollständigung der Kommutatorperiode ist der Kommutatorkondensator
12 mit der dargestellten Polarität geladen und der vorbeschriebene Vorgang wiederholt
sich.
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In den Fig. ?oa und lob sind verschiedene Abänderungen der in Fig.
9 dargestellten Andnung wi ederge geben. In Fig. ?oa ist die in Fig. 9 dargestellte
Drosselspule 26 weggelassen und statt dessen ist die gedbtigte Induktivität des
Transformators lo vorgesehen.
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In Fig. lob ist der Transformator 16 mit dem positiven Anschluß A
und nicht mit dem positiven Anschluß K verbunden. Der Kondensator 12 ist auf der
einen Seite mit dem Zwischenabgriff des Transformators 16 und auf der anderen Seite
über die Drosselspule 26 mit dem Zusatzthyristor 22 und der Zusatzdiode 24 verbunden.
Diese Maßnahme ist zur Steuerung der Anstiegs geschwindigkeit des Stroms (di/dt)
beim Anschalten des Zusatzthyristors 22 wirksam. Bei Kommutatorbetrieb ist die Anordnung
in
eine Schaltungsanordnung überführt, die einer Kombination der
bereits beschriebenen, in den Fig. 5 und 6 dargestellt ten Schaltungsanordnungen
entspricht.
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In Fig. 11a sind der erste Zusatzthyristor 22a, die Kommutatordrosselspule
26 und der zweite Zusatzthyristor 22b in der genannten Reihenfolge über den Anschluß
A in Reihe parallel zu den positiven und negativen Anschlüssen P und N der Stromquelle
28 geschaltet. Der Hauptthyristor 10,ZU dem antiparallel die Diode 14 geschaltet
ist, ist über den sättigbaren Transformator 16 und den Verbraucher 30 mit dem negativen
Anschluß N der Stromquelle 28 verbunden. Ein Zwischenabgriff des Transformators
16 ist über die Hauptdiode 32 mit dem negativen Anschluß N und der andere Zwischenabgriff
über den Kondensator 12 mit der Verbindung des ersten Zusatzthyristors 22a und der
Drosselspule 26 verbunden.
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Die Anordnung ist insbesondere zur Steuerung eines Verbrauchers geeignet,
der von einer Niederspannungsquelle mit einem hohen Strom versorgt wird, beispielsweise
zur Steuerung von Motoren für Fahrzeuge, die von ihren Batterien gespeist werden.
Hierbei ist es vorteilhaft, daß der Kondensator 12, wenn gewünscht, mit einer hohen
Spannung geladen werden kann, ohne daß die Ladespannung von der Spannung E der Quelle
begrenzt wird.
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Die Betrieb-sweise der Anordnung wird in Verbindung mit Fig. lib beschrieben.
Zum Zeitpunkt T1 ist der erste Zusatzthyristor 22a gezündet worden, um den Kondensator
12 über den Transformator 16 und den Verbraucher 30 zu laden, bis der Kondensator
12 eine Ladespannung, die gleich der Spannung E der Quelle 28 ist, mit einer Polarität
aufweist, die der dargestellten entgegengesetzt ist. Zu dieser Zeit ist der Zusatzthyristor
22a durch den geladenen Kondensator 12 in Sperrichtung betrieben und dadurch außer
Betrieb
gesetzt; der Transformator 16 erreicht seinen negativen Sättigungszustand. Unter
der Annahme, daß de Kondensatorspannung vc mit der dargestellten Polarität positiv
ist, hat diese Spannung Vc zum Zeitpunkt T2 eine Grö-Be -E, wie in Fig. 11b dargestellt
ist.
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Zum Zeitpunkt T3 werden dann die Thyristoren 1o und 22b gezündet.
Durch die Zündung des Hauptthyristors 1o wird dann unmittelbar ein Verbraucherstrom
I an den Verbraucher 30 über den leitenden Thyristor io und den Transformator 16
geliefert,da letzterer sich in negativem Sättigungszustand befindet. Solange der
Zusatzthyristor 22b leitend ist, wird andererseits der Kondensator 12 mit derdargestellten
Polarität oszillierend über eine Schleife aus dem Kondensator 12, der Drosselspule
26, dem leitenden Thyristor 22b, der Diode 32 und den Wicklungsteil des Transformators
16 geladen, der zwischen den zwei Zwischenabgriffen liegt. Wenn die Spannung Vc
an dem Kondensator 12 um den Wert +E oszilliert und anfangs auf dem Wert -E war,
dann erreicht die Spannung VC nach einer halben Periode der natürlichen Schwingung
in der vorerwähnten Schleife zum Zeitpunkt T4 einen Wert von +3E. Der Thyristor
22b ist dann in Sperrichtung betrieben und wird außer Betrieb gesetzt.
