DE2319975A1

DE2319975A1 - Schaltungsanordnung zur versorgung einer gleichstrom-nebenschlussmaschine mit impulsfoermigem gleichstrom

Info

Publication number: DE2319975A1
Application number: DE2319975A
Authority: DE
Inventors: Albert Gerhard
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-04-19
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1974-11-07
Also published as: FR2226776B3; FR2226776A1; JPS5030012A; GB1469244A

Description

R. y L 2 8'

29.3.1973 Mü/Mn

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Schaltungsanordnung zur Versorgung einer Gleichstrom - Nebenschlußmaschine mit impulsförmigem Gleichstrom

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Versorgung einer Gleichstrom-Nebenschlußmaschine mit impulsförmigem Gleichstrom aus einer Gleichstromquelle, und mit einer aus vier Thyristoren bestehenden Brückenschaltung, in deren Diagonalzweig ein Kommutierungskondensator liegt.

Es ist schon eine derartige Schaltungsanordnung bekannt geworden, bei der eine Doppelbrückenschaltung mit sechs Thyristoren vorgesehen ist, von denen je drei in Serie zueinander an den Klemmen einer Batterie liegen. Die Gleichstrommaschine liegt in einem Brückendiagonalzweig, während im anderen Brückendiagonalzweig der Kommutierungskondensator angeordnet ist. Diese bekannte Schaltungsanordnung dient zur Steuerung der Gleichstrom-Nebenschlußmaschine in zwei Drehrichtungen.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung liegen unabhängig von der Drehrichtung der Gleichstrommaschine jeweils drei Thyristoren in

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Serie zum Anker der Gleichstrommaschine. Infolgedessen addieren sich die Restspannungen von drei Thyristoren, so daß sich insbesondere bei niedrigen Versorgungsspannungen infolge der Verlustleistung der Thyristoren ein schlechter Wirkungsgrad' der Schaltungsanordnung ergibt.

Wenn die Gleichstrommaschine zum Antrieb.eines Kraftfahrzeuges dienen soll, dann kommt es bei der Schaltungsanordnung zur Versorgung der Gleichstrommaschine weniger darauf an, daß eine- Umsteuerung auf zwei Drehrichtungen möglich ist, sondern vielmehr darauf, daß die Gleichstrommaschine auch im generatorischen Betrieb zur Nutzbremsung herangezogen werden kann. Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die geeignet ist, die Gleichstrommaschine sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb mit irapulsförmigem Gleichstrom zu versorgen. Gleichzeitig soll weder im motorischen noch im generatorischen Betrieb .mehr als ein Thyristor in Serie zur Gleichstrommaschine liegen, so daß ein besserer Wirkungsgrad als bei der bekannten Schaltungsanordnung erreicht wird. . '

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in wirkungsvoller VJeise dadurch gelöst, daß zwischen einer Plusleitung und einer Minusleitung ein Thyristorbrückenzweig mit einem Fahrthyristor und einem Bremsthyristor sowie ein zweiter Brückenzweig mit einem ersten und einem zweiten Löschthyristor liegt, daß der Anker der Gleichstrom-Nebenschlußmaschine parallel zum Bremsthyristor geschaltet ist und daß im Brückendiagonalzweig eine in Serie zum Kommutierungskondensator liegende Umschwingdrossel angeordnet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung liegt zwischen der Plusleitung und der Minusleitung eine Serienschaltung zweier,in Sperrrichtung gepolter Freilaufdioden mit einer dazwischen angeordneten und als Transformator wirkenden Drossel, deren Anzapfung an

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den Verbindungspunkt zwischen dem Fahrthyristor und dem Bremsthyristor angeschlossen ist.

Durch diese Schaltungsanordnung ist sichergestellt, daß immer .nur der Fahrthyristor oder nur der Bremsthyristor in Serie zum Anker der Gleichstrommaschine liegt. Es wird deshalb nur durch die Restspannung eines Thyristors eine Verlustleistung verursacht.

V/eitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.

