DE4237120A1 - Current rectifier arrangement for generating d.c voltage for d.c. machine - contains two input and output ports, controlled switches and rectifier element - Google Patents
Current rectifier arrangement for generating d.c voltage for d.c. machine - contains two input and output ports, controlled switches and rectifier elementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromrichteranordnung zur Erzeugung einer Gleichspannung für die Speisung von Anker- und/oder Feldwicklung von Gleichstrommaschinen, mit zwei Eingangsklemmen (W1, W2) und zwei Ausgangsklemmen (P, M) mit einem ersten steuerbaren Schaltventil (T1) zwischen der ersten Eingangsklemme (W1) und der ersten Ausgangsklemme (P), dessen gesteuerte Schaltrichtung von der ersten Eingangsklemme (W1) zu der ersten Ausgangsklemme (P) verläuft, mit einem zweiten gesteuerten Schaltelement (T2) zwischen der ersten Eingangs klemme (W2) und der zweiten Ausgangsklemme (M), dessen ge steuerte Schaltrichtung von der zweiten Ausgangsklemme (M) zu der ersten Eingangsklemme (W1) verläuft mit einem ersten Gleichrichterelement (D1), das zwischen die zweite Ausgangs klemme (M) und die zweite Eingangsklemme (W2) in Durch laßrichtung geschaltet ist.The invention relates to a converter arrangement for Generation of a DC voltage for the supply of armature and / or field winding of DC machines, with two Input terminals (W1, W2) and two output terminals (P, M) with a first controllable switching valve (T1) between the first Input terminal (W1) and the first output terminal (P), the controlled switching direction from the first input terminal (W1) to the first output terminal (P), with a second controlled switching element (T2) between the first input terminal (W2) and the second output terminal (M), the ge controlled switching direction from the second output terminal (M) the first input terminal (W1) runs with a first Rectifier element (D1) between the second output terminal (M) and the second input terminal (W2) in through direction is switched.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist mit der Bezeichnung B2HZ nach DIN 41 761 bekannt und wird insbesondere zur Erzeugung einer Gleichspannung für die Speisung von Anker und/oder Feldwicklung von Gleichstrommaschinen eingesetzt. Diese Schaltung ermöglicht eine Steuerung von Gleich strommotoren bei sehr niedrigen Drehzahlen bis zu einer Drehzahl gleich Null, also bis zu einem Spannungswert gleich Null. Das erste und zweite Gleichrichterelement bewirkt dabei eine Freilaufschaltung, so daß für den Freilaufstrom eine eigene Freilaufdiode nicht erforderlich ist.Such a circuit arrangement is called B2HZ according to DIN 41 761 and is used in particular for Generation of a DC voltage for the armature supply and / or field winding of DC machines. This circuit enables control of equal current motors at very low speeds up to one Speed equal to zero, i.e. equal to a voltage value Zero. The first and second rectifier elements cause a freewheeling circuit, so that a for the freewheeling current own freewheeling diode is not required.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine weiterent wickelte Schaltungsanordnung anzugeben, bei welcher die Gesamtverluste der Schaltung insbesondere bei niedriger Drehzahl verringert werden.The object of the invention is a further specify wound circuit arrangement in which the Total circuit losses, especially at low Speed can be reduced.