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Wenn dann der Zusatzthyristor 22a zum Zeitpunkt T5 gezündet wird,
dann ist die Anordnung in die in Fig. 6 dargestellte Schaltungsanordnung überführt,
wobei der Kondensator 12 eine anfängliche Ladespannung von +3E hat.
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Der Transformator 16 ist dann solange nicht gesättigt,bis die Kondensatorspannung
vc auf einen Wert von -3E abfällt.
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Unter diesen Umständen will sich dann der Kondensator 12 auf die Spannung
vcvon -3E mit einer Polarität aufladen, die der dargestellten entgegengesetzt ist,
da die Diode 14 leitend ist.
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Der Transformator 16 soll zwischen dem Teil der Wicklung, die zwischen
dem Thyristor 1o und der Diode 32 angeordnet ist, und dem übrigen Teil ein Wicklungsverhältnis
von m aufweisen. Unter dieser Bedingung wird dann die Hauptdiode 32 nicht leitend,
bevor der mit "m" bezeichnete Wicklungsteil eine Spannung E aufweist. Die Betriebsweise
der Anordnung wird im folgenden in Verbindung mit verschiedenen Werten von "m' beschrieben.
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A) 1 m Der-Kondensator 12 ist negativ auf eine Spannung Vc = -E/m
(11) geladen Dies passiert zu einem Zeitpunkt U6 der von dem Zeitpunkt U5 durch
ein Zeitintervall t'1 getrennt ist.
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Nachdem die Spannung vc den Wert -E/m erreicht hat, fällt der Kondensatorstrom
auf Nul2; der Transformator 16 hat aber noch nicht seiner. negativen Sättigungszustand
erreicht. Es verstreicht daher ein Zeitintervall t'2, in dem sowohl über den Thyristor
1o als auch über die Diode 14 Ströme fließen. Das Zeltintervall t'2 ist zu einem
Zeitpunkt T7 beendet, in dem der Transformator 16 seinen negativen Sättigungszustand
erreicht. Nachdem der Transformator 16 negativ gesättigt ist, wird die Diode 14
außer Betrieb gesetzt und es fließt nur noch ein Strom durch der Hauptthyristor
10. Mit anderen Worten, die Summe des Zeitintervalls t'1, in dem die Kondensatorspannung
vc abnimmt, und das gerade beschriebene Zatintervall t'2 stellt eine erste Sperrzeit
t'c für den Thyristor 1o dar.
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Zum Zeitpunkt T8 werden dann der Hauptthyristor lo und der Zusatzthyristor
22b wieder gezündet, so daß von der Quelle 28 der Verbraucherstrom zu dem Verbraucher
3o fließt d der Kondensator 12 von der Stromquelle 28 über die Drosselspule 26,
wie vorbeschrieben, oszillierend geladen wird In diesem Fall weist dann die Kondensatorspannung
Vc
den Anfangswert von -E/m auf, so daß nach einer Halbperiode
der natürlichen Schwingung zum Zeitpunkt T9 die Spannung Vc an dem Kondensator 12
positiv geladen ist und einen Wert aufweist von vc = (2+T1)E (13) Zum Zeitpunkt
T10 wird der Zusatzthyristor 22a gezündet, wodurch die Anordnung in die in Fig.
6 dargestellte Schaltungsanordnung überführt wird. Unter diesen Umständen ändert
sich dann die Kondensatorspannung Vc in negativer Richtung, solange der Hauptthyristor
1o eingeschaltet ist; zum Zeitpunkt T11 weist dann die Spannung vc einen Wert von
-E/m auf. Zu diesem Zeitpunkt ist der Transformator 16 noch ungesättigt, so daß
auf ein Zeitintervall t1, während dem die Spannung VC abnimmt, ein weiteres Zeitintervall
t2 folgt, während dem die Diode 14 auch den Strom leitet. Das Zeitintervall t2 wird
im folgenden als fortdauernde Kommutatorperiode oder Zeit bezeichnet und endet zum
Zeitpunkt T12 Die Summe der Zeitintervalle t1 und t2 stellt somit die folgende Sperrzeit
t'c für den Hauptthyristor 1o dar.
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Danach wird der vorbeschriebene Vorgang wiederholt.
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B) 5< 1 # 3 m Der vorbeschriebene Vorgang wird wiederholt, bis
der Zeitpunkt T5 erreicht ist. Danach wird der Kondensator 12 aufeine Spannung Vc
mit einem Wert von -3E geladen.
