DE4316816A1 - Circuit arrangement - Google Patents

Circuit arrangement

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DE4316816A1
DE4316816A1 DE19934316816 DE4316816A DE4316816A1 DE 4316816 A1 DE4316816 A1 DE 4316816A1 DE 19934316816 DE19934316816 DE 19934316816 DE 4316816 A DE4316816 A DE 4316816A DE 4316816 A1 DE4316816 A1 DE 4316816A1
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converter valves
circuit arrangement
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Walter Dipl Ing Franke
Wilhelm Dipl Ing Soelter
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AEG Stromversorgungs Systeme GmbH
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Abstract

If an individual converter valve cannot be loaded on its own - in particular at high switching frequencies - with the necessary (high) current, two or more converter valves must always be interconnected in parallel. Owing to component-related scatter, structurally identical power semiconductors have characteristics which are different from one another in practice. Consequently, currents of different magnitude flow through them at the same saturation voltage. In order that the currents are divided as uniformly as possible, two converter valves, for example two IGBTs (I, II), are operated in two parallel line branches (1, 2), line sections, which are wound in the opposite winding direction (with the same number of turns) over a common magnet core to form windings (L1, L2), being connected upstream of the converter valves. The difference between the saturation voltages is divided equally between the two windings (L1, L2) in the case of pulse-clocked converter valves. Approximate balancing of the currents can be achieved in this way. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus dem Buch: Heumann, Klemens: Grundlagen der Leistungselektronik; Stuttgart: B. G. Teubner, 1985; 3. Auflage, Seite 58, bekannt. In drei parallelgeschalteten Stromzweigen sind jeweils eine Induktivität und ein Thyristor in Reihe geschaltet. Es müssen stets zwei oder mehr schnellschaltende Leistungshalbleiter parallel verschaltet werden, wenn ein einzelner Leistungshalbleiter allein mit dem erforderlichen (hohen) Strom nicht belastbar ist. Denn bei unmittelbarer Parallelschaltung der Thyristoren wäre im stationären Betrieb die Spannung an den Thyristoren (zwangsweise) gleich und es ergäbe sich - bei üblicherweise leicht voneinander abweichenden Durchlaßkennlinien der Thyristoren - eine ungleichmäßige Stromaufteilung. Insbesondere bei (schnellen) Schaltvorgängen führt dies zu einer hohen thermischen Verlustleistung.Such a circuit arrangement is from the book: Heumann, Klemens: Basics of power electronics; Stuttgart: B.G. Teubner, 1985; 3rd edition, page 58. In three connected in parallel Current branches are each an inductor and a thyristor in series switched. There must always be two or more fast-switching Power semiconductors can be connected in parallel if a single Power semiconductors alone with the required (high) current are not is resilient. Because with direct parallel connection of the thyristors would be the voltage at the thyristors in stationary operation (forcibly) the same and there would be - usually easy differing pass characteristics of the thyristors - one uneven power distribution. Especially with (fast) Switching operations leads to a high thermal Power dissipation.

Die vorgeschalteten Induktivitäten sollen die dynamische Stromaufteilung verbessern.The upstream inductors are said to be dynamic Improve power distribution.

In dem zuvor erwähnten Buch ist auf Seite 59 eine Beschaltung von GTO-Thyristoren beschrieben; die Beschaltung liegt parallel zu dem Thyristor und besteht im wesentlichen aus einer Kapazität und einer Parallelschaltung einer Diode und eines Widerstandes. Diese RCD-Beschaltung soll unzulässige Spannungsbeanspruchungen, worunter ein zu hohes du/dt und Überspannungen verstanden werden, verhindern.In the previously mentioned book on page 59 there is a wiring of GTO thyristors described; the wiring is parallel to that Thyristor and consists essentially of a capacitance and one Parallel connection of a diode and a resistor. This RCD wiring is intended to prevent impermissible voltage stresses, which means a too high du / dt and overvoltages, prevent.

