DE2461245B1

DE2461245B1 - Circuit arrangement for transmitting electrical energy

Info

Publication number: DE2461245B1
Application number: DE19742461245
Authority: DE
Inventors: Peter Dick; Cord-Heinrich Dipl-Ph Dustmann
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1974-12-23
Publication date: 1976-04-08
Also published as: DE2461245C2

Description

Bei einem anderen bekannten Vorschlag (Proc. of the 2nd Int. Conf. on Magnet Technology, Oxford [1967], S. 589 bis 593, und Particle Accelerators, 1970, Vol. 1, S. 155 bis 157) sind Speicher und Verbraucher über zwei erste Hilfsspulen induktiv mit einer dritten Hilfsspule gekoppelt, wobei die zwei ersten Hilfsspulen rechtwinklig zueinander stehen und deshalb selbst nicht gekoppelt sind. Durch Drehen des Spulensystems der zwei ersten Hilfsspulen relativ zur dritten Hilfsspule ist die induktive Kopplung veränderbar. Die Nachteile dieser Einrichtung bestehen insbesondere in dem komplizierten Aufbau, bedingt durch die drehbare, supraleitende Spulenanordnung und in der Notwendigkeit, daß die dritte Hilfsspule imstande sein muß, viermal so viel Energie zu speichern wie der Speichen Es ist ferner bekannt (IPP Report No.2/211, 1973, W i p f: »Supraleitende Energiespeicher«, insbesondere Fig. 12) als Zwischenspeicher einen Kondensator zu verwenden. der in Parallelschaltung zu Speicher- und Lastinduktivität geschaltet ist. Dieser Parallelkondensator muß jedoch so ausgelegt sein, daß er die Hälfte der anfänglichen Speicherenergie aufnehmen kann. Dieser Nachteil wird bei der eingangs genannten bekannten Schaltungsanordnung (IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-14, Nr. 5, 1967, S. 33 bis 40, insbesondere F i g. 3) dadurch vermieden, daß als Zwischenspeicher ein kleiner Parallelkondensator benutzt wird, der z. B. über eine mit Ignitrons gesteuerte Wechselrichterschaltung die Energie in kleinen Portionen auf die Lastinduktivität überträgt. Diese Schaltung ist jedoch außerordentlich aufwendig, da sie mindestens fünf steuerbare Gleichrichter und zusätzlich zu dem Parallelkondensator einen Kommutierungskondensator benötigt. In another known proposal (Proc. Of the 2nd Int. Conf. on Magnet Technology, Oxford [1967], pp. 589 to 593, and Particle Accelerators, 1970, Vol. 1, pp. 155 to 157) are memory and consumer via two first auxiliary coils inductively coupled to a third auxiliary coil, the two first auxiliary coils are at right angles to each other and are therefore not coupled themselves. Go berserk of the coil system of the two first auxiliary coils is relative to the third auxiliary coil the inductive coupling can be changed. The disadvantages of this device exist in particular in the complicated structure, due to the rotatable, superconducting coil arrangement and in the need for the third auxiliary coil to be able to do so four times to store a lot of energy like the spokes It is also known (IPP Report No.2 / 211, 1973, W i p f: "Superconducting energy storage", in particular Fig. 12) as an intermediate storage to use a capacitor. in parallel to storage and Load inductance is switched. However, this parallel capacitor must be designed so that he can absorb half of the initial storage energy. This disadvantage will in the known circuit arrangement mentioned at the beginning (IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-14, No. 5, 1967, pp. 33 to 40, especially Fig. 3) avoided by that a small parallel capacitor is used as a buffer, the z. B. The energy in small amounts via an inverter circuit controlled by Ignitrons Transferring portions to the load inductance. However, this circuit is extraordinary expensive because they have at least five controllable rectifiers and in addition to the Parallel capacitor requires a commutation capacitor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art den Schaltungsaufwand zu verringern und auch eine Energieübertragung in der gegenläufigen Richtung zu ermöglichen. The invention is based on the object of a circuit arrangement of the type mentioned to reduce the circuit complexity and also an energy transfer to allow in the opposite direction.