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Dann werden der Hauptthyristor 1o und der Zusatzthyristor 22b gezündet
und die Spannung Vc erreicht einen Wert von +5E. Danach wird der Zusatzthyristor
22a gezündet
und die Kondensatorspannung Vc erreicht einen Wert
von -E/m. Eine weitere Zündung der beiden Thyristoren 10 und 22b führt zu einer
Spannung Vc = (2+1-)E Die Kondensatorspannung Vc andert sich dann wiederholt zwischen
dem positiven Wert vt = (2+1-)E und dem negativen Wert vc- = E c da der Vorgang
weiterläuft.
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C) Ein beliebiger Wert m Der Kondensator 12 weist einen eingeschwungenen
Zustand auf und ist mit Spannungen geladen, die durch die Gleichungen (12) bzw.
(13) ausgedrückt sind. Wenn l/m zunimmt, wird das Zeitintervall, an dessen Ende
die Spannung vc einen der eingeschwungenen Werte erreicht, im Sinn einer Systemperiode
verlängert, wenn der Transformator 16 bei der Verkettung des Magnetflusses mit der
Wicklung vernachlässigbar niedrige Verluste aufweist.
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Bezüglich der Sperrzeit tc errechnet sich das Zeitintervall t1, während
dem die Kondensatorspannung abnimmt,aus den Gleichungen (lo), (12) und (13) zu:
Aufgrund der Bedingung, daß der absolute Wert der über die Zeit integrierten Spannung
an dem Transformator sich für die positiven und negativen Spannungen nicht ändert,
kann die fortdauernde Sperrzeit oder Periode t2 berechnet werden aus t2 = 2#####
#E (15) wenn der Strom I ein fester Wert ist. Durch Summieren der Gleichungen (14)
und (15) ergibt sich für die gesamte Sperrzeit tc zu
für Of n und 0<m1 + n.
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Aus den angeführten Ungleichungen (17) ergibt sich: Je kleiner sowohl
"m" als auch "n" sind, um so länger wird die Sperrzeit tc und der Kommutatorkondensator
wird auf eine höhere Spannung aufgeladen.
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Wenn sich die Kondensatorspannung Vc um #vc = 2(1+#)E wandert, dann
hat der Kondensator einen Ausnützungskoeffizent Kc von
Der Koeffizient Kc kann also größer als Eins werden und zwar deswegen, weil der
Koeffizient Kc so veranschlagt wird, daß in der Sperrzeit tc das Zeitintervall t2
liegt, in dem der Thyristor allein aufgrund der Wirkung des zugeordneten Transformators
in Sperrichtung betrieben ist. Wenn die Gleichung (14) für das Zeitintervall t1Merwendet
wird, erre-chnet sich der Ausnützungskoeffizient K'c zu
Die Gleichung (19) ist identisch mit der Gleichung (11), die aus der in Fig. 6a
dargestellten Grundschaltung erhalten worden ist.
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Der Haupttransistor ist also tatsächlich in Sperrichtung für das Zeitintervall,
das das Zeitintervall t2 umfaßt,in
Sperrichtung betrieben, was
sich allein aufgrund der Wirkung des Transformators ergibt. Je größer daher der
Wert "m" ist, um so kleiner ist das Volt-Ampère-Verhältnis, das fiir den Kondensator
erforderlich ist. Der Wert m und das Volt-Ampère-Verhältnis des Kondensators muß
daher anhand sämtlicher Betriebsdaten eines im Handel erhältlichen Kondensators
sowie anhand anderer Daten bestimmt werden.
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Gemäß der Erfindung ist es sehr wichtig, daß die andauernde Kommutatorperiode
tc geschaffen ist, während der derThyr1stor nur aufgrund der Wirkung des Transformators
umgekehrt vorgespannt bzw. in Sperrichtung betrieben ist. Dieses Merkmal weist aber
nicht nur die in Fig.
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11 dargestellte Schaltungsanordnung auf. Dies kann im allgemeinen
durch zusätzliche Einrichtungen zur festen Einstellung der an dem Transformator
16 induzierten Sperrspannung mittels des Hauptthyristors 1o und der antiparallel
geschalteten Diode 14 in dem Zeitintervall realisiert werden, während dem sich der
Transformator in ungesättigtem Zustand befindet.
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Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem Gleichspannungs-Steuersystem
zur Steuerung eines in einer Richtung wirkenden Ausgangsstroms beschrieben ist,
kann sie genaue sogut für Steuersysteme zur Steuerung von in beiden Richtungen wirkenden
Ausgangsströmen verwendet werden, wie in den Fig. 12 bis 18 dargestellt ist, in
denen die gleichen Bezugs zeichen die identischen oder ähnlichen Bauelemente wie
in den Fig. 7 bis 11 bezeichnen. Bei den zuletzt erwähnten Steuersystemen weist
die Erfindung eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten auf und ist zur Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzung,
zur reversiblen ( rl eichspannunFssteuerung oder zur Pulsbreitenmodulation verwendbar.
