DE3513239C2 - - Google Patents

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DE3513239C2 DE19853513239 DE3513239A DE3513239C2 DE 3513239 C2 DE3513239 C2 DE 3513239C2 DE 19853513239 DE19853513239 DE 19853513239 DE 3513239 A DE3513239 A DE 3513239A DE 3513239 C2 DE3513239 C2 DE 3513239C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beschaltungsnetzwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Beschaltungsnetzwerk ist durch die DE 34 90 150 T1 bekannt.The invention relates to a wiring network according to the Preamble of patent claim 1. Such a wiring network is known from DE 34 90 150 T1.

Beschaltungen für über ihren Steueranschluß hin- und abschaltbare Halbleiterleistungsschalter (zum Beispiel GTO-Thyristoren, Leistungs­ thyristoren) sollen die Strom- und Spannungsbeanspruchung der Halb- leiterleistungsschalter beim Ein- und Ausschalten reduzieren. Durch eine Drosselspule, die mit dem Halbleiterleistungsschalter in Reihe geschaltet ist, wird die Stromanstiegsgeschwindigkeit beim Einschal­ ten begrenzt und durch einen, über eine Diode parallel zum Halblei­ terleistungsschalter angeordneten Kondensator wird die Spannungsan­ stiegsgeschwindigkeit beim Ausschalten begrenzt.Circuits for switchable on and off via their control connection Semiconductor power switches (e.g. GTO thyristors, power thyristors) the current and voltage loads of the half Reduce the circuit breaker when switching on and off. By a choke coil in series with the semiconductor circuit breaker is switched on, the rate of current rise when switching on limited and by one, via a diode parallel to the half lead The circuit breaker arranged capacitor is the voltage rate of rise when switching off limited.

Der Nachteil solcher Beschaltungen sind die Verlustleistungen, die durch die gespeicherte Energie in den Beschaltungselementen entste­ hen. Um einen Halbleiterleistungsschalter wirksam zu entlasten, müssen sich die betreffenden Beschaltungselemente in einem nahezu energie­ losen Zustand befinden; das heißt vor dem Einschalten des Halbleiter­ leistungsschalters sollte der Drosselstrom Null und vor dem Ausschal­ ten die Kondensatorspannung Null sein. Daher ist mit jedem Schalt­ zyklus, der einen Ein- und einen Ausschaltvorgang umfaßt, die gespei­ cherte Energie der Beschaltungselemente vollständig abzuführen.The disadvantage of such circuits are the power losses that through the stored energy in the wiring elements hen. To effectively relieve a semiconductor power switch, must the relevant wiring elements in an almost energy loose condition; that is, before switching on the semiconductor circuit breaker, the inductor current should be zero and before the circuit breaker the capacitor voltage should be zero. Therefore, with every shift  cycle, which includes a turn-on and a turn-off, the saved dissipated energy of the wiring elements completely.

Am einfachsten geschieht dies durch die Umwandlung dieser Energien in Verlustwärme über ohmsche Widerstände. Hierzu wird ein Widerstand parallel zur Beschaltungsdiode und entsprechend ein Widerstand mit einer Diode parallel zur Drosselspule geschaltet. Insbesondere bei höheren Schaltfrequenzen tritt dabei eine Verlustleistung auf, die den Wirkungsgrad des betreffenden Stromrichters um einige Prozent­ punkte verschlechtert.The easiest way to do this is to convert these energies into Heat loss through ohmic resistors. There is a resistance to this parallel to the wiring diode and a resistor accordingly a diode connected in parallel to the choke coil. Especially at higher switching frequencies, there is a power loss that the efficiency of the converter in question by a few percent points worsened.

