DE2649194C2 - DC chopper for a static converter to operate three-phase asynchronous motors - Google Patents
DC chopper for a static converter to operate three-phase asynchronous motorsInfo
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Description
Die Schonzeit des Hauptthyristors 4 und des Löschthyristors 5 errechnet sich aus:The closed time of the main thyristor 4 and the quenching thyristor 5 is calculated from:
π ■ VL-C - 2 VL C arc sin π ■ VL-C - 2 VL C arc sin
Darin bedeuten:Therein mean:
(2)(2)
i, = Schonzeit für Thyristor 4 und Thyristor 5
/ = Scheitelwert des Umschwingstromes Uc= Spannung des Kondensators 8
C = Kapazität 8
L = Induktivität 7i, = closed time for thyristor 4 and thyristor 5 / = peak value of the oscillation current U c = voltage of capacitor 8 C = capacitance 8
L = inductance 7
IL = Strom durch Hauptthynsior 4 zu Beginn des Löschvorganges. I L = current through main thynsior 4 at the beginning of the extinguishing process.
Man ersieht daraus:One sees from this:
Der Scheitelwert des Umschwingstromes ist direkt proportional der Kondensatorspannung. Je größer der Strom durch den Hauptthyristor 4 zu Beginn des Lösch-The peak value of the oscillation current is directly proportional to the capacitor voltage. The bigger the Current through the main thyristor 4 at the beginning of the extinguishing
Vorganges und je geringer die Spannung Uc ist, um so geringer ist die Schonzeit.Process and the lower the voltage U c , the lower the closed season.
Bei der Auslegung der Schaltung ist darauf zu achten, daß die am Kondensator 8 anliegende Spannung eine bestimmte untere Spannungsgrenze nicht unterschrei- s tet und der durch den Hauptthyristor 4 fließende Strom einen Maximalwert nicht überschreitet: letzteres davon ausgehend, daß am Kondensator 8 der untere Spannungswert erreicht istWhen designing the circuit, make sure that that the voltage applied to the capacitor 8 does not fall below a certain lower voltage limit tet and the current flowing through the main thyristor 4 does not exceed a maximum value: the latter of which assuming that the lower voltage value has been reached at the capacitor 8
Eine Anordnung wie in Fig. 2 dargestellt, hat £ülgende Nachfeile:An arrangement as shown in Fig. 2 has the following Subsequent filing:
Die Löschung für den Hauptthyristor 4 beginnt frühestens dann, wenn der Strom im Schwingkreis 7 und 8 umzukehren beginnt Unter der Voraussetzung, daß der Schwingkreisstrom eine volle Periode dauert bedeutet das, daß der Löschvorgang erst zu Beginn der zweiten Halbperiode einsetzt.The deletion for the main thyristor 4 begins at the earliest when the current in the resonant circuit 7 and 8 begins to reverse, provided that the Resonant circuit current lasts a full period, this means that the extinguishing process only begins at the beginning of the second Half-period begins.
Die Gegenspannung am Hauptthyristor 4 ist infolge der antiparallelen Diode 9 sehr gering. Bei einer höheren Gegenspannung wäre die Zeitdauer für die Ausräumung der Ladungsträger, die sogenannte Freiwerdezeit kurzer.The counter voltage at the main thyristor 4 is very low as a result of the anti-parallel diode 9. At a higher one Counter-voltage would be the time it takes for the charge carriers to be cleared, the so-called release time short.
Bei hohen Verbraucherströmen kann die Eingangsspannung Uc absinken, insbesondere dann, wenn der Eingang durch Entstörmaßnahmen verdrosselt istIn the case of high consumer currents, the input voltage U c can drop, especially if the input is choked by interference suppression measures
Das Absinken der Eingangsspannung hat zur Folge, daß der Kondensator 8 nach einem Verfahren gemäß Fig. 2 ebenfalls teilweise entladen wird. Dadurch ist nicht mehr gewährleistet, daß zu Beginn des Löschvorganges die notwendige Kondensatorspannung vornanden ist, und aus diesem Grund der durch den Haupttb?- ristor 4 fließende Strom nicht abkommutiert wird.The decrease in the input voltage has the consequence that the capacitor 8 according to a method according to Fig. 2 is also partially discharged. This means that it is no longer guaranteed that the deletion process will begin the necessary capacitor voltage is in front, and for this reason that of the main tb? ristor 4 flowing current is not commutated.
Hier setzt nun die Erfindung ein, mit einem Verfahren, das die Entladung des Löschkreiskondensators verhindert, und die damit verbundenen Nachteile vermeidet, ohne dabei den wirtschaftlichen Rahmen zu verlassen. This is where the invention comes in, with a method that prevents the discharge of the quenching circuit capacitor, and avoids the associated disadvantages without leaving the economic framework.