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Eine in Fig. 12 dargestellte Anordnung weist zwei Hauptthyristoren
ioa und lob auf, die in Reihe zwischen die positiven und negativen Anschlüsse P
bzw. N einer nicht dargestellten Gleichstromquelle geschaltet sind. Zu Jedem der
Hauptthyristoren loa und lob ist eine Diode 14a bzw. 14b antiparallel geschaltet;
die beiden Dioden dienen als Hauptdioden 36a oder 36b. Die Anordnung weist weiter
zwei Zusatzthyristoren 22a und 22b auf, die in Reihe zwischen die Anschlüsse P und
N geschaltet sind, sowie den sättigbaren Transformator 16, der auf einer Seite an
die Verbindungsleitung zwischen den Hauptthyristoren loa und lob sowie der Dioden
14a und 14b und mit der anderen Seite an den Ausgangsanschluß 0 angeschaltet ist.Wie
in der Anordnung in Fig. 6a oder 6b ist der Transformator 16 ein 11automatisch vormagnetisierter1,
Transformator. Der Kommutatorkondensator 12 ist auf einer Seite mit einem Zwischenal;rjff
an dem Transformator 16 und an der anderen Seite mit der Verbindungsleitung zwischen
den Zusatzthyristoren 22a und 22b verbunden. Alle Thyristoren weisen dieselbe Polarität
auf.
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Wenn, wie in der Anordnung der Fig. 11, ein Verbraucherstrom von dem
positiven Anschluß P über den durchgeschiteten Thyristor loa und den Transformator
16 zu dem Ausgangsanschluß 0 geliefert wird, dann wird der Kondensator 12 mit der
dargestellten Polarität geladen und der Transformator 16 befindet sich in dem positiven
Sättimnfrszustand. Nach dem Durchschalten des Zusatzthyristors 22a wird die Spannung
mit der dargestellten Polarität an dem Kondensator 12 über den Transformator 16
an den Thyristor loa angelegt, der dadurch zu Beginn des Kommutationsvorgangs abgeschaltet
bzw. außer Betrieb gesetzt wird, wie in Verbindung mit den Fig. 6a und 6b vorbeschrieben.
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Wenn der Verbraucherstrom andererseits von dem negativen Anschluß
N über den leitenden Thyristor lob und den Transformator 16 an den AusgangsanschluB
O geliefert wird, dann befindet sich der Transformator 16 in dem negativen Sättigungszustand,
während der Kondensator mit einer Polarität geladen worden ist, die der dargestellten
entgegengesetzt ist. Bei Durchschalten des Zusatzthyristors 22b wiederholt sich
der in Verbindung mit dem Durchschalten des Zusatzthyristors 22a vorbeschriebene
Vorgang.
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In der in Fig. 13 dargestellten Anordnung ist eine Serienschaltung
eines Thyristors loa und einer sättigbaren Drosselspule 14a zusammen mit einer ähnlichen
Serienschaltung einer sättigbaren Drosselspule 40b und eines Thyristors lob in Reihe
zwischen die positiven und negativen Anschlüsse P bzw. N geschaltet; die Verbindungsleitung
zwischen den beiden Drosselspulen 4oa und 4ob ist über die Sekundärwicklung 16S
des sättigbaren Transformators 16 mit dem Ausgangsanschluß 0 verbunden. Zu jeder
der beiden Serienschaltungen ist die Hauptdiode 32a bzw. 32b mit einer zu dem entsprechenden
Thyristor entgegengesetzten Polarität parallelgeschaltet.
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Die Diode 14a, die mit entgegengesetzter Polarität zu dem Thyristor
loa geschaltet ist, ist über einen Kommutatortransformator 42 mit der Diode 14b
verbunden, die ebenfalls mit entgegengesetzter Polarität parallel zu dem Thyristor
lob liegt. Der Transformator 42 weist einen Nittenabgriff auf, der über die primäre
Transformatorwicklung 16P mit der Verbindungsleitung zwischen den beiden Kommutatorkondensatoren
12a und Çb verbunden ist, die in Reihe zwischen die Anschlüsse P und N geschaltet
sind.
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Wenn der Thyristor 1oa leitend ist und dadurch der Strom I von dem
positiven Anschluß P über den leitenden Uhyristor loa, die Drosselspule4>a und
die sekundäre Transformatorwicklung 16S zu dem Ausgangsanschluß 0 fließt, dann wird
der Kondensator 12b mit der dargestellten Polarität geladen, während der Kondensator
12a in ungeladenem Zustand bleibt. Zusätzlich befindet sich dann die sättigbare
Drosselspule 40a in gesättigtem Zustand, während die Drosselspule 40b und der Kommutatortransformator
42 noch in ungesättigtem Zustand sind. Der Transformator 16 hat ebenfalls seinen
negativen Sättigungszustand erreicht.
