DE1934591A1 - Steuersystem zum Steuern einer Gleichstromleistung - Google Patents

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL·. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

FATENTAirWlLTB D-8000 MDNCHEN 80 · MARIA-THERESIA-STRASSE i · TELEFON (0811) 441061

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan

Steuersystem zum Steuern einer Gleichstromleistung

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zum Steuern einer Gleichstromlelslung mit einer Gleichstromquelle, an welche eine Glelchstrom-Lelstungssteuervorrichtung angeschlossen ist, mit welcher eine Lastanordnung gekoppelt ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zum Steuern einer Gleichstromleistung nach dem Prinzip des Umschalt- oder Linearbetriebes.

Es ist ein System zum Steuern einer Gleichstromlelstung bekannt, bei weichem die Leistung einer Gleichstromquelle Über einen Leistungsversorgungskreis von einer Glelchstrom-Lelstungssteuerelnhelt, die einen Zerhacker vom Thyristor-Typ aufweist, an eine Last oder ©Inen Verbraucher angelegt wlrda Die Steuereinheit wird so gesteuert, daß si® Ihrerseits

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die Leistungszufuhr zum Verbraucher regelt. Ferner ist es bei Elektromotoren, wie sie für elektrisch angetriebene Fahrzeuge verwendet werden, bekannt, die entsprechende Last in zwei Teile aufzuteilen und diese beiden Lastteiie wahlweise miteinander in Reihe oder parallel zu schalten, um dadurch einen Spannungsbereich, innerhalb dessen die an die Last angelegte Spannung variieren kann, zu vergrößern.

Bei dieser Methode hängt die Leistung, für die eine verwendete Gleichstrom-Leistungssteuereinheit ausgelegt sein muß, von der maximalen Leistung ab, welche für die beiden Lastteije erforderlich ist, wenn sie parallel zueinander geschaltet sind« Nimmt man z.B. an, daß durch jeden Lastteil ein Strom der Größe I fließt und die zugehörige Gleichstromquelle die Spannung E besitzt, so wird für die Parallelschaltung eine maximale Leistung von 2EI benötigt, während für die-Reihenschaltung eine maximale Leistung von EI genügt. Mit dieser Erhöhung des Leistungserfordernisses ergibt sich zugleich die Notwendigkeit, daß die zugehörigen Eingangs- und Ausgangsfilter für eine Leistung von 2EI ausgelegt sein müssen, falls eine verwendete Gleichstrom-Leistungssteuereinheit nach dem Schaltprinzip'betrieben wird. Daher muß das gesamte System für die Leistung 2EI ausgelegt sein.

Andererseits kann an jedem der Lastteile nur eine bestimmte, maximal zulässige Spannung angelegt werden. Dies hat häufig dazu geführt, daß die Lastteile ständig parallel zueinander geschaltet sind, damit das mühsame Umschalten der Verbindungen vermieden wird. In diesem Fall könnten die Lastteile dem Erfordernis der kleinsten zulässigen Spannung genügen. Insbesondere bei Elektromotoren für elektrisch angetriebene Fahrzeuge ist es ein Nachteil, daß die zugehörigen Steuervorrichtungen vom Zerhackertyp mit einem oder mehreren Thyristoren aufwendige Hilfsmittel benötigen, z.B. die teilweise Einschaltung eines Serienwiderstandes beim Mlnlmum-Ausgangszustand. Der Grund hierfür Hegt darin, daß eine solche Steuerung starken Einschränkungen hinsichtlich induktiver Störungen, Leitungsstörungen .»■ mechanischer Resonanz usw. unter Hegen.

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Demgemäß bezweckt die Erfindung» die Anzahl der Bauteile einer für ein System zum Steuern einer GleichsfromSeistung verwendeten Gleichstrom-Leistungssteuereinhelt wesentlich zu verringern und zugleich das Leistungserfordernis der Steuereinheit zu senken. Ferner sollen die WeI- *■ I igkeitskomponenten des Eingangsstrornes ιιηύ des Ausgangsstromes dieses Steuersystems herabgesetzt werden. Zudem soli das Leistungserfordernis von für das Steuersystem verwendeten Eisragangs- und Ausgangsfi Stern verringert werden.

Die Erfindung erfüllt diese Zwecke dadurch, daß sie ein System zum Steuern einer Gleichstromleistung schafft, das eine Gleichstromquelle, eine parallel zur Quelle geschaltete Glelchstraiv-Lefstungssteuervorrichtung und eine an die Leistungssteuervorrichtung angeschlossene,, von dieser mit einer gesteuerten Leistung gespeiste Lastanordhung-aufweist·'Dieses System ist dadurch gekennzeichnet;? daß die Quelle eine positive EndkJemme, eine negative Kfemme und eine gj4v einem Zwischeitpotentlat liegende Spannungsteiiungsklemme besitzt, tsnd däS die QisichsfrisT^Letstungssteuervarrichtung aus zwei Glelchstrom-L.eistüngssteüerslriheiten besteht, die jeweils zwei E ingangsktemmen und süne Ausgangskierraree aufweisen,,: Die Eingangskiemmen einer dieser Steuereinheiten sind ^m cfe positive Endkiemme bzw· die ■" SpannungsteHungsklernme dsr QyeSIs aRfpssMosssRj röhrend d!e> Eingangs- klermmn ä&r. anderen Steuereinheit mit dsr SpanmingsteflyngskSemme bzw. dor n@gaS5\?eri Endklennsis ^&kcpp&ltsMu* Dim AusQtsngsklmrvnun dsr.Steuersind esn dj©

Die Löstanercnii^s Uesm veratcgsisifslss In swsi gfsich®. Lastteile aufgetollt sein ₉ von cfenein *&ύ§ am ©inen ErMs ss?lt öar AuSgangskJamme der zugehUrlgen SSeuereirihslt gsksppstt IsS₀ OIs Jswslls öndsren Ertdsn der Last-* tslte korsixtsin susarcutien cn ösm VerfelridüiisspunkS dsr beiden Steuereinheiten oäer Jeweils on dfejoiilg© Endklsmms c!®r Qusl§©_s öle mit öer augehörigen Steuereinheit verbundsn Ist, dngeschtesserä s©l?s_e so daS dfe beiden Last- . " t©Iio bezüglich der Qysife paroHtsl geschaltet sind.- Statt dessen kann das. " andere Ende jedes Lasif©its euch mit dsrjenlgsn Endklemme d©r Quelle gekoppelt ¥/erdan_f dfe nicht mit der zugehörigen Steuereinheit verbunden ist, um die beiden Lastteti® bezüglich der Quelle in Reihe zu schalten.

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Die beiden Steuereinheiten können zweckmäßig mit Einschalt- und Ausschaltzuständen betrieben werden, und zwar so, daß zwischen ihnen eine bestimmte Phasendifferenz eingehalten wird.