Durch die eingangs genannte DE 34 90 150 T1 ist es bekannt, bei jedem Ventilzweigpaar eines aus einer Gleichspannungsquelle gespeisten Wech­ selrichters die Beschaltungsenergie in die Gleichspannungsquelle über einen induktiven Übertrager mit nachgeschalteter Diode zurückzufüh­ ren. Das Ventilzweigpaar besteht dabei aus zwei, jeweils mit einem Be­ schaltungskondensator und einer Beschaltungsdiode beschalteten, über ihren Steueranschluß ein- und abschaltbaren Halbleiterleistungsschal­ tern, zwischen die eine Drosselspule mit einem mittigen Wechselspan­ nungsanschluß geschaltet ist. Die primäre Wicklung des induktiven Über­ tragers zur Rückführung der Beschaltungsenergie ist in Reihe mit einer weiteren Diode zwischen die Verbindungspunkte zwischen dem Beschal­ tungskondensator und der Beschaltungsdiode der beiden Halbleiterlei­ stungsschalter gelegt. Die Beschaltung jedes Halbleiterleistungsschal­ ters mit der Serienschaltung des Beschaltungskondensators und der Be­ schaltungsdiode ergibt bei mehrphasigen Stromrichtern jedoch einen hohen Aufwand.From the aforementioned DE 34 90 150 T1, it is known to everyone Valve branch pair of an AC powered from a DC voltage source rectifier the wiring energy in the DC voltage source to bring back an inductive transformer with a diode ren. The pair of valve branches consists of two, each with a loading circuit capacitor and a wiring diode connected, via their control connection on and off semiconductor power scarf tern, between the one choke coil with a central alternating chip Connection is switched. The primary winding of the inductive over tragers for returning the wiring energy is in series with one another diode between the connection points between the scarf tion capacitor and the wiring diode of the two semiconductor lines control switch. The wiring of every semiconductor power scarf ters with the series connection of the wiring capacitor and the Be switching diode results in multiphase converters, however high effort.

Auch durch die zwar nachveröffentlichte, jedoch zum Stand der Technik zu zählende DE 35 18 478 A1 ist die zuvor beschriebene, aufwendige Schaltungsanordnung bekannt. Allerdings weist diese zur Steuerung der zurückzuführenden Energie anstelle der Diode in Reihe mit der Pri­ märwicklung ein selbstsperrendes, steuerbares Schaltelement auf, das ein Transistor, MOS-FET oder SIT ist. Also by the post-published, but to the prior art DE 35 18 478 A1 to be counted is the previously described, complex one Circuit arrangement known. However, this points to control the energy to be returned instead of the diode in series with the Pri märwick a self-locking, controllable switching element that is a transistor, MOS-FET or SIT.  

Eine weitere Schaltungsanordnung, die das Ziel hat, die Beschaltungs­ energie nahezu verlustfrei der speisenden Gleichspannungsquelle zuzu­ führen, ist in der Dissertation von Rainer Marquart "Untersuchung von Stromrichterschaltungen mit GTO-Thyristoren", TU Hannover, 1982, ins­ besondere Bild 5.23 angegeben. Dabei ist in Verminderung des Beschal­ tungsaufwands zwar jeweils nur einem Halbleiterleistungsschalter pro Phase die Reihenschaltung aus Beschaltungskondensator und Beschaltungs­ diode parallelgeschaltet, doch wird dieser Vorteil damit erkauft, daß eine Vielzahl zusätzlicher Bauelemente, wie Speicherkondensatoren und Sperrdioden notwendig sind. Außerdem zeigt diese Beschaltungsanordnung ein laststromabhängiges Verhalten, da die Speicherkondensatoren, die die Beschaltungsenergie der Entlastungsbeschaltung zwischenzeitlich je Phase speichern, vom Laststrom entladen werden müssen.Another circuit arrangement that has the goal of wiring energy to the feeding DC voltage source with almost no loss is in Rainer Marquart 's dissertation "Investigation of Power converter circuits with GTO thyristors ", TU Hannover, 1982, ins special Figure 5.23 specified. It is in reduction of the scarf processing costs only one semiconductor circuit breaker per Phase the series connection of wiring capacitor and wiring diode connected in parallel, but this advantage is bought with the fact that a variety of additional components, such as storage capacitors and Blocking diodes are necessary. This wiring arrangement also shows a load current-dependent behavior, since the storage capacitors that the wiring energy of the relief circuit in the meantime each Save phase, must be discharged from the load current.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beschaltungsnetzwerk der eingangs genannten Art anzugeben, das einerseits mit geringem Auf­ wand an Beschaltungselementen auskommt und das andererseits auch eine einfache, nahezu verlustfreie Energieabfuhr von den Beschaltungselementen gewährleistet.The invention has for its object a wiring network of the type mentioned at the outset, on the one hand with a slight increase wall of wiring elements and on the other hand also one simple, almost lossless energy dissipation from the wiring elements guaranteed.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung für einen aus Ventilzweigpaaren aufgebauten Wechselrichter durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale und für einen Gleichstromsteller durch die im Anspruch 2 ge­ kennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention for one of valve branch pairs constructed inverter by the characterized in claim 1 Features and for a DC chopper by the ge in claim 2 identified features solved.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 3 ge­ kennzeichnet.An advantageous embodiment of the invention is in claim 3 ge indicates.

