DE1180833B

DE1180833B - Arrangement for controlling the voltage of a direct current consumer

Info

Publication number: DE1180833B
Application number: DES85474A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Rambold; Dipl-Ing R Wagner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-05-31
Filing date: 1963-05-31
Publication date: 1964-11-05

Description

Anordnung zur Steuerung der Spannüng eines Gleiehstromvorbrauchers Es ist bekannt, den Mittelwert der Spannung eines Gleichstromverbrauchers, der an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, dadurch zu steuern, daß der Gleichstrom mittels einer Steuereinrichtung in vorgegebenen Abständen ein- und ausgeschaltet wird. Ist ein Gleichspannungsnetz, beispielsweise das Bordnetz eines Flugzeuges oder eines Schiffes, an eine Akkumulatorenbatterie angeschlossen, so kann die Netzspannung konstant gehalten werden auf einem Wert, der von der Batteriespannung mit zunehmender Entladung nicht unterschritten wird: Fersteuerten Löschventils V2 enthält.tätsioe,'cöa 1;s -m er kann beispielsweise der Erregerstrom von Gleichstrommaschinen mit einer derartigen Einrichtung gesteuert werden. Der Zerhacker kann aus einem oder mehreren gesteuerten Ventilen bestehen, denen eine Steuer- und eine Löscheimßchtung zugeordnet ist. Durch Änderung der Stromzuführungszeit des Hauptventils kann der Mittelwert der Verbraucherspannung und damit dessen Strom verlustarm gesteuert oder geregelt werden.Arrangement for controlling the voltage of a trailing current pre-consumer It is known that the mean value of the voltage of a direct current consumer, which is at a DC voltage source is connected to control that the direct current switched on and off by means of a control device at predetermined intervals will. Is a DC voltage network, for example the on-board network of an aircraft or a ship, connected to an accumulator battery, the mains voltage be kept constant at a value that increases with the battery voltage Discharge is not fallen below: Fersteuerten extinguishing valve V2 contains.tätsioe, 'cöa 1; s -m he can, for example, the excitation current of DC machines with a such device can be controlled. The chopper can be one or more There are controlled valves, which are assigned a control and a deletion device is. By changing the current supply time of the main valve, the mean value the consumer voltage and thus its current controlled or regulated with low loss will.

Ein bekannter Zerhacker enthält als Löscheinrichtung für ein gesteuertes Hauptventil eine diesem parallel geschaltete Reihenschaltung eines Löschkondensators mit einem gesteuerten Löschventil. Dem Löschventil ist eine Reihenschaltung eines in Sperrrichtung des Löschventils gepolten ungesteuerten Hilfsventils mit einer Drossel parallel geschaltet. In dieser Anordnung lädt sich der Löschkondensator nach dem Zünden des Hauptventils über das Hilfsventil und die Drossel um. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß eine Steuerung des Verbraucherstromes auf sehr kleine Werte nicht möglich ist, da die Umladung des Löschkondensators auf eine zur Löschung des Hauptventils erforderliche Spannung eine vorbestimmte Zeit erfordert.A well-known chopper contains as a quenching device for a controlled one Main valve is a series connection of a quenching capacitor connected in parallel to this with a controlled extinguishing valve. The extinguishing valve is a series connection uncontrolled auxiliary valve polarized in the blocking direction of the extinguishing valve with a Choke connected in parallel. In this arrangement the quenching capacitor charges after ignition of the main valve via the auxiliary valve and the throttle. These Arrangement has the disadvantage that a control of the consumer current to very small Values is not possible, as the charge reversal of the quenching capacitor to one for quenching of the main valve requires a predetermined time.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Steuerung der Spannung eines Gleichstromverbrauchers, der über mindestens ein gesteuertes Hauptventil mit einer Steuer- und einer Löscheinrichtung, die eine Reihenschaltung eines Löschkondensators mit einem in Durchlaßrichtung des Hauptventils gepolten gesteuerten Löschventils enthält, an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Erfindungsgemäß ist dem Löschkondensator eine Reihenschaltung eines in Flußrichtung des Gleichstromes gepolten gesteuerten Ladeventils mit einer Ladedrossel parallel geschaltet. Der Löschkondensator kann über das gesteuerte Ladeventil unabhängig von der Stromführungszeit des Hauptventils umgeladen werden.Accordingly, the invention relates to an arrangement for controlling the voltage of a direct current consumer, which has at least one controlled main valve with a control and a quenching device, which is a series connection of a quenching capacitor with a controlled extinguishing valve polarized in the flow direction of the main valve is connected to a DC voltage source. According to the invention is the Quenching capacitor a series connection polarized in the direction of flow of the direct current controlled loading valve connected in parallel with a loading throttle. The quenching capacitor can be done via the controlled loading valve regardless of the current flow time of the main valve be reloaded.

Ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.An embodiment of a control device according to the invention is illustrated in the drawing.

F i g. 1 zeigt die Schaltung einer Einrichtung zur Steuerung eines Motors; in F i g. 2 sind die Ventilströme in einem Diagramm schematisch dargestellt.F i g. 1 shows the circuit of a device for controlling a Motors; in Fig. 2 the valve currents are shown schematically in a diagram.

In F i g. 1 ist als Verbraucher M ein drehzahlgesteuerter Gleichstrommotor mit einer Leistung von beispielsweise 30 kW gewählt. Der Verbraucher ist über ein gesteuertes Hauptventil V1, das vorzugsweise ein Ventil mit einem einkristallinen Halbleiterkörper, insbesondere aus Silizium, sein kann, an eine GleichspannungsquelleBangeschlossen, die beispielsweise eine Akkumulatorenbatterie mit einer Spannung von 110V sein kann. An Stelle des Hauptventils V1 kann für größere Verbraucherströme auch eine Parallelschaltung von mehreren gesteuerten Ventilen vorgesehen sein. Dem Hauptventil V1 ist eine Löscheinrichtung zugeordnet, die eine Reihenschaltung eines Löschkondensators K mit einer Kapazität von beispielsweise 200 j und eines gesteuerten Löschventils V2 enthält.In Fig. 1 is a speed-controlled DC motor as consumer M selected with a power of, for example, 30 kW. The consumer is about one controlled main valve V1, which is preferably a valve with a monocrystalline Semiconductor body, in particular made of silicon, connected to a DC voltage source, which can be, for example, a storage battery with a voltage of 110V. Instead of the main valve V1, a parallel connection can also be used for larger consumer flows be provided by several controlled valves. The main valve V1 is an extinguishing device associated with a series connection of a quenching capacitor K with a capacitance of for example 200 j and a controlled extinguishing valve V2.

Dem Löschkondensator K ist eine Reihenschaltung eines gesteuerten Ladeventils V, und einer Ladedrossel LD mit einer Induktivität von beispielsweise etwa 20 EtH parallel geschaltet. Dem Verbraucher M ist eine in Sperrichtung des Gleichstromes gepolte Blindstromdiode BD parallel geschaltet, die nach dem Erlöschen des Hauptventils eine Überspannung infolge der im Verbraucher gespeicherten elektromagnetischen Energie verhindert. Die zur Lieferung der Zündimpulse für die gesteuerten Ventile Y1, V2 und Vs erforderliche Steuereinrichtung ist der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt. Zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise der Steueranordnung soll auf F i g. 2 Bezug genommen werden. Der in F i g. 2 a als strichpunktierte Linie veranschaulichte Mittelwert des Verbraucherstromes IM kann durch Änderung der Flußzeit des Stromes h im Hauptventil V1 gesteuert werden. Zur Inbetriebnahme der Steueranordnung wird nach 1~' i g. 2 b zur Zeit to das Löschventil V2 gezündet und der Löschkondensator K über dieses Ventil und den Verbraucher M auf den Betrag der Batteriespannung aufgeladen, so daß die dem Hauptventil V, zugewandte Elektrode positives und die dem Löschventil V2 zugewandte Elektrode negatives Potential hat. Sobald die Aufladung des Löschkondensators K beendet ist, erlischt der Strom 12, und das Löschventil V2 sperrt. Zur Löschung des Stromes im Hauptventil V, ist die entgegengesetzte Polarität des Löschkondensators K erforderlich. Es wird deshalb zur Zeit ti das Ventil V3 gezündet, und der Löschkondensator K lädt sich mit dem Strom 13 über die Ladedrossel LD um. Zur Zeit t, wird das Hauptventil V, gezündet, und der Strom Il fließt über den Verbraucher M. Zur Zeit t3 soll der Strom im Hauptventil V, gelöscht werden. Zu diesem Zweck wird das Löschventil V2 gezündet, die Kathode des Hauptventils V, erhält positives Potential, und der Strom I, erlischt. Dieser Vorgang wiederholt sich von t4 bis to und t7 bis t9.A series circuit of a controlled charging valve V and a charging choke LD with an inductance of, for example, approximately 20 EtH is connected in parallel to the quenching capacitor K. A reactive current diode BD, which is polarized in the reverse direction of the direct current, is connected in parallel to the consumer M and prevents overvoltage as a result of the electromagnetic energy stored in the consumer after the main valve has gone out. The control device required to deliver the ignition pulses for the controlled valves Y1, V2 and Vs is not shown in the figure for the sake of simplicity. For a more detailed explanation of the mode of operation of the control arrangement, reference should be made to FIG. 2 should be referred to. The in F i g. 2a, the mean value of the consumer flow IM illustrated as a dash-dotted line can be controlled by changing the flow time of the flow h in the main valve V1. To start up the control arrangement, according to 1 ~ 'i g. 2 b at time to the extinguishing valve V2 is ignited and the extinguishing capacitor K is charged via this valve and the consumer M to the amount of the battery voltage, so that the electrode facing the main valve V has a positive potential and the electrode facing the extinguishing valve V2 has a negative potential. As soon as the charging of the quenching capacitor K has ended, the current 12 goes out and the quenching valve V2 blocks. To extinguish the current in the main valve V, the opposite polarity of the extinguishing capacitor K is required. The valve V3 is therefore ignited at time ti, and the quenching capacitor K is recharged with the current 13 via the charging choke LD. At time t, the main valve V i is ignited, and the current II flows through the consumer M. At time t3, the current in the main valve V i is to be extinguished. For this purpose, the extinguishing valve V2 is ignited, the cathode of the main valve V, receives positive potential, and the current I, goes out. This process is repeated from t4 to to and t7 to t9.