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der fliegende Kondensator als Reihenkondensator in eine der Verbindungsleitungen zwischen der Speicherinduktivität und der Lastinduktivität geschaltet ist, und daß parallel zu der Speicherinduktivität ebenfalls ein steuerbarer Gleichrichter - geschaltet ist und die beiden steuerbaren Gleichrichter derart gepolt und gesteuert sind, daß sie als Schalter zum vorbestimmten Einschalten des kapazitiven Zwischgnspeichers in einen die Speicherinduktivität und den defr Lastinduktivität parallelgeschalteten steuerbaren Gleichrichter einschließenden Ladestroml: eis und alternierend in einen die Lastinduktivität ur den der Speicherinduktivität parallelgeschalteten steuerbaren Gleichrichter einschließenden Entladestromkreis arbeiten. This object is achieved in that the flying Capacitor as a series capacitor in one of the connecting lines between the Storage inductance and the load inductance is connected, and that in parallel with the storage inductance is also connected to a controllable rectifier and the two controllable rectifiers are polarized and controlled in such a way that they as a switch for the predetermined switching on of the capacitive intermediate storage in the storage inductance and the load inductance are connected in parallel controllable rectifier including charging current: ice and alternating in one the load inductance ur the controllable one connected in parallel to the storage inductance Rectifier enclosing discharge circuit work.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als steuerbare Gleichrichter Thyristoren einzusetzen. It has proven to be advantageous as a controllable rectifier To use thyristors.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird die Herabsetzung der Welligkeit von Spannung und Strom dadurch erreicht, daß in jede der zwei Verbindungsleitungen der Speicherinduktivität und der Lastinduktivität ein fliegender Kondensator geschaltet ist, daß parallel zu der Speicherinduktivität eine Reihenschaltung aus einem ersten und einem zweiten Thyristor und parallel zu der Lastinduktivität eine Reihenschaltung aus einem dritten und einem vierten Thyristor geschaltet ist, daß ein zwischen dem ersten Thyristor und dem zweiten Thyristor liegender erster Punkt der Schaltung mit einem zwischen dem dritten Thyristor und dem vierten Thyristor liegenden zweiten Punkt der Schaltung durch eine geerdete Leitung verbunden ist. In a further development of the invention, the waviness is reduced of voltage and current achieved in that in each of the two connecting lines A flying capacitor is connected to the storage inductance and the load inductance is that in parallel with the storage inductance, a series circuit of a first and a second thyristor and a series circuit in parallel with the load inductance is connected from a third and a fourth thyristor that one between the first thyristor and the second thyristor lying first point of the circuit with a second lying between the third thyristor and the fourth thyristor Point of the circuit is connected by a grounded line.