Dabei wird erfindungsgemäß nach Fig. 3 parallel zum Hauptthyristor 12 eine Reihenschaltung bestehend aus einer Diode 13 und einer Diode 14 angebracht, wobei die Anode von Diode 13 mit der Anode von Hauptthyristor 12 verbunden ist, dessen Kathode an dem gemeinsamen Punkt von Kathode Diode 15 und Anode Diode 14 liegt. Die Kathode der Diode 14 ist mit der Anode des Löschthyristors 16 und mit den positiven Belägen der Kondensatoren 17 und 20 verbunden. Parallel zur Diode 14 liegt die Reihenschaltung aus einem Löschthyristor 16 und einer Diode 15. Zwischen Anode und Kathode des Löschthyristors 16 ist ein Serienschwingkreis, bestehend aus einem Kondensator 17 und so einer Induktivität 18 angebracht. Zwischen Anode Löschthyristor 16 und Anode Freilaufdiode 19 liegt ein Kondensator 20. Die Kathode der Freilaufdiode 19 ist mit der Anode von der Diode 15 und mit der Kathode von Löschthyristor 16 verbunden. Die Versoi^gungsgleichspannung liegt mit ihrem negativen Pol an der Anode der Freilaufdiode 19 an.According to the invention, according to FIG. 3, there is a series circuit in parallel with the main thyristor 12 of a diode 13 and a diode 14 attached, the anode of diode 13 with the anode of Main thyristor 12 is connected, its cathode at the common point of cathode diode 15 and Anode diode 14 is located. The cathode of the diode 14 is connected to the anode of the quenching thyristor 16 and to the positive Linings of the capacitors 17 and 20 connected. The series circuit of one is parallel to the diode 14 Quenching thyristor 16 and a diode 15. Between the anode and cathode of the quenching thyristor 16 is a series resonant circuit, consisting of a capacitor 17 and thus an inductance 18 attached. Between anode Quenching thyristor 16 and anode freewheeling diode 19 is a capacitor 20. The cathode of the freewheeling diode 19 is connected to the anode of the diode 15 and to the cathode of the quenching thyristor 16. The DC supply voltage has its negative pole on the anode of the freewheeling diode 19.
Die zusätzlich eingefügte Diode 13 bewirkt, daß der Rückladestrom des Schwingkreiskondensatcrs 17, hervorgerufen durch die Induktivität 18, nicht über eine zum Hauptthyristor 12 parallele Diode, sondern über die parallel zum Löschthyristor 16 angebrachte Serienschaltung der Dioden 15 und 14 fließt. Der zusätzlich eingefugte Kondensator 20 bewirkt, daß der Kondensator 17 während des Betriebs immer auf dem Maximalwert der unbelasteten Versorgungsgleichspannung aufgeladen ist. Beim Einleiten des Löschvorganges durch Zünden des Löschthyristors 16 wird das Spannungspotential von Kondensator 20 und Kondensator 17 an die Kathode des Hauptthyristors 12 gelegt. An der Anode von Hauptthyristor 12 liegt die Momentanspannung des belasteten Versorgungsgleichspannung, die dann in jedem Falle geringer als die Spannung an der Kathode des Löschthyristors 16 und damit geringer als die Spannung an der Kathode des Hauptthyristors 12 ist Der Strom komrautiert von Hauptthyristor 12 sofort zum Löschthyristor 16. Im Schwingkreis setzt ein sinusförmiger Strom ein, der die Umladung von Kondensator 17 auf Grund der Induktivität 18 bewirkt Nach erfolgter Umladung von Kondensator 17 setzt ein sinusförmiger Strom über den Rücklaufkreis Kondensator 17, Induktivität 18, Diode 15 und Diode 14 ein. Der Laststrom kommutiert vom Löschthyristor 16 auf die Schwingkreiselemente Kondensator 17 und Induktivität 18.The additionally inserted diode 13 has the effect that the return current of the resonant circuit capacitor 17 is caused through the inductance 18, not via a diode parallel to the main thyristor 12, but via the series circuit of the diodes 15 and 14 attached in parallel to the quenching thyristor 16 flows. The additional The inserted capacitor 20 has the effect that the capacitor 17 is always at its maximum value during operation the unloaded DC supply voltage is charged. When initiating the deletion process through Ignition of the quenching thyristor 16 is the voltage potential of capacitor 20 and capacitor 17 the cathode of the main thyristor 12 is placed. The instantaneous voltage is applied to the anode of the main thyristor 12 of the loaded DC supply voltage, which is then lower in each case than the voltage at the Cathode of the quenching thyristor 16 and thus lower than the voltage at the cathode of the main thyristor 12 The current flows immediately from the main thyristor 12 to the quenching thyristor 16. A sinusoidal is set in the resonant circuit Current a, which causes the charge reversal of the capacitor 17 due to the inductance 18 after Charge reversal from capacitor 17 sets a sinusoidal current through the return circuit capacitor 17, inductance 18, diode 15 and diode 14. The load current commutates from the quenching thyristor 16 to the resonant circuit elements Capacitor 17 and inductor 18.