Um die Weliigkeitskomponenten eines Eingangsstromes und eines Ausgangsstromes zur bzw· von der Steuereinheit herabzusetzen, kann man eine Reaktanzanordnung vorsehen, die zwei induktiv miteinander gekoppelte Wicklungen aufweist, welche jeweils mit einem der Lastteile verbunden sind.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1a und 1b schematische Schaltbilder eines Systems zum Steuern einer Gleichstromleistung gemäß dem Stand der Technik, welche die Reihenschaltung bzw. die Parallelschaltung der Verbraucheroder Lastteile zeigen;

Fig. 2a und 2b schematische Schaltbilder eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, welche ebenfalls die Reihenschaltung bzw. die Parallelschaltung zeigen;

Fig. 3a bis 3e und Fig. 4a bis 4f schematische Schaltungsanordnungen von Gleichstrom-Leistungssteuereinheiten, die für die Erfindung verwendet werden können;

Fig. 5a und 5b schematische Schaltbilder eines Systems vom Zerhackertyp zum Steuern einer Gleichstromleistung gemäß der Erfindung, welche die Reihenschaltung bzw. die Parallelschaltung der Lastteile zeigen;

FIg. 6a und 6b graphische Darstellungen von Schwingungsformen, die an verschiedenen Stellen der in den Fig. 5a bzw. b dargestellten Schaltungsanordnungen auftreten;

Fig. 7aa, ab, ba und bb den Fig. 6a und b ähnliche Ansichten, in denen jedoch verschiedene Betriebswelsen dargestellt sind, die von derjenigen der Fig. 6a und b abweichen;

Fig. 8 ein schematisches Schaltbild einer anderen Aus führungs form der Erfindung;

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Fig. 9α und 9b graphische Darstellungen von Schwingungsformen, die an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 8 auftreten \

Fig. 10a und 10b schematische Schaltbilder von noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche die Serienschaltung bzw. die Parallelschaltung von Lastteilen darstellen; und

Fig. 11aa, ab, ba und bb graphische Darstellungen von Schwingungsformen, die an verschiedenen Stellen der in den Fig. 10a und b dargestellten Anordnungen auftreten.

In Fig. 1a ist ein System zum Steuern einer Qleichstromleistung dargestellt, das dem Stand der Technik entspricht. Die dargestellte Anordnung enthält eine Gleichstromquelle 10, die an die beiden Eingangsklemmen X und Y einer Gleichstromleistungssteuereinheit 20 angeschlossen ist, und einen Verbraucher oder eine Lastanordnung 30, die mit einer Ausgangsklemme Z der Steuereinheit 2θ sowie über eine Klemme O mit der Verbindungsstelle zwischen der Klemme Y und der einen Seite der Quelle 10 verbunden ist. Bei dem dargestellten Beispiel liegen die Klemmen X und Y auf positiven bzw. negativen Potential. Die Steuereinheit 20 hat die Aufgabe, entsprechend der zwischen den Eingangsklemmen X und Y liegenden Spannung durch ihren Linear- oder Schaltbetrieb das Potential an der Ausgangsklemme Z zu steuern.

Bekanntlich ist bei elektrischen Fahrzeugen häufig die Gruppe der Elektromotoren in zwei Teile, wie z.B. einen ersten und einen zweiten Lastteil 30a bzw. 30b aufgeteilt, wie sie In Fig. 1a dargestellt sind. In Flg. 1a sind diese beiden Lastteile 30a, 30b miteinander in Reihe geschaltet, damit eine an einen Lasttell angelegte Spannung von Null bis zu einem Wert regelbar ist, der gleich der halben Spannung der Quelle 10 Ist,- welche die Größe E haben möge. In Fig. 1b, In der Komponenten, die mit In Fig. 1a dargestellten Komponenten identisch sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, Ist dagegen die Parallelschaltung der beiden Lasttelle 30a und 30b dargestellt, wobei eine an einen der Lastteile angelegte Span-.nung zwischen Null und der vollen Spannung der Quelle 10 regelbar ist.

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Die Umschaltung der Lastteile von der Reihenschaltung zur Parallelschaltung und umgekehrt ist insofern zweckmäßig, als ein Spannungsbereich für jeden der Lastteile vergröSert wird. Die bekannten Steuersysteme der in Fig. 1 dargestellten Art weisen jedoch die weiter oben beschriebenen Nachteile auf.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und schafft ein neuartiges Leistungssteuersystem mit einer Leistungssteuervorrichtung, die in zwei miteinander in Reihe liegende Einheiten aufgeteilt ist, einer Spannungsteilerschaltung, die einer Gleichstromquelle zugeordnet ist, und einer in zwei Teile aufgeteilten Lastanordnung, wobei diese Komponenten in einer speziellen Weise zusammengeschaltet sind. Die beiden in Reihe geschalteten Leistungssteuereinheiten arbeiten nach dem Schaltprinzip und die Schaltzyklen beider Einheiten können eine bestimmte Phasendifferenz aufweisen, damit die Welligkeit auf der Eingangs- und Ausgangsseite oder die Leistungsanforderungen an zugehörige Eingangs- und Ausgangsfilter gesenkt werden. Im letzteren Fall können die Leistungssteuereinheiten an den Ausgängen mit einer Einrichtung zur magnetischen Kopplung versehen werden, um die Ausgangswelligkeit wirksamer zu verringern.

In Fig. 2, wo die Komponenten, die mit den In Flg. 1 dargestellten übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist ein Steuersystem dargestellt, das gemäS der Erfindung aufgebaut ist» Fig.'2a zeigt das Steuersystem mit zwei Lastteilen, die bezüglich einer Gleichstromquelle zueinander parallel geschaltet sind, während Fig. 2b das gleiche System für den Fall zeigt, daö die Lastteile bezüglich der Quelle in Reihe liegen. Fig. 2a soll nun Im einzelnen erläutert werden»

Die in Flg. 2a allgemein mit 10 bezeichnete Gleichstromquelle enthält zwei in Reihe geschaltete Gleichstromquellenteile 10a und 10b mit der gleichen Polarität und Ist mit einem positiven Pol mit einer Eingangsklemme X einer ersten Qlelchstrom-Leistungssteuereinheit 20a und mit einem negativen Pol mit einer Eingangsklemme Y. einer zweiten Leistungssteuereinheit 20b gekoppelt. Die Verbindungsstelle q dar melden Quellen-

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teile 10α, 10b ist mit den jeweils anderen Eingangsklemmen Y bzw. X, der beiden Steuereinheiten 20a und 20b zusammengeschaltet. Dies bedeutet, daß die Quelle 10 eine Spannungsteiiungseinrichtung aufweist.