Bei einer anderen spezifischen Ausbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird die besondere Eignung für kurze Speicherzeiten bei gleichzeitiger Kompensation von in der Schaltring während der Übertragung auftretenden Verlusten dadurch erreicht, daß in die erste Verbindungsleitung der Speicherinduktivität und der Lastinduktivität ein kapazitiver Zwischenspeicher geschaltet ist, daß die Eingänge des Zwischenspeichers mit der Anode je eines Thyristors verbunden sind, daß die Kathoden der Thyristoren auf den negativen, geerdeten Eingang eines Energieversorgungsgerätes geschaltet sind, dessen positiver Eingang mit der zweiten Verbindungsleitung der Speicherinduktivität und der Lastinduktivität verbunden ist. With another specific design of the circuit arrangement According to the invention, the particular suitability for short storage times with simultaneous Compensation for losses occurring in the switching ring during transmission achieved in that in the first connecting line of the storage inductance and the load inductance is connected to a capacitive buffer that the inputs of the buffer are connected to the anode of each thyristor that the Cathodes of the thyristors on the negative, grounded input of a power supply device are connected, the positive input of which is connected to the second connecting line of the Storage inductance and the load inductance is connected.

Eine weitere Variante der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung ist in besonderem Maße zum Speichern von Energie während längerer Speicherzeiten geeignet. Another variant of the proposed circuit arrangement is Particularly suitable for storing energy during longer storage times.

Das wird dadurch erreicht, daß parallel zur Speicherinduktivität und parallel zur Lastinduktivität zusätzlich zu den Thyristoren je eine supraleitende Schalteinrichtung angeordnet ist, die aus einem veränderbaren Widerstand und einem zu diesem in Reihe geschalteten supraleitenden Schalter mit trennbaren Kontakten besteht.This is achieved in that parallel to the storage inductance and parallel to the load inductance in addition to the thyristors one superconducting each Switching device is arranged, which consists of a variable resistor and a to this series-connected superconducting switch with separable contacts consists.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile gegenüber der eingangs genannten bekannten Schaltungsanordnung bestehen insbesondere darin, daß der Schaltungsaufbau einfach und daher betriebssicher ist und durch seine Symmetrie das Übertragen induktiv gespeicherter Energie in jeder der zwei möglichen Richtungen ermöglicht. Dabei erfordert der als Zwischenspeicher verwendete Reihenkondensator nur eine kleine Kapazität und eine einfach zu steuernde Thyristorschaltung, so daß gegenüber den übrigen bekannten Lösungen neben Kostensenkungen ein Gewinn an Betriebssicherheit ermöglicht und wegen des hohen Wirkungsgrades eine erhebliche Energieeinsparung erzielt wird. The advantages achieved with the invention over the aforementioned known circuit arrangements consist in particular that the circuit structure is simple and therefore reliable and, due to its symmetry, the transmission is inductive stored energy in either of two possible directions. This requires the series capacitor used as a buffer store only has a small capacitance and an easy-to-control thyristor circuit, so that compared to the rest of the known Solutions in addition to cost reductions, a gain in operational reliability enables and because of considerable energy savings are achieved due to the high degree of efficiency.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 Prinzipschaltbild des Energieübertragers, F i g. 2 Spannungs- und Stromverlauf am kapazitiven Zwischenspeicher, Fig.3 Schrittzeit in Abhängigkeit vom Speicherstrom, Fig. 4 theoretische Übertragungszeit, F i g. 5 Umschaltgrenzen, F i g. 6 Energieübertrager mit zwei fliegenden Kondensatoren, F i g. 7 Energieübertrager für kurze Speicherzeiten, F i g. 8 Energieübertrager für lange Speicherzeiten. An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It shows F i g. 1 Block diagram of the Energy transmitter, F i g. 2 voltage and current curve on the capacitive intermediate storage, Fig. 3 step time as a function of the storage current, Fig. 4 theoretical transfer time, F i g. 5 switching limits, FIG. 6 energy exchangers with two flying capacitors, F i g. 7 energy transmitters for short storage times, FIG. 8 energy transmitters for long storage times.

Das Funktionsprinzip des kapazitiven Zwischenspeichers ist in F i g. 1 und 2 dargestellt. Eine Speicherinduktivität Lswird mit einem Schalter Skurzgeschlossen und speichert in diesem Zustand in ihrem Magnetfeld eine vorbestimmte elektrische Arbeit in Form magnetischer Feldenergie. Eine Lastinduktivität LL ist über Leitungen 1 und 2 mit der Speicherinduktivität Lsverbunden. In die Leitung 1 ist ein kapazitiver Zwischenspeicher C geschaltet, der einen Bruchteil der in der Speicherinduktivität Ls gespeicherten Energie übernimmt und an die Lastinduktivität LL weiterleitet. Parallel zu.jeder der Induktivitäten Ls und LL ist als Schaltelement je ein steuerbarer Gleichrichter n und T2, Z. B. ein Thyristor, geschaltet. The functional principle of the capacitive buffer is shown in F i G. 1 and 2 shown. A storage inductance Ls is short-circuited with a switch Sk and in this state stores a predetermined electrical in its magnetic field Work in the form of magnetic field energy. A load inductance LL is via lines 1 and 2 connected to the storage inductance Ls. In line 1 is a capacitive one Intermediate storage C switched, which is a fraction of that in the storage inductance Ls takes over stored energy and forwards it to the load inductance LL. Parallel to each of the inductances Ls and LL is a controllable switching element Rectifiers n and T2, e.g. a thyristor, are connected.