Das Beschaltungsnetzwerk nach der Erfindung wird in den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläu­ tert.The wiring network according to the invention is shown in the following Exemplary embodiments described with reference to the drawing tert.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist mit E 1 eine Gleichspannungsquelle bezeichnet. In Fig. 1 and Fig. 2, E 1 denotes a DC voltage source.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Ventilzweigpaar eines von der Gleichspan­ nungsquelle E 1 gespeisten, mit einer Phase dargestellten Wechsel­ richters 100 aus zwei als GTO-Thyristoren ausgebildeten, über ihren Steueranschluß an- und abschaltbaren Halbleiterleistungsschaltern 1, 2. Dem Halbleiterleistungsschalter 1 ist eine Rücklaufdiode 3, dem Halb­ leiterleistungsschalter 2 eine Rücklaufdiode 4 gegensinnig parallel­ geschaltet. Mit der Klemme A ist der Wechselstromanschluß bezeichnet, über den ein Laststrom I L , fließt. Parallel zum Halbleiterleistungs­ schalter 2 ist ferner die Reihenschaltung eines Beschaltungskonden­ sators 8 und einer Beschaltungsdiode 6 angeordnet, wobei diese Diode in der gleichen Richtung wie der HaIbleiterleistungsschalter 2 gepolt ist. Zwischen der Kathode des mit der Reihenschaltung beschalteten, nicht mit dem positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle E 1 verbun­ denen Halbleiterleistungsschalters 2 und dem negativen Anschluß C der Gleichspannungsquelle E 1 liegt eine Drosselspule 16.Referring to FIG. 1, a valve arm pair of a voltage source from the DC clamping E 1 fed from two formed with a phase change illustrated rectifier 100 as GTO thyristors, purchase via its control terminal, and turn-off semiconductor power switches 1, 2. The semiconductor power switch 1 is a flyback diode 3 , the semiconductor power switch 2, a flyback diode 4 connected in opposite directions in parallel. Terminal A denotes the AC connection through which a load current I L flows. Parallel to the semiconductor power switch 2 , the series connection of a circuit capacitor 8 and a circuit diode 6 is also arranged, this diode being poled in the same direction as the semiconductor circuit breaker 2 . Between the cathode of the series circuit, not connected to the positive terminal of the DC voltage source E 1, which semiconductor power switch 2 and the negative terminal C of the DC voltage source E 1 is a choke coil 16th

Die Primärwicklung 15 a eines induktiven Übertragers 15 ist einerseits mit dem negativen Anschluß C der Gleichspannungsquelle E 1 und anderer­ seits mit einem Hauptanschluß eines Halbleiterhilfsschalters 17 [hier eines Feldeffekttransistors (MOS-FET)] verbunden, wobei der andere Hauptanschluß des Halbleiterhilfsschalters 17 an den Verbindungspunkt B der Beschaltungsdiode 6 mit dem Beschaltungskondensator 8 angeschlossen ist.The primary winding 15 a of an inductive transformer 15 is connected on the one hand to the negative terminal C of the DC voltage source E 1 and on the other hand to a main terminal of a semiconductor auxiliary switch 17 [here a field effect transistor (MOS-FET)], the other main terminal of the semiconductor auxiliary switch 17 being at the connection point B of the wiring diode 6 is connected to the wiring capacitor 8 .