Die erfindungsgemäß eingefügte Diode 13 verhindert einerseits, daß der Kondensator 20 durch Versorgungsspannungseinbrüche entladen, bzw. teilweise entladen wird, wodurch dem Löschschwingkreis 17 und 18 stets die volle Löschenergie erhalten bleibt, und andererseits beginnt die Löschung für den Hauptthyristor 12 sofort zu Beginn der Vollperiode.The diode 13 inserted according to the invention on the one hand prevents the capacitor 20 from being caused by supply voltage drops discharged or partially discharged, whereby the quenching circuit 17 and 18 always the full erase energy is retained, and on the other hand, the erasure for the main thyristor 12 begins immediately at the beginning of the full term.
Obwohl sich die Schonzeit des Löschthyristors 16 gegenüber der Schaltanordnung Fig. 2 nicht vergrößert, ist die erfindungsgemäße Einfügung der Bauteile 13 und 20 wirtschaftlich sinnvoll, da der Löschthyristor 16 gegenüber Hauptthyristor 12 für kleinere effektive Ströme ausgelegt werden kann und in der Regel dann eine kleinere Freiwerdezeit besitzt. Die Schonzeit für Hauptthyristor 12 vergrößert sich durch diese Maßnahme mindestens auf das Doppelte, weil bereits zu Beginn des Löschvorganges der Laststrom auf den Löschthyristor kommutiert.Although the closed time of the quenching thyristor 16 does not increase compared to the switching arrangement in FIG. 2, the inventive insertion of the components 13 and 20 economically sensible, since the quenching thyristor 16 compared to the main thyristor 12 for smaller effective ones Streams can be designed and then usually has a smaller release time. The closed season for Main thyristor 12 is enlarged by this measure at least twice as much, because the load current is already on the at the beginning of the extinguishing process Quenching thyristor commutates.
Der zusätzliche Kondensator 20 gibt auf Grund seines Spannungspotentials während der Löschphase Energie an den Verbraucher 23 ab. Die Größe des Kondensators 20 bestimmt die vorhandene Nachladeenergie für den Schwingkreiskondensator 17 und ist maßgebend für die zeitliche Überbrückungsdauer von Netzspannungseinbrüchen. Wird auf die Löschbereitschaft der Löscheinrichtung auch bei einem längeren Zusammenbruch der Versorgungsspannung wert gelegt, so kann in Reihe zu Kodensator 20 ein Widerstand gelegt werden, der zwar eine Entladung von Kondensator 20 während der Löschphase über den Verbraucher 23 auf ein Minimum reduziert, jedoch eine sichere Nachladung des Schwingkreiskondensators 17 gewährleistet. Gegebenenfalls kann zu diesem Widerstand eine Diode in der Weise parallel geschaltet werden, daß sich eine langsame Entladung, aber eine schnelle Aufladung ergibt. Diese Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt.The additional capacitor 20 gives energy due to its voltage potential during the erasing phase to the consumer 23. The size of the capacitor 20 determines the existing recharging energy for the Resonant circuit capacitor 17 and is decisive for the bridging period of mains voltage dips. Will be on the extinguishing readiness of the extinguishing device even in the event of a prolonged breakdown of the If the supply voltage is valued, a resistor can be placed in series with the capacitor 20 a discharge of capacitor 20 during the extinguishing phase via consumer 23 is reduced to a minimum, however, reliable recharging of the resonant circuit capacitor 17 is guaranteed. If necessary, to a diode can be connected in parallel to this resistor in such a way that a slow discharge occurs, but gives a quick charge. This arrangement is shown in FIG.
Die erfindungsgemäße Anordnung findet in einem Gleichstromsteller Verwendung, der durch ständiges Ein-Ausschalten die effektive Höhe der Spannung für den nachgeschalteten Verbraucher zu stellen vermag.The arrangement according to the invention is used in a DC chopper, which is by constant Switching on and off is able to provide the effective level of voltage for the downstream consumer.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (1)
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