Hauptsächlich durch die Kapazität läßt sich ein zu rascher Spannungsanstieg am Thyristor verhindern. Diese RCD-Beschaltung wird nicht in Verbindung gebracht mit einem Parallelbetrieb von Thyristoren.Mainly by the capacity one can be too quick Prevent voltage rise at the thyristor. This RCD circuit is not associated with parallel operation of Thyristors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung mit zwei Stromrichterventilen in zwei parallelen Stromzweigen bereitzustellen, bei der die Aufteilung der Ströme in den Stromzweigen möglichst genau symmetriert ist, und zwar sowohl im statischen Falle, somit der Fall leitender Thyristoren bei leicht in einer Flanke ansteigendem Stromfluß bezeichnet ist, als auch im dynamischen Falle, d. h. bei Schaltvorgängen.The invention has for its object a circuit arrangement with two converter valves in two parallel current branches to provide in which the division of the currents in the current branches is symmetrized as precisely as possible, both in the static case, thus the case of conductive thyristors with a slight slope increasing current flow is designated, as well as in the dynamic case, d. H. during switching operations.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a circuit arrangement solved according to claim 1.

Von Vorteil ist es, daß sich bei unterschiedlicher Größe der Sättigungsspannungen an den Stromrichterventilen die daraus resultierende Differenzspannung gleichmäßig auf die beiden Leitungsteilstücke aufteilt, vorausgesetzt, daß der Gesamtstrom in einer Flanke ansteigt oder sich durch einen Schaltvorgang rasch ändert. Denn die Leitungsteilstücke bilden zusammen mit dem gemeinsamen Kern einen Transformator mit gegensinnig gewickelten Windungen, und nach den Transformatorgleichungen sind - bei gleicher Windungszahl - die Spannungen an den Wicklungen stets gleich groß.It is advantageous that with different sizes of Saturation voltages at the converter valves resulting differential voltage evenly on the two Splits line sections, provided that the total current in one Edge rises or changes rapidly due to a switching operation. Because the line sections form together with the common Kern a transformer with windings wound in opposite directions, and according to the transformer equations - with the same number of turns - the voltages on the windings are always the same.

Wenn die Ströme im Falle einer ansteigenden Stromflanke während der Einschaltzeit der Stromrichterventile symmetriert sind, ist auch beim Abschalten eine annähernd gleichmäßige Stromaufteilung sichergestellt. In dem Stromzweig mit der kleineren Sättigungsspannung am Stromrichterventil wird durch die erwähnte Spannung an der Wicklung ein Magnetisierungsstrom hervorgerufen. Seine Größe hängt von der Dauer ab, während der die Spannung anliegt, und von dem Betrag der Spannung. Dieser Magnetisierungsstrom stellt eine "Unsymmetrie" in bezug auf die durch die Leitungszweige fließenden Ströme dar, denn ohne den Magnetisierungsstrom wären die Ströme gleich groß. Der Magnetisierungsstrom kann durch Dimensionierung der Schaltung in der Praxis leicht auf weniger als 1% des Gesamtstromes begrenzt werden. Diese kleine Differenz der Ströme ist in der Praxis vernachlässigbar.If the currents in the case of a rising current edge during the Switch-on time of the converter valves are also symmetrical Switching off ensures an almost uniform current distribution. In the branch with the lower saturation voltage on Converter valve is due to the mentioned voltage on the winding caused a magnetizing current. Its size depends on the Duration from, during which the voltage is present, and from the amount of Tension. This magnetizing current creates an "asymmetry" in relation to the currents flowing through the line branches, because without the magnetizing current, the currents would be the same. The magnetizing current can be achieved by dimensioning the circuit in practice easily limited to less than 1% of the total current become. This small difference in currents is in practice negligible.

Günstig ist die Zuschaltung eines Entlastungsnetzwerkes parallel zu den Stromrichterventilen nach Anspruch 2. It is favorable to connect a relief network in parallel the converter valves according to claim 2.  