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Durch das Durchschalten des Thyristors lob wird dann das Potential
an dem Mittenabgriff an dem Kommutatortransformator 42 gleich einem Potential, das
zwischen dem Potential an den Anschlüssen P und N liegt. Der Kondensator 12b will
sich dann zu dem Mittenabgriff an dem Kommutatortransformator 42 hin entladen. In
ähnlicher Weise will sich der Kondensator 12a über den Mittenabgriff an dem Kommutatortransformator
42 von dem Anschluß P her laden.
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Das Laden bzw. Entladen der Kondensatoren 12a und 12b ist über die
primäre Transformatorwicklung 16P erreicht; die sich ergebenden Lade- undEntladeströme
sind jeweils auf einen solchen Wert beschränkt, daß die Primärwicklung Ampèrewindungen
aufweist, die gleich den Amperewindungen sind, die der durch die Sekundärwicklung
fließende Verbraucherstrom schafft.
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Andererseits wird mittels des Kommutatortransformators 42 der Lade-
oder Entladestrom in zwei gleiche Teile geteilt, die auf die Seite der Thyristoren
loa bzw. lob fließen. Mit anderen Worten, der Kommutatortransformator 42 dient als
Spartransformator zur Verdoppelung einer Spannung.
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Andererseits weist der Transformator 16 ein vorbestimmtes Windungsverhältnis
derart auf, daß der Lade- oder Entladestrom für den Kondensator 12a oder 12b, der
über den hyristor loa fließt, einen Wert (1+n)I aufweist, der etwas größer ist als
der zu kommutierende Verbraucherstrom I,der über die sättigbare Drosselspule 40a
und die sekundäre Transformatorwicklung 16S fließt. Das heißt, der Transformator
16 ist so ausgelegt und gebaut, daß ein Strom mit einem Wert von 2(n+1)I über seine
Primärwicklung 16P fließt, wobei der Kommutatortransformator 42 den Strom halbiert.
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Wenn das Potential an der Verbindung zwischen den Kondensatoren 12a
und 12b gleich dem Potential an dem Mittenabgriff an dem Kommutatortransformator
42 ist, fließt der Strom mit dem Wert 2(1+n)I über die primäre Transformatorwicklung
16P und damit ein Verbraucherstrom I über die sekundäre Transformatorwicklung 16S
weiter. Die Kondensatoren 12a und 12b werden dann weiter geladen bzw.
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entladen.
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Unter diesen Umständen steigt dann der magnetische Flußpegel des Transformators
16 von dem negativen Sättigungsbereich über den ungesättigten Bereich an. Nachdem
die Kondensatoren 12a und 12b den gleichen Ladezustand erreicht haben, bewegt sich
der Flußpegel wieder auf den negativen gesättigten Bereich zu, bis er diesen Bereich
erreicht. Der Kondensator 12a ist dann auf die Spannung der Quelle geladen, während
der Kondensator 12b vollständig entladen ist; hierdurch ist dann eine Kommutationsperiode
vollendet. In dieser Kommutationsperiode ist der Thyristor loa umgekehrt vorgespannt
und dadurch in Sperrzustand gehalten; die sättigbare Drosselspule 4ob und der sättigbare
Kommutatortransfor-mator 42 sind unzesättigt.
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Auch bei der Anordnung der Fig. 12 ist der Kommutatorbetrieb gemäß
der Erfindung durchgeführt, wie bereits Verbindung mit den Fig. 6a und 6b beschrieben.
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Wenn der Verbraucherstromin der Polarität umgekehrt wird, wird die
ittigbare Drosselspule 4ob mit negativer Polarität gesättigt und der Transformator
16 befindet sich in posifzem gesättigten Zustand. Unterdessen ist der Magnetfluß
des Kommutatortransformators 42 und der sättigbaren Drosselspule 4oa zurückgestellt,
so daß sie für die folgende Kommutation bereit sind. Dann wird-der Thyristor loa
durchgeschaltet und der vorbeschriebene Vorgang wiederholt sich.
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Die Anordnung der Fig. 14 unterscheidet sich von der Fig.
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13 grundsätzlich im Aufbau der induktiven Elemente, ist aber in der
Betriebsweise der letztgenannten Anordnung äquivalent. Insbesondere weist der Steuertransformator
16 zwei Primärwicklungen 16Pa und 16Pb auf, die mit den entsprechenden Thyristoren
loa und lob verbunden sind; jede der sätUgbaren, in Fig. 13 dargestellten Drosselspulen
40a oder 4ob ist magnetisch an den zugeordneten Teil des Kommutatortransformators
42 gekoppelt, die in einen einzelnen Transformator 4o'a oder 4o'b eingebaut sind.
