DE3524522A1 - Rueckspeisende beschaltung fuer elektronische zweigpaare in antiparallelschaltung - Google Patents

Rueckspeisende beschaltung fuer elektronische zweigpaare in antiparallelschaltung

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DE3524522A1 DE19853524522 DE3524522A DE3524522A1 DE 3524522 A1 DE3524522 A1 DE 3524522A1 DE 19853524522 DE19853524522 DE 19853524522 DE 3524522 A DE3524522 A DE 3524522A DE 3524522 A1 DE3524522 A1 DE 3524522A1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltungsanordnung für GTO-Thyristoren, MOS-Transistoren oder andere elektronische Schalter ist z. B. aus der DE-OS 32 44 623.1 bekannt. Gegenüber anderen Beschaltungen weist diese den Vorteil eines sehr geringen Aufwandes und einer guten Entlastung der elektronischen Schalter auf. Insbesondere ist auch eine Streuinduktivität (L s ) der Spannungsquelle (U d ) zulässig, ohne daß nennenswerte Überspannungen an den elektronischen Schaltern entstehen. Eine gewisse Streuinduktivität (L s ) ist in der Praxis unvermeidlich.
Die Energie der Beschaltungselemente wird bei dieser ansonsten sehr vorteilhaften Beschaltung im allgemeinen in einem Entladewiderstand (R E ) in Wärme umgesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beschaltung zu schaffen, welche die Vorteile der obengenannten Beschaltung besitzt und zusätzlich eine weitgehende Rückspeisung der Beschaltungsenergie ermöglicht, ohne daß dafür weitere elektronische Schalter erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 genannte Schaltungsanordnung gelöst.
Es ergeben sich im wesentlichen folgende Vorteile:
- Die Beschaltung arbeitet als Ein- und Ausschaltentlastung nahezu ohne prinzipbedingte Verluste.
- Überspannungen an den elektronischen Schaltern werden auf ein Mindestmaß reduziert.
- Streuinduktivitäten in den Zuleitungen von der Spannungsquelle (U d ) sind zulässig und führen nicht zu nennenswerten Überspannungen an den elektronischen Schaltern.
- Die Schaltung ist auch anwendbar für elektronische Zweigpaare im Modulgehäuse.
Fig. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung entsprechend P 32 44 623.1. Sie enthält eine Gleichspannungsquelle, zwischen deren positivem und negativem Pol eine Gleichspannung (U D ) besteht. Zwischen den Polen liegt die Antiparallelschaltung zweier elektronischer Zweigpaare, die aus zwei steuerbaren elektronischen Schaltern (Th 1) und (Th 2) und zwei Freilaufdioden (D f1) bzw. (D f2) gebildet wird. Den steuerbaren elektronischen Schaltern (Th 1) und (Th 2) sind die Freilaufdioden (D f2) bzw. (D f1) direkt antiparallel geschaltet. Dies bietet den Vorteil einer gemeinsamen Kühlungs- und Montagemöglichkeit sowie weiterer Vereinfachungen, falls für (Th 1) und (Th 2) rückwärtsleitende Leistungshalbleiter verfügbar sind.
Die Abschaltentlastungsdioden (D a1) bzw. (D a2) führen bei Abschaltvorgängen der steuerbaren elektronischen Schalter (Th 1) bzw. (Th 2) kurzzeitig den Laststrom in den Abschaltentlastungskondensator (C a ). Das Umladen dieses Kondensators erfolgt jeweils nach dem Einschalten eines der steuerbaren elektronischen Schalter (Th 1) oder (Th 2), wobei die ohnehin benötigte Einschaltentlastungsdrossel (L e ) als Umschwingdrossel wirkt.
Die Einschaltentlastungsdrossel begrenzt außerdem die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes durch die steuerbaren elektronischen Schalter (Th 1) bzw. (Th 2) bei deren Einschaltvorgängen. Beim Abkommutieren des Laststromes aus den Freilaufdioden (D f1) bzw. (D f2) wird über (D a1) bzw. (D a2) und (C sp ) der Abschaltentlastungskondensator (C a ) als TSE-Beschaltung wirksam. Dies ergibt eine Bedämpfung des Trägerspeichereffekts der Freilaufdioden ohne zusätzliche Bauelemente.