Das Entlastungsnetzwerk verhindert eine thermische Zerstörung der Stromrichterventile beim Abschalten der durch die Leitungszweige fließenden Ströme. Denn beim Abschalten bildet sich an dem Leitungsteilstück, das von dem Magnetisierungsstrom durchflossen wird, eine hohe Spannung, welche durch die Kondensatoren des Entlastungsnetzwerkes aufgenommen und später langsam abgebaut wird, wodurch die Verlustleistung an den Stromrichterventilen begrenzt wird. Ohne die Entlastungsnetzwerke können beim Abschalten Verlustleistungen bis zu einigen Kilowatt während einer Zeitspanne von bis zu einer Mikrosekunde auftreten. Die meisten Stromrichterventile halten diese extreme Belastung nicht aus.The relief network prevents thermal destruction of the Converter valves when switching off through the line branches flowing streams. Because when you switch off it forms Line section through which the magnetizing current flows a high voltage, which is caused by the capacitors of the Relief network added and later slowly dismantled is what the power loss at the converter valves is limited. Without the relief networks can turn off Power losses up to a few kilowatts during a period of occur up to a microsecond. Most converter valves cannot withstand this extreme strain.

Eine andere Form eines Entlastungsnetzwerks ist in Anspruch 3 definiert. Die Zenerdioden begrenzen die Spannung, die beim Abschalten an den Leitungsteilstücken durch die rasche Unterbrechung des Magnetisierungsstromes auftritt.Another form of a relief network is in claim 3 Are defined. The Zener diodes limit the voltage that Switching off on the line sections through the rapid interruption of the magnetizing current occurs.

Statt der Zenerdioden können gemäß Anspruch 4 zur Spannungsbegrenzung und damit auch zur Begrenzung der Verlustleistung ohmsche Widerstände eingefügt werden.Instead of the Zener diodes can according to claim 4 Voltage limitation and thus also to limit the Power loss ohmic resistors can be inserted.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.Further preferred embodiments of the invention are in the other subclaims marked.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand vierer Figuren näher beschrieben, aus denen sich weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben.An exemplary embodiment of the invention is described below four figures described in more detail, from which further details and give advantages.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1a einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem Entlastungsnetzwerk; Figure 1a is a circuit diagram of the circuit arrangement according to the invention with a relief network.

Fig. 2a den Verlauf des Gesamtstromes mit ansteigender Flanke während der Einschaltdauer der Stromrichterventile; Figure 2a is the curve of the total current rising edge during the duty cycle of the power converter valves.

Fig. 2b den Verlauf der Spannung an der von dem Magnetisierungsstrom durchflossenen Wicklung; 2b shows the course of the voltage at the traversed by the magnetizing winding.

Fig. 2c den Verlauf des Magnetisierungsstromes und Fig. 2c the course of the magnetizing current, and

Fig. 3 einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit zwei in anderer Weise ausgeführten Entlastungsnetzwerken; Figure 3 is a circuit diagram of the circuit arrangement according to the invention with two exported in another way relief networks.

Fig. 4 die Ausgestaltung eines Magnetkerns mit den beiden entgegengesetzt gewickelten Leitungsteilstücken. Fig. 4 shows the design of a magnetic core with the two oppositely wound line sections.

In Fig. 1 ist ein Schaltplan mit zwei in parallelen Leitungszweigen (1, 2) liegenden Insulated-Gate-Bipolar-Transitoren (IGBTs I, II) zu sehen. Die IGBTs (I, II) liegen jeweils mit ihrem Kollektor- und mit ihrem Emitteranschluß in den Leitungszweigen (1, 2). Die Emitteranschlüsse sind über einen Schaltpunkt (D), der das Ende der parallelen Leitungszweige (1, 2) markiert, miteinander verbunden. Mit ihren Kollektoranschlüssen liegen sie jeweils an einem Leitungsteilstück, welches über einen (beiden Leitungsteilstücken gemeinsamen) Magnetkern gewickelt ist; dabei sind die beiden Leitungsteilstücke zueinander gegensinnig gewickelt, so daß im Falle gleicher Ströme die Durchflutung im Magnetkern null ist. Die beiden Leitungsteilstücke bilden also zusammen mit dem Magnetkern einen Transformator mit entgegengesetzt gewundenen Wicklungen (L1, L2).In Fig. 1 is a circuit diagram with two parallel line branches (1, 2) can be seen lying insulated gate bipolar transistors (IGBTs I, II). The IGBTs (I, II) each have their collector and emitter connections in the line branches ( 1 , 2 ). The emitter connections are connected to one another via a switching point (D), which marks the end of the parallel line branches ( 1 , 2 ). With their collector connections, they each lie on a line section which is wound over a magnetic core (common to both line sections); the two line sections are wound in opposite directions to one another, so that the flow in the magnetic core is zero in the case of equal currents. Together with the magnetic core, the two line sections thus form a transformer with windings (L1, L2) which are wound in opposite directions.

