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DE1763492B2 - Regeleinrichtung zur Regelung des einer Last von einer Gleichstromquelle zugeführten mittleren Stroms - Google Patents

Regeleinrichtung zur Regelung des einer Last von einer Gleichstromquelle zugeführten mittleren Stroms

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Publication number
DE1763492B2
DE1763492B2 DE1763492A DE1763492A DE1763492B2 DE 1763492 B2 DE1763492 B2 DE 1763492B2 DE 1763492 A DE1763492 A DE 1763492A DE 1763492 A DE1763492 A DE 1763492A DE 1763492 B2 DE1763492 B2 DE 1763492B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thyristor
voltage
capacitor
load
battery
Prior art date
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Granted
Application number
DE1763492A
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English (en)
Other versions
DE1763492C3 (de
DE1763492A1 (de
Inventor
David Queensway Team Valley Durham Gurwicz (Grossbritannien)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEVCON ENGINEERING Ltd OF QUEENSWAY TEAM VALLEY DURHAM (GROSSBRITANNIEN)
Original Assignee
SEVCON ENGINEERING Ltd OF QUEENSWAY TEAM VALLEY DURHAM (GROSSBRITANNIEN)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SEVCON ENGINEERING Ltd OF QUEENSWAY TEAM VALLEY DURHAM (GROSSBRITANNIEN) filed Critical SEVCON ENGINEERING Ltd OF QUEENSWAY TEAM VALLEY DURHAM (GROSSBRITANNIEN)
Publication of DE1763492A1 publication Critical patent/DE1763492A1/de
Publication of DE1763492B2 publication Critical patent/DE1763492B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1763492C3 publication Critical patent/DE1763492C3/de
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Description

einem Kippkondensator zum Abschalten der
Thyristoreinrichtung, welcher von der Quelle vorwärts aufladbar ist und mittels welchem die Thy- 15
ristoreinrichtung zur Beendigung ihres Leitzu-
«tands negativ vorspannbar ist, und mit einer Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrich-Steuereinrichtung zur Änderung des Verhältnisses tung zur Regelung des einer Last von einer Gleichder Zeitabschnitte von leitendem und nichtlei- stromquelle zugeführten mittleren Stroms, wobei die tendem Zustand der Thyristoreinrichtung, da- 20 Last und die Quelle jeweils eine Induktivität aufweidurch gekennzeichnet, daß eine Fühler- sen, mit einer Thyristoreinrichtung als Längsstelleinrichtung (21, 22, 26 oder 21, 30 bis 32; oder glied dtrart, daß bei Leitendsein der Thyristorein-45, 47 bis 50; oder 102, 104, 105) vorgesehen ist, richtung Strom von der Quelle durch die Last fließt die die Spannung, auf welche der Kippkonden- und die Leitfähigkeitsperioden der Thyristoreinrich- $ator (5) bei der Umpolung der Thyristoreinrich- 25 tung den mittleren Strom durch die Last bestimmen, lung (1) vorwärts aufgeladen wird, oder eine von mit einem Kippkondensator zum Abschalten der dieser Spannung abhängige Spannung fühlt und Thyris'.oreinrichtung, welcher von der Quelle vordaß ferner die Steuereinrichtung (24. 25; oder wärts aufladbar ist und mittels welchem die Thyri-52 bis 54; oder 103, 108) an die Fühleinrichtung storeinrichtung zur Beendigung ihres Leitzustandes angeschlossen ist und in Tätigkeit tritt, wenn die 30 negativ vorspannbar ist, und mit einer Steuercinrichvon der Fühleinrichtung gefühlte Spannung einen tung zur Änderung des Verhältnisses der Zeitabvorbestimmten Wert übersteigt, und den durch schnitte von leitendem und nichtleitendem Zustand die Last (2) fließenden Strom durch Verringerung der Thyristoreinrichtung.
des Verhältnisses der Zeitabschnitte von leiten- Es ist bereits eine Thyristorensteuerungsschaltung
dem zu nichtleitendem Zustand der Thyristor- 35 bekannt, mittels welcher durch Impulsbrcitenstcue-
einrichtung(l) begrenzt. rung der durch den Thyristor einer Last zugeführte
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch mittlere Strom gesteuert werden kann (Firmendruckgekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung (21, 22, schrift der Firma AEG, Z32/RGF 57 092. lnf.-26 oder 21, 30 bis 32 oder 102, 104, 105) an der Mappe 38/ K) vom August 1961, betitelt »Steuerbare Anode der Thyristoreinrichtung (1) liegt (Fig. 1, 40 Silizium Gleichrichter und ihre Anwendung«, Bild 11). 2, 4). Bei der bekannten Schaltung ist aber nicht ersicht-
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch lieh, wie die Impulsbreitensteuerungsschaltung zur gekennzeichnet, daß die Fülleinrichtung so aus- Änderung der Impulsbreite beeinflußt werden soll, gebildet ist, daß sie die Differenz zwischen der Thyristorenschaltungen der obengenannten Art Einschaltstoßspannung an der Anode der Thyri- 45 werden in weitem Umfang als Schaltgerät zwischen Btorcinrichtung (1) während des Kippvorgangs Batterie und Zugmotor von elektrischen Battcriefahr-Und der Spannung der Gleichstromquelle (3) zeugen benutzt. Hierbei ist es sehr erwünscht, daß fühlt. eine Überlastung der Anlage bei allen Betricbszusta'n-
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch den ausgeschlossen wird.
gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung (102, 50 Es ist bekannt, daß die Streu-Induktivitäten der
Il04, 105) die Spannung der Gegenladung am Batterie und ihrer Zuleitungen bei der Beendigung
IKipp-Kondensator (5) fühlt (F i g. 4). des leitenden Zustandes der Thyristoren den Kipp-
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch kondensator auf eine Spannung aufladen, die höher gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung eine in ist als die Batteriespannung. Dieses Phänomen ist in unmittelbarer Nähe eines Abschnitts (46) der 55 der britischen Patentschrifi 9 50 734 erläutert. Die Zuleitungen der Gleichstromquelle befindliche Beziehung, die besteht, wenn ein durch die Thyristorumschaltbare Spule (45) besitzt, wobei die beim einrichtung fließender Strom abgeschaltet wird, ist Kippvorgang der Thyristoreinrichtung (1) in der gegeben durch
Spule (45) induzierte Spannung auf einen Regelkreis (51, