DE2340883A1 - Constant voltage regulator - employs pulse width modulation using thyristor circuit to avoid short-circuit supply problem - Google Patents
Constant voltage regulator - employs pulse width modulation using thyristor circuit to avoid short-circuit supply problemInfo
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Abstract
Description
Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. B ΓΞ Ε Τ Ζ ββη* DIpWn π· Κ. LAMP. -SICHTPatent attorneys Dlpl.-Ing. R. B ΓΞ Ε Τ Ζ ββη * DIpWn π · Κ. LAMP. -VIEW
Dr.-lng. R. O :ϊ E T Z Jr. β Mlaehen 22, Steinederfrtr. WDr.-lng. R. O: ϊ E T Z Jr. β Mlaehen 22, Steinederfrtr. W.
530-21.229P 13. 8. 1973530-21.229P August 13, 1973
1. Lev Vasilievich Vasiliev, USSR, Yasnogorsk Tulskoi Oblasti, ulitsa Komsomolskaya, 39 (UdSSR)1. Lev Vasilievich Vasiliev, USSR, Yasnogorsk Tulskoi Oblasti, ulitsa Komsomolskaya, 39 (USSR)
2. Elizbar Georgievich Buyanov, USSR, Yasnogorsk Tulskoi oblasti, ulitsa Mashinostoitelei (UdSSR)2. Elizbar Georgievich Buyanov, USSR, Yasnogorsk Tulskoi oblasti, ulitsa Mashinostoitelei (USSR)
SpannungsreglerVoltage regulator
Die Erfindung bezieht sich auf einen kontajctlosen statischen Spannungsregler, insbesondere auf einen Thyristor spannungsregler, und kann in Gleichstromkreisen zur Steuerung des Elektroantriebs verschiedener Transportmittel, wie Grubenelektrokarren und -elektroladern, benutzt werden.The invention relates to a contactless static voltage regulator, in particular on a thyristor voltage regulator, and can be used in DC circuits to control the electric drive different Means of transport, such as mine electric carts and loaders, are used.
Es sind Thyristorspannungsregler bekannt, die eine Gleichstromspeisequelle, einen an die Klemmen der Speisequelle angeschlossenen Arbeitskreis, bestehend aus einem Arbeitsthyristor (Leistungsthyristor)Thyristor voltage regulators are known which have a direct current supply source, a working circuit connected to the terminals of the supply source, consisting of a working thyristor (power thyristor)
530-(P. 50 605/2)-Hd-r (8)530- (P. 50 605/2) -Hd-r (8)
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und einem parallel zu diesem geschalteten Verbraucher (z. B. einen Gleichstrommotor ) , enthalten.and a consumer connected in parallel to this (e.g. a DC motor) included.
Zum Sperren des Arbeitsthyristors wird parallel zu diesem ein Kommutierungskreis, bestehend aus der Reihenschaltung eines Kommutierungskondensators und eines Hilfsthyristors geschaltet.To block the working thyristor, a commutation circuit consisting of a series connection of a commutation capacitor is installed in parallel with it and an auxiliary thyristor switched.
Beim Betrieb dieses Reglers kann die Aufladung des Kommutierungskondensators nur bei gesperrtem Leistungsthyristor erfolgen. Dies ist ein Mangel der Reglerschaltung, da bei jedem Ausbleiben der Kommutierung des Arbeitsthyristors in einem Arbeitszyklus, d.h. wenn er nach der Aufladung des Kommutierungskondensators geöffnet bleibt, im nächsten Arbeitszyklus der Kommutierungskondensator nicht mehr aufgeladen wird, so daß die Schaltung ihre Steuerung verliert . Die Wiederherstellung der Steuerbarkeit der. Schaltung ist in diesem Fall nur durch mechanische Abschaltung der Speisequelle möglich. When operating this controller, the charging of the commutation capacitor only take place when the power thyristor is blocked. This is a deficiency of the regulator circuit, since each time the Commutation of the working thyristor in one working cycle, i.e. when it opens after the commutation capacitor has been charged remains, the commutation capacitor is no longer charged in the next operating cycle, so that the circuit loses its control . Restoring the controllability of the. In this case, switching is only possible by mechanically switching off the supply source.
Bekannt ist auch ein Spannungsregler (vgl. GB-PS Nr. 1 123 022), bei dem ein Hilfsladethyristor vorgesehen ist, der die von dem Arbeitskreis unabhängige Aufladung des Kommutierungskondensators sichert.A voltage regulator is also known (cf. GB-PS No. 1 123 022), in which an auxiliary charging thyristor is provided, which is used by the working group ensures independent charging of the commutation capacitor.