An ihren nicht an die IGBTs (I, II) angeschlossenen Enden sind die beiden Leitungsteilstücke im Punkt (A) unmittelbar miteinander verbunden. Am Punkt (A) ist den parallelen Leitungszweigen (I, II) eine Induktivität (3) vorgeschaltet, die im Falle einer Gleichspannungsquelle während der Einschaltzeiten der IGBTs (I, II) eine Stromeinspeisung mit leicht ansteigender Flanke hervorruft.At their ends not connected to the IGBTs (I, II), the two line sections in point (A) are directly connected to one another. At point (A), the parallel line branches (I, II) are preceded by an inductance ( 3 ) which, in the case of a DC voltage source, causes a current feed with a slightly rising edge during the switch-on times of the IGBTs (I, II).

Zwischen dem nicht mit dem Punkt (A) verbundenen Anschluß dieser Induktivität (3) und dem Punkt (D) liegt eine Gleichspannung, die mit Hilfe der IGBTs (I, II) getaktet wird.There is a DC voltage between the connection of this inductance ( 3 ) and point (D) which is not connected to point (A) and is clocked with the aid of the IGBTs (I, II).

Zwischen den Kollektoranschlüssen der beiden IGBTs (I, II) und dem Punkt (D) ist ein Entlastungsnetzwerk (E) angeschlossen. Dieses Entlastungsnetzwerk (E) weist eine Parallelschaltung einer Diode (4) und eines ohmschen Widerstandes (5) auf. Die Diode (4) ist mit ihrer Kathode mit dem Punkt (D) verbunden und liegt mit ihrer Anode an jeweils einem Anschluß zweier Kondensatoren (C). A relief network (E) is connected between the collector connections of the two IGBTs (I, II) and point (D). This relief network (E) has a parallel connection of a diode ( 4 ) and an ohmic resistor ( 5 ). The diode ( 4 ) is connected with its cathode to point (D) and lies with its anode on one connection of two capacitors (C).

Diese Kondensatoren (C) sind an ihren anderen Anschlüssen mit jeweils einem der beiden Leitungszweige (1, 2) verbunden, und zwar jeweils zwischen der Kollektorseite der beiden IGBTs (I, II) und den Wicklungen (L1, L2).These capacitors (C) are connected at their other connections to one of the two line branches ( 1 , 2 ), between the collector side of the two IGBTs (I, II) and the windings (L1, L2).

Die Basisanschlüsse (6) der beiden IGBTs (I, II) sind über jeweils einen ohmschen Widerstand (7) an einen gemeinsamen Steueranschluß (8) geführt. Die beiden IGBTs (I, II) sind also entweder gleichzeitig leitend oder gleichzeitig gesperrt, je nach der Spannung, die am Steueranschluß (8) anliegt.The base connections ( 6 ) of the two IGBTs (I, II) are each connected to a common control connection ( 8 ) via an ohmic resistor ( 7 ). The two IGBTs (I, II) are either conductive or blocked at the same time, depending on the voltage that is present at the control connection ( 8 ).

Fig. 2a zeigt schematisch den Stromverlauf des durch die Induktivität (3) fließenden Stromes (I₁); durch die Induktivität (3) ergibt sich eine leicht aufsteigende Flanke für den Strom bis zu dem Zeitpunkt, an dem die IGBTs (I, II) gesperrt werden. Die Zeit bis zum Sperren der IGBTs (I, II) werde als Einschaltzeit (t₁) bezeichnet. Fig. 2a shows schematically the current profile of the current flowing through the inductance ( 3 ) (I₁); the inductance ( 3 ) results in a slightly rising edge for the current up to the point in time at which the IGBTs (I, II) are blocked. The time until the IGBTs (I, II) are blocked is referred to as the switch-on time (t 1).