Die Enden der Sekundärwicklung 15 b des Übertragers 15 sind mit Gleich­ richterdioden 13, 14 in Form einer ungesteuerten Gleichrichterzwei­ wegschaltung an den einen Anschluß einer zweiten Spannungsquelle E 2, und ein Mittenangriff der Sekundärwicklung des Übertragers 15 ist an den anderen Anschluß der zweiten Spannungsquelle E 2 angeschlossen. Der Halbleiterhilfsschalter 17 wird entweder von einer (nicht gezeig­ ten) externen Steuerschaltung angesteuert oder aber - wie hier - ab­ hängig von der Richtung der an seinen Anschlüssen auftretenden Span­ nung selbst ein- oder ausgeschaltet. Zur Verbesserung des Einschalt­ verhaltens des Halbleiterhilfsschalters 17 ist zwischen seinem Gate- Anschluß und dem Anschluß C eine übliche Parallelschaltung eines Wi­ derstands 19 und eines Kondensators 20 angeschlossen. Eine Z-Diode 18 zwischen dem Gate-Anschluß des Halbleiterhilfschalters 17 und dem Verbindungspunkt B begrenzt, um die Gate-Source-Strecke nicht zu be­ schädigen, die dort anliegende Spannung auf ein zulässiges Maß.The ends of the secondary winding 15 b of the transformer 15 are with rectifier diodes 13 , 14 in the form of an uncontrolled rectifier two-way circuit to one terminal of a second voltage source E 2 , and a center attack of the secondary winding of the transformer 15 is to the other terminal of the second voltage source E 2 connected. The semiconductor auxiliary switch 17 is either controlled by an (not shown) external control circuit or - as here - depending on the direction of the voltage occurring at its terminals voltage itself on or off. To improve the switch-on behavior of the semiconductor auxiliary switch 17 , a common parallel connection of a resistor 19 and a capacitor 20 is connected between its gate terminal and the terminal C. A Z-diode 18 between the gate terminal of the semiconductor auxiliary switch 17 and the connection point B limited so as not to damage the gate-source path, the voltage present there to an acceptable level.

Der Halbleiterhilfsschalter 17 wird immer dann automatisch leitend gesteuert, wenn das Potential an dem mit einem Punkt gekennzeichneten Anschluß der Primärwicklung 15 a positiv gegenüber dem Verbindungs­ punkt 8 wird. Der Halbleiterhilfsschalter 17 hat die Aufgabe, das sekundärseitige Abmagnetisieren des Übertragers 15 zu ermöglichen. Die notwendige Sperrspannung des Halbleiterhilfsschalters 17 ist nie­ drig im Vergleich zu der des Ventilzweigpaares und richtet sich nach dem Übersetzungsverhältnis des Übertragers 15, das etwa praktisch 1 : 10 bis 1 : 20 beträgt, d. h., daß nur ein Zehntel bis ein Zwanzigstel der Speisespannung als positive Sperrspannung zum Halbleiterhilfsschalter 17 auftreten kann. In Rückwärtsrichtung verhindert die intern im Feld­ effekttransistor stets vorhandene gegensinnig parallelgeschaltete (nicht gezeigte) Diode das Entstehen einer Sperrspannung.The semiconductor auxiliary switch 17 is always automatically turned on when the potential at the connection marked with a point of the primary winding 15 a is positive with respect to the connection point 8 . The semiconductor auxiliary switch 17 has the task of making it possible to demagnetize the transformer 15 on the secondary side. The necessary reverse voltage of the auxiliary semiconductor switch 17 is never drig compared to that of the pair of valve branches and depends on the transmission ratio of the transformer 15 , which is approximately 1:10 to 1:20, which means that only one tenth to one twentieth of the supply voltage is positive Reverse voltage to the semiconductor auxiliary switch 17 can occur. In the reverse direction, the diode, which is always present internally in the field of the effect transistor, prevents the occurrence of a reverse voltage.