Da die Umladung des Löschkondensators K unabhängig von der Stromführung des Hauptventils V, erfolgt, so kann das Hauptventil V, auch vor Beginn dieser Umladung gezündet werden. Der Löschkondensator wird zweckmäßig unmittelbar vor Beginn der Löschung des Hauptventils Vi umgeladen. Der zeitliche Abstand der Zündung des Umladeventils V3 und des Löschventils VQ kann deshalb vorteilhaft klein gewählt und der Zündwinkel für diese Ventile zweckmäßig fest vorgegeben sein. Dies ist besonders vorteilhaft für den Fall sehr kleiner Stromführungszeiten des Hauptventils Vi, wenn beispielsweise der Mittelwert des Verbraucherstromes IM gegen Null gesteuert werden soll.Since the charge reversal of the quenching capacitor K is independent of the current conduction of the main valve V, takes place, the main valve V, even before the start of this transfer be ignited. The quenching capacitor is expediently immediately before the start of the Deletion of the main valve Vi reloaded. The time interval between the ignition of the transfer valve V3 and the extinguishing valve VQ can therefore advantageously be chosen to be small and the ignition angle be appropriately predetermined for these valves. This is particularly beneficial for the case of very short current conduction times of the main valve Vi, if, for example the mean value of the consumer current IM is to be controlled towards zero.

Im Ausführungsbeispiel wurden fest vorgebene Löschzeitpunkte t3, to, t9 des Hauptventils und die Steuerung des Verbraucherstromes durch Änderung des Zündwinkels für das Hauptventil V, angenommen. Es kann aber auch der Zündwinkel fest vorgegeben und der Löschwinkel verändert werden.In the exemplary embodiment, fixed extinguishing times t3, to, t9 of the main valve and the control of the consumer current by changing the ignition angle for the main valve V i were assumed. However, the firing angle can also be fixed and the extinction angle can be changed.

Claims

Claim: Arrangement for controlling the voltage of a direct current consumer, which is connected to a direct voltage source via at least one controlled main valve with a control and a quenching device which contains a series connection of a quenching capacitor with a controlled quenching valve polarized in the forward direction of the main valve, characterized in that the quenching capacitor (K) is connected in parallel with a series circuit of a controlled charging valve (V3) polarized in the direction of flow of the direct current and a charging throttle (LD). Publications considered: Journal: ETZ, Issue A, Issue 13, 1962, p.416.