Ein Nachteil der oben beschriebenen Spannungsrerglerschaltungen ist deren mangelhafte Zuverlässigkeit im Fall einer Störung der Kommutierung der Hilfsthyristoren, beispielsweise bei einem starken Anstieg des Verbraucherstromes, einer Störung in den Thyristorsteuerkreisen, da hierbei die Speisequelle über die in Reihe geschalteten undA disadvantage of the voltage regulator circuits described above is their poor reliability in the event of a commutation fault the auxiliary thyristors, for example in the event of a sharp increase in the load current, a fault in the thyristor control circuits, because here the source of supply via the series-connected and
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gleichzeitig leitend gewordenen Hilfsthyristoren kurzgeschlossen wird.Auxiliary thyristors which have become conductive at the same time are short-circuited.
Ferner sind Spannungsregler (vgl. GB-PS Nr. 1 060 317 und Nr. 1 234 765) bekannt, bei welchen die Möglichkeit eines Kurzschlusses der Speisequelle beim Ausbleiben der Kommutierung der Hilfsthyristoren ausgeschlossen ist, da die Aufladung des Kommutierungskondensators über den Verbraucher erfolgt.Furthermore, voltage regulators (cf. GB-PS No. 1 060 317 and No. 1 234 765) are known in which the possibility of a short circuit the supply source is excluded in the absence of commutation of the auxiliary thyristors, since the charging of the commutation capacitor takes place via the consumer.
Jedoch ist bei den erwähnten Reglern der Ladestrom des Kommutierungskondensators von dem Verbraucherstrom abhängig, was den Regelbereich verringert, da bei geringen Verbraucherströmen die Aufladezeit des Kommutierungskondensators zunimmt.However, with the regulators mentioned, the charging current of the commutation capacitor is depends on the consumer current, which reduces the control range, since the charging time is reduced with low consumer currents of the commutation capacitor increases.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungsregler zu schaffen, der einen weiten Regelbereich hat, der die Steuerbarkeit der Schaltung nach etwaigem Ausbleiben der Kommutierung wiederherstellen kann, und bei dem die Gefahr von Kurzschlüssen der Speisequelle beim Ausbleiben der Thyristorkommutierung, ausgeschlossen ist.The invention is based on the object of a voltage regulator to create, which has a wide control range, the controllability the circuit can restore after any failure of commutation, and in which the risk of short circuits of the supply source in the absence of thyristor commutation, is excluded.
Diese Aufgabe wird bei einem Spannungsregler mit einem zwischen einer Speisequelle und einem Verbraucher geschalteten Leistungsthyristor und einem aus der Reihenschaltung einer Drossel und eines Kondensators bestehenden Kommutierungskreis, der mit dem einen Ende über einen Löschthyristor in den Stromkreis zwischen dem Leistungsthyristor und dem Verbraucher geschaltet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das andere Ende des Kommutierungskreises an den einen Pol (+) der Speisequelle über eine Trenndiode angeschlossen ist,This task is performed in a voltage regulator with a power thyristor connected between a supply source and a consumer and one of the series connection of a reactor and a capacitor existing commutation circuit, the one with one end is connected via a quenching thyristor in the circuit between the power thyristor and the consumer, according to the invention thereby solved that the other end of the commutation circuit is connected to one pole (+) of the supply source via an isolating diode,
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während parallel zum Kommutierungskreis ein zusätzlicher Kommutierungskreis , bestehend aus der Reihenschaltung eines Thyristors und einer Drossel geschaltet ist, wobei an den Verbindungspunkt der Kommutierungskreise und des Löschthyristors ein Kondensator gelegt ist, dessen zweiter Belag mit dem anderen Pol (-) der Speisequelle verbunden ist.while an additional commutation circuit is parallel to the commutation circuit , consisting of the series connection of a thyristor and a choke, is connected to the connection point of the Commutation circuits and the quenching thyristor a capacitor is placed, the second layer of which with the other pole (-) of the supply source connected is.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird sie durch eine eingehende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der aus einer einzigen Figur bestehenden Zeichnung, die ein Prinzipschaltbild des Spannungsreglers wiedergibt, erläutert.For a better understanding of the invention it is through a detailed Description of an exemplary embodiment with reference to the drawing consisting of a single figure, which is a basic circuit diagram of the Voltage regulator reproduces explained.