Im folgenden soll die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung näher erläutert werden. Angenommen sei der Ausgangszustand, daß ein konstanter Laststrom I L , über die Rücklaufdiode 4 und die Drossel­ spule 16 zur Ausgangsklemme A fließt. Wird nun der Halbleiterlei­ stungsschalter 1 leitend geschaltet, kommutiert der Strom von der Rücklaufdiode 4 und der Drosselspule 16 in den Halbleiterleistungs­ schalter 1. Sobald der Halbleiterleistungsschalter 1 dann vollständig den Laststrom übernommen hat und die Rücklaufdiode 4 gesperrt ist, beginnt ein Schwingstrom über den Beschaltungskondensator 8 zu flie­ ßen. Der Beschaltungskondensator 8 wird durch diesen Schwingstrom, der von der Gleichspannungsquelle E 1 über den Halbleiterleistungs­ schalter 1, dem Beschaltungskondensator 8, die Beschaltungsdiode 6 und die Drosselspule 16 wieder zur Gleichspannungsquelle E 1 fließt, geladen. Sobald der Beschaltungskondensator auf die Spannung der Gleichspannungsquelle E 1 geladen ist, beginnt die Drosselspule 16 ihre Energie über den Übertrager 15 abzugeben. Dies geschieht, indem ein Strom von der Drosselspule 16 über die Primärwicklung 15 a, den Halbleiterhilfsschalter 17 und die Beschaltungsdiode 6 zurück zur Drosselspule 16 fließt. Die Energieabgabe der Drosselspule 16 ist abgeschlossen, sobald der Drosselstrom wieder auf den Wert des Last­ stromes I L , abgefallen ist. Damit sperrt aufgrund der Spannungsver­ hältnisse der Halbleiterhilfsschalter 17. Die im Übertrager 15 ge­ speicherte Energie kann nur durch sekundärseitige Entmagnetisierung in die zweite Spannungsquelle E 2 abgebaut werden. Dieses erfolgt sehr schnell, so daß dadurch die Frequenz des Wechselrichters 100 nicht beschränkt wird. Wenn der Halbleiterleistungsschalter 1 wieder sperrt, fließt der Laststrom I L , über die Rücklaufdiode 4 weiter. Der Beschal­ tungskondensator 8 entlädt sich dann über die (nicht gezeigte) Last und die Primärwicklung 15 a.The mode of operation of the circuit according to the invention will be explained in more detail below. Assume the initial state that a constant load current I L flows through the flyback diode 4 and the choke coil 16 to the output terminal A. If the circuit breaker 1 is now turned on, the current from the flyback diode 4 and the choke coil 16 commutates into the semiconductor power switch 1 . As soon as the semiconductor power switch has 1 then fully taken over the load current and the return diode 4 is locked, an oscillating current starts flowing through the snubber 8 to SEN. The wiring capacitor 8 is charged by this oscillating current, which flows from the DC voltage source E 1 via the semiconductor power switch 1 , the wiring capacitor 8 , the wiring diode 6 and the inductor 16 to the DC voltage source E 1 . As soon as the wiring capacitor is charged to the voltage of the DC voltage source E 1 , the inductor 16 begins to deliver its energy via the transformer 15 . This is done by a current flowing from the inductor 16 through the primary winding 15 a , the auxiliary semiconductor switch 17 and the wiring diode 6 back to the inductor 16 . The energy output of the inductor 16 is complete as soon as the inductor current has dropped back to the value of the load current I L. This locks due to the voltage conditions of the semiconductor auxiliary switch 17th The energy stored in the transformer 15 can only be reduced by secondary demagnetization in the second voltage source E 2 . This takes place very quickly, so that the frequency of the inverter 100 is not restricted thereby. When the semiconductor power switch 1 blocks again, the load current I L continues to flow via the flyback diode 4 . The circuitry capacitor 8 then discharges through the load (not shown) and the primary winding 15 a .

Der gesamte zuvor geschilderte Vorgang wiederholt sich in ähnlicher Weise, wenn der Halbleiterleistungsschalter 2 leitend wird.The entire process described above is repeated in a similar manner when the semiconductor power switch 2 becomes conductive.

In Fig. 2 ist ein Beschaltungsnetzwerk nach der Erfindung bei einem Gleichstromsteller 200 gezeigt, bei dem die Kathode eines mit der Reihenschaltung eines Beschaltungskondensators 8 und einer Beschal­ tungsdiode 6 beschalteten Halbleiterleistungsschalters 2 mit dem ne­ gativen Anschluß C einer Gleichspannungsquelle E 1 und die Kathode einer der Last parallelgeschalteten Freilaufdiode 3 mit dem positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle E 1 verbunden sind. Zwischen der Anode der Freilaufdiode 3 und der Anode des Halbleiterleistungsschal­ ters 2 ist eine Drosselspule 16 angeordnet.In FIG. 2, a circuitry is shown according to the invention in a DC-DC converter 200, in which the cathode of the series circuit of a snubber capacitor 8 and a Beschal tung diode 6 circuitized semiconductor power switch 2 to the ne gativen terminal C of a DC voltage source E1 and the cathode of one of the Load parallel-connected freewheeling diode 3 are connected to the positive terminal of the DC voltage source E 1 . A choke coil 16 is arranged between the anode of the freewheeling diode 3 and the anode of the semiconductor power switch 2 .