An den Klemmen einer als Gleichspannungoquelle dienenden Batterie 10 ist eine Plusüeitung 22 und eine Minusleitung 23 angeschlossen. Zwischen der Plusleitung 22 und der Minusleitung 23 liegt eine Brückenschaltung aus vier Thyristoren 13 - 16. Den ersten Brücken-ZH'eig bilden ein Fahrthyristor 13 und ein Brems thyristor 15, die über einen Verbindungspunkt 15 in Reihe geschaltet sind. In gleicher Weise bilden ein erster und ein zweiter Lösehthyr-istor Ii!, 16 den zweiten Brückeiizweig. Die Löschthyristoren 1*1, 16 sind über einen Verbindunßspunkt 2k in Reihe geschaltet. Zwischen den Verbindungspunkten 2k und 25 liegt ein Serienschwingkreir,, der au:5 einem Konimutierungskondensator 17 und einer Umschwingdrcssel IS bestellt.

Parallel zum Bremsthyristor 15j d.h. zwischen dem Verbindungspunkt 2'j und der Minusleitung 23 liegt ein Anker 11 einer Gleichstrommaschine, deren Feldwicklung bei 12 angedeutet ist. Weiterhin ist die Plusleitung 22 über eine Reihenschaltung zweier, in Sperrichtung gcpolter Freilaufdioden 19 und 20 und einer dazwischen angeordneten Drossel 21, die eine Anzapfung 27 besitzt, mit der Minusleitung 23 verbunden. Diese Anzapfung 27 der Drossel 21 ist so ge-

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wählt, daß die Windungszahlen der beiden Drosselabschnitte 26, 27 und 27, 28 gleich sind, und sie ist am Verbindungspunkt 25 angeschlossen.

Nach der Erklärung des Schaltungsaufbaus soll in den folgenden Absätzen die Punktionsweise des Ausführungsbeispiels erklärt werden. Beim motorischen Betrieb der Gleichstrommaschine fließt nach dem Zünden des Fahrthyristors 13 der Strom aus der Batterie 10 über die Plusleitung· 22, den Fahrthyristor 13, den Anker 11 und die Minusleitung 23 zurück -zur Batterie. Der Fahrthyristor 13 kann mit Hilfe des ersten Löschthyristors I¹I gelöscht werden. Dabei entsteht ein Schwingkreis mit den Elementen IiJ, 17, 18, 19 und dem Drosselabschnitt 27, 28 und der Verbindungspunkt 25 erhält kurzzeitig ein Potential, v/elches positiver als das der Plus leitung ist. Der Fahrthyristor 13 erlischt dadurch und die Drossel 21 kommt in ihre Sättigung. Mit Abbruch des Stromflusses durch den Fahrthyristor 13 versucht die im Anker 11 gespeicherte Energie· den Ankerstrom über den Freilaufkreis mit der Diode 20 und dem Drosselabschnitt 26, 27 aufrecht zu erhalten. Eine bereits mit dem Schwingkreis eingeleitete Vormagnetisierung der Drossel erlaubt nun eine schnelle Übernahme dieses Ankerstromes durch den Freilaufkreis. Die Spannung am Kondensator 17 steigt daher nicht so hoch an und damit ebenfalls nicht die Vorwärts-Sperrsparirmng am Fahrthyristor I3.

Die Induktivität der Drossel 21 ή st so niedrig zu bemessen, daß sie bei den normalen Impulsfolgefrequenzen des Fahrthyristors den Stroinfluß durch die Freilauf diode 20 nicht behindert.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung läßt sich die Gleichstrommaschine nicht nur als Motor, sondern auch als Generator zum Bremsen betreiben. Beim Bremsen unterscheidet man zwei verschiedene Betriebs zustände:

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Oberhalb der Nenndrehzahl der Gleichstrommaschine wird dadurch gebremst, daß der Strom in der Feldwicklung 12 erhöht wird, während man unterhalb der Nenndrehzahl durch Takten des Ankerstromes bremsen kann. Demgemäß sind beim Bremsen oberhalb der Nenndrehzahl beide Thyristoren 13, 15 gesperrt. Durch das Erhöhen des Feldstromes wird die Stromflußrichtung im Anker 11 umgekehrt, und es fließt ein Bremsstrom durch den zwischen den Anschlüssen 27 und 28 liegenden Teil der Drossel 21 und durch die Freilaufdiode 19 zur Batterie 10.