Diese Aufgabe wird mit einer Stromrichteranordnung der eingangs angegebenen Art gelöst, bei welcher erfindungsgemäß zwischen die zweite Ausgangsklemme (M) und die erste Ausgangs klemme (P) ein drittes Gleichrichterelement (D3) in Durch laßrichtung geschaltet ist.This task is accomplished with a converter arrangement solved type mentioned, in which according to the invention between the second output terminal (M) and the first output clamp (P) a third rectifier element (D3) in through direction is switched.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, daß zusätzlich zum ersten und zweiten Gleichrichterelement, durch welche bereits eine Freilaufschaltung bewirkt werden kann, noch ein drittes Gleichrichterelement als zusätzliche Freilaufschaltung ange ordnet wird, so daß insbesondere bei einem großen Steuerwinkel und bei vollem Drehmoment auftretende Stromrichterverluste stark verringert werden können und hiedurch die Gesamtverluste der Schaltung bei niedriger Drehzahl, indem die Durchlaß spannung des dritten Gleichrichterelementes beim Freilauf bewirkt, daß nahezu der gesamte Freilaufstrom über das dritte Gleichrichterelement fließt, weil im Parallelzweig über das erste und zweite Gleichrichterelement eine in Summe ungefähr doppelt so große Durchlaßspannung insgesamt gegeben ist, so daß über das erste und zweite Gleichrichterelement nahezu kein Freilaufstrom fließen kann. Bei Freilauf, insbesondere bei einem großen Steuerwinkel und hohem Drehmoment, werden die Stromrichterverluste durch die Durchlaßspannung des dritten Gleichrichterelementes und den Freilaufstrom über das dritte Gleichrichterelement bestimmt. Ohne dieses dritte Gleich richterelement, also bei einem Freilaufstrom über das erste und zweite Gleichrichterelement, wären die Stromrichter verluste durch den Freilaufstrom über das erste und zweite Gleichrichterelement bestimmt, sowie durch die zu summierenden Durchlaßspannungen von erstem und zweitem Gleichrichter element, welche insgesamt etwa einen doppelten Spannungswert ergeben, verglichen mit der Durchlaßspannung für den Frei laufstrom bei der Schaltungsanordnung mit dem dritten Gleichrichterelement. Mit Hilfe des dritten Gleichrichter elementes kann demzufolge eine bereits vorgesehene Freilaufschaltung derart verbessert werden, daß Stromrichter verluste bei Freilauf reduziert werden können. Von besonderer Bedeutung ist dies insbesondere bei Anwendungen mit hohem Drehmoment und großen Steuerwinkel wodurch ein Aufwand für eine erforderliche Kühlungseinrichtung für den Freilauf stromrichter reduzierbar ist.The invention is based on the idea that in addition to first and second rectifier element, through which already a free-running circuit can be effected, a third Rectifier element as an additional freewheeling circuit is arranged, so that especially at a large head angle and converter losses occurring at full torque can be greatly reduced and by the total losses the circuit at low speed by changing the passage voltage of the third rectifier element when freewheeling causes almost all of the freewheeling current to flow through the third Rectifier element flows because in the parallel branch on the first and second rectifier elements approximately in total twice the total forward voltage is given, so that almost none over the first and second rectifier elements Free-running current can flow. When freewheeling, especially when a large head angle and high torque, the Converter losses due to the forward voltage of the third Rectifier element and the freewheeling current via the third Rectifier element determined. Without this third alike rectifier element, that is, with a freewheeling current over the first and second rectifier element, would be the converters losses from the freewheeling current through the first and second Rectifier element determined, as well as by the sum Forward voltages of the first and second rectifier element, which in total is about twice the voltage value result compared to the forward voltage for the vacant Running current in the circuit arrangement with the third Rectifier element. With the help of the third rectifier element can therefore be an already provided one Free-wheeling can be improved so that converters losses when freewheeling can be reduced. Of special This is particularly important for applications with high Torque and large head angle making an effort for a necessary cooling device for the freewheel converter is reducible.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Appropriate developments of the invention are in the Subclaims marked.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert, welche zwei Ausführungsbeispiele zeigen.The invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2, which show two exemplary embodiments.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem die Stromrichteranordnung zwei Eingangsklemmen W1 und W2 für eine Eingangswechselspannung und zwei Ausgangsklemmen P und M für die Ausgangsgleichspannung besitzt. Ein erstes steuerbares Schaltventil T1 ist in Stromrichtung zwischen die erste Eingangsklemme W1 und die erste Ausgangsklemme P geschaltet. Ebenso ist ein zweites steuerbares Ventil T2 zwischen die erste Eingangsklemme W1 und die zweite Aus gangsklemme M geschaltet, wobei die Stromrichtung von der zweiten Ausgangsklemme M zu der ersten Eingangsklemme W1 verläuft.In Fig. 1 a first embodiment is shown, wherein the converter arrangement comprises two input terminals W1 and W2 has for an AC input voltage and two output terminals P and M of the DC output voltage. A first controllable switching valve T1 is connected in the current direction between the first input terminal W1 and the first output terminal P. Likewise, a second controllable valve T2 is connected between the first input terminal W1 and the second output terminal M, the current direction running from the second output terminal M to the first input terminal W1.