Bei geöffnetem Schalter Sund gezündetem Thyristor T2 ist die Speicherinduktivität Ls mit dem kapazitiven Zwischenspeicher C in Reihe geschaltet und der Sperrstrom is lädt den Zwischenspeicher auf die Spannung Vm auf. When the switch is open and the thyristor T2 is triggered, the storage inductance is Ls connected in series with the capacitive buffer store C and the reverse current is charges the buffer to the voltage Vm.

Aus F i g. 2 ist zu entnehmen, daß der Speicherstrom is den kapazitiven Zwischenspeicher C in einer sehr kurzen Zeit ts (Speicher-Teilentladezeit) von der Spannung 0 auf einen Spannungswert Vm auflädt, und daß dabei der Speicherstrom is von seinem Ausgangswert io leicht abfällt. Bei Auftreten der Spannung Vm wird der Thyristor T1 automatisch gezündet, die Speicherinduktivität Lskurzgeschlossen und es fließt ein Kondensatorentladestrom iL über den Thyristor n und die Lastinduktivität LL Der Thyristor T2 wird durch die in bezug auf is entgegengesetzte Stromrichtung von iL gesperrt. Während der Entladung des Zwischenspeichers Cfällt dessen Spannung in der sehr kurzen Zeit tL (Lastspeicherteilladezeit) von Vm auf Vzl < O ab. Der kleine negative Spannungswert VA entsteht durch Resonanzeffekte an der Parallelschaltung aus dem kapazitiven Zwischenspeicher C und der Lastinduktivität LL Durch die Spannung vzl wird der Thyristor T2 in Durchlaßrichtung vorgespannt und wieder gezündet und gleichzeitig der Thyristor Ti gesperrt. Nun kann erneut ein Speicherstrom is fließen und den kapazitiven Zwischenspeicher C bis zum Erreichen der Spannung Vm aufladen ( F i g. 2). Der Strom is fällt dabei, ausgehend von dem am Ende des vorangegangenen Entladeschrittes erreichten Stromwert weiter ab, bis nach NSchritten der Wert 0 erreicht, also Ls vollständig entladen ist; der Strom iL steigt dagegen weiter an bis zum Endwert io. From Fig. 2 it can be seen that the storage current is the capacitive one Buffer C in a very short time ts (partial storage discharge time) from the Voltage 0 charges to a voltage value Vm, and that the storage current is drops slightly from its initial value io. When the voltage Vm occurs, the Thyristor T1 triggered automatically, the storage inductance Ls short-circuited and a capacitor discharge current iL flows through the thyristor n and the load inductance LL The thyristor T2 is driven by the opposite current direction with respect to is blocked by iL. While the buffer store C is being discharged, its voltage drops in the very short time tL (partial load storage time) from Vm to Vzl <O. Of the small negative voltage value VA is caused by resonance effects at the parallel connection of the capacitive buffer store C and the load inductance LL The thyristor T2 is forward-biased by the voltage vzl and ignited again and at the same time the thyristor Ti blocked. Now can again a storage current is flowing and the capacitive intermediate storage C until it is reached of the voltage Vm (Fig. 2). The current is falling, starting from the current value reached at the end of the previous discharge step further from until after N steps the value 0 is reached, i.e. Ls is completely discharged; The current iL, on the other hand, continues to rise up to the final value io.

Der Thyristor T1 zündet immer mit der Spannung Vm an der Speicherinduktivität Ls und der Thyristor T2 mit der Spannung Vzl an der Lastinduktivität LL Deshalb ist es möglich, die Zündung der Thyristoren T1 und T2 mit einfachen Spannungskomparatoren dadurch zu steuern, daß der zeitliche Stromverlauf durch geeignetes Vorgeben der Komparatorvergleichsspannung eingestellt wird. The thyristor T1 always ignites with the voltage Vm at the storage inductance Ls and the thyristor T2 with the voltage Vzl at the load inductance LL Therefore it is possible to trigger the thyristors T1 and T2 with simple voltage comparators to be controlled by the fact that the temporal current course by suitable specification of the Comparator comparison voltage is set.