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Wenn der Thyristor 1o leitend ist, dann liefert der Ausgangsanschluß
0 einen Verbraucherstrom I und der Kondensator 12b ist mit der dargestellten Polarität
geladen.
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Beim Durchschalten des Thyristors lob laden bzw. entladen sich die
Kondensatoren 12a und 12b über folgende Strombahn: Kondensator lob - primäre Transformatorwicklung
16Pa - Thyristor loa oder Diode 14a - Kondensator 12a - primäre Transformstorwicklung
16Pb - Thyristor 16b. Die sich ergebenden Lade- und Entladeströme werden
mit
dem zu kommutierenden Verbraucherstrom I geregelt, wodurch die Kommutation in der
Weise bewirkt wird, wie bereits in Verbindung mit Fig. 6a und 6b beschrieben ist.
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In der in Fig. 15a dargestellten Anordnung liegen die Thyristoren
loa und lob zusammen mit den zugeordneten Dioden 14a und 14b auf einem gemeinsamen
Potential an dem negativen Anschluß N. Ein Ausgangstransformator 44 mit Mittenabgriff
ist betriebsmäßig an die Thyristoren 1oa und lob über den entsprechenden Steuertransformator
16a und 16b zusammen mit dem Kommutatorkondensator 12 angekoppelt, der zwischen
den Thyristor loa und den Transformator 16a geschaltet ist. Wie durch den Punkt
angegeben, sind die Transformatoren 16a und 16b so elektrisch miteinander verbunden,
daß die beiden Primärwicklungen 16Pa und 16Pb mit derselben Polarität in Reihe zueinander
liegen. Die beiden Sekundärwicklungen 16Sa und 165b sind mit entgegengesetzter Polarität
in Reihe geschaltet.
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In der Anordnung entspricht ein Strom, der über den Gleichstromeingang
fließt, einem zu kommutierenden Verbraucherstrom, der seinerseits dazu verwendet
wird, die am Gleichstromeingang liegenden Transformatoren 16a und 16b mit den Sekundärwicklungen
16Sa und 16Sb automatisch vorzumagnetisieren. Wenn der Kondensator 12 in der Zeit,
während der der Thyristor loa leitend ist,mit der dargestellten Polarität geladen
wird, dann ist der Transformator 16a negativ ungesättigt, während der Transformator
16b gesättigt ist. Mittels des Transformators 16b wird dann der Entladestrom, wie
vorbeschrieben, esteuert.
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Wenn der Thyristor lob eingeschaltet ist, kommt der Transformator
16a in den negativen gesättigten Zustand, während der Transformator 16b in ungesättigten
Zustand kommt. Dies ist dann bei dem Transformator 16a und nicht bei dem Transformator
16b erreicht.
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In Fig. 15 b ist eine Abänderung der Anordnung der Fig.
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15a dargestellt. Die zwei in Fig. 15a dargestellten Steuertransformatoren
16a und 16b sind durch einen einzigen Steuertransformator 16 mit einer gemeinsamen
Primärwicklung 16P und halbierten Sekundärwicklungen 16Sa und 16Sb ersetzt. Im übrigen
ist die Anordnung mit der der Fig.
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15a identisch.
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In Fig. 16 ist unter Verwendung der Anordnung der Fig, 15b eine Anordnung
einer Brückenschaltung dargestellt.
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Die in Fig. 17 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von den vorbeschriebenen
Anordnungen im wesentlichen durch eine zusätzliche Gleichstromquelle für den Kommutatorkondensator.
In Fig. 17 ist die zusätzliche Stromquelle 46 mit ihrem positiven Pol über den Kommutatorkondensator
12a mit dem positiven Anschluß P und mit ihrem negativen Pol über den Kommutatorkondensator
12b mit dem negativen Anschluß N der Hauptstromquelle 28 verbunden.
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Die Hauptquelle 28 weist eine veränderliche Spannung auf, während
die zusätzliche Quelle 46 eine fest eingestellte Spannung hat.Der Transformator
16 ist über den Zwischenabgriff mit der Verbindung der zusätzlichen Thyristoren
22a und 22b und nicht mit dem Kondensator verbunden. Im übrigen ist die Anordnung
mit der der Fig. 12 identisch.
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Wenn der Hauptthyristor loa leitend ist, dann wird der zusätzliche
Thyristor 22b vorläufig eingeschaltet und dadurch
der Kondensator
12b mit der dargestellten Polarität geladen. Der geladene Kondensator 12b setzt
den Thyristor 22b außer Betrieb, während der Kondensator 12a mit derdargestellten
Polarität geladen wird.