Die Primärwicklung 15 a eines Übertragers 15 ist einerseits an den Verbindungspunkt B des Beschaltungskondensators 8 und der Beschal­ tungsdiode 6 angeschlossen und andererseits mit einem Hauptanschluß eines Halbleiterhilfsschalters 17 verbunden, wobei der andere Haupt­ anschluß des Halbleiterhilfsschalters 17 an den Verbindungspunkt D der Freilaufdiode 3 mit der Drosselspule 16 angeschlossen ist. Die Enden der Sekundärwicklung 15 b des Übertragers 15 sind mit Gleichrich­ terdioden 13, 14 an den einen Anschluß einer zweiten Spannungsquelle E 2 und ein Mittenabgriff der Sekundärwicklung 15 b des Übertragers 15 ist an den anderen Anschluß der zweiten Spannungsquelle E 2 angeschlossen.The primary winding 15 a of a transformer 15 is connected on the one hand to the connection point B of the wiring capacitor 8 and the circuit diode 6 and on the other hand connected to a main connection of a semiconductor auxiliary switch 17 , the other main connection of the auxiliary semiconductor switch 17 to the connection point D of the freewheeling diode 3 with the choke coil 16 is connected. The ends of the secondary winding 15 b of the transformer 15 are connected with rectifier diodes 13 , 14 to one terminal of a second voltage source E 2 and a center tap of the secondary winding 15 b of the transformer 15 is connected to the other terminal of the second voltage source E 2 .

Der Halbleiterhilfsschalter 17 ist wiederum entweder von einer exter­ nen Steuerschaltung ansteuerbar oder schaltet (wie auch in Fig. 1 ge­ zeigt) abhängig von der Richtung der an seinen Anschlüssen auftreten­ den Spannung selbst ein oder aus.The semiconductor auxiliary switch 17 can either be controlled by an external control circuit or switches (as also shown in FIG. 1 ge) depending on the direction of the voltage occurring at its terminals itself on or off.

Dabei ist (wiederum in üblicher Weise zur Verbesserung des Einschalt­ verhaltens) das Gate des Halbleiterhilfsschalters 17 über eine Paral­ lelschaltung eines Widerstands 19 und eines Kondensators 20 an den Verbindungspunkt B angeschlossen. Zwischen dem Verbindungspunkt D (Source) und das Gate des Halbleiterhilfsschalters 17 ist eine Z-Diode 18 gelegt.The gate of the semiconductor auxiliary switch 17 is connected (again in a conventional manner to improve the switch-on behavior) via a parallel circuit of a resistor 19 and a capacitor 20 to the connection point B. A Zener diode 18 is placed between the connection point D (source) and the gate of the semiconductor auxiliary switch 17 .

Funktionsmäßig erfolgt die Rückführung der Beschaltungsenergie in die zweite Spannungsquelle E 2 beim in Fig. 2 gezeigten Schaltungsnetz­ werk analog zur für die in Fig. 1 beschriebenen Weise. Ist zum Bei­ spiel der Beschaltungskondensator 8 zunächst geladen, entlädt er sich beim Einschalten des Halbleiterleistungsschalters 2 über die Primär­ wicklung 15 a, den infolge der an ihm liegenden Spannung leitenden Halbleiterhilfsschalter 17 die Drosselspule 16 und den Halbleiterlei­ stungsschalter 2. Die dadurch in der Drosselspule 16 gespeicherte Energie wird durch einen Strom über die Beschaltungsdiode 6, die Pri­ märwicklung 15 a und den Halbleiterhilfsschalter 17 abgebaut. Sperrt der Halbleiterleistungsschalter 2, fließt der Strom über den Beschal­ tungskondensator 8 und lädt ihn über die Spannung der Spannungsquelle E 1 hinaus auf. Anschließend entmagnetisiert sich die Drosselspule 16, bis die Freilaufdiode 3 wieder den Laststrom übernimmt.Functionally, the wiring energy is fed back into the second voltage source E 2 in the circuit network shown in FIG. 2 analogously to the manner described in FIG. 1. If, for example, the wiring capacitor 8 is initially charged, it discharges when the semiconductor circuit breaker 2 is switched on via the primary winding 15 a , the choke coil 16 and the semiconductor circuit breaker 2 as a result of the voltage on the semiconductor auxiliary switch 17 which is connected to it. The energy thus stored in the choke coil 16 is reduced by a current through the wiring diode 6 , the primary winding 15 a and the semiconductor auxiliary switch 17 . Disables the semiconductor power switch 2 , the current flows through the circuit capacitor 8 and charges it beyond the voltage of the voltage source E 1 . The inductor 16 then demagnetizes itself until the freewheeling diode 3 again takes over the load current.