Unterhalb der Nenndrehzahl läßt sich durch Erhöhen des Feldstromes keine Stromrichtungsumkehr im Anker mehr erzielen. Zum Bremsen wird daher zunächt der Bremsthyristor 15 gezündet. Es fließt dann ein hoher Kurzschlußstrom vom Anker 11 über den Thyristor 15 _s der nach kurzer Zeit durch Zünden des zweiten ■Löschthyristors 16 wieder gelöscht werden kann. Dieser Löschvorgang läuft ähnlich ab wie der oben beschriebene Löschvorgang des Fahr thyristors Yf>: Am Verbindungspunkt 25 tritt in diesem Fall eine kurzzeitige negative Spannungsspitze auf, die den Strom-

fluß durch den Bremsthyristor 15 zusammenbrechen läßt.

Solange der Brerasthyristor 15 gezündet war, wurde im Anker 11 infolge des hohen Kurzschlußstromes magnetische Energie gespeichert. Im Augenblick des Lösehens des Bremsthyristors 15 entsteht daher am Verbindungspunkt 25 infolge der Selbstinduktion in der Ankerwicklung 11 eine, hohe positive Spannungsspitze. Da beide Thyristoren 13» 15 gesperrt sind, fließt jetzt über den zwischen den Anschlüssen 27 und 28 liegenden Teil der Drossel 21 und die Freilaufdiode 19 ein Bremsstrom in die Batterie 10, der erst wieder unterbrochen wird, wenn die Spannung am Drosselanschluß unter die Battefiespannung sinkt.

Dann muß der Bremsthyristor 15 erneut gezündet werden. Der Bremsvorgang unterhalb der Nenndrehzahl läuft also in folgender Weise ab: Solange der Brerosthyristor 15 gezündet ist, wird mechanische

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Energie (kinetische Energie des Fahrzeugs) in magnetische Energie umgesetzt. Diese magnetische Energie wird nach dem Löschen des Bremsthyristors 15 als elektrische Energie in die Batterie 10 zurückgespeist.

Durch periodisches Takten, des Brernsthyristors 15 kann man demnach auch unterhalb der Nenndrehzahl der Gleichstrommaschine kinetische Fahrzeugenergie als elektrische Energie in die Batterie 10 zurückspeisen, so daß.der Aktionsradius des Fahrzeuges erweitert wird.

Die beschriebene Schaltungsanordnung erfüllt zudem beide eingangs genannten Forderungen: Erstens liegt sowohl beim Fahren als auch beim Bremsen nie mehr als ein Thyristor* in Serie zum Anker 11. Zweitens ermöglicht die Schaltung sowohl den motorischen- als auch den generatorischen Betrieb der Gleichstrommaschine, wobei eine Nutzbremsung sowohl unterhalb als auch oberhalb der Henridrehzahl der Gleichstrommaschine möglich ist.

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Claims

231SS75

Ansprüche

f1.^Schaltungsanordnung zur Versorgung einer Gleichstrom-Nebenschlußmaschine rait impulsförmigem Gleichstrom aus einer Gleichstromquelle und mit einer aus vier Thyristoren bestehenden Brückenschaltung, in deren Diagonalzweig ein Kommutierungskondensator liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen c-.dner Plus leitung (22) und einer Minus leitung (23) ein erster Brückenzweig mit einem Fahrthyristor (13) und einem Brems thyristor (15) sowie ein zweiter Brijckenzweig ■mit einem ersten und einem zweiten Löschthyristor· (1-4, 1.6) liegt, daß der Anker (11) der Gleichstrom-Nebenschlußmaschine parallel zum Bremsthyristor (15) geschaltet ist, und daß im Brtickendiagonalzweig eine in Serie zum Kor.imutierurigskondensatcr (1?) liegende Umschwingdrossel (18) angeordnet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Plusleitung (22) und der Minusleitung (23) eine Serienschaltung zweier in Sperrichtung gepolter Prtilaufdioden (19, 20) mit einer dazwischen angeordneten und als Transformator wirkenden Drossel (21) mit drei Anschlüssen (26, 27j 28) liegt, deren Anzapfung (27) an den Verbindungspunkt (25) zwischen dem Fahrthyristor (13) und dem Bremsthyristor (•15) angeschlossen ist.

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