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Unter diesen Umständen wird dann der zusätzliche Thyristor 22a durchgeschaltet
und dadurch der Hauptthyristor loa außer Betrieb gesetzt. Dies wird durch eine geschlossene
Schleife aus folgenden Elementen erreicht: Erste Hauptquelle 28 -Kondensator 12a
- zusätzlicher Thyristor 22a - Transformator 16 - Ausgangsanschluß O - licht dargestellter)
Verbraucher- und negativer Anschluß N; sowie durch eine geschlossene Schleife mit
den Elementen: Kondensator 12b -zusätzliche Quelle 46 - zusätzlicher Thyristor 22a
- Transformator 16 - Ausgangsanschluß O - (nicht dargestellter) Verbraucher - und
negativer Anschluß N. Die Anordnung ist dann in eine Schaltung zur Kommutation überführt,
die mit der der Fig. 6b identisch ist.
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Wenn die Kommutation durchgeführt ist, ist der Steuertransformator
16 gesättigt. Die Diode 14b dient genauso wie die Hauptdiode 32a dazu, damit der
Verbraucherstrom über den (nicht dargestellten) Verbraucher, die Diode 14b und den
gesättigten Transformator 16 zirkuliert.
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Wenn dann der Verbraucherstrom I in der Polarität umgekehrt ist, wird
der Hauptthyristor lob durchgeschaltet und dadurch der Steuertransformator 16 in
entgegengesetzter Richtung gesättigt. Hierdurch wird dann der Verbraucherstrom mit
entgegengesetzter Polarität dem.
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Ausgangsanschluß 0 und von dort über den gesättigten Transformator
16 und den Thyristor lob dem negativen Anschluß N zugeführt.
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Wenn dann die Kommutation durchgeführt ist, ist der Kondensator 12a
mit einer der dargestellten entgegengesetzten Polarität fladen, wie inVerbindung
mit Fig. 6 bereits beschrieben. In ähnlicher Weise lädt sich der Kondensator 12b
mit einer gegenüber der dargestellten entgegengesetzten Polarität, aber auf eine
Spannung mit einem Absolutwert derart, daß der Wert der Spannung an der zusätzlichen
Quelle größer ist als die des Kondensators 12a. Der zusätzliche Thyristor 22b kann
dann durchgeschaltet werden und der Hauptthyristor lob in gleicher Weise wie vorbeschrieben
abgeschaltet werden.
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In der Anordnung der Fig. 17 kann jeder der Kondensatoren auf eine
Spannung derart geladen werden, daß die Spannung an der zusätzlichen Quelle größer
ist als die Spannung der Hauptquelle. Sie können sich alternierend von der Summe
der Haupt- und Zusatzspannungen entladen. Hieraus ergibt sich eine ausreichende
Kommutationsfähigkeit sogar dann, wenn die Spannung der Hauptquelle niedrig ist.
Die Anordnung ist daher insbesondere als Inverter bzw. Wechselrichter geeignet,
bei der eine große Spannungsänderung an einer Haupt-Gleichspannungsquelle eine große
Änderung in der Ausgangswechselspannunz verursacht.
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In Fig. 18 ist eine dreiphasige Anordnung mit gemensamen Kondensatoren
12a und 12b für die drei Phasen dargestellt, die entsprechend der in Verbindung
mit Fig. 17 beschriebenen Anordnung ausgebildet ist. Jedes Element in jeder Phase
ist mit denselben Bezugszeichen wie das entsprechende Element in Fig. 17 bezeichnet,
wobei lediglich zur Kennzeichnung der Phase die Ziffer 1, 2 oder 3 als Suffix zugefügt
ist. Beispielsweise ist der Hauptthyristor in der Phase 2 mit dem Bezugs zeichen
loa - 2 oder lob - 2 bezeichnet.
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In der dargestellten Anordnung ist die Spannung der zusätzlichen Quelle
46 herabgesetzt, während die Spannung an der Hauptquelle 38 erhöht ist; weiterhin
weist die Anordnung eine Gleichstromquelle 461, ein die Spannung herabsetzendes
Element 262, das in Reihe mit der Quelle 261 liegt, einen Kondensator 463 und eine
Halbleiterdiode 464 auf. Die in Reihe geschaltete Quelle 461 und das die Spannung
herabsetzende Element 462 liegen parallel zu dem Kondensator 463 und parallel zu
der Diode 464.
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Entsprechend der Beschreibung der Fig. 17 werden der Kondensator 12a
und 12b auf die Summe der Haupt- und Zusatzspannungen geladen und entladen. Wenn
die Spannung der Hauptquelle groß ist, dann können die Lade-und Entladespannungen
die erforderliche Kommutationsfähigkeit übersteigen. Eine solche hohe Spannung wird
auch an den zusätzlichen Thyristor angelegt, was notwendigerweise zu einer Zunahme
der Sperrspannung führt, die er aushält. Um dies zu beseitigen, ist die zusätzliche
Quelle 46 so ausgelegt, daß die Spannung bei einer Zunahme des Lade- und Entladestroms
für den Kondensator abnimmt. Dies ergibt sich aus einer Spannungs zunahme an der
Hauptquelle und aus einer Zunahme der Betriebsfrequenz, die auf der Zunahme der
Spannung der Hauptquelle beruht. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß die
Kondensatorspannung und die an dem zusätzlichen Thyristor angelegte Spannung nicht
über die erforderlichen Werte hinaussteigen.