Durch Vertauschen der Zündlevel an den Thyristoren T1 und T2 kann wegen des symmetrischen Aufbaues der Schaltung auch Energie in umgekehrter Richtung, also von der Lastinduktivität LL zu der Speicherinduktivität Ls, übertragen werden. By swapping the ignition level at the thyristors T1 and T2 you can due to the symmetrical structure of the circuit also energy in the opposite direction, that is, from the load inductance LL to the storage inductance Ls.

Die Übertragungsperiode setzt sich zusammen aus einer Serie von Schritten wie in F i g. 2 dargestellt. Die Dauer eines Schrittes, die Schrittzeit ts, ändert sich während der Übertragungszeit und wird entsprechend F i g. 3 mit abnehmendem Speicherstrom is zunehmend größer. The transmission period is made up of a series of steps as in Fig. 2 shown. The duration of a step, the step time ts, changes during the transmission time and is shown in accordance with FIG. 3 with decreasing Storage current is increasing.

Der zeitliche Verlauf der Speicherspannung Vs ist Teil einer Sinuswelle. Die aufeinanderfolgenden Schritten zugehörigen Sinuswellen haben eine mit wachsender Schrittzahl abnehmende Spitzenamplitude Vp und eine konstante Viertelperiode 2 LsC. The time course of the storage voltage Vs is part of a sine wave. The sine waves associated with successive steps have one with increasing Number of steps decreasing peak amplitude Vp and a constant quarter period 2 LsC.

Für den zeitlichen Verlauf der Spannung VL der Lastinduktivität LL gilt Entsprechendes, wobei die Spitzenamplitude Vp mit zunehmender. Schrittzahl ansteigt. The same applies to the time course of the voltage VL of the load inductance LL, the peak amplitude Vp increasing with. Number of steps increases.

Die Peakspannung Vp würde erreicht werden, wenn die in der Speicherinduktivität Ls verfügbare Energie E(k) in K-Schritten vollständig auf den kapazitiven Zwischenspeicher Cübertragen werden könnte. The peak voltage Vp would be reached if the in the storage inductor Ls available energy E (k) in K-steps completely on the capacitive intermediate storage C could be transferred.

2 CVP = E(K)- (2) Unter der Annahme, daß keine Verluste auftreten, ändert sich die Energie E(K) linear mit der Zahl der Schritte K bis mit jedem Schritt eine konstante Energie mit Vm auf den kapazitiven Zwischenspeicher übertragen wird. 2 CVP = E (K) - (2) Assuming that no losses occur, the energy E (K) changes linearly with the number of steps K until a constant energy of Vm is transferred to the capacitive buffer with each step .

mit 1 < K < N und N als Summe aller Übertragungsschritte.with 1 <K <N and N as the sum of all transfer steps.

Der vollständig geladene Zwischenspeicher speichert den N-ten Teil der in der Speicherinduktivität vor Beginn der Übertragung gespeicherten Energie Aus den Gleichungen 1 bis 4 folgt die Speicherteilentladezeit Eine entsprechende Gleichung gilt auch für die Lastspeicherteilladezeit tL Die Übertragungszeit ergibt sich aus der Speicherteilentladezeit ts und der Lastspeicherladezeit tL mit einer Schrittzahl K von 1 bis N Sind die Speicherinduktivität und die Lastinduktivität gleich groß, so gilt für die gesamte Übertragungszeit unter Vernachlässigung der geringen Zeitverlängerung durch die Spannung Vd In Fig.4 ist die Abhängigkeit der theoretischen Übertragungszeit tr von der Zahl der Übertragungsschritte N für den nach der Erfindung als Reihenkondensator geschalteten fliegenden Kondensator als Zwischenspeicher dargestellt. Dabei ergeben kleine Kapazitäten bei großem N nur eine vernachlässigbare Wirkung auf die fibertragungszeit.The fully charged buffer stores the Nth part of the energy stored in the storage inductance before the start of the transfer The partial storage discharge time follows from equations 1 to 4 A corresponding equation also applies to the partial load storage charging time tL. The transfer time results from the partial storage storage discharge time ts and the partial load storage charging time tL with a number of steps K from 1 to N. the voltage Vd FIG. 4 shows the dependence of the theoretical transmission time tr on the number of transmission steps N for the flying capacitor connected as a series capacitor according to the invention as a buffer store. Small capacities with a large N only have a negligible effect on the transmission time.

