DE2742010A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SWITCHING AND SETTING DC VOLTAGE - Google Patents
CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SWITCHING AND SETTING DC VOLTAGEInfo
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Description
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Mp.-Nr. 613/77 Mannheim, 16. September 19Mp.no. 613/77 Mannheim, September 16, 19
ZFL/P3-Pn/drZFL / P3-Pn / dr
"Schaltungsanordnung r.um Schalten und Stollen von Gleichsrarmt'ns;"" Circuit arrangement around switches and cleats from Gleichsr armt'ns;"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Schalten und Stellen von Gleichspannung, v/obei ein steuerbares Halbleiterventil als Hauptventil zwischen einer Last und einer Gleichspannungsquelle angeordnet, eine Löscheinrichtung mit einem Löschkondensator für das steuerbare Hauptventil vorgesehen und dem Verbraucher ein steuerbaren Freilaufventil zugeordnet ist.The invention relates to a circuit arrangement for Switching and setting of DC voltage, v / obei a controllable semiconductor valve as a main valve between a load and a Arranged DC voltage source, a quenching device with a quenching capacitor is provided for the controllable main valve and a controllable free-wheeling valve is assigned to the consumer.
Als Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kommen sov/ohl Kleinantriebe und batteriegespeiste Verbraucher als auch Bahnantriebe in Betracht,Small drives and battery-powered consumers are the areas of application of the circuit arrangement according to the invention as well as rail drives into consideration,
Aus der DT-OS 23 46 180 ist eine derartäße Gleichstromctellerschaltung zur Impulssteuerung der Spannung eines induktiv behafteten Verbrauchers bekannt, bei der ein steuerbares Hauptventil zwischen dem Verbraucher und einer Gleichspannungsquolle angeordnet ist und die eine dem Hauptventil parallelgeschaltete Löscheinrichtung auf v/eist, die aus der Reihenschaltung eines Löschkondensators mit mindestens einem steuerbaren Löschventil besteht. Desweiteren ist dem Verbraucher ein steuerbares Freilaufventil zugeordnet, das dann zündbar ist, wenn die SpannungFrom the DT-OS 23 46 180 such a DC actuator circuit is known for pulse control of the voltage of an inductive load, in which a controllable main valve between the consumer and a DC voltage source is arranged and the one of the main valve connected in parallel extinguishing device on v / eist, which from the series connection of a There is an extinguishing capacitor with at least one controllable extinguishing valve. Furthermore, the consumer has a controllable free-wheeling valve assigned, which is then ignitable when the voltage
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am Löschkondensator einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, der über dem Gleichspannungswert der Gleichspannungsquelle und unter dem der Durchbruchsspannung des Hauptventils liegt. ;exceeds a specified limit value on the quenching capacitor, which is above the DC voltage value of the DC voltage source and below that of the breakdown voltage of the main valve. ;
Diese bekannte Schaltungsanordnung hat den Nachteil, daß sie auf induktive Verbraucher beschränkt und für Verbraucher mit Gegenspannung ungeeignet ist.This known circuit arrangement has the disadvantage that it is limited to inductive loads and for loads with counter voltage is unsuitable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Gleichstromstellerschaltung mit lastabhängiger Kommutierung zu entwickeln, die auch für Verbraucher mit Gegenspannung geeignet ist.The invention is based on the object of a simple DC chopper circuit to be developed with load-dependent commutation, which is also suitable for loads with counter voltage.
Diese Aufgabe wird erfindungsgeniäß dadurch gelöst, daß ein steuerbares Hilfsventil in Serie zu und gleichgerichtet mit dem steuerbaren Hauptventil sowie ein Freilauf-Hilfsventil in Serie zu und gleichgerichtet mit dem steuerbaren Freilaufvcnt.il angeordnet sind, und daß der Löschkondensator zwischen den Verbindungspunkten von steuerbarem Hilfsventil und steuerbarem Hauptventil einerseits sowie steuerbarem Freilaufventil und Freilauf-Hilfsventil andererseits liegt, wobei das steuerbare Freilaufventil mittels der zum steuerbaren Hauptventil zugehörigen Löscheinrichtung mit Löschkondensator löschbar ist.This object is achieved according to the invention in that a controllable Auxiliary valve in series and rectified with the controllable main valve as well as a free-wheel auxiliary valve in series to and rectified with the controllable freewheeling valve are arranged, and that the quenching capacitor between the connection points of controllable auxiliary valve and controllable main valve on the one hand as well as controllable free-wheeling valve and free-wheeling auxiliary valve on the other hand, the controllable free-wheeling valve by means of the one associated with the controllable main valve Extinguishing device with extinguishing capacitor is extinguishable.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Freilauf-Hilfsventil steuerbar ausgeführt.In a further embodiment of the invention, the freewheeling auxiliary valve is controllable executed.