Ein erstes Gleichrichterelement D1 ist zwischen die zweite Eingangsklemme W2 und die erste Ausgangsklemme P in Durch laßrichtung geschaltet und ein zweites Gleichrichterelement D2 ist zwischen die zweite Ausgangsklemme M und die zweite Eingangsklemme W2 in Durchlaßrichtung geschaltet.A first rectifier element D1 is between the second Input terminal W2 and the first output terminal P in through direction switched and a second rectifier element D2 is between the second output terminal M and the second Input terminal W2 switched in the forward direction.
Zwischen die zweite Ausgangsklemme M und die erste Aus gangsklemme P ist ein drittes Gleichrichterelement D3 in Durchlaßrichtung geschaltet.Between the second output terminal M and the first off Gear clamp P is a third rectifier element D3 in Forward direction switched.
Als steuerbare Schaltelemente T1, T2 werden insbesondere Thyristoren verwendet, deren Steuereingänge mit ST1 bzw. ST2 bezeichnet sind. Als Gleichrichterelemente D1, D2, D3 werden Dioden verwendet.In particular, as controllable switching elements T1, T2 Thyristors used whose control inputs with ST1 or ST2 are designated. As rectifier elements D1, D2, D3 Diodes used.
Wenn an die Eingangsklemmen W1, W2 eine Wechselspannung angelegt wird, erzeugen in bekannter Weise die Dioden D1, D2 und die Thyristoren T1, T2 am Ausgang eine Gleichspannung mit dem Pluspol an der Ausgangsklemme P. Diese Gleichspannung wird zur Speisung der Anker- und/oder Feldwicklung einer Gleich strommaschine verwendet, wobei bei Freilauf dieser Gleich strommaschine der Freilaufstrom nur über die Diode D3 fließt.If an AC voltage is applied to the input terminals W1, W2 is applied, produce the diodes D1, D2 in a known manner and the thyristors T1, T2 have a DC voltage at the output the positive pole at the output terminal P. This DC voltage is for feeding the armature and / or field winding of an equal current machine used, this freewheel this same current machine, the freewheeling current only flows via diode D3.
Bei der Variante nach Fig. 2 bilden das erste, zweite und dritte Gleichrichterelement D1′, D2′, D3′ mit einem vierten Gleichrichterelement D4′ eine Brückengleichrichtereinheit BGL. Dabei sind von einem ersten Brückeneingang E1 ein Gleich richterelement D4′ in Durchlaßrichtung zu einem ersten Brückenausgang A1 und ein Gleichrichterelement D3′ in Spur richtung zu einem zweiten Brückenausgang A2, sowie von einem zweiten Brückeneingang E2 ein Gleichrichterelement D1′ in Durchlaßrichtung zu dem ersten Brückenausgang A1 und ein Gleichrichterelement D2′ in Spurrichtung zu dem zweiten Brückenausgang A2 geschaltet.In the variant according to FIG. 2, the first, second and third rectifier element D1 constitute ', D2', D3 'with a fourth rectifier element D4' a bridge rectifier unit BGL. Here are from a first bridge input E1 a rectifier element D4 'in the forward direction to a first bridge output A1 and a rectifier element D3' in the direction of a second bridge output A2, and from a second bridge input E2 a rectifier element D1 'in the forward direction to the first bridge output A1 and a rectifier element D2 'connected in the track direction to the second bridge output A2.
Der erste Brückenausgang A1 ist mit der ersten Ausgangsklemme P der Stromrichterschaltung verbunden und der zweite Brückenausgang A2 mit der zweiten Ausgangsklemme M. Einer der Brückeneingänge E1, E2, im vorliegenden Fall E2, ist mit der zweiten Eingangsklemme W2 verbunden, wogegen der andere der Brückeneingänge E1, E2 mit einer der Ausgangsklemmen P, M verbunden ist. Im Beispiel nach Fig. 2 ist der Brückeneingang E1 mit der Ausgangsklemme P verbunden.The first bridge output A1 is connected to the first output terminal P of the converter circuit and the second bridge output A2 to the second output terminal M. One of the bridge inputs E1, E2, in the present case E2, is connected to the second input terminal W2, whereas the other of the bridge inputs E1 , E2 is connected to one of the output terminals P, M. In the example according to FIG. 2, the bridge input E1 is connected to the output terminal P.