Jede der Leistungssteuereinheiten kann vorzugsweise wenigstens zwei Eingangsklemmen X und Y und mindestens eine Ausgangsklemme Z besitzen. Nur zu Erläuterungszwecken sind in Fig. 2a die Steuereinheiten 20a und 20b jeweils mit zwei Eingangsklemmen X und Y bzw. X, und Y. und einer einzigen Ausgangsklemme Z bzw. Z. dargestellt. Die Steuereinheiten 20a, 20b dienen zur Regelung eines Potentials an der jeweiligen Ausgangsklemme Z in Übereinstimmung mit einem Augenblick- oder Mittelwert einer zwischen den jeweiligen Eingangsklemmen X und Y angelegten Spannung.

Die Ausgangsklemmen Z bzw. Z, sind mit einem ersten Lastteil 30a bzw. einem zweiten Lastteil 30b verbunden, die jeweils eine Ausgangsklemme O bzw. O, besitzen. Diese Ausgangsklemmen O bzw. O, sind über ab ab

Leiter ρ bzw. η an den positiven Pol bzw. den negativen Pol der Quelle angeschlossen. Auf diese Weise sind die Lastteile 30a und 30b bezUglich der Quelle 10 parallel geschaltet.

Die in Fig. 2b dargestellte Anordnung stimmt im wesentlichen mit derjenigen nach Fig. 2a überein, jedoch mit dem Unterschied, daß die Ausgangsklemme O des Lastteils 30a mit dem negativen Pol und die Ausgangsklemme O, des Lastteils 30b mit dem positiven Pol der Quelle 10 verbunden ist. Dies bedeutet, daß die Lastteile 30a, 30b bezüglich der Quelle 10 in Reihe geschaltet sind.

Die bei der soeben beschriebenen Anordnung verwendete Leistungssteuereinheit kann vorzugsweise eine der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen aufweisen.

Fig. 3 zeigt verschiedene Glelchstrom-Lelstungssteuerelnhelten mit einem als Zerhacker, der nach dem Schaltprinzip betrieben werden kann, wirkenden Thyristor. In Fig. 3a ist zwischen zwei Eingangsklemmen X und Y eine Thyristor 21, der einen steuerbaren Zweig bildet, in Reihe mit einer

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Halbleiterdiode 22 geschaltet, die einen ungesteuerten Zweig darstellt, wobei die Verbindungsstelle zwischen dem Thyristor und der Diode mit einer Ausgangsklemme Z verbunden ist. Die in Fig. 3a dargestellte Leistungssteuereinheit 20 dient zum Regeln eines aus der Ausgangsklemme Z in einen zugehörigen Verbraucher- oder Lastteil (in Fig. 2a nicht dargestellt) fließenden Stromes.

In Fig. 3b ist eine Parallelkombination aus einem Thyristor 21 und einer Halbleiterdiode 22, die zueinander entgegengesetzt gepolt sind, in Reihe mit einer gleichartigen weiteren Parallelkombination zwischen zwei Eingangsklemmen X und Y geschaltet. Die Verbindungssteile zwischen den zwei Parallelkombinationen ist wieder mit einer Ausgangsklemme Z verbunden. Die Einheit 20 gemäß Fig. 3b kann einen durch die Ausgangsklemme Z fließenden Strom in jeder der beiden entgegengesetzten Richtungen steuern.

Die in Flg. 3c dargestellte Einheit 20 stimmt mit der nach Fig. 3a überein, jedoch mit dem Unterschied, daß im Vergleich mit Fig. 3a die Positionen des Thyristors 21 und der Halbleiterdiode 22 bezüglich der Eingangsklemmen umgekehrt worden sind. Auch diese Einheit dient zur Steuerung eines in die Ausgangsklemme Z fließenden Stromes.

Fig. 3d zeigt eine mehrphasige Steuereinheit 20, die zwischen zwei Eingangsklemmen X und Y angeordnet ist. Sie enthält eine Mehrzahl von Reihenschaltungen 21q 22a 21m, 22m, welche gleichartig aufgebaut sind wie die Einheit 20 gemäß Fig. 3a und miteinander parallel geschaltet sind. Für jede Phase ist eine Reihenschaltung vorgesehen. Die Verbindungsstelle in jeder Reihenschaltung zwischen dem jeweiligen Thyristor 21 und der Diode 22 Ist jeweils über eine Induktivität 23a ... 23 m mit einer gemeinsamen Ausgangsklemme Z gekoppelt. Die Einheit 20 dient zum Regeln eines durch die Ausgangsklemme In jeder der entgegengesetzten Richtungen fließenden Stromes.

Die In Fig. 3e dargestellte Anordnung stimmt mit derjenigen gemäß Flg. 3d Ubereln, jedoch mit dem Unterschied, daß Im Vergleich mit letzterer die Positionen des Thyristors und der Diode bezüglich der Eingangsklemmen

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vertauscht sind. Die Regeleinheit gemäß Fig. 3e wird auf die gleiche Weise betrieben wie diejenige nach Fig. 3d.

Fig. 4 zeigt weitere unterschiedliche Gleichstrom-Leistungssteuereinheiten mit jeweils einem Transistor, die in der Lage sind, entweder nach dem Schaltprinzip oder linear zu arbeiten.

Die Einheit 20 gemäß Fig. 4a unterscheidet sich nur dadurch von derjenigen nach Fig. 3a, daß der Thyristor 21 durch einen npn-Transistor 21 ersetzt worden ist. In Fig, 4b ersetzt ein pnp-Transistor 21 den Transistor vom npn-Typ aus Fig. 4a. Fig. 4c entspricht Fig. 3c, zeigt jedoch einen npn-Transistor 21 . Fig. 4d entspricht Fig. 3b, doch sind die dort verwendeten Thyristoren durch Transistoren 21 ersetzt. Fig. 4e und f entsprechen den Fig. 4a und c, doch wurde jeweils die Halbleiterdiode durch einen festen Widerstand 22 ersetzt.

Nun sei wieder Fig. 2a betrachtet. An jeden der Lastteile 30q6der 30b kann steuerbar eine Spannung angelegt werden, die höchstens gleich der vollen Spannung am zugehörigen Quellenteil 10a bzw. 10b ist, wie sich ohne weiteres aus der weiter oben gegebenen Erläuterung der Fig. 1a ergibt. Nimmt man z.B. an, daß der erste Quellenteil 10a die gleiche Spannung aufweist wie der zweite Quellenteil 10b, wobei die Summe aus beiden Spannungen die Größe E haben möge, so wird an die Lastiteile 30a und 30b eine Spannung angelegt, die zwischen Null und E/2 steuerbar ist.

In Fig. 2a können selbstverständlich auf Wunsch beide Ausgangsklemmen O und O. an die Verbindungsstelle zwischen den Eingangsklemmen Y und X. angeschlossen werden, die durch die unterbrochene Linie dargestellt Ist.