Wenn die Sättigungsspannungen - infolge von Bauteiletoleranzen - zwischen Kollektor und Emitter der beiden IGBTs (I, II) unterschiedlich groß sind, ist eine Spannungsdifferenz vorhanden, die sich im vorliegenden Falle nach den Transformatorgleichungen gleichmäßig auf die beiden Wicklungen (L1, L2) aufteilt, weil beide Wicklungen (L1, L2) die gleiche Windungszahl haben.If the saturation voltages - due to component tolerances - between the collector and emitter of the two IGBTs (I, II) different are large, there is a voltage difference, which is in the present case according to the transformer equations evenly divides the two windings (L1, L2) because both windings (L1, L2) have the same number of turns.

In Fig. 2b ist der Verlauf der an der Wicklung (L1) anliegenden Spannung (UL1) zu sehen, und zwar für den Fall, daß die geschilderte Spannungsdifferenz auftritt. Es wird vereinfachend angenommen, daß diese Spannungsdifferenz (infolge einer Stromflanke) als (zeitlich begrenzte) Gleichspannung in Erscheinung tritt. Die Spannung (UL1) ist halb so groß wie diese Spannungsdifferenz. Während der Einschaltzeit wird die Wicklung (L1 oder L2), die von einem größeren Strom durchflossen wird, aufmagnetisiert; es werde nun angenommen, daß es sich um die Wicklung (L1) handelt.In Fig. 2b the variation of the voltage applied to the winding (L1) voltage (U L1) can be seen, and for the case that the described voltage difference occurs. It is assumed for simplicity that this voltage difference (as a result of a current edge) appears as a (temporary) DC voltage. The voltage (U L1 ) is half as large as this voltage difference. During the switch-on time, the winding (L1 or L2), through which a larger current flows, is magnetized; it is now assumed that it is the winding (L1).

MitWith

ergibt sich für die magnetische Induktion B am Ende der Einschaltzeit (t₁):results for the magnetic induction B at the end of the switch-on time (t₁):

wobei Phi die magnetische Flußdichte und A die von von der magnetischen Induktion senkrecht durchzogene Querschnittsfläche des mit der Wicklung (L1) ausgerüsteten Magnetkerns ist.where Phi is the magnetic flux density and A that of the magnetic Induction perpendicular cross-sectional area of the with the Winding (L1) equipped magnetic core.

Damit gilt für den zugehörigen elektrischen Strom - den Magnetisierungsstrom (IM) - unter Heranziehung der oben hergeleiteten Gleichung für B und mit der Größe L, die die Induktivität der Wicklung (L1) bezeichnet:The following applies to the associated electrical current - the magnetizing current (I M ) - using the equation for B derived from above and with the quantity L, which denotes the inductance of the winding (L1):

Bis auf eben diesen Magnetisierungsstrom (IM) sind die Ströme in beiden IGBTs (I, II) gleich groß. Der Magnetisierungsstrom (IM) fließt in dem Leitungszweig, dessen IGBT (I, II) die kleinere Sättigungsspannung hat.Except for this magnetization current (I M ), the currents in both IGBTs (I, II) are the same. The magnetizing current (I M ) flows in the line branch whose IGBT (I, II) has the lower saturation voltage.

Unter Zugrundelegung der zuvor geschilderten (idealisierenden) Annahmen hat am Ende der Einschaltzeit (t₁) die Drossel (Wicklung L1) die EnergieBased on the previously described (idealizing) At the end of the switch-on time (t 1), the choke (winding L1) the energy

W (L1) = 1/2 · L · IM² (in der Praxis ist IM ≈ 0,01 · I₁).W (L1) = 1/2 · L · I M ² (in practice, I M ≈ 0.01 · I₁).

Am Ende der Einschaltzeit (t₁) wechselt die Spannung (UL1) an der Induktivität (L₁) ihr Vorzeichen und wird dem Betrage nach sehr groß (Spannung U₂ in Fig. 2b). Da der Strom (I₁) im realen Falle nicht abrupt abfällt, sondern mit einer (steilen) Flanke, würde sich ohne Entlastungsnetzwerk aus dem Produkt von Strom (I₁) und Spannung (U₂) leicht eine erhebliche Verlustleistung im Kilowattbereich ergeben - für die Dauer von knapp einer Mikrosekunde. At the end of the switch-on time (t₁), the voltage (U L1 ) on the inductance (L₁) changes its sign and is very large in amount (voltage U₂ in Fig. 2b). Since the current (I₁) does not drop abruptly in the real case, but with a (steep) flank, the product of current (I₁) and voltage (U₂) would easily result in a significant power loss in the kilowatt range without a relief network - for the duration of just under a microsecond.

Damit die IGBTs (I, II) vor thermischer Zerstörung geschützt sind, wird durch das Entlastungsnetzwerk (E) verhindert, daß beim Ausschalten die Energie innerhalb kürzester Zeit in den IGBTs (I, II) in Wärme umgesetzt wird.So that the IGBTs (I, II) are protected against thermal destruction, is prevented by the relief network (E) that the Switch off the energy within a very short time in the IGBTs (I, II) is converted into heat.

Dazu sind die Kapazitäten (C) im Entlastungsnetzwerk (E) eingefügt, die bei Unterbrechung des Stromflusses durch die Leitungszweige (1, 2) über die nachgeschaltete Diode (4) aufgeladen werden. Wenn im nächsten Zyklus, also bei der nächsten Stromflanke nach Fig. 2a, die IGBTs (I, II) wieder leitend werden, entladen sich die Kondensatoren (C) über den Widerstand (5) und geben (langsam) die gespeicherte Energie an den Widerstand (5) ab.For this purpose, the capacitors (C) are inserted in the relief network (E), which are charged via the downstream diode ( 4 ) when the current flow through the line branches ( 1 , 2 ) is interrupted. When the IGBTs (I, II) become conductive again in the next cycle, that is to say on the next current edge according to FIG. 2a, the capacitors (C) discharge via the resistor ( 5 ) and (slowly) pass the stored energy on to the resistor ( 5 ).

In Fig. 2c ist der Verlauf des Magnetisierungsstromes (IM) dargestellt. Er kann in der Praxis leicht kleiner als 1% des Gesamtstromes (I₁) dimensioniert werden.In Fig. 2c, the course of the magnetizing current (I M) is shown. In practice, it can easily be dimensioned smaller than 1% of the total current (I 1).

Fig. 3 zeigt im wesentlichen ebenfalls zwei in parallelen Leitungszweigen (1, 2) liegende IGBTs (I, II), die gleichzeitig angesteuert werden. Die beiden Leitungszweige sind identisch mit den in Fig. 1 beschriebenen. Im Unterschied zu der Schaltung nach Fig. 1 sind in der Schaltung nach Fig. 3 zwei anders gestaltete Entlastungsnetzwerke (E′) vorhanden, die außerdem - im Unterschied zu Fig. 1 - zu den beiden Wicklungen (L1, L2) parallelgeschaltet sind. Sie bestehen jeweils aus einer Reihenschaltung einer Diode (9) und einer Zenerdiode (10). Die Dioden (9) sind während der Einschaltzeit (t₁) in Sperrichtung gepolt; erst wenn sich die Spannung an der von dem Magnetisierungsstrom (IM) durchflossenen Wicklung (L1 oder L2) beim Abschalten umkehrt, sind die Dioden (9) in Durchlaßrichtung gepolt und die Zenerdioden (10) sind in Sperrichtung gepolt, so daß an ihnen die Zenerspannung anliegt. Fig. 3 shows also substantially in two parallel line branches (1, 2) lying IGBTs (I, II), which are driven simultaneously. The two line branches are identical to those described in FIG. 1. In contrast to the circuit according to FIG. 1, two differently designed relief networks (E ') are present in the circuit according to FIG. 3, which are also - in contrast to FIG. 1 - connected in parallel to the two windings (L1, L2). They each consist of a series connection of a diode ( 9 ) and a zener diode ( 10 ). The diodes ( 9 ) are polarized in the reverse direction during the switch-on time (t 1); only when the voltage on the winding (L1 or L2) through which the magnetizing current (I M ) reverses when switching off, are the diodes ( 9 ) polarized in the forward direction and the Zener diodes ( 10 ) are polarized in the reverse direction, so that the Zener voltage is present.