Hierdurch kann eine kostengünstige Brückengleichrichtereinheit eingesetzt werden, die in großer Stückzahl gefertigt wird, da derartige Brückengleichrichtereinheiten vielfältig verwendet werden. Zusätzliche Vorteile ergeben sich daraus, daß es ohne Bedeutung ist, welcher der Brückeneingänge E1, E2 mit der Eingangsklemme W2 verbunden wird. Ebenso kann der andere der Brückeneingänge E1, E2 entweder mit der Ausgangsklemme P oder mit der Ausgangsklemme M verbunden sein. Durch diese Ver tauschbarkeiten sind beispielsweise für die Konstruktion sowie die Fertigung Vorteile gegeben. This allows an inexpensive bridge rectifier unit be used, which is manufactured in large numbers, because such bridge rectifier units used in many ways will. Additional advantages result from the fact that it is without The meaning is which of the bridge inputs E1, E2 with the Input terminal W2 is connected. The other can also Bridge inputs E1, E2 either with the output terminal P or be connected to the output terminal M. Through this ver Interchangeability are for example for the construction as well given the manufacturing advantages.
Bei der Variante nach Fig. 2 wird durch die Verbindung des ersten Brückeneinganges E1 mit dem ersten Brückenausgang A1 die in der Brückengleichrichtereinheit BGL vorgesehene Diode D4′ zwischen dem ersten Brückeneingang E1 und dem ersten Brückenausgang A1 kurzgeschlossen. Bei einem Vergleich der Schaltungen von Fig. 1 und Fig. 2 erkennt man, daß aus einer an den Eingangsklemmen W1, W2 angelegten Wechselspannung mit Hilfe der Thyristoren T1, T2 und den Dioden D1′, D2′ eine Gleichspannung an den Ausgangsklemmen P, M erzeugt werden kann, welche zur Speisung von Gleichstrommaschinen vorgesehen ist. Der Freilaufstrom fließt nur über die Diode D3′.In the variant according to FIG. 2, the diode D4 'provided in the bridge rectifier unit BGL' is short-circuited between the first bridge input E1 and the first bridge output A1 by connecting the first bridge input E1 to the first bridge output A1. A comparison of the circuits of Fig. 1 and Fig. 2 shows that from an AC voltage applied to the input terminals W1, W2 using the thyristors T1, T2 and the diodes D1 ', D2' a DC voltage at the output terminals P, M can be generated, which is provided for feeding DC machines. The freewheeling current only flows through the diode D3 '.
Bei einer anderen Variante, welche sich aus der Fig. 2 dadurch ergibt, daß der Brückeneingang E1 anstelle der Ausgangsklemme P mit der Ausgangsklemme M verbunden ist, wird die Diode D3′ dadurch kurzgeschlossen. In diesem Fall fließt der Freilauf strom nur über die Diode D4′.In another variant, which results from FIG. 2 in that the bridge input E1 is connected to the output terminal M instead of the output terminal P, the diode D3 'is thereby short-circuited. In this case, the freewheeling current flows only through the diode D4 '.
Somit wird bei einer unsymmetrischen halbgesteuerten Brücken schaltung mit der Bezeichnung B2HZ nach DIN 41 761 zur Erzeugung einer Gleichspannung für die Speisung von Anker- und/oder Feldwicklung von Gleichstrommaschinen eine zu sätzliche Freilaufdiode angeordnet. Mit einer derartigen Schaltungsanordnung ist die Gesamtverlustleistung der Schaltung insbesondere bei niedriger Drehzahl sowie hohem Drehmoment nur etwa halb so groß, verglichen mit den bis herigen Stromrichteranordnungen.Thus, with an asymmetrical semi-controlled bridges circuit with the designation B2HZ according to DIN 41 761 Generation of a DC voltage for the supply of armature and / or field winding of DC machines additional freewheeling diode arranged. With such a Circuit arrangement is the total power loss of the Shifting especially at low speed and high Torque only about half as large compared to the up to previous converter arrangements.
Vorteilhafterweise sind die verwendeten Elemente, nämlich Thyristoren und Dioden in einem Gehäuse angeordnet und vergossen.Advantageously, the elements used are namely Thyristors and diodes arranged in one housing and shed.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
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1992
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ATA229391A (en) | 1993-05-15 |
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