Aufgrund der Zugehörigkeit von steuerbarem Hauptventil und steuerbarem Freilaufventil zur gemeinsamen Löscheinrichtung mit Löschkondensator kann jeweils abwechselnd das eine dieser Ventile in den Leit- und das andere in den Sperrzustand versetzt werden.Due to the association of the controllable main valve and the controllable One of these valves can alternate between the freewheeling valve for the common extinguishing device with extinguishing capacitor put into the master and the other into the locked state.
Als steuerbare Ventie können bevorzugt Thyristoren, als nicht steuerbari» Ventile Dioden verwendet v/erden.Thyristors can be preferred as controllable valves than not controllable valves diodes are used.
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Die mit der Erfindung ervsielbaren Vorteile bestehen insbesondere einerseits dnrin, daß nur eine besondere einfache Löscheinrichtung, bestellend aus dem LöscJikondensator, dem Freilauf-Hilfsventil und dein steuerbaren Hilfeventil, nicht aber einer Induktivität wie bei allen bekannten Gleichstromstellerschaltungen, notwendig ict. Andererseits kann wegen des Steuer- und löschbo^en Freilaufventils die Zünd- und Löschfolge des steuerbaren Hauptventils so gewählt werdon, daß sich eine lastabhängige KonnutieJE-ung ergibt, was mit Rücksicht auf die Beanspruchung der Schaltung bei unterschiedlichen Lasten sehr vorteilhaft ist. Schließlich ist auch die Eignung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für Verbraucher mit Gegenspannung von großem Vorteil.The advantages that can be achieved with the invention consist in particular, on the one hand, that only a special simple extinguishing device, ordered from the release capacitor, the free-wheeling auxiliary valve and your controllable auxiliary valve, but not an inductance as in all known DC chopper circuits, necessary ict. On the other hand, because of the control and extinguishing valve free-wheeling valve, the ignition and extinguishing sequence of the controllable Main valve are chosen so that there is a load-dependent KonnutieJE-ung, which takes into account the load the circuit is very advantageous at different loads. Finally, the suitability of the invention is also Circuit arrangement for consumers with counter voltage of great advantage.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es «eigen:An embodiment of the invention is shown in the drawings. It «own:
Fig. 1 die erfindungsgeraäfi/; Schaltungsanordnung zumFig. 1 the erfindungsgeraäfi /; Circuit arrangement for
Schalten und Stellen von Gleichspannung;Switching and setting of DC voltage;
Fig. ?a bis c die Zeitabbängigkeitrn der in Fig. 1 eingetragenen Ströme 1^, I0; IT1, IT2; I1^y ID1 FIGS. A to c show the time dependency of the currents 1 ^, I 0 entered in FIG. 1; I T1 , I T2 ; I 1 ^ y I D1
undand
Fig. 3a bis c die Zeitabhängigkeiten der in Fig. 1 eingetragenen Spannungen U&, Vt^ UT1, UT2; UTj, Ußl.3a to c show the time dependencies of the voltages U & , Vt ^ U T1 , U T2 plotted in Fig. 1; U T j, U ßl .
In Fig. 1 ist die erfindungsgeraäße Schaltungsanordnung zum Schalten und Stellen von Gleichspannung dargestellt. Eine Gleichspannungsquelle 1 liegt zwischen den Eingangsklemmen 2 und 3 der Schaltungsanordnung, nie Ausgangsklemmen A und 5 sind mit einer· Last G boschaltet. Die E.ingsnf-sklemme 2 ist über die1 shows the circuit arrangement according to the invention for switching and setting DC voltage. A DC voltage source 1 is located between the input terminals 2 and 3 of the circuit arrangement; output terminals A and 5 are never connected to a load G. The E.ingsnf-sklemme 2 is via the
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-tr- 27420 IQ -tr- 27420 IQ
. beiden in Reihe geschalteten .Stromrichterventile, das steuerbare Hauptventil, Thyristor T1 und das steuerbare Hilfsventil, Thyristor T5, mit der Ausgnngsklemme 4 verbunden. Die Eingangsklemrae 3 ist direkt der Ausgangsklemrae 5 zugeführt. Zwischen den beiden Ausgangsklemmen 4 und 5 ist die Serienschaltung ei-. two in series connected .Stromrichterventile, the controllable Main valve, thyristor T1 and the controllable auxiliary valve, Thyristor T5, connected to output terminal 4. The input clamp 3 is fed directly to the output terminal 5. Between the two output terminals 4 and 5 are connected in series to
eines
nes steuerbaren Freilauf ventil s, /l'hyristorG T2, mit dnem nichtone
nes controllable free-wheeling valve s, / l'hyristorG T2, with thnem not
ein "τ
steuerbaren Freilauf-Hilfsventil,/Diode D1, angeordnet. Zwi-schen den gemeinsamen Anschlußpunkten dc?r jeweils in Reihe geschalteten
Stromrichterventile Ϊ1 und T3 bzw. D1 und T2 liegt der Löschkondensator C.a "τ
controllable freewheel auxiliary valve, / diode D1, arranged. Zvi-dc rule the common terminal points? R are each series-connected active converter devices Ϊ1 and T3 or T2 and D1 is the turn-off capacitor C.