Damit die Spannung Vd den Thyristor T2 wieder zündet und gleichzeitig den Thyristor T1 sperrt, muß bei der erfindungsgemäßen Schaltung sichergestellt sein, daß erstens die im Zwischenspeicher C verfügbare elektrische Feldenergie trotz der Streuinduktivität Lc des kapazitiven Zwischenspeichers C einen Strom größer als io erzeugen kann, der eine Umkehr des durch den Thyristor Tl fließenden Stromes bewirkt, und zweitens am Zwischenspeicher C eine Ladung der die in Fig.S dargestellten Polarität aufrechterhalten wird, damit T2 während der Thyristorschaltzeit tc einen auf io ansteigenden Strom aufnehmen kann In den Gleichungen (7) und (8) sind die Streuinduktivität Lc und die Thyristorschaltzeit tc bestimmt durch die Qualität der Schaltelemente.So that the voltage Vd ignites the thyristor T2 again and at the same time blocks the thyristor T1, it must be ensured in the circuit according to the invention that firstly the electrical field energy available in the buffer C can generate a current greater than io despite the leakage inductance Lc of the capacitive buffer C, which causes a reversal of the current flowing through the thyristor Tl, and secondly, a charge of the polarity shown in FIG. 5 is maintained at the buffer store C so that T2 can absorb a current increasing to io during the thyristor switching time tc In equations (7) and (8), the leakage inductance Lc and the thyristor switching time tc are determined by the quality of the switching elements.

Durch einen kapazitiven Zwischenspeicher vorbestimmter Größe wird die Spannung Vd relativ zu dem Spannungshöchstwert Vm klein gehalten, und dadurch eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit und ein hoher Wirkungsgrad sichergestellt. By means of a capacitive buffer store of a predetermined size the voltage Vd is kept small relative to the maximum voltage value Vm, and thereby a high transmission speed and a high degree of efficiency are ensured.

Eine besondere Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Herabsetzen der Welligkeit des Strom- und Spannungsverlaufes ist in F i g. 6 dargestellt. Hier ist in jede der Verbindungsleitungen 1, 2 der Speicherinduktivität Ls und der Lastinduktivität LL ein kapazitiver Zwischenspeicher Ci bzw. C2 geschaltet. Parallel zu der Speicherinduktivität Ls ist die Reihenschaltung der Thyristoren 71 und T3 und parallel zu der Lastinduktivität LL die Reihenschaltung der Thyristoren T2 und T4 geschaltet. Die Verbindungsleitungen 3 der Thyristoren T1 und T2 und die Verbindungsleitung 4 der Thyristoren T3 und T4 sind über eine geerdete Leitung 5 miteinander verbunden. A special embodiment of the circuit arrangement according to the invention to reduce the ripple of the current and voltage curve is shown in FIG. 6th shown. Here is in each of the connecting lines 1, 2 of the storage inductance Ls and the load inductance LL, a capacitive buffer store Ci or C2 is connected. In parallel with the storage inductance Ls is the series connection the thyristors 71 and T3 and parallel to the load inductance LL the series connection the thyristors T2 and T4 switched. The connecting lines 3 of the thyristors T1 and T2 and the connecting line 4 of the thyristors T3 and T4 are via a grounded line 5 connected to one another.