Der Thyristorspannungsregler besitzt Eingangsklemmen 1, 2 und Ausgangsklemmen 3,4. An die Eingangsklemmen wird eine Gleichstromspeisequelle mit der Spannung U angeschlossen. Der Pluspol + der Speisequelle wird an die Klemme 1 und der Minuspol - an die Klemme 2 gelegt. An die Ausgangsklemmen 3, 4 wird ein Verbraucher 5 angeschlossen.The thyristor voltage regulator has input terminals 1, 2 and Output terminals 3.4. A direct current supply source with the voltage U is connected to the input terminals. The positive pole + the supply source is connected to terminal 1 and the negative pole - to terminal 2. A consumer is connected to output terminals 3, 4 5 connected.
Zwischen die Eingangsklemme 1 und die Ausgangsklemme 3 ist ein Leistungsthyristor 6 in den Stromkreis geschaltet. Die Anode des Leistungsthyristors 6 ist an den Pluspol der Speisequelle und die Katode an den Verbraucher 5 gelegt.A power thyristor 6 is connected in the circuit between the input terminal 1 and the output terminal 3. The anode of the Power thyristor 6 is connected to the positive pole of the supply source and the cathode is connected to consumer 5.
An den Pluspol der Speisequelle ist eine Trenndiode 7 angeschlossen, mit der in Reihe ein Kommutierungskreis, bestehend aus der Reihenschaltung einer Drossel 8 und eines Kondensators 9, geschaltet ist.An isolating diode 7 is connected to the positive pole of the supply source, with which a commutation circuit, consisting of the series connection of a choke 8 and a capacitor 9, is connected in series.
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Der untere Belag des Kondensators 9 ist mit der Katode des Leistungsthyristors 6 verbunden.The lower layer of the capacitor 9 is connected to the cathode of the power thyristor 6 connected.
Parallel zu dem Kommutierungskreis, der aus der Drossel 8 und dem Kondensator 9 besteht, ist ein zusätzlicher Kommutierung^skreis, bestehend aus der Reihenschaltung eines Ladethyristors 11 und einer Drossel 12, geschaltet. Hierbei ist die Anode des Thyristors 11 in den Kreis zwischen der Trenndiode 7 und der Drossel 8 geschaltet, während die Katode des Thyristors 11 mit dem einen Ende der Drossel 12 verbunden ist, dessen anderes Ende in den Kreis zwischen dem Kondensator 9 und der Anode eines Löschthyristors 10 gelegt ist.In parallel with the commutation circuit, which consists of the choke 8 and the capacitor 9, there is an additional commutation ^ circuit, consisting of the series connection of a charging thyristor 11 and one Choke 12, switched. Here, the anode of the thyristor 11 is connected in the circuit between the isolating diode 7 and the choke 8, while the cathode of the thyristor 11 is connected to one end of the choke 12, the other end of which is in the circuit between the capacitor 9 and the anode of a quenching thyristor 10 is placed.
An den gemeinsamen Punkt 13 der Kommutierungskreise und des Löschthyristors 10 ist ein Kondensator 14 angeschlossen, dessen zweiter Belag mit dem Minuspol der Speisequelle verbunden ist.At the common point 13 of the commutation circles and the Quenching thyristor 10 is connected to a capacitor 14, the second of which Coating is connected to the negative pole of the power source.
Die Wirkungsweise des Reglers beruht auf dem Prinzip der Pulsbreitenmodulation .The mode of operation of the controller is based on the principle of pulse width modulation .
