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Anordnung zur Steuerungder Spannung eines GIA-ichstroniverbrau,chers
Es ist bekannt, den Mittelwert der Spannungeints Gleichströmverbrauchers, beispielsweise
eines -Gleichstrommotors, dadurch stufenlos 'und verlustarm zu steuern, daß der
Verbraucherstrom in vorgegebenen Abständen ein- und ausgeschaltet wird. Dabei kann
zweck-mäßig die Frequenz der Span-nungsimpul#e festgelegt und, die Impulsbreite
durch Anderungde's Ein-,schalt- oder Löschzeitpunktes eingestellt werden. Ein solcher
elektronischer Gleichstromsteller en; thält ein gesteuertes elektrisches Ventil,
insbesondere. eift Halbleiterventil, oder eine Parallelschaltung solcher Ventile.
Das Ventil ist mit der -zugehörigen Löscheinrichtung in der Gleichstromleitung
in Reihe mit # dein Verbraucher an-geordnet. Der Lö#chstromkreis känn beispielsweise
eine dem Hauptventil parallelgeschaltete Reihenschaltung eines Löschkondensators
mit -einem gesteuerten Löschventil enthalten. Der Löschkonden-,sator erhält während
der Stromführung des lia-,uptventils die zum Löschen erforderliche Ladung, Nach
einem früheren Vvrschlag können auch beide Zuleitungen des Verbrauchers eine derartige
Anordnung enthalten.
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Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, dem Löschkondensator eine
Reihenschaltung -eines in Flußrichtung des Gleichstrom- es gepolten gesteuerten
Umladeventils mit einer Drossel parallel zu schalten, die eine Umladung des Löschkendensatots
"anäbhäifgig von der Stromführung des Hauptventils ermöglicht. Zur Wiederaufladung
nach dem Löschvorgang kann ein gesteuertes Ladeventil vorgesehen sein, das die Reihenschaltung
des Löschkondensators mit der Drossel mit dem zweiten Pol der Gleichspannungsquelle
verbindet. Die vorliegende Erfindung geht nun aus von der Erkenntnis, daß die Spannung
der Löschkondensatoren nahezu unabhängig von dem Verbraucherstrom und den Zuleitungsinduktivitäten
so festgelegt werden kann, daß die gesteuerten Ventile mit einer Spannung dicht
unterhalb ihrer zulässigen Sperrspannung beansprucht werden.
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Demgemäß betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Steuerung der Spannung
eines Gleichstromverbrauchers, dessen Gleichstromleitungen jeweils ein gesteuertes
Hauptventil und eine Löscheinrichtung mit einem Löschkondensator enthalten, dem
eine Reihenschaltung eines gesteuerten Umladeventils mit einer Umladedrossel parallel
geschaltet ist. Erfindungsgemäß sind die Verbindungsleitungen des Umladeventils
mit der Umladedrossel über ein in Flußrichtung des Gleichstromes gepoltes gesteuertes
Ladeventil miteinander verbunden, und die Löschkondensatoren sind jeweils in Reihe
mit einem Spannungsbegrenzungsventil der Gleichspannungsquelle parallel geschaltet.
In einer derartigen_ Anordnung wird die Spaiinung der Löschkondensatoren auf den
Wert der Eingangs-,gleichspannung begrenzt, die zweckmäßig so gewählt werden kann,
daß sie dicht unterhalb der Sperrspana.ung der gesteuerten Ventile liegt. Die -Anordnung
ermöglicht somit eine gute Ausnutzung der Ventile-. ISie ist vorteilhaft.,geeignet
zur Impulssteuerung eines Stromrichtergleichstrommotors, der über einen Wechselrichter
mit gesteuerten Halbleiterventilen --an den Gleichstromausgang der Anordnung angeschlossen
sein kann.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen, in welcher als Ausführungsbeispiel eine Anordnung zur Drehzahlsteuerung
eines Gleichstromreihenschlußmotors dargestellt ist.