Werden die Thyristoren 71 und T2 gezündet, während T2 und T3 sperren, so wird ein Strompfad Ls, Ti, T4, C2 gebildet und der Zwischenspeicher C2 übernimmt einen Teil der in Ls gespeicherten Energie. Gleichzeitig besteht auch ein Strompfad LL, Ci, T1, T4, SO daß LL die zuvor in C1 gespeicherte Energie übernehmen kann.If the thyristors 71 and T2 are triggered while T2 and T3 block, in this way a current path Ls, Ti, T4, C2 is formed and the buffer store C2 takes over part of the energy stored in Ls. There is also a current path at the same time LL, Ci, T1, T4, SO that LL can take over the energy previously stored in C1.

Durch Zünden der Thyristoren T2 und T3 und Sperren von 71 und T4 wird in Umkehrung dieses Vorganges der Zwischenspeicher Ct aufgeladen und Q entladen.By firing the thyristors T2 and T3 and blocking 71 and T4 in reverse of this process, the buffer store Ct is charged and Q is discharged.

Eine andere Ausbildung der Erfindung für kurze Speicherzeiten zeigt F i g. 7. In die Verbindungsleitung 1 zwischen Speicherinduktivität Ls und Lastinduktivität LL ist ein kapazitiver Zwischenspeicher C geschaltet, dessen Eingänge 6 und 7 mit den Anoden je eines Thyristors T1, T2 verbunden sind. Die Kathoden der Thyristoren 71 und T2 sind über eine geerdete Verbindung 8 auf den negativen Pol einer Energieversorgungseinheit PS geschaltet, deren positiver Pol an der Leitung 2 liegt. Der Energietransport zwischen den Induktivitäten Ls und LL erfolgt über den Zwischenspeicher C prinzipiell in der gleichen Weise wie in der in Fig.l dargestellten Schaltung. Die Energieversorgungseinheit PS ist jedoch ständig in Betrieb und gleicht die während des Betriebes auftretenden Energieverluste aus. Die Zündung der Thyristoren 71 und T2 erfolgt in Abhängigkeit vom Ladezustand des kapazitiven Zwischenspeichers, der die Umschaltspannung V liefert. Another embodiment of the invention for short storage times is shown F i g. 7. In connection line 1 between storage inductance Ls and load inductance LL is connected to a capacitive buffer store C, whose inputs 6 and 7 with the anodes of a thyristor T1, T2 are connected. The cathodes of the thyristors 71 and T2 are connected to the negative pole of a power supply unit via a grounded connection 8 PS switched, the positive pole of which is on line 2. The energy transport between the inductances Ls and LL takes place via the buffer C in principle in the same way as in the circuit shown in Fig.l. The power supply unit However, PS is constantly in operation and is the same as those that occur during operation Energy losses. The thyristors 71 and T2 are fired as a function on the state of charge of the capacitive buffer that supplies the switching voltage V.

Durch Zünden des Thyristors T2 und gleichzeitiges Sperren des Thyristors 71 wird in Ls gespeicherte Energie auf C übertragen, durch Zünden von 71 und gleichzeitiges Sperren von T2 wird die in Czwischengespeicherte Energie auf LL übertragen.By igniting the thyristor T2 and blocking the thyristor at the same time 71 energy stored in Ls is transferred to C by igniting 71 and simultaneously By blocking T2, the energy stored in C is transferred to LL.