Sobald die Drosselspule 16 sich jeweils entmagnetisiert hat, sperrt der Halbleiterhilfsschalter 17, so daß die im Übertrager 15 gespei­ cherte Energie sekundärseitig in die zweite Spannungsquelle E 2 ab­ fließt.As soon as the inductor 16 has demagnetized, the semiconductor auxiliary switch 17 blocks, so that the energy stored in the transformer 15 flows on the secondary side into the second voltage source E 2 .

Die Gleichspannungsquelle E 1 und die zweite Spannungsquelle E 2 können identisch sein.The DC voltage source E 1 and the second voltage source E 2 can be identical.

Claims (4)

1. Beschaltungsnetzwerk zur Rückführung der Beschaltungsenergie für über ihren Steueranschluß ein- und abschaltbare Halbleiter­ leistungsschalter
  • - aus einer ihnen parallelgeschalteten Reihenschaltung eines Beschaltungskondensators und einer in gleicher Richtung wie der Halbleiterleistungsschalter gepolten Beschaltungsdiode
  • - in eine Spannungsquelle über einen induktiven Übertrager mit nachgeschalteter Diode
1. Circuit network for returning the circuit energy for semiconductor switches that can be switched on and off via their control connection
  • - From a series connection of a wiring capacitor connected in parallel and a wiring diode polarized in the same direction as the semiconductor power switch
  • - In a voltage source via an inductive transformer with a diode connected downstream
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - bei den Ventilzweigpaaren eines aus einer Gleichspannungs­ quelle (E 1) gespeisten Wechselrichters (100), bei denen je­ weils nur einem Halbleiter pro Phase die Reihenschaltung aus Beschaltungskondensator (8) und Diode (6) parallelgeschaltet ist, zwischen der Kathode des mit der Reihenschaltung beschal­ teten, nicht mit dem positiven Anschluß der Gleichspannungs­ quelle (E 1) verbundenen Halbleiterleistungsschalters (2) und dem negativen Anschluß (C) der Gleichspannungsquelle (E 1) eine Drosselspule (16) liegt,
  • - die Primärwicklung (15 a) des Übertragers (15) einerseits mit dem negativen Anschluß (C) der Gleichspannungsquelle (E 1) und andererseits mit einem Hauptanschluß eines Halbleiterhilfs­ schalters (17) verbunden ist, wobei der andere Hauptanschluß des Halbleiterhilfsschalters (17) mit dem Verbindungspunkt (B) der Beschaltungsdiode (6) mit dem Beschaltungskondensator (8) verbunden ist,
  • - die Enden der Sekundärwicklung (15 b) des Übertragers (15) mit Gleichrichterdioden (13, 14) an den einen Anschluß einer zwei­ ten Spannungsquelle (E 2) und ein Mittenabgriff der Sekundär­ wicklung (15 b) des Übertragers (15) an den anderen Anschluß der zweiten Spannungsquelle (E 2) angeschlossen sind und
  • - der Halbleiterhilfsschalter (17) entweder von einer externen Steuerschaltung angesteuert ist oder abhängig von der Richtung der an seinen Anschlüssen auftretenden Spannung selbst ein- oder ausschaltet (Fig. 1).
 characterized in that
  • - In the valve branch pairs of a DC source ( E 1 ) fed inverter ( 100 ), in which each case only one semiconductor per phase, the series connection of wiring capacitor ( 8 ) and diode ( 6 ) is connected in parallel, between the cathode of the series connection wired, not connected to the positive connection of the DC voltage source ( E 1 ) semiconductor power switch ( 2 ) and the negative connection ( C ) of the DC voltage source ( E 1 ) is a choke coil ( 16 ),
  • - The primary winding ( 15 a ) of the transformer ( 15 ) on the one hand with the negative terminal ( C ) of the DC voltage source ( E 1 ) and on the other hand with a main connection of a semiconductor auxiliary switch ( 17 ) is connected, the other main connection of the semiconductor auxiliary switch ( 17 ) with the connection point ( B ) of the wiring diode ( 6 ) is connected to the wiring capacitor ( 8 ),