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Nach der Zeichnung sind Anker- und Erregerwicklung eines Gleichstrommotors
M mit einer Leistung von beispielsweise 18 kW, dem eine in Sperrichtung des
Gleichstromes gepolte Blindstromdiode BD parallel geschaltet ist, über einen Gleichstromsteller
mit gesteuerten Hauptventilen V, und V, an eine Gleichspannungsquelle mit der Gleichspannung
U, die beispielsweise eine Gleichrichteranordnung mit einer Ausgangsspannung
von 300 V sein kann, angeschlossen. Die Hauptventile V, und V, können beispielsweise
Siliziumtbyristoren sein. Dem Eingang des Gleichstromstellers ist ein Speicherkondensator
K, mit einer Kapazität von beispielsweise etwa 1000 liF parallel geschaltet.
Den Hauptventilen V, und V2 ist jeweils eine Reihenschaltung eines Löschkondensators
K, bzw. R" deren Kapazität beispielsweise etwa 100 p#F betragen soll, mit
einem gesteuerten Löschventil V, bzw. V4 parallel geschaltet. Den Löschkondensatoren
ist je eine Reihenschaltung eines gesteuerten Umladeventils
V,
bzw. V, mit einer Umladedrossel LI bzw. L2 mit einer Induktivität von etwa 100'KH-
parallel geschaltet. Die Umladedrosseln, L, und L2 sind über ein gesteuertes Ladeventil
V, miteinander verbunden. Der Löschkondensator K, ist über eine Reihenschaltung
eines Spannungsbegrenzungsventils D, das - beispielsweise eine Halbleiterdiode
sein kann# und eine.DroselL, mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden.
In gleicher Weise ist der Löschkondensator K, über ein Ventil D, unC eine
Drossel L., mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle verbunden. Mit den Hauptventilen
VI und V, kann vorteilhaft jeweils eine Drossel L, bzw. L, in Reihe geschaltet sein.
Diese Drosseln dienen zum Schutz der Hauptventile und begrenzen den Stromanstieg
-nach dem Zünden der Haüptventile.
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Werden die Hauptstromtore T7, und V, gezündet, so fließt der Gleichstrom
über den Motor M. Soll der Motorstrom gelöscht -werden, so werden die Löschventile
V, und V, gezündet. Die Löschkondensatoren entladen sich über das Löschventil und
das entsprechende Hauptventil. Sobald das Hauptventil gelöscht ist, erfolgt die
weitere Umladung des Löschkondensators über den Verbraucher, das dem anderen Hauptventil
zugeordnete Löschventil und die Gleichspannungsquelle. Erlischt - beispielsweise
das Hauptventil VI, so kann die weitere Umladung des Löschkondensators K, über den
Verbraucher M und das Löschventil V, sowie die Spannungsquelle erfolgen. Nahezu
unabhängig -von dieser laststromabhängigen Umladung ist noch ein weiterer Umladekreis
wirksam. Es wird nämlich mit den Löschventilen V, und V, auch das Ladeventil V7
gezündet, das die Kondensatoren K, und K, über die Drosseln L, und L,
lädt.
Zu diesem Zweck ist die Induktivität der Drosseln L, und L, gering bemessen
im Verhältnis zu der Induktivität des Verbrauchers. Am Ende dieses Ladevorganges
haben die oberen Elektroden der Löschkondensatoren positives Potential. Das erforderliche
Potential für einen neuen Löschvorgang erhalten die Löschkondensatoren K, und K2
duich Zünden der Umladeventile V, und V, über die entsprechenden Drosseln L, und
L, Die Begrenzungs.Ventile DI und D, dienen zur Spaiinungsbegrenzung an den
Löschkondensatoren KI und K, Wenn die Spannung an den Löschkondensatoren K, und
K2 den Betrag der Gleichspannung überschrei--tet, -wird die zusätzliche Ladung,
über die jeweils in Reihe liegende- Diod.e DI. bzw. . D, in die Spannungsquelle
abgeführt. Im ersten Augenblick unmittelbar nach dem Überschreiten des angegebenen
Spannungswertes wird eine Ableitung der Ladung durch die Drosseln L, bzw. L, verhindert.
Diese Drosseln ermöglichen somit ein kurzes Überschwingen der Kondensatorspannung
über den Wert der Gleichspannung hinaus.
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. Dieses Überschwingen kann besonders vorteilhaft sein, wenn
mit den Hauptventilen'VI und V, noch weitere gesteuerte Ventile, beispielsweise
die Ventile eines nachgeschalteten- Wechselrichters, in Reihe geschaltet sind, die
mit den Hauptventilen VI und V, gelöscht werden sollen.