DE2257754A1 - ELECTRONIC ARRANGEMENT FOR THE CONTROL OF A DC CURRENT - Google Patents

ELECTRONIC ARRANGEMENT FOR THE CONTROL OF A DC CURRENT

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DE2257754A1
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Description

Unser Zeichen: A 1639 Our reference: A 1639

ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC) Chaussee de Charleroi 54
Saint Gilles
Brüssel, Belgien ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC) Chaussee de Charleroi 54
Saint Gilles
Brussels Belgium

Elektronische Anordnung zur Steuerung eines.Electronic arrangement for controlling a.

GleichstromsDirect current

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, welche die Steuerung eines von einer Festspannungsquelle zu einem induktiven Verbraucherkreis gelieferten Gleichstroms durch intermittierendes Anlegjen dieser Spannung mit Hilfe eines' elektronischen Schalters ermöglicht, der beispielsweise mit einem konstanten Schließtakt und einer einstellbaren Schließdauer arbeitet= Anordnungen dieser Art eignen sich insbesondere für die Drehzahlsteuerung von Gleichstrommotoren, insbesondere von Bahnmotoren, und sie enthalten im allgemeinen einen Haupt-Thyristor, der zum Schliessen des Stromkreises dient und durch Anlegen eines Gegenstroms, der beim Eingreifen eines weiteren, ' sogenannten Lösch-Thyristors geliefert wird, in den nichtleitenden Zustand gebracht wird.The invention relates to an arrangement which controls one of a fixed voltage source to a inductive consumer circuit by intermittent application of this voltage with the help of a ' electronic switch enables, for example, with a constant closing cycle and an adjustable Closing time works = arrangements of this type are suitable in particular for the speed control of direct current motors, especially of railway motors, and they generally contain a main thyristor, which is used to close the circuit and apply it a countercurrent, which is delivered when another, 'so-called quenching thyristor intervenes, in the non-conductive state is brought.

Eine Anordnung, dieser Art ist in der BE-PS 729 436 beschrieben. Sie enthält in Serie in dem Speisestromkreis des Verbrauchers einen Haupt-Thyristor, der durchAn arrangement of this kind is in BE-PS 729 436 described. It contains a main thyristor in series in the supply circuit of the consumer, which through

309822/0Ä35309822 / 0Ä35

eine gegenparallel geschaltete Diode überbrückt ist, und parallel zu dem Verbraucherkreis eine Serienschaltung aus einem Löschthyristor, der durch eine gegenparallel geschaltete zweite Diode überbrückt ist,und aus einem Serienschwingkreis, wobei die Anode des Lösch-Thyristors mit der Katode des Haupt-Thyristors verbunden ist. Bei der in dieser Patentschrift beschriebenen Anordnung ist ferner parallel zu dem Kondensator des Schwingkreises ein Dämpfungskreis geschaltet, der aus der Serienschaltung eines Widerstandes und einer Diode besteht, wobei der Widerstand gleich dem halben Wert der Quadratwurzel des Verhältnisses der Selbstinduktivität zu der Kapazität des Schwingkreises gewählt ist, damit die kritische Dämpfung der Schwingung der Spannung des Kondensators erreicht wird, wodurch,wie sich zeigen läßt, die Lade- und Entladeströme des Kondensators unabhängig von dem vom Verbraucherkreis aufgenommenen Strom gemacht werden, was sich in einer Verringerung der auf die Halbleiterelemente ausgeübten elektrischen Belastungen äußert.a diode connected in counter-parallel is bridged, and a series circuit parallel to the consumer circuit a quenching thyristor which is bridged by a second diode connected in opposition in parallel, and from a series resonant circuit, the anode of the quenching thyristor with the cathode of the main thyristor connected is. In the arrangement described in this patent specification is also in parallel with the capacitor the resonant circuit switched a damping circuit, the consists of a series connection of a resistor and a diode, the resistance being equal to half that The value of the square root of the ratio of the self-inductance to the capacitance of the resonant circuit is chosen, so that the critical damping of the oscillation of the voltage of the capacitor is achieved, whereby, as can be shown, made the charging and discharging currents of the capacitor independent of the current consumed by the consumer circuit which manifests itself in a reduction in the electrical loads exerted on the semiconductor elements.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, diese Belastungen noch weiter zu verringern, insbesondere beim Haupt-Thyristor und bei der Dämpfungsdiode. Zu diesem Zweck wird die in der zuvor genannten Patentschrift beschriebene Schaltung dadurch abgeändert, daß einerseits die Anode des Lösch-Thyristors mit der Anode des Haupt-Thyrj.stors anstatt mit seiner Katode verbunden wird, und daß andererseits eine Serienschaltung aus einer D}ode und einem Widerstand an die Klemmen des ganzen Schwingkreises anstatt nur an die Klemmen des Kondensators angeschlossen wird.The aim of the invention is to reduce these stresses even further, particularly in the main thyristor and with the damping diode. For this purpose, that is described in the aforementioned patent Circuit modified in that on the one hand the anode of the quenching thyristor with the anode of the main Thyrj.stors instead of being connected to its cathode, and that on the other hand a series circuit of a D} ode and a resistor to the terminals of the entire resonant circuit instead of just to the terminals of the capacitor is connected.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing. Show in it:

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Fig.1 das Schaltbild einer elektronischen Anordnung zur Regelung eines Gleichstroms nach der Erfindung,Fig.1 shows the circuit diagram of an electronic arrangement for Regulation of a direct current according to the invention,

Fig.2 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs des Stroms im Haupt-Thyristor und2 shows a diagram of the course of the current over time in the main thyristor and

Fig.3 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs des Stroms im Schwingkreis.3 shows a diagram of the course of the current over time in the oscillating circuit.

Die in Fig.1 der Zeichnung dargestellte Schaltung dient zur Steuerung eines Gleichstroms, der von einer Spannungsquelle mit der Spannung U zu einem Motor M geliefert wird, dessen Selbstinduktivität durch eine Spule L* dargestellt ist. Die Schaltung enthält in Serie mit der Spannungsquelle eine Antiparallelschaltung aus einem Haupt-Thyristor Th^ und einer Diode D>., zu der eine Serienschaltung aus einem Widerstand r,. und einer Kapazität c. parallelgeschaltet ist. Ferner ist ein Lösch-Thyristor Thp vorgesehen, der dazu bestimmt ist, direkt aus der Spannungsquelle den Kondensator C eines Serienschwingkreises L, C aufzuladen „ Eine Diode Ü£ hat den Zweck, den Entladestrom des Kondensators C zum Löschen des Haupt-Thyristors durchzulassen. Parälel zu dem Motor M ist eine Freilaufdiode DM in Serie mit einer Selbstinduktivität Lp geschaltet. Schutzkreise r^, Cp und r,, c^ überbrücken die Diode Dp bzw. die Diode DM. Ein Generator G verteilt abwechselnd Zündimpulse zu den beiden Thyristoren mit einstellbaren zeitlichen Verschiebungen. .The circuit shown in FIG. 1 of the drawing is used to control a direct current which is supplied by a voltage source with the voltage U to a motor M, the self-inductance of which is represented by a coil L * . The circuit contains, in series with the voltage source, an anti-parallel circuit made up of a main thyristor Th ^ and a diode D>., To which a series circuit made up of a resistor r ,. and a capacity c. is connected in parallel. Furthermore, a quenching thyristor Thp is provided, which is intended to charge the capacitor C of a series resonant circuit L, C directly from the voltage source. In parallel with the motor M, a freewheeling diode D M is connected in series with a self-inductance Lp. Protection circuits r ^, Cp and r ,, c ^ bridge the diode Dp and the diode D M, respectively. A generator G alternately distributes ignition pulses to the two thyristors with adjustable time shifts. .

Fig.2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Stroms ITh1 im Hauptthyristor Th^, und Fig.3 zeigt den zeitlichenFig.2 shows the time course of the current I Th1 in the main thyristor Th ^, and Fig.3 shows the time

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Verlauf des Stroms I^ im Serienschwingkreis L, C, wobei der Zeitpunkt t = 0 dem Zünden des Haupt-Thyristors und der Zeitpunkt t,j dem Zünden des Lösch-Thyristors entspricht.Course of the current I ^ in the series resonant circuit L, C, where the time t = 0 the ignition of the main thyristor and the time t, j the ignition of the quenching thyristor is equivalent to.

Der vom Nullpunkt ausgehende Strom Imu- steigt nach einer linearen Funktion, die, wie sich zeigen läßt, einen Winkelkoeffizient U/L2 hat, bis zu dem Wert I„ des Motorstroms an, und er bleibt bis zum Beginn der Löschung auf diesem Wert. Der Strom I, des Schwingkreises beginnt im Zeitpunkt t^ der Zündung des Lösch-Thyristors Thp , und er entwickelt sich bekanntlich nach einer Sinusfunktion der Periode T = 2 tr VEc* während der Aufladung des Kondensators C. Dieser Strom ist gleich dem Strom des Lösch-Thyristors. Wenn die Anode des Lösch-Thyristors Thp mit der ^-atode des Hauptthyristors Th1 verbunden wäre, wie es bei der Anordnung nach der zuvor erwähnten belgischen Patentschrift der Fall ist, würde der Ladestrom über den Haupt-Thyristor Th1 gehen, der dann die in Fig.2 gestrichelt dargestellte Stromspitze aushalten müßte, wodurch die Temperatur des Haupt-Thyristors Th,. unvermeidlich erhöht würde. Da ferner diese Stromspitze gerade vor der Löschung liegt, macht sie die Löschung wegen des Anwachsens der Ladungsträgermenge im pn-übergang im Augenblick der Unterbrechung besonders schwierig. Bei der in Fig*1 dargestellten Schaltung sind diese Nachteile beseitigt; der Strom des Haupt-Thyristors bleibt bis zum Augenblick der Löschung gleich dem Motprstrom. Dies ermöglicht die Verwendung von Thyristoren mit geringeren Leistungswerten, die demzufolge billiger sind. Andrerseits ist die Betriebssicherheit erhöht.The current Imu starting from the zero point increases according to a linear function, which, as can be shown, has an angular coefficient U / L 2 , up to the value I “of the motor current, and it remains at this value until the beginning of the deletion. The current I, of the resonant circuit begins at time t ^ of the ignition of the quenching thyristor Thp, and it is known to develop according to a sine function of the period T = 2 tr VEc * during the charging of the capacitor C. This current is equal to the current of the quenching -Thyristor. If the anode of the quenching thyristor Thp were connected to the ^ -atode of the main thyristor Th 1 , as is the case with the arrangement according to the aforementioned Belgian patent, the charging current would go through the main thyristor Th 1 , which then the would have to withstand current peak shown in dashed lines in Figure 2, whereby the temperature of the main thyristor Th ,. would inevitably increase. Furthermore, since this current peak is just before the extinction, it makes the extinction particularly difficult because of the increase in the amount of charge carriers in the pn junction at the moment of the interruption. In the circuit shown in Figure 1, these disadvantages are eliminated; the current of the main thyristor remains equal to the motor current until the moment of extinction. This enables the use of thyristors with lower power values, which are consequently cheaper. On the other hand, the operational safety is increased.

309822/093B309822 / 093B

Es läßt sich andererseits zeigen, daß die kritische
Dämpfung der Schwingung der Spannung des Kondensators C erzielt ist, wenn gilt:On the other hand, it can be shown that the critical
Damping of the oscillation of the voltage of the capacitor C is achieved if:

r>2\/£r> 2 \ / £

und daß die von der Diode d auszuhaltende Sperrspannung nur noch U anstatt 2U beträgt. Die Verringerung der auf diese Diode einwirkenden Sperrspannung ermöglicht eine
Einsparung an den Kosten dieser Diode.and that the reverse voltage to be withstood by the diode d is only U instead of 2U. The reduction in the reverse voltage acting on this diode enables a
Saving on the cost of this diode.

Patentansp rüchePatent claims

309822/0935309822/0935

Claims (2)

PatentansprücheClaims 1.) Elektronische Anordnung zur Steuerung eines Gleichstroms, der von einer Festspannungsquelle zu einem induktiven Verbraucherkreis geliefert wird, mit einer in Serie mit der Festspannungsquelle geschalteten Antiparallelschaltung aus einem Haupt-Thyristor und einer ersten Diode, einem Serienschwingkreis, der über eine zweite Diode parallel zu dem Verbraucherkreis geschaltet ist, wobei die Katode der zweiten Diode mit der Katode des Haupt-Thyristors verbunden ist, und mit einem Lösch-Thyristor, dessen Katode mit der Anode der zweiten Diode verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode des Lösch-Thyristors mit der Anode des Haupt-Thyristors verbunden ist.1.) Electronic arrangement for controlling a direct current, which is supplied from a fixed voltage source to an inductive consumer circuit, with one in series with the Fixed voltage source connected anti-parallel connection of a main thyristor and a first diode, a Series resonant circuit, which is connected in parallel to the consumer circuit via a second diode, the cathode the second diode is connected to the cathode of the main thyristor, and to a quenching thyristor whose Cathode is connected to the anode of the second diode, characterized in that the anode of the quenching thyristor connected to the anode of the main thyristor. 2. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher eine Serien schaltung aus einem Widerstand und einer Diode zur Dämpfung der Schwingung der Spannung des Kondensators des Serienschwingkreises vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienschaltung parallel zu dem Serienschwingkreis geschaltet ist.2. Arrangement according to claim 1, wherein a series circuit of a resistor and a diode for Damping of the oscillation of the voltage of the capacitor of the series resonant circuit is provided, characterized in that that the series circuit is connected in parallel to the series resonant circuit. 309822/0935309822/0935
DE2257754A 1971-11-25 1972-11-24 Electronic arrangement for controlling a direct current Expired DE2257754C2 (en)

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DE2257754C2 (en) 1984-08-09
NL7215956A (en) 1973-05-29
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