  • - The ends of the secondary winding ( 15 b ) of the transformer ( 15 ) with rectifier diodes ( 13, 14 ) to the one connection of a two-th voltage source ( E 2 ) and a center tap of the secondary winding ( 15 b ) of the transformer ( 15 ) to the other connection of the second voltage source ( E 2 ) are connected and
  • - The semiconductor auxiliary switch ( 17 ) is either controlled by an external control circuit or switches on or off depending on the direction of the voltage occurring at its terminals ( Fig. 1).
2. Beschaltungsnetzwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - bei einem Gleichstromsteller (200), bei dem die Kathode des mit der Reihenschaltung beschalteten Halbleiterleistungs­ schalters (2) mit dem negativen Anschluß (C) der Gleichspan­ nungsquelle (E 1) und die Kathode einer der Last parallelge­ schalteten Freilaufdiode (3) mit dem positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle (E 1) verbunden sind und zwischen die Anoden der Freilaufdiode (3) und des Halbleiterleistungs­ schalters (2) eine Drosselspule (16) geschaltet ist,
  • - die Primärwicklung (15 a) des Übertragers (15) einerseits an den Verbindungspunkt (B) des Beschaltungskondensators (8) und der Beschaltungsdiode (6) angeschlossen ist und anderer­ seits mit einem Hauptanschluß eines Halbleiterhilfsschal­ ters (17) verbunden ist, wobei der andere Hauptanschluß des Halbleiterhilfsschalters (17) an den Verbindungspunkt (D) der Freilaufdiode (3) mit der Drosselspule (16) angeschlossen ist,
  • - die Enden der Sekundärwicklung (15 b) und des Übertragers (15) mit Gleichrichterdioden (13, 14) an den einen Anschluß einer zweiten Spannungsquelle (E 2) und ein Mittenabgriff der Sekun­ därwicklung (15 b) des Übertragers (15) an den anderen Anschluß der zweiten Spannungsquelle (E 2) angeschlossen sind und
  • - der Halbleiterhilfsschalter (17) entweder von einer externen Steuerschaltung ansteuerbar ist oder abhängig von der Rich­ tung der an seinen Anschlüssen auftretenden Spannung selbst ein- oder ausschaltet (Fig. 2).
2. Wiring network according to the preamble of claim 1, characterized in that
  • - In a DC chopper ( 200 ) in which the cathode of the semiconductor power switch connected to the series circuit ( 2 ) with the negative terminal ( C ) of the DC voltage source ( E 1 ) and the cathode of a load-connected freewheeling diode ( 3 ) connected to the load positive connection of the DC voltage source ( E 1 ) are connected and a choke coil ( 16 ) is connected between the anodes of the freewheeling diode ( 3 ) and the semiconductor power switch ( 2 ),
  • - The primary winding ( 15 a ) of the transformer ( 15 ) is connected on the one hand to the connection point ( B ) of the wiring capacitor ( 8 ) and the wiring diode ( 6 ) and on the other hand is connected to a main connection of a semiconductor auxiliary switch ( 17 ), the other Main connection of the semiconductor auxiliary switch ( 17 ) is connected to the connection point ( D ) of the freewheeling diode ( 3 ) with the choke coil ( 16 ),
  • - The ends of the secondary winding ( 15 b ) and the transformer ( 15 ) with rectifier diodes ( 13, 14 ) to the one connection of a second voltage source ( E 2 ) and a center tap of the secondary winding ( 15 b ) of the transformer ( 15 ) to the other connection of the second voltage source ( E 2 ) are connected and
  • - The semiconductor auxiliary switch ( 17 ) can be controlled either by an external control circuit or depending on the Rich direction of the voltage occurring at its terminals itself turns on or off ( Fig. 2).
3. Beschaltungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Sekundärwicklung (15 b) des Übertragers (15) ver­ bundene zweite Spannungsquelle (E 2) die speisende Gleichspannungs­ quelle (E 1) ist.3. Wiring network according to one of claims 1 or 2, characterized in that with the secondary winding ( 15 b ) of the transformer ( 15 ) connected to the second voltage source ( E 2 ) is the supplying DC voltage source ( E 1 ).
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