Der als dritter Energiespeicher vorgesehene, nur unipolar betriebene Speicherkondensator (C sp ) speichert die Energie der beiden grundsätzlich notwendigen Blindelemente (L e ) und (C a ) zeitweise zwischen. Seine Kapazität (C sp ) wird vorteilhafterweise groß gegenüber dem Abschaltentlastungskondensator (C a ) bemessen. Dadurch wird erreicht, daß die über die Gleichspannung (U d ) hinausgehende Spannungsbeanspruchung der steuerbaren elektronischen Schalter (Th 1) und (Th 2) und der Freilaufdioden (D f1) und (D f2) gering bleibt.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung. Die Energie des Beschaltungskondensators (C a ) und der Entlastungsdrossel (L R ) wird dabei vollständig oder zumindest größtenteils der Spannungsquelle (U R ) zugeführt. Das Windungsverhältnis ()der Entlastungsdrossel wird dabei vorteilhaft so gewählt, daß die auf die Primärseite transformierte Spannung (U′ R ) sehr viel kleiner als die Spannung der Quelle (U d ) ist.
Der Entladewiderstand (R E ) muß jetzt nicht mehr die Energie der Beschaltungselemente (C a , L R ) in Wärme umsetzen, sondern nur noch die in der Streuinduktivität (L s ) enthaltene Energie. Eine gewisse Streuinduktivität (L s ) ist in der Praxis unvermeidlich.
Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung entsprechend Fig. 1, bei der die Beschaltungsenergie in die Zwischenkreisspannungsquelle (U d ) zurückgespeist wird.
Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung entsprechend Fig. 1, bei der eine weitere Induktivität (L R2) von der Kathode des elektronischen Schalters (Th 2) zum negativen Pol der Spannungsquelle (U d ) eingefügt ist.
Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung entsprechend Fig. 1, bei der die Spannungsquellen (U R ) durch Kondensatoren realisiert sind, die in Serie geschaltet sind. Diese Lösung ist vorteilhaft, um ein höheres Spannungsniveau der Rückspeisespannung (U R x ) zu erreichen und dabei gleichzeitig ein niedriges Übersetzungsverhältnis () und dadurch eine niedrige Sperrspannungsbelastung der Rückspeisedioden (D R ) zu erreichen.
Fig. zeigt eine Schaltungsanordnung entsprechend Fig. 1, bei der eine Querdrossel (L K ) in den Zweig des Wechselrichters eingefügt ist. Diese Lösung besitzt Vorteile hinsichtlich des Kurzschlußschutzes. Der Speicherkondensator (C sp ) kann hierbei in gleicher Größe wie der Beschaltungskondensator (C a ) gewählt werden. Dies reduziert gleichzeitig die Strombelastung der elektronischen Schalter beim Einschalten.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur Entlastung einer Antiparallelschaltung elektronischer Zweigpaare von der Verlustenergie beim Ein- und Abschaltvorgang, bestehend aus zwei Beschaltungsdioden, einem gemeinsamen Beschaltungskondensator (C a ), der an dem gemeinsamen Verbindungspunkt der elektronischen Schalter angeschlossen ist und einer Strombegrenzungsdrossel, sowie einem Speicherkondensator (C sp ) und einer Entladeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungsdrossel (L R ) mit einer zweiten Wicklung (n 2) versehen ist, deren eines Ende an einen Pol einer gespeisten Spannungsquelle (U R ) und deren anderes Ende über eine Diode (D R ) an den anderen Pol der Quelle (U R ) angeschlossen ist, wobei der Wicklungssinn der Wicklungen n 1 und n 2 der Drossel (L R ) so gewählt ist, daß die magnetische Energie der Induktivität in die Quelle (U R ) zurückgespeist wird, wenn der positive Primärstrom - positiv gezählt in den elektronischen Schalter abnimmt.
2. Schaltungsordnung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (U R ) gleich der Spannungsquelle (U d ) ist (Fig. 2).
3. Schaltungsordnung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Induktivität (L R2) von der Kathode des zweiten elektronischen Schalters (Th 2) zum negativen Pol der Spannungsquelle (U d ) zusätzlich oder anstelle von Induktivität (L R1) eingefügt wird (Fig. 3).
4. Schaltungsordnung nach Patentanspruch 1 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquellen (U R1) bzw. (U R2) oder bei einem mehrphasigen Wechselrichter weitere Spannungsquellen (U R...) in Serie geschaltet werden.
5. Schaltungsordnung nach Patentanspruch 1, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (U R ) durch einen Kondensator und parallel dazu einen beliebigen Gleichstromverbraucher gebildet wird.
6. Schaltungsordnung nach Patentanspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Antiparallelschaltung elektronischer Zweigpaare nur ein Wechselrichterzweig bestehend aus einem elektronischen Schalter und einer Freilaufdiode vorhanden ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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