Diese Entlastungsnetzwerke (E′) mit den Zenerdioden (10) dienen dazu, die Spannung (U 2), die sich beim Abschalten am Ende der Einschaltzeit (t₁) an jeder der beiden Wicklungen (L1, L2) ausbildet, in ihrer Höhe zu begrenzen. Wie bereits weiter oben erläutert, führt der rasche Abfall des durch die Leitungszweige (1, 2) fließenden Stromes durch Selbstinduktion zu einer hohen Spannung (U₂) an derjenigen Wicklung (L1 oder L2), die von dem Magnetisierungsstrom (IM) durchflossen ist (vgl. Fig. 2b). Auch das Entlastungsnetzwerk (E′) dient einem Schutz der IGBTs (I, II) im Verlaufe von Schaltvorgängen. Denn die Zenerdioden (10) begrenzen die nach der Einschaltzeit (t₁) sich ausbildende Spannung (U₂) auf die Zenerspannung (ideal leitende Dioden (9) vorausgesetzt), wobei gleichzeitig die Dioden (9) leitend sind und eine Entmagnetisierung der Wicklungen (L1, L2) gestatten.These relief networks (E ') with the Zener diodes ( 10 ) serve to limit the voltage (U 2), which forms when switching off at the end of the switch-on time (t 1) on each of the two windings (L1, L2) . As already explained above, the rapid drop in the current flowing through the line branches ( 1 , 2 ) by self-induction leads to a high voltage (U₂) at that winding (L1 or L2) through which the magnetizing current (I M ) flows ( see Fig. 2b). The relief network (E ′) also serves to protect the IGBTs (I, II) in the course of switching operations. Because the Zener diodes ( 10 ) limit the voltage (U₂) which develops after the switch-on time (t₁) to the Zener voltage (ideally conductive diodes ( 9 ) provided), the diodes ( 9 ) being conductive and demagnetizing the windings (L1, L2) allow.

Statt der Zenerdioden (10) können auch Widerstände eingefügt werden, die ebenfalls eine Entmagnetisierung hervorrufen und gleichzeitig die Stromstärke begrenzen.Instead of the Zener diodes ( 10 ), resistors can also be inserted, which likewise cause demagnetization and at the same time limit the current strength.

Fig. 4 zeigt die Ausgestaltung der Wicklungen (L1, L2), die in entgesetztem Wicklungssinn über einen gemeinsamen Magnetkern (11) geführt sind ("stromkompensierte Drossel"). Die Windungszahl beträgt 1, wodurch die Induktivität der Wicklungen besonders gering gehalten wird. Fig. 4 shows the configuration of the windings (L1, L2), which are guided in a distorted winding direction over a common magnetic core ( 11 ) ("current-compensated choke"). The number of turns is 1, which keeps the inductance of the windings particularly low.