Die an der Gleichspannungsquelle 1 anliegende Spannung ist ωΐΐ U , die Spannungen an den Thyristoren TI, T2 und T3 sind mit UT1, UT? und U ·, f die Spannungen an der Diode D1 , am Kondensator C und zwischen den Ausgangsklemmen 4 und 5 sind mit UD1, U und U bezeichnet. Der durch den Thyristor T3 fließendeThe voltage at the DC voltage source 1 is ωΐΐ U, the voltages at the thyristors TI, T2 and T3 are U T1 , U T? and U ·, f the voltages at the diode D1, at the capacitor C and between the output terminals 4 and 5 are denoted by U D1 , U and U. The one flowing through the thyristor T3
C elC el
Strom, der zugleich den Eingang.sstrom der Schaltung darstellt, ist mit I7, die Ströme durch T1, T2, D1 und C sind mit T,^, IT2> ^"T)i un<^ Ic sowie der ausgangsseitige Strom mit I, gekennzeichnet. Current, which at the same time represents the input current of the circuit, is with I 7 , the currents through T1, T2, D1 and C are with T, ^, I T 2> ^ "T) i un < ^ I c as well as the output side Current marked with I.
In den Fig. 2a, 2b, 2c sowie 3a, 3b und 3c sind die den Funktionsablauf der Schaltung darstellenden zeitabhängigen Verläufe der Ströme I, und I , IT1 und I2, IT_ und I01 sowie der Spannungen U3 und U"c, UT1 und UT2, U75 und U01 gezeigt. Zum Zeitpunkt t1 v/ird der Thyristor T2 gezündet und bleibt während des Zeitraumes t.. *t*t., im leitenden Zustand. Zum Zeitpunkt t~. erfolgt die Zündung des Thyristors T1, der dann im Zeitraum t,^t^t..' leitet. Schließlich \.rird zum Zeitpunkt t. der Thyristor T3 gezündet, der sich dann während des Zeitraumes t.-^t^tp1 im Durchlaßbetrieb befindet. In Bezug zur Löscheinrichtung können die Strci-.richterventile T3 und D1 als Sperrventile angesehen v/er den. 2a, 2b, 2c as well as 3a, 3b and 3c are the time-dependent courses of the currents I, and I, I T1 and I 2 , I T _ and I 01 and of the voltages U 3 and U which represent the functional sequence of the circuit " c , U T1 and U T2 , U 75 and U 01 are shown. At time t 1 v /, the thyristor T2 is triggered and remains in the conductive state during the time period t .. * t * t.. At time t ~. the ignition of the thyristor T1, then in the period t, ^ t ^ t .. passes'. Finally \. r ird the thyristor T3 at time t. ignited, which then during the time period t ^ t ^ .- tp 1 In relation to the extinguishing device, the straightener valves T3 and D1 can be viewed as shut-off valves.
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2742OiO2742OiO
Während der Freilauf phase tr, -t ^t„ befinden sich bei einge schmuigenem Zustand die beiden Thyristoren T1 und T3 im sperrenden und Thyristor Ύ2 im leitenden Zustand. Der ausgangsseitige-Gleichstrom J fließt durch die Diode D1 (Strom TD1) > den Thyristor T2 (Strom IT2) und die Last 6 weiter. Über dem Thyristor T1 liegt air; positive Sperrspannung der Wert U (Fig. 3a) der Kondennatorspannung U . Dieser Wert U ist gleich der Spannung Uo zwischen den Eingnngsklemraen 2 und 3.During the freewheeling phase tr, -t ^ t "are the two thyristors T1 and T3 in the blocking state and thyristor Ύ2 in the conductive state when smoother. The output-side direct current J flows through the diode D1 (current T D1 )> the thyristor T2 (current I T2 ) and the load 6 on. Air is located above the thyristor T1; positive reverse voltage the value U (Fig. 3a) of the capacitor voltage U. This value U is equal to the voltage U o between the input terminals 2 and 3.