Wie schon erläutert wurde, sind gemäß Flg. 2b die beiden Lastteile 30a und 30b bezüglich der Quelle 10 oder der Serlenschaltung aus den Quellenteilen 10a und 10b miteinander in Reihe geschaltet· An den ersten Lastteil 30a wird also kontinuierlich eine Grundspannung angelegt, die gleich der Spannung des zweiten Quellentells 10b Ist, während der zweite Lastteil 30b In ähnlicher Weise kontinuierlich eine Qrundspannung gleich

der Spannung des ersten QuellenteilsiOa erhält. Daher wird an jeden der Lastteile 30a, 30b jeweils eine Spannung angelegt, die von Null bis zur vollen Spannung am zugeordneten Quellenteil 10a bzw. 10b reicht und der jeweiligen Grundspannung überlagert ist. Beispielsweise kann unter den oben angegebenen Annahmen die an die Lastteile 30a, 30b angelegte Spannung in einem Spannungsbereich von E/2 bis E gesteuert werden.

Wenn eine Einrichtung vorhanden ist, durch welche das Steuersystem von der Parallelanordnung zur Serienanordnung, also von der Anordnung gemäß Fig. 2a zu derjenigen gemäß Fig. 2b, und umgekehrt umgeschaltet werden kann, so kann eine an jeden der Lastteile 30a, 30b angelegte Spannung über den gesamten Bereich der Summe der Spannungen der beiden Quellenteile 10a und 10b geregelt werden.

Hieraus ist ersichtlich, da3 dann, wenn die Quellenspannung E in zwei gleiche Teile aufgeteilt wird und die Lastteiie untereinander gleich sind, jede der Gleichstrom-Leistungssteuereinheiten nur für eine Spannung von E/2 und einen Strom, der gleich einem Laststrom I für jeden Lastteil ist, ausgelegt werden muß, während das Steuersystem eine Leistung vom Wert EI aufweisen kann, weil die beiden Steuereinheiten verwendet werden. Mit anderen Worten; Es ist nötig, die gleiche Steuereinheit wahlweise mit den Parallel- und Serienschaltungen gemäß Fig. 2a und 2b zu koppeln, während die notwendige Leistungsfähigkeit, ä.h, das Leistungserfordernis, der Einheit bei gleicher Quellenspannung und gleichem Laststrom auf die Hälfte des Leistungserfordemlsses der bekannten Steuersystems sinkt.

In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die zur Steuerung elektrischer Motoren, mit denen ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bestückt Ist, verwendbar Ist, wobei ein Zerhacker als Leistungssteuereinheit 20 benutzt wird, wie sie weiter oben anhand von Fig. 2 beschrieben wurde. Gemäß Fig. 5a wird dem System Über einen Scherenstromabnehmer P von einer StromzufUhrungsleltung FL eine Spannung zugeführt. Die von der Leitung FL angelegte Spannung tst selbstver-

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ständlich äquivalent zu einer Spannung einer Gleichstromquelle 10, wie in Fig. 5ä durch die unterbrochene Linie angedeutet ist. Diese Quelle 10 ist wirkungsmäßig parallel zu einem Spannungsteiler 40 geschaltet, der aus zwei miteinander in Reihe geschalteten Kondensatoren 40a und 40b be- · steht. Lediglich zur Vereinfachung sei angenommen, daß diese Kondensatoren praktisch gleiche Kapazitäten besitzen« Parallel zu jedem Kondensator 40a, 40b liegt eine Gleichstrom-Leistungssteuerelnheit 20a bzw. 20b vom Zerhacker-Typ, der gemäS der Darstellung eine Serienschaltung aus einem Thyristor 21a bzw. 21b und einer Halbleiterdiode 22a bzw. 22b ähn-I ich der Darstellung der Fig. 3a enthält. Im übrigen ist diese Anordnung im wesentlichen identisch mit derjenigen gemäß Füg. 2a, jedoch mit dem Unterschied, daß ein Paar aus zwei Lastteilen 30a und 30b, in diesem Fall zwei mit M bezeichnete Elektromotoren, unmittelbar an die Verbindungsstelle zwischen den beiden Steuereinheiten 20a und 2Ob sowie an die Verbindungsstelle q zwischen den Kondensatoren 40a und 40b angeschlossen ist. Man erkennt ferner, daß die Motoren bzw. Lastteüfe 30a und 30b bezüglich der Quelle 10 parallel zueinander geschaltet sind«

Es sei nun angenommen, daß die Thyristoren 21a und 21b in den Steuerzweigen der beiden Steuereinheiten 20a und 20b in Phase miteinander eingeschaltet und ausgeschaltet werden« An verschiedenen Stellen des Systems nach Fig. 5a werden dann die in Fig. 6a dargestellten Schwingungsformen auftreten. Genauer gesagt, wenn beide Thyristoren 21a und 21b gleichzeitig eingeschaltet werden und bei einer Systernperfode von T in ihrem eingeschalteten oder Leitzustand für die Zeitdauer t verbleiben, so werden

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unter der Annahme, daß die Quelle 10 eine Spannung E liefert, die Spannungen an den Lastteilen 30a und 30b eine Größe von E/2 besitzen, wie in Fig. 6a mit den rechteckfärmigen Schwingungen V und V. dargestellt ist. Zu dieser Zeit wird aus der Quelle 10 ein Strom £ bezogen, d.h., ein EIngdngsstrom ist gleich einem Laststrom i für |eden Lastteil, wie in Fig. 6a mit der rechteckförmigen Schwingung I dargestetlt Ist. Wenn die Thyristoren 21a und·21b sich andererseits in Ihrem Sperrzustand befinden, fließt der Laststrom durch die jeweilige Diode 22a bzw. 22b des ungesteuerten Zweiges* Unter diesen Umständen Ist der Wert der an Jedem Lastteii I fegenden Spannung praktisch gleich Null« und aus d&r Quelle fließt kein Strom, wie aus Flg. 6a zu erkennen ist.

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Fig. 5b zeigt ein Steuersystem, das mit demjenigen nach Fig. 5a übereinstimmt, jedoch mit dem Unterschied, daß zwei Lastteile 30a und 30b bezüglich der Gleichstromquelle 10 in Reihe geschaltet sind. Wenn die Thyristoren 21a und 21b gleichzeitig I eiten, so wird dadurch an jeden Lastteil 30a oder 30b die volle Spannung der Quelle 10 angelegt (vgl. Schwingungen V und V. , wie sie in Fig. 6b dargestellt sind). Ein aus der Quelle 10 gezogener Strom L ist dann gleich der Summe der Lastströme i für die Lastteile oder gleich 2i , wie mit der Schwingung I in Fig. 6b dargestellt ist.

Sind andererseits beide Thyristoren 21a und 21b gleichzeitig gesperrt, so wird eine erste geschlossene Schleife gebildet, die den ersten Kondensator 40a, den zweiten ungesteuerten Zweig oder die Diode 22b und den zweiten Lastteil 30b enthält. Gleichzeitig besteht eine zweite geschlossene Schleife mit dem zweiten Kondensator 40b, dem ersten ungesteuerten Zweig oder der ersten Diode 22a und dem ersten Lastteil 30a. Dies ermöglicht es_r daß an jeden Lastteil eine Spannung angelegt wird, die gleich der Hälfte der Spannung E der Quelle 10 ist, und daß aus der Quelle ein Strom L gezogen wird, der gleich dem Laststrom i für jede Last ist, wie in Fig. 6b zu sehen ist.

Aus dem oben Gesagten geht hervor, daß bei der Anordnung, wie sie in Fig. 5a dargestellt ist, die Spannung an jedem Lastteil einer Impulslängenmodulation zwischen Null und E/2 unterzogen wird. Damit ist gesagt, daß die Spannungsamplitiden zwischen NuI! und E/2 wechsein. In ähnlicher Weise wird der Eingangsgleichstrom L zwischen Null und i impulslängenmoduliert. Bei der in Fig. 5b dargestellten Anordnung hingegen findet eine Impulslängenmodulation der Spannung an jedem Lastteil zwischen E/2 und E. und des Eingangsgleichstroms L zwischen i und 2i statt.

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Nun sei angenommen, daß bei der Anordnung gemäß Fig. 5 die beiden Thyristoren 21a und 21b abwechselnd aufgesteuert und gesperrt werden, wobei dazwischen eine Phasendifferenz eingehalten wird, die mit der Hälfte der Systemperlode T Übereinstimmt. Bei den angenommenen Bedingungen weist das System eine erste Betriebsweise auf, böf welcher beide Thyristoren sich gleichzeitig Im Sperrzustand befinden, eine zweit© Betriebs-

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weise, bei welcher nur jeweils einer der Thyristoren leitet, und eine dritte Betriebsweise, bei welcher die Thyristoren sich gleichzeitig in ihrem Leitzustand befinden. Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem Betrieb des oben anhand von Fig. 6 beschriebenen Systems die genannte zweite Betriebsweise fehlt.

Ferner sei angenommen, daß die Zeitdauer t , während welcher

on

der Thyristor sich in seinem Leitzustand befindet, kleiner ist ais die halbe Systernperiode, daß also die Beziehung gilt on χ 1_ . Unter diesen

T ^N 2 Voraussetzungen wechsein bei der Anordnung gemäß Fig. 5a die ersten und zweiten Betriebsweisen oder Betriebszustände einander ab, wie mit den Schwingungen V , V, und I in Fig. 7aa dargestellt ist. Genauer gesagt, wiederholt sich der zweite Betriebszustand mit Impulsfolgeintervallen, die gleich der halben Systemperiode oder Schaltperiode der Thyristoren sind. Beim zweiten Betriebszustand wird die Spannung mit der Amplitude E/2 zu einer bestimmten Zeit nur an einen der Lastteile 30a oder 30b angelegt, und gleichzeitig fließt durch die Zwischen- oder Verbindungsstelle q der Quelle 10 der entsprechende der Lastströme i . Aufgrund der Überbrückungswirkung der Kondensatoren 40a und 40b ist ein aus der Quelle 10 gezogener Strom L gleich dem halben Lasistrom oder gleich i /2 (vgl. Schwingung I in FIg. 7aa).

Unter den oben angegebenen Bedingungen treten an verschiedenen Stellen der Anordnung nach Flg. 5b die in Fig. 7ba dargestellten Schwingungen auf. Wie bei Fig. 6b wird an denjenigen Lastteil, der mit dem jeweils gerade !eltenden Thyristor verbunden ist, die volle Spannung E der Quelle angelegt, während der andere Lastteif über die zugeordnete Diode eine Spannung mit der Amplitude E/2 erhält (vgl. Schwingungen V und V. In FIg. 7ba). Zu dieser Zeit wird der andere Lastteil mit einem Strom vorn Verblndungspunkt q dar Quelle gespeist, und aus der QueUe-wlrd ein Strom vom Wert i /2 gezogen» Andererseits fließt der gesamte aus der Quelle gezogene Strom durch denjenigen Lastteil, an den die volle Quellenspannung angelegt Ist; dies führt dazu, daß der resultierende Strom L von der Quelle eine Ampll-

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.tud© vom Wert » L besitzt» Der gezogene Strom I₁ besitzt also die Form der Schwingung I_s wie si© Im untersten Teil der Fig. 7ba dargestellt ist«.

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Wenn die oben definierte Einschaftzeitdauer t gleich oder größer ist als die halbe Systemperiode, und wenn beide Thyristoren in der oben beschriebenen Weise außer Phase arbeiten, so wechsein bei der Anordnung gemäß Fig. 5a die zweiten Betriebszustände und die dritten Betriebszustände einander ab. Wie mit den Schwingungen V und V, in Fig. 7ab dargestellt ist, werden Spannungen vom Wert E/2 abwechselnd an die Lasttelle 30a und 30b angelegt, wobei diese Spannungen einander überlappen. Der entsprechende, aus der Quelle gezogene Strom L besitzt die Form der Schwingung I, deren Amplituden E und i /2 einander abwechseln, wie in Fig. 7ab zu sehen ist, wo i den Laststrom für jeden Lastteii bedeutet. ■".·"■

Bei der Anordnung gemäß Fig. 5b treten ebenfalls die zweiten Betriebszustände auf, welche einander mit den dritten Betrlebszuständen abwechseln, und die Schwingungen V , V. und I der Spannungen an den Lastteilen bzw. des Stromes L weisen die in Fig. 7bb dargestellten Formen auf. In Fig. 7bb ist zu beachten, daß der gezogene Strom L Amplituden besitzt, die gleich dem 1 1/2-fachen bzw. gleich dem doppelten Wert des Laststroms sind.

Aus den obigen Erläuterungen geht hervor, daß aufgrund einer Phasendifferenz des Schaltgetriebes zwischen den beiden Teilen, in welche die Glelchstrom-Leistungssteuervorrichtung in Reihenschaltung aufgeteilt ist, die Welligkeit des Eingangsstroms im Vergleich mit einem gleichzeitigen Schaltbetrieb beider Teile herabgesetzt Ist. Dies bedeutet eine günstigeren Einfluß auf Induktive Störungen und die notwendige Leistungsfähigkeit zugehöriger Eingangs- und Ausgangsfilter.

Die In Flg. 8 dargestellte Anordnung Ist weltgehend ähnlich derjenigen gemäß Flg. 5a, jedoch mit dem Unterschied, daß kein Strompfad zwischen der Verbindungsstelle der beiden Steuereinheiten und der Verbindungsstelle zweier Lastteüe vorhanden Jst_t da nur ein einziger Verbraucher gesteuert wird. Der Verbraucher kann afs Serienschaltung aus den beiden Last« • teilen 30a und 30b, wie sie In FIg. 5a dargestellt sind, angesehen werden. Die Komponenten! die mit denjenigen eier Fig. 5a übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen*

Es ist leicht einzusehen, daß bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 bei einem gleichzeitigen Schaltbetrieb der Leistungssteuereinheiten 20a und 20b das System auf die gleiche Weise arbeitet, wie es zuvor anhand der Fig. 5a und 6a beschrieben wurde. Läßt man jedoch die beiden Steuereinheiten so arbeiten, daß der Schaltbetrieb mit einer Phasendifferenz durchgeführt wird, so wird eine WeJligkeitskomponente der sich ergebenden Ausgangsspannung im Vergleich mit dem Schaltbetrieb gemäß der weiter oben beschriebenen Fig. 7aa und 7ab kleiner, wie nun anhand von Fig. 9 erläutert werden wird.

Bei dem ersten Betriebszustand, bei welchem beide steuerbaren Zweige oder Thyristoren 21a und 21b gleichzeitig gesperrt sind, fließt ein durch die Lastanordnung 30 fließender Strom durch beide Dioden 22a und 22b. Eine anJÖerLastanordnung 30 liegende Spannung und ein aus der Quelle 10 gezogener Strom besitzen die Größe NuIi. Selbstverständlich fl ießt durch keinen der Thyristoren ein Strom.

Beim zweiten Betriebszustand, bei welchem nur der erste Thyristor 21a leitet, wird die Lastanordnung 30 über zwei Leitungsschleifen mit einer Gleichstromleistung gespeist. Die erste Schleife führt vom Kondensator 40a über den ersten Thyristor 21a, die Lastanordnung 30 und die zweite Diode 22b zurück zum ersten Kondensator. Die zweite Schleife führt vom zweiten Kondensator 4Qb über die Quelle 10, den ersten Thyristor 21a, die Lastanordnung 30 und die zweite Diode 22b zurück zum zweiten Kondensator. Somit ist ein durch den ersten Thyristor 21a fließender Strom Ip₁ gleich dem Laststrom i für die Lastanordnung 30, und ein aus der Quelle 10 gezogener Strom L Ist gleich dem halben Laststrom oder gleich i /2, während eine on der Lastanordnung 30 liegende Spannung V₃₀ gleich dem halben Wert äer Spannung E der Quelle 10 wird.

Beim zweiten Betriebszustand kann nur der Thyristor 21b leiten. In diesem Fall wird eine Gleichstrarnieistung wieder über zwei Schleifen an die Lastanordnung angelegt. Eine erste Schleife enthält den Kondensat.or 40b, die erste Diode 22a, die Lastanordnung 30 und den zweiten Thyristor 21b, während eine zweite Schleife die Quelle 10, den ersten Kondensator 40a, die erste Diode 22a» die i-astanordnung 30 und den zweiten Thyristor 21b enthält. Ein durch den zweiten Thyristor 21b fließender Strom

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U*<_ Ist daher gleich dem Laststrom i , und der aus der Quelle kommende 21b ο

Strom L ist gleich dem halben Wert des Laststromes i , während eine Spannung V__n an der Lastanordnung 30 gleich der Spannung E an der Quelle 10 ist. Wenn also nur der zweite Thyristor leitet, so ergeben sich ähnliche Verhältnisse zwischen den Eingangs- und Ausgangsspannungen und den Eingangs- und Ausgangsströmen wie für den Fall, daB nur der erste Thyristor aufgesteuert ist.

Beim dritten Betriebszustand, bei welchem beide Thyristoren leiten, wird eine einzige Leitungsschleife gebildet, die die Quelle 10, den ersten Thyristor 21a, die Lastanordnung 30 und den zweiten Thyristor 21b enthält. Somit ist der aus der Quelfe 10 gezogene Strom L gleich einem Laststrom i , und die Lastspannung V^_n ist gleich der Spannung E der

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Quelle 10.

Es sei nun angenommen, daß jeder Thyristor periodisch mit Impuls« folge interval I en oder der Periode T leitet, und daß er für di© Zeitdauer i aufgesteuert ist. Ferner sei vorausgesetzt, daß das Verhältnis zwischen t und T kleiner ist als 1/2. Unter diesen Voraussetzungen wechseln die ersten Betriebszustände mit den zweiten Betriebszuständsn ah, und c!!e durch die leitenden Thyristoren 21a und 21b fließenden Stroms L·. und !„«,. sowie die Spannung V_3Q und der Eingangsstrom besitzen die Form der¹ In Fig. 9a dargestellten Schwingungen I » L, V bzw. I.

Wenn das Verhältnis aus t zu T größer oder gleich ί/'Λ Ist-, so wechseln die zweiten Betriebszustand® einsnctei* mit cJsn dr-r&Sen Bsiiitba·-» zuständen ab, und an den Jeweiligen Komponenten treten die £ ώ* η^γ;£λ-■?££;-;-γϊ I , L { V und I auf, wie sie in Fig. 9b dargestellt sineU

Das durch die Anordnung gemäß Flg. 8 erste?te ~ ~ * «■

fenbar, wenn man die eine Häffie der in Flg. 9 dbrgeste*^fte « \ ^* V-_n mit der entsprechenden Lastspannung V oder V. t»~; τ - -'„ " ¹ <" t FIg. 7ab vergleicht. Beispielsweise weist die Ausgangs* ν " u,:; ^.» nung V₃₀ gemäß Fig. 9b im Vergleich mit den in Ftg« Tch cisrgeste-Htcrs Schwingungen einen WelHgkeitsantefl mit der halben Ämpi'ii-ü© unc! && ctep-=

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pelte Welligkeitsperiode auf. Andererseits besteht zwischen dem WeIIigkeitsanteil des der Quelle entnommenen Stromes kein Unterschied zwischen den Anordnungen, die in den Fig. 5a und 5b dargestellt sind. Der Weliigkeitsanteil besitzt eine Amplitude, die gleich der halben Amplitude des Laststroms ist, und eine Periode, die gleich dem halben Wert der Systemperiode T ist.

Es ist leicht einzusehen, daß zwei in der in Fig. 8 dargestellten Weise in Reihe geschaltete Steuereinheiten 20a und 20b einen zweiphasigen Zerhacker bilden, der in Reihenschaltung in zwei Teile aufgeteilt ist. Vergleicht man diesen zweiphasigen Reihenzerhacker mit dem herkömmlichen Typ eines zweiphasigen Zerhackers, der in eine Parallelschaltungsanordnung unterteilt ist, wie sie in den Fig. 3d oder 3e dargestellt Ist, so sieht man, daß bei der Anordnung gemäß Fig. 8 die beiden Thyristor- und Diodenanordnungen bei 1.500 Volt vom dargestellten Zweiphasen-Serientyp und bei 600 Volt vom Zweiphasen-Parallel typ sein können. Durch Umschaltung der Serienanordnung in die Parallelanordnung und umgekehrt kann daher die Anordnung gemäß Fig. 8 ohne weiteres und wirtschaftlich für eine Quellenspannung sowohl von 600 als auch von 1.500 Volt verwendet werden.

In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die derjenigen der Fig. 5 ähnlich ist, jedoch mit dem Unterschied, daß eine Reaktanzanordnung 50 mit zwei Wicklungen vorgesehen ist, welche induktiv miteinander gekoppelt sind. Jede Wicklung ist zwischen die Verbindungsstelle zwischen einem Thyristor und einer unmittelbar mit diesem verbundenen Diode und den zugehörigen Lastteil geschaltet. Mit denjenigen der Fig. 5 übereinstimmende Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der üblichen Weise ist die Polarität der Augenblicksspannungen an den Wicklungen der Reaktanzanordnung durch Punkte angegeben. Wie In Fig. 5 sind auch In FJg. 10a zw:el Lastelle 30a und 30b dargestellt, dfe bezüglich der Gleichstromquelle 10 in einer Parallelschaltung angeordnet sind, während FIg₉ 10b die beiden Lastteile in einer Serienschaltung bezüglich der Quelle 10 zeigt. Die Betriebswelse der Anordnung ' gsmäß FIg. 10 soll nun In Verbindung mit FSg. 11 srläutert werden.

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Wenn man die Anordnung gemä3 Fig. 10a In den ersten Betriebszustand bringt, bei welchem beide Thyristoren 21a und 21b gesperrt sind, fließt ein Laststrom durch den ersten LastteH 30a, den zweiten Lasttei! 30b, die zweite Wicklung der Reaktanzanordnung 50, die zweite Diode 22b, die erste Diode 22a und die erste Wicklung der Reaktanzanordnung und von dort zurück zum ersten LastteH 30a, wodurch keine Spannung an der Reaktanzanordnung 50 induziert wird. Sowohl ein Eingangsstrom L als auch eine Spannung V__n oder V-_. an jedem LastteH besitzen daher den Wert Null.

Beim zweiten Betriebszustand, bei welchem nur der Thyristor 21a leitet, wird die Reaktanzanordnung 50 so betrieben, daß sie eine Leitungsschleife mit dem ersten Kondensator 40a oder d&r Kombination aus dem zweiten Kondensator 40b und der Quelle 10, dem ersten Thyristor 21a und der ersten Wicklung der Reaktanzanordnung sowie dem ersten Lastteil 30a und eine andere Schleife, weiche die zweite Diode 22b, den zweiten Lastteil 30b und die zweite Wicklung der Reaktanzanordnung enthält, bildet. D.h., daß der zweite Lastteil 30b über die Reaktanzanordnung 50 in- Reihe mit dem ersten LastteH 30a gekoppelt ist. Dies hat zur Folge, daß eine an einen Lastteil angelegte Spannung V₃₀ gleich dem halben Wert der Quellenspannung E Ist. Ferner ist ein von der Quelle 10 gelieferter Eingangsstrom L gleich dem halben Wert eines Laststromes i , und zwar wegen der parallelen Stromzufuhr durch die Kondensatoren 40a und 40b. Dies ist beim zweiten Betriebszustand der Fall, wenn nur der zweite Thyristor 21b leitet.

Wenn beim dritten Betriebszustand beide Thyristoren 21a und 21b leiten, wird eine Leitungsschleife gebildet, welche die Quelle 10, den er- sten Thyristor 21a, die erste Wicklung der Reaktanzanordnung 50, den ersten LastteU 30a, den zweiten LastteH 30b, die zweite Wicklung der Reaktanzanordnung und den zweiten Thyristor 21b enthält. Daraus ergibt sich, daß beide Wicklungen der Reaktanzanordnung 50 miteinander mit einer solchen Polarität In Reihe geschaltet sind, daS die Spannungen an den Wicklungen zueinander entgegengesetzt sind oder einender kompensieren. An der Reaktanzanordnung 50 wird also keine Spannung Induziert, Unter diesen Umständen Ist die an einen LastteH angelegte Spannung V₃₀ gleich dem halben Wert der Quellenspannung E, und der von dar Quelle gelieferte Eingangsstrom L Ist gleich einem Uaststrom i .

Ö0iS35/11?!

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Wenn das Verhältnis aus der oben definierten Einschaltzeitdauer t zur Systemperiode T kleiner ist als 1/2, so wechsein die ersten Betriebszustände mit den zweiten Betriebszuständen ab. Die durch die beiden Thyristoren 21a, 21b bzw. die beiden Dioden 22a, 22b fließenden Ströme L„ , L„. , i_oo bzw. L·^.. sind gfelch dem Laststrom i , und ein

ii\a ei\O /ZctQ giXD O

aus der Quelle fließender Strom L Ist gleich dem halben Wert des Laststroms i , während eine an jedem Lastteff liegend© Spannung V__n oder V_3Ob gleich dem vierten Teil der Quellenspannung E ist, wie mit den Schwingungen I , L , Γ , V. ,"V und I dargestellt ist.

Wenn das Verhältnis aus t zu T gröSer oder gleich 1/2 ist, wech-

on

sein die zweiten Betriebszustand© einander mit den dritten Betriebszuständen ab, so daß sich die SchwSngungsfarmen gemäß F5g, 11ab ergeben. In dieser Figur, deren dargestellte Schwingungen denjenigen aus Fig. Iiaa entsprechen, ist zu beachten, daS dl& Amplkjtden der Spannungen V„_Q oder V__. an jedem LasttelS abwechselnd gleich dsr- Hälfte und gleich dem vierten Teil der "Quellenspannung E sind (E/2 und E/4}_f und daß d@r aus der Queue gezogene Strom L Amplituden best£2t_ff die gleich dem Lctststrem ί" und gSeich dem halber? Laststrcm oder gleich i_/2 sind»

Wird die Anor&ung gsmöS Fsg₉ 10b in &sn ©rst@n Beis g®si'©uert_ff bei weJshsm bsids ThyrfsSorsn 21c und-21b gsspen-t sInd_B wer~ dan zw&l Leitäingsschlelfen gsbiidsis rtSmHch sin» erste Schi ©ff« mit dem ©f*si©5*i Koridansatcr 40a_e usm s.tj<3lt@n Lastteli 2ö&_s dsr zw@lt&n V-Zicklung UQf ReQki&nz&nor-dnung SO \md der awof'ösn Bleds 22b und eins zweit© Schleife mit dsm zv^eltsn Kondansosor 4üb_s dsr* ersten Ofod® 22Q₀ cter ©r-

Wicklung der Reaktansenerdnung tind d®m @rst@n LostteH 3Oa₀ Wenn feoldsn Lösttelll© ®ln3nu&t esu5Qä©ich3ft_s i-isrc!«?! dS©s© beiden Schleifen gsmiSßig zu ©irisr ©Sn^Sgen Schisffa susssrmnsngsfGßt,, wsfcha df© 10_s den zweiten Lasttefi 3Ob₉ Ulm swslt© Oloä© 2Sb₀ die ©rst© Diode 22a und ö©n «rsten LastteSi 30a enthält_o DSs"Wicklungen dmr Reaktanzen-" Ordnung 50 sind ferner so gepoitj daß die Spannungen an ihnen einander kompensieren oder zueinander ontgsgsngssetzt sind» Jade Lastspannung ©dsr V„_n, ist doher gleich dmm haiban W@rt dar GusllonspGnnung E^und der von der Qu©lt© gelieferte Elngongsstrem L ist gleich dem Laststran i ,