Die dargestellten Wicklungen sind fertigungstechnisch besonders einfach herstellbar, da das eine Leitungsteilstück auf geradem Wege durch den Magnetkern (11) geführt ist und das andere Leitungsteilstück in entgegengesetzter Richtung verlegt ist. Im Innern des rohrförmigen Magnetkerns (11) sind die Leitungsteilstücke der beiden Leitungszweige (1, 2) in entgegengesetzter Richtung von Strömen (I₁′, I₁′′) durchflossen. Bei gleichmäßiger Stromaufteilung, die in der Praxis wegen der üblichen Bauteiltoleranzen in der Schaltung nicht erzielbar ist, sind diese beiden Ströme gleich groß, der Magnetkern (11) ist dann von keinerlei magnetischen Feldlinien durchsetzt. Der weiter oben erwähnte Magnetisierungsstrom (IM) ruft die Entstehung eines Magnetfeldes hervor, welches bei Stromunterbrechung die erwähnte Spannung (U₂) induziert.The windings shown are particularly easy to manufacture in terms of production technology, since one line section is guided in a straight path through the magnetic core ( 11 ) and the other line section is laid in the opposite direction. Inside the tubular magnetic core ( 11 ), the line sections of the two line branches ( 1 , 2 ) in the opposite direction are flowed through by currents (I₁ ', I₁''). If the current distribution is uniform, which cannot be achieved in practice due to the usual component tolerances in the circuit, these two currents are of equal size, and the magnetic core ( 11 ) is then not penetrated by any magnetic field lines. The above-mentioned magnetizing current (I M ) causes the creation of a magnetic field, which induces the aforementioned voltage (U₂) when the power is interrupted.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung mit mehreren baugleichen, einzeln in zwei parallelen Leitungszweigen angeordneten Stromrichterventilen, wobei der Stromfluß durch die Leitungszweige von den Stromrichterventilen gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß genau zwei Leitungszweige (1, 2) vorhanden sind, daß die Leitungszweige (1, 2) jeweils ein eine Wicklung (L1, L2) bildendes Leitungsteilstück aufweisen und daß beide Leitungsteilstücke gegensinnig mit gleicher Windungszahl über einen gemeinsamen Magnetkern (11) gewickelt sind.1. Circuit arrangement with several structurally identical converter valves arranged individually in two parallel line branches, the current flow through the line branches being controlled by the converter valves, characterized in that exactly two line branches ( 1 , 2 ) are present, that the line branches ( 1 , 2 ) each have a line section forming a winding (L1, L2) and that both line sections are wound in opposite directions with the same number of turns over a common magnetic core ( 11 ). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel an die Stromrichterventile ein Entlastungsnetzwerk (E) geschaltet ist, welches eine Parallelschaltung einer Diode (4) und eines Widerstandes (5) enthält, daß die Diode (4) in gleicher Richtung gepolt ist wie die Richtung des Stromes in den parallel zu dem Entlastungsnetzwerk (E) liegenden Stromrichterventilen, daß in Reihe zu der Parallelschaltung zwei Kondensatoren (C) angeschlossen sind, die getrennt voneinander zwischen die Leitungsteilstücke und die Stromrichterventile geschaltet sind und daß die Parallelschaltung an ihrem anderen Ende unmittelbar an der den Leitungsteilstücken abgewandten Seite der Stromrichterventile an geschlossen ist, wobei beim Abschalten der Stromrichterventile ein Stromfluß in Durchlaßrichtung der Diode auftritt.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a relief network (E) is connected in parallel to the converter valves, which contains a parallel connection of a diode ( 4 ) and a resistor ( 5 ), that the diode ( 4 ) is poled in the same direction as the direction of the current in the converter valves lying parallel to the relief network (E), that two capacitors (C) are connected in series to the parallel connection, which are connected separately from one another between the line sections and the converter valves and that the parallel connection at their other end is closed directly on the side of the converter valves facing away from the line sections, a current flow occurring in the forward direction of the diode when the converter valves are switched off. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den beiden Leitungsteilstücken jeweils ein Entlastungsnetzwerk (E′) geschaltet ist, welches eine Reihenschaltung einer Diode (9) und einer Zenerdiode (10) aufweist, wobei bezüglich des Stromes durch die Leitungsteilstücke bei leitenden Stromrichterventilen die Zenerdiode (10) in Durchlaßrichtung und die Diode (9) in Sperrichtung gepolt ist. 3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that in each case a relief network (E ') is connected in parallel to the two line sections, which has a series connection of a diode ( 9 ) and a Zener diode ( 10 ), with respect to the current through the Line sections in conductive converter valves, the Zener diode ( 10 ) in the forward direction and the diode ( 9 ) is polarized in the reverse direction. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Zenerdiode (10) ein ohmscher Widerstand eingesetzt ist.4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that an ohmic resistor is used instead of the Zener diode ( 10 ). 5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromrichterventile Isulated-Gate-Bipolar-Transistoren (IGBTs I, II) sind.5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized, that the converter valves isulated gate bipolar transistors (IGBTs I, II). 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromrichterventile MOS-Feldeffekttransistoren sind.6. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized, that the converter valves are MOS field effect transistors. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromrichterventile Bipolartransistoren sind.7. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized, that the converter valves bipolar transistors are.
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