Die Kommutierung des Stromes I, aus dein Freilaufkreis Last G - D1 - T2 in den Kreis mit der Gleichspannungsquelle 1 lauft in zwei Schritten ab. Zunächst wird zun Zeitpunkt t-, der Thyristor T1 gezündet. Der Strom I, komrnutiert sofort in den aus Last 6 - D1 - C - T1 ber-tehendcn Kreis. Die Änderung der Kondensator spannung IL wird durch den ausgabeseitigen Gleic hstrom I, bestimmt. Sobald die Polarität der Kondensatorspannung U sich gegenüber der des Aus gang ε zu st and es geändcrt.na .t cThe commutation of the current I from your free-wheeling circuit load G - D1 - T2 in the circuit with the DC voltage source 1 takes place in two steps. First, at time t-, the thyristor T1 ignited. The current I, commrnutiert immediately in the out Load 6 - D1 - C - T1 over-running circle. Changing the capacitor voltage IL is determined by the direct current on the output side I, definitely. Once the polarity of the capacitor voltage U is compared to that of the output ε and it has changed c
und der dabei c.ui'rre'h.jvJo Sprnnunr r.vort IL11 ? U ausreicht), um eine sichere Kommutierung den ausgangsseitigen Gleichstromes I·. aus dem Zweig mit dom Thyristor T1 in den Zweig mit dem Thyristor T3 ?'-u gewährleisten, wird der Thyristor T3 gezündet. De:· Strom 1, koromutiert dann sofort aus dem Kreir. Last 6 - D1 - C - T1 in den Kreis Last 6 - Gleichspannungyquulle 1 - T3 - T1.and the c.ui'rre'h.jvJo Sprnnunr r.vort IL 11 ? U is sufficient) to ensure reliable commutation of the direct current I · on the output side. from the branch with dom thyristor T1 in the branch with the thyristor T3? '- u ensure that the thyristor T3 is ignited. De: Stream 1, then immediately corrodes out of the circle. Load 6 - D1 - C - T1 in the circuit Load 6 - DC voltage source 1 - T3 - T1.
Mit Hilfe einer geeigneten Steuereinrichtung kann die Spannung Uci am Kondensator c in Abhängigkeit vom ausgangsseitigcn Gleichstrom Id so eingestellt werden, daß der Zeitraum t1«it«it,-t während dem eine negative Sperrspannung Urf1 am Thyristor T1 anliegt, immer gleich der Schonzeit t„ des Thyristors T1 ist.Es wird in vorteilhafter Weise die lastabhängige Einstellung der Spannung U des Löschkondensators C err-eicht. Im Zeitraum t^t^-t kommut.iert der Gleichstrom I. zurück in den Fi\*i!lauf und damit vom Kreis Last 6 - Glaioh-With the help of a suitable control device, the voltage U ci at the capacitor c can be set as a function of the output-side direct current I d so that the period t 1 «it« it, - t during which a negative reverse voltage U rf1 is applied to the thyristor T1 is always the same the closed time t "of the thyristor T1. The load-dependent setting of the voltage U of the quenching capacitor C is advantageously achieved. In the period t ^ t ^ -t the direct current I. moves back into the fi \ * i! Course and thus from the circuit load 6 - Glaioh-
1 - T3 - T1 in den Kreis Last 6 - D1 - Ϊ2,1 - T3 - T1 in the circuit load 6 - D1 - Ϊ2,
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Die untere Aussteuerungsgrenze der Schaltungsanordnung, die abhängig ist vom kleinsten aucgangsseit.igcri Gleichstrom I. und dem Spannungehub am Kondensator Δ U - I U /(IU1/, kann durch die konstante Schonzeit tc günstiger ausgelegt werden.The lower modulation limit of the circuit arrangement, which is dependent on the smallest aucgangsseit.igcri direct current I. and the voltage swing at the capacitor Δ U - IU / (IU 1 /, can be designed more favorably due to the constant closed time t c.
Vota Prinzip her ist die erfindungsgemäße Schaltung nicht auf induktive Verbraucher beschränkt. Das Ilauptanwendungsgebiet sind ohflische Verbraucher und Verbrauchor mit Gegenopannung. Falls ein geglätteter Ausgangs.strom erv/ü'ischt ist, kann eine Glüttungsdronsel zwischen Verbraucher und Gleichstromstellerschaltung angeordnet werden.According to the principle, the circuit according to the invention is not limited to inductive loads. The main area of application are ohflische consumers and consumers with counter-oppression. If a smoothed output current is obtained, a Glüttungsdronsel between consumer and DC chopper circuit to be ordered.
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Claims (2)
f ■':/.: !'Hh"!Mj L '. [; .Λ "! - :, f5OVCf: l L CIl · ΛΚΤΙL" N C £ Γ. fc! ! SHAFT
f ■ ': / .:!' Hh "! M
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Cited By (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0129411A3 (en) * | 1983-06-16 | 1985-12-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power supply circuit |
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| FR2403681A1 (en) | 1979-04-13 |
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