Beim Anlegen der Spannung von der Speisequelle findet ein schwingendes Laden der Kommutierungskondensatoren 9 und 14 über die Trenndiode 7 und die Drossel 8 statt (die Polarität der Ladung ist ohne Klammern gezeigt). Dann wird ein Steuerimpuls auf den Löschthyristor 10 gegeben, wobei der Kondensator 9 schwingend über die Trenndiode 7, die Drossel 8, den Löschthyristor 10 und den Verbraucher 5 auf eine Spannung, die U (bis'2 U) übersteigt, weiter aufgeladen wird. Der Kondensator 14 entlädt sich in diesem Fall auf NullWhen the voltage is applied from the supply source, there is an oscillating Charging of the commutation capacitors 9 and 14 via the isolating diode 7 and the choke 8 takes place (the polarity of the charge is shown without brackets). Then a control pulse is given to the quenching thyristor 10, the capacitor 9 oscillating over the Isolating diode 7, the choke 8, the quenching thyristor 10 and the consumer 5 to a voltage that exceeds U (bis'2 U), further charged will. In this case, the capacitor 14 discharges to zero
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über den Verbraucher 5 . Nach Beendigung der Aufladung des Konden- , sators 9 und Entladung des Kondensators 14 wird der Löschthyristor 10 gesperrt. Danach werden auf den Leistungsthyristor 6 und den Ladethyristor 11 gleichzeitig Steuerimpulse gegeben, demzufolge die erwähnten Thyristoren geöffnet werden. Über den Leistungsthyristor 6 und den Verbraucher 5 fließt ein Strom, und der Kondensator 9 lädt sich schwingend über'den Ladethyristor 11 und die Drosseln 8 und 12 um (die Polarität der Ladung ist in Klammern gezeigt), während sich der Kondensator 14 schwingend über die Trenndiode 7, den Thyristor .11 und die Drossel 12 auf eine Span-via the consumer 5. After completion of the charging of the condenser, Sators 9 and discharge of the capacitor 14 is the quenching thyristor 10 blocked. Then the power thyristor 6 and the Charging thyristor 11 is given control pulses at the same time, as a result of which the thyristors mentioned are opened. Via the power thyristor 6 and the load 5, a current flows, and the capacitor 9 is charged in an oscillating manner via the charging thyristor 11 and the Chokes 8 and 12 µm (the polarity of the charge is in parentheses shown), while the capacitor 14 oscillates via the isolating diode 7, the thyristor .11 and the choke 12 to a voltage
nung, die U übersteigt, entlädt.voltage that exceeds U discharges.
Nach Beendigung der Umladung des Kondensators 9 und Aufladung des Kondensators 14 wird der Thyristor 11 gesperrt.After completion of the charge reversal of the capacitor 9 and charging of the capacitor 14, the thyristor 11 is blocked.
Mit Eintreffen des nächstfolgenden Steuerimpulses am Löschthyristor 10 wird an den Leistungsthyristor 6 eine Sperrspannung von den Koinmutierungskondensatoren 9 und 14 für die Zeit, die zur Wiederherstellung der Sperreigenschaften des Leistungsthyristors 6 erforderlich ist, gelegt. Nach Sperrung des Leistungsthyristors 6 wird der Kondensator 9 schwingend über die Trenndiode 7, die Drossel 8, den Löschthyristor 10 und den Verbraucher 5 auf eine Spannung, die die Spannung U übersteigt, aufgeladen, während der Kondensator 14 auf Null entladen wird. Nach Beendigung der Aufladung des Kondensators 9 und Entladung des Kondensators 14 wird der Löschthyristor 10 gesperrt. Diese Vorgänge sind beendet vor dem Eintreffen der nächstfolgenden Steuerimpulse am Leistungsthyristor und am Ladethyristor 11.When the next control pulse arrives at the quenching thyristor 10 is to the power thyristor 6, a reverse voltage from the Koinmutierungskondensatoren 9 and 14 for the time, the Restoration of the blocking properties of the power thyristor 6 is required, laid. After blocking the power thyristor 6 the capacitor 9 oscillates via the isolating diode 7, the choke 8, the quenching thyristor 10 and the consumer 5 to a voltage, which exceeds the voltage U, while the capacitor is charged 14 is discharged to zero. After completion of the charging of the capacitor 9 and the discharge of the capacitor 14, the Quenching thyristor 10 blocked. These processes are ended before the next following control pulses arrive at the power thyristor and at the charging thyristor 11.
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Beim Eintreffen der nächstfolgenden Steuerimpulse am Leistungsthyristor 6 und am Ladethyristor 11 werden die oben beschriebenen Vorgänge wiederholt« Bei einem starken Anstieg des Verbraucherstromes und Abfall der Speisequellenspannung verhindert die Trenndiode 7 die Entladung der Kommutierungskondensatoren 9 und 14 über die Speisequelle, so daß der Energievorrat für die Kommutierung unverändert erhalten bleibt. Falls der Leistungsthyristor i6 sich aus irgendwelchem Grund nach der Entladung der Kommutierungskondensatoren 9 und 14 über den Löschthyristor 10 nicht gesperrt hat, wird dank dem Ladethyristor 11 die Arbeitsfähigkeit des Reglers wiederhergestellt . Beim Eintreffen der nächsten Steuerimpulse am Ladethyristor 11 und am Leistungsthyristor 6 werden die Kommutierungskondensatoren 9 und 14 erneut mit einer für die Sperrung des Leistung sthyristors 6 ausreichenden Energie aufcpladen. Dadurch ist es möglich, die Steuerimpulse jederzeit von den Hilfsthyristoren 10 und 11 wegzunehmen (der Thyristor 6 im Verbraucherkreis bleibt in diesem Fall geöffnet, und der Verbraucher wird an die volle Spannung der Speisequelle gelegt) und die erwähnten Impulse bei Bedarf einer Spannungsregelung am Verbraucher 5 erneut einzuspeisen.When the next following control pulses arrive at the power thyristor 6 and the charging thyristor 11, those described above are implemented Repeated processes «In the event of a sharp rise in the consumer current and a drop in the supply source voltage, the isolating diode prevents 7 the discharge of the commutation capacitors 9 and 14 via the supply source, so that the energy supply for the commutation remains unchanged preserved. If the power thyristor i6 turns off has not blocked for any reason after the discharge of the commutation capacitors 9 and 14 via the quenching thyristor 10, is thanks to the charging thyristor 11, the working capacity of the regulator is restored. When the next control pulse arrives at the charging thyristor 11 and on the power thyristor 6, the commutation capacitors 9 and 14 are again provided with one for blocking the power Sthyristors 6 charge sufficient energy. This makes it possible, the control pulses at any time from the auxiliary thyristors 10 and 11 (the thyristor 6 in the consumer circuit remains open in this case, and the consumer is connected to the full voltage of the Supply source placed) and the mentioned impulses if a voltage regulation is required feed again at consumer 5.
Aus der Beschreibung der erfindungsgemäßen Schaltung ist ersichtlich, daß die Trenndiode 7 die Aufrechterhaltung der Ladung der Kommutierungskondensatoren bei einem Abfall der Spannung der Speisequelle (beispielsweise infolge einer starken Zunahme des Verbraucherstromes) gestattet, während der zusätzliche Kommutierungskreis, der aus der Reihenschaltung des Ladethyristors 11 und der Drossel 12 besteht , die Fähigkeit der Schaltung zur Wiederherstellung der Steuer-From the description of the circuit according to the invention it can be seen that that the isolation diode 7 maintains the charge of the commutation capacitors in the event of a drop in the voltage of the supply source (for example as a result of a sharp increase in the consumer current) permitted, while the additional commutation circuit, which consists of the series connection of the charging thyristor 11 and the choke 12 , the ability of the circuit to restore control
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■ barfcelt nach einer Störung der Kommutierung bestimmt, da die Aufladung der Kommutierungskondensatoren unabhängig von dem Verbraucherstrom erfolgt.■ Barfcelt determined after a commutation fault, since the commutation capacitors are charged independently of the consumer current.
Außerdem schließt der Kondensator 14 die Möglichkeit eines Kurzschlusses der Speisequelle über die Thyristoren bei Störung der Kommutierung aus, was ebenfalls die Betriebezuverlässigkeit des Keglers erhöht.In addition, the capacitor 14 closes the possibility of a short circuit of the supply source via the thyristors in the event of a fault commutation, which also affects operational reliability of the bowler increased.
All dies gestattet es, den erfindungsgemäßen Spannungsregler erfolgreich in Einrichtungen zu verwenden, wo eine weitgehende Regelung der Spannung am Verbraucher erforderlich ist.All of this allows the voltage regulator according to the invention to be used successfully in facilities where extensive Regulation of the voltage at the consumer is required.
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Claims (1)
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DE19732340883 DE2340883C3 (en) | 1973-08-13 | 1973-08-13 | DC voltage pulse generator |
Publications (3)
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DE2340883A1 true DE2340883A1 (en) | 1975-02-27 |
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DE2340883C3 DE2340883C3 (en) | 1979-03-01 |
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Family Applications (1)
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DE19732340883 Expired DE2340883C3 (en) | 1973-08-13 | 1973-08-13 | DC voltage pulse generator |
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DE (1) | DE2340883C3 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2649194A1 (en) * | 1976-10-28 | 1978-05-11 | Loher Gmbh | DC VOLTAGE CONTROLLER, ESPECIALLY FOR A STATIC CONVERTER FOR OPERATING THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTORS |
-
1973
- 1973-08-13 DE DE19732340883 patent/DE2340883C3/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2649194A1 (en) * | 1976-10-28 | 1978-05-11 | Loher Gmbh | DC VOLTAGE CONTROLLER, ESPECIALLY FOR A STATIC CONVERTER FOR OPERATING THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTORS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2340883B2 (en) | 1978-07-06 |
DE2340883C3 (en) | 1979-03-01 |
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