In F i g. 8 ist eine weitere Variante der Schaltungsanordnung nach der Erfindung dargestellt, die sich in besonderer Weise für lange Speicherzeiten eignet. Hier ist der Speicherinduktivität Ls ebenso wie der Lastinduktivität LL zum Kurzschließen je eine supraleitende Schalteinrichtung, bestehend aus einem veränderbaren Widerstand Ss und einem zu diesem in Reihe geschalteten supraleitenden Schalter Sc mit trennbaren Kontakten, parallel geschaltet. Zweckmäßigerweise sind die Induktivitäten Ls und LL mit den zugehörigen Schalteinrichtungen in je einem Kryostaten Cn bzw. Cn angeordnet. In Fig. 8 is a further variant of the circuit arrangement according to FIG of the invention shown, which is particularly useful for long storage times suitable. Here is the storage inductance Ls as well as the load inductance LL a superconducting switching device for short-circuiting each, consisting of a variable Resistor Ss and a superconducting switch connected in series to this Sc with separable contacts, connected in parallel. The inductors are expedient Ls and LL with the associated switching devices each in a cryostat Cn or Cn arranged.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for transmitting electrical Energy that is stored in the magnetic field of a storage inductor to a Load inductance via the electrical field of a capacitive buffer store, which is connected as a potential-free (flying) capacitor and with the help from controllable rectifiers, one of which is connected in parallel to the load, energy takes over in predetermined small portions from the storage inductance and on transfers the load inductance, characterized in that the flying capacitor (C) as a series capacitor in one of the connecting lines (1) between the storage inductance (Ls) and the load inductance (LL) is connected, and that in parallel with the storage inductance (Ls) also a controllable rectifier (n; T3) is connected and the two controllable rectifier (tal, T2; T3, T4) are polarized and controlled in such a way that it as a switch for the predetermined switching on of the capacitive buffer (C) into one the storage inductance (Ls) and that of the load inductance connected in parallel controllable rectifier (T2) including charging circuit and alternating in one the load inductance (LL) and that of the storage inductance connected in parallel controllable rectifier (Ti) enclosing discharge circuit work.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that Thyristors are used as controllable rectifiers.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that in each of the two connecting lines (1, 2) of the storage inductance (Ls) and the The invention relates to a circuit arrangement for transmitting electrical energy, which is stored in the magnetic field of a storage inductance, to a load inductance via the electric field of a capacitive buffer store, which is considered to be free of reference potential (flying) capacitor is connected and with the help of controllable rectifiers, one of which is connected in parallel to the load, energy in predetermined small portions takes over from the storage inductance and transfers it to the load inductance. One Such a circuit arrangement is known (IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS - 14, No. 5, 1967, pp. 33 to 40, especially Fig. 3).

Inductive energy storage systems with superconducting coils are used z. B. for the technology of fusion reactors gain importance. Saving inductive energy using superconducting coils is high in terms of Energy density particularly attractive for applications where large systems need to be pulsed are.

It has z. B. shown that thermonuclear fusion reactors only can be realized with superconducting magnets. For these systems with energy content in the Giga-Joule range is a major problem in an inductive Store stored energy with high efficiency in a load inductance transfer, or more generally, electrical energy between a storage and a To transfer load inductance in either of the two possible directions.

Load inductance (LL) a flying capacitor (C: C2) switched is that in parallel with the storage inductance (Ls) a series circuit of one first and second thyristors (Ti, T3) and in parallel with the load inductance (LL) a series connection of a third and a fourth thyristor (T2, T4) is connected that a between the first thyristor (T) and the second thyristor (T3) lying first point (3) of the circuit with one between the third thyristor (T2) and the fourth thyristor (T4) lying second point (4) of the circuit is connected by a grounded line (5) (Fig. 6).

4. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that into the first connecting line (1) of the storage inductance (Ls) and the load inductance (LL) a capacitive buffer (C) is connected that the inputs (5, 6) of the buffer store (C) are connected to the anode of each thyristor (Ti, T2), that the cathodes of the thyristors (T, T2) on the negative, earthed output pole of a power supply device (PS) are connected, the positive output pole of which with the second connecting line (2) of the storage inductance (Ls) and the load inductance (LL) is connected (Fig. 7).

5. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that parallel to the storage inductance (Ls) and parallel to the load inductance (LL) in addition a superconducting switching device is arranged for each of the thyristors (Tl, T2), consisting of a variable resistor (Ss) and one connected in series with it superconducting switch (Sc) with separable contacts.

It is known (IPP Report No. 2/211 [1973], W i p f: »Superconductors Energy store ", in particular FIGS. 9 and 10) for transferring electrical energy from a first to a second inductance one of the first and second inductance use resistor or switch connected in parallel. The efficiency of a such an arrangement, which is the percentage of the energy transferred to the load coil the storage coil indicates is generally limited to only 25%.