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In den Fig. 19a und 19b sind schaubildlich die Steuertransformatoren
dargestellt, die bei der Erfindung verwendbar sind. Der Steuertransformator 16 in
Fig. 19a ist ein Spartransformator mit einigen mit will" bezeichneten Windungen,
die eine Primarwicklun bilden, und einer einzigen,
mit "n" bezeichneten
Windung, die über die Windungen "l" verläuft, und einer Differenz zwischen der Primär-
und Sekundärwicklung des Steuertransformators entspricht. In Fig. 19 ist die einzige
Windung "n" auf einer Seite mit dem Ausgang und auf der aniszn Seite mit der einen
Seite der Windungen "l" sowie dem Kondensator verbunden. Die andere Seite der Windungen
"l" ist mit dem Kondensator verbunden.
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In Fig. 19b ist eine weitere Ausführungsform des Steuertransformators
16 mit zwei Spartransformatoren wie in Fig. 19a dargestellt, die so miteinander
verbunden sind, daß die Sekundärwicklungen parallel zueinander liegen, und daß jede
der Primärwicklungen aus einer einzigen Windung besteht, die über die entsprechende
Sekundärwicklung verläuft und in Reihe mit der anderen Primärwicklung geschaltet
ist. Die Serienschaltung der beiden Primärwicklungen ist auf einer Seite mit demAusgang
und auf der anderen Seite mit dem Kondensator verbunden,der über eine Verbindungsleitung
mit dem Thyristor verbunden ist. Die Sekundärwicklungen haben ein Windungsverhältnis
von (1+n):1, was ein Transformationsverhältnis von 1:(1+n) auf der Seite der Windungen,
d.he des sich ergebenden Transformators, ergibt.
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Die Anordnungen der Fig. 19n und 19b sind deswegen vorteilhaft, da
sie leicht für Anwendungen mit niedriger Spannung und hohem Strom hergestellt werden
können.Bei Anwendungen mit Niederspannung und hohem Strom sind die Transformatoren
sehr klein und das gewünschte Windungsverhältnis ist schwer herzustellen. Die Anordnung
der Fig. 19ist daher vorteilhaft, da mit ihr jedes gewünschte Windungsverhältnis
geschaffen werden kann-. Die Anordnungen
der Fig. 19a und 19b sind
daher gemäß der Erfindung insbesondere dort geeignet, wo Niederspannungsregelungen
mit hohem Strom durchgeführt werden.
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Die Erfindung weist also einige Vorteile auf. Beispielsweise vergrößert
der Kommutatorkondensator mit Hilfe einer einfachen Konstruktion den Ausnützungskoeffizient,
da der Steuertransformator automatisch mit einem Strom vormagnetisiert ist, der
über den Hauptthyristor selbst fließt, was zu einer automatischen Regelung der Lade-
und Entladeströme für den Kondensator führt. Es kann auch die Kapazität des Kondensators
herabgesetzt werden. Weiterhin weist de Schaltung gemäß der Erfindung einen niedrigen
Kommutationsverlust und einen hohen Wirkungsgrad bei höheren Betriebsfrequenzen
auf. Wie vorbeschrieben, ist eine Pegelhaltung mittels einer Klemmschaltung (clamping
means) vorgesehen, wobei die Diode antiparallel zu dem Thyristor geschaltet ist,
während der Steuertransformator ungesättigt ist, um dadurch die Sperrspannung, die
an der Primärwicklung des Transformators induziert ist, festzuhalten, d.h.
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auf einem bestimmten Pegel zu halten; der Steuertransformator kann
dann den Thyristor in Sperrichtung betreiben, wodurch sich eine Erhöhung der Kommutationsfähigkeiten
ergibt.
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Neben anderen Änderungen und Abwandlungen kann beispielsweise im Rahmen
der Erfindung der Kommutatorkondensator durch ein aktives Element ersetzt werden,
das den Durchlaßstrom für den Hauptthyristor übernimmt. Um die Diode weglassen zu
können, über die der Sperrstrom für den Hauptthyristor fließt, kann der Thyristor
in bekannter Weise zweiseitig -richtet sein. Andererseits kann der Thyristor den
Teil, über den ein derartiger Sperrstrom fließt, in Form einer integrierten, darin
angeordneten Schaltung aufweisen.