Beim zweiten Betriebszustand, bei welchem nur der erste Thyristor 21a leitet, besteht eine erste Schleife mit der Quelle 10, dem ersten Thyristor 21a, der Reaktanzanordnung 50 und dem ersten Lastteil 30a sowie eine zweite Schleife mit dem zweiten Kondensator 40a oder der Kombination aus dem zweiten Kondensator 40b und der Quelle 10, dem zweiten Lastteil 30b, der Reaktanzanordnung 50 und der zweiten Diode 22b. Die Reaktanzanordnung 50 hat die Wirkung, daß eine Spannung hinsichtlich des ersten Lastteils 30a verringert und eine Spannung hinsichtlich des zweiten Lastteils 30b erhöht wird, bis die Spannung an dem einen Lastteil gleich derjenigen am anderen Lastteil ist. Die Spannung V_or. oder

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V__. an jedem Lastteil ist dann gleich 3/4 der Quellenspannung E, und der Eingangsstrom L von der Quelle ist gleich 3/4 des Lastetroms i . Wenn beim zweiten Betriebszustand nur der Thyristor 21b leitet, ergeben sich ähnliche Verhältnisse wie die soeben beschriebenen.

Beim dritten Betriebszustand, bei welchem die beiden Thyristoren 21a und 21b gleichzeitig leiten, werden eine erste Schleife mit den Komponenten 10, 21a, 50 und 30a und eine zweite Schleife mit den Komponenten 10, 30b, 50 und 21b gebildet. Die Spannung V-- oder V₃₀. an jedem Lastteil ist gleich der Quellenspannung E, und der Eingangsstrom L von der Quelle ist gleich dem Doppelten des Laststroms i .

Wenn das Verhältnis aus t zu T kleiner Ist als 1/2, so wechseln die ersten Betriebszustände einander mit den zweiten Betriebszuständen ab, und es ergeben sich die in Flg. 11ba dargestellten Schwingungen. Wenn statt dessen das Verhältnis aus t zu T größer oder gleich 1/2 ist, so wechseln die zweiten Betriebszustände einander mit den dritten Betriebszuständen ab, so daß die Schwingungen gemäß Fig· 11bb entstehen. Die in den FIg. 11ba oder 11bb dargestellten Schwingungen entsprechen denjenigen gemäß der Fig. 11aa oder 11 ab. In Fig. 11ba besitzt die Lastspannung ^V30a ^{ocler V}30b ^AmP"^tudeni welche gleich 3/4 und gleich 1/2 der Quellenspannung E sind, und die Amplituden des von der Quelle gelieferten Eingangsstroms L sind gleich dem Laststrom I und gleich 5· i . Gemäß Flg. 11bb sind die Amplituden der Lastspannung V₃-. oder V__. gleich der Quellenspannung E und gleich rr E und diejenigen des Eingangsstroms L gleich 2i und gleich 5 I ""·

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Man sieht also, daß bei der Anordnung gemäß Fig. 10 mit der Kopplungsreaktanzanordnung die Eingangs- und Ausgangswelligkeit im Vergleich mit der Anordnung gemäß Fig. 5 weiter verringert wird. Die Leistungsfähigkeit der Eingangs- und Ausgangsfilter kann also noch weiter herabgesetzt werden.

Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung die Gleichstrom-Leistungssteuereinheiten jeweils mit Thyristoren bestückt waren, versteht es sich, daß in gleicher Weise Steuereinheiten mit Transistoren, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind, verwendet werden können.

Kurz zusammengefaßt, schafft die Erfindung also insbesondere ein Leistungssteuersystem mit einer Gleichstromquelle, die parallel zu zwei miteinander in Reihe liegende Kondensatoren sowie parallel zu zwei ebenfalls miteinander in Reihe liegende Leistungssteuereinheiten geschaltet ist, wobei die Verbindungsstelle zwischen den Kondensatoren mit derjenigen zwischen den Steuereinheiten verbunden ist. Jede Steuereinheit kann eine Reihenschaltung aus einem Thyristor und einer Diode, deren Verbindungsstelle mit einem Verbraucher gekoppelt ist, enthalten (oder auch Kombinationen aus Transistoren, Dioden und/oder Widerständen). Die beiden Verbraucher können zusammen an die Verbindungsstelle zwischen den Steuereinheiten bzw. an die beiden Seiten der Quelle angeschlossen sein.

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Claims (5)

1. Patentonsprüche

   r\ .) Steuersystem zum Steuern einer Gleichstromleistung mit einer Gleichstromquelle, an welche eine Gleichstrom-Leistungssteuervorrichtung angeschlossen ist, mit welcher eine Lastanordnung gekoppelt ist, dadurch ge kennzeichnet, da8 die Gleichstromquelle (1O) außer einer positiven Endklemme und einer negativen Endklemme eine auf einem Zwischenpotential liegende Spannungsteilungskiemme (q) besitzt, daß die Leistungssteuervorrichtung zwei Gleichstrom-Leistungssteuereinheiten (20a, 20b) aufweist, von denen die eine zwischen die positive Endklemme und die Spannungsteilungsklemme und die andere zwischen die Spannungsteilungsklemme und die negative Endklemme der Quelle geschaltet ist, daS jede der beiden Steuereinheiten zwei Eingangsklemmen (X, Y) und eine Ausgangsklemme (Z) besitzt, und daß die Lastanordnung (30) an diese Ausgangskfemme angeschlossen ist und von den Steuereinheiten eine gesteuerte Leistung erhält.
2. 2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastanordnung (30) umschaltbar zwischen die Ausgangsklemmen (Z) der Steuereinheiten (20) und die entgegengesetzten Endklemmen der Quelle (10) geschaltet ist.
3. 3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leistungssteuereinheiten (20a, 20b) zwischen einem Einschaltzustand und einem Ausschaltzustand geschaltet werden, und daß zwischen ihnen eine bestimmte Phasendifferenz (T/2) eingehalten wird.
4. 4. Steuersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastanordnung zwei mit den Ausgangsklemmen (Z) der Leistungssteuereinheiten (20) verbundene Verbraucher (30a, 30b) enthält, mit denen Reaktanzglieder (50) In Reihe geschaltet sind, welche die beiden Verbraucher magnetisch miteinander koppeln.
5. 5. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastanordnung (30) zwischen die Ausgangsklemmen (Z) der Leistungssteuereinheiten (20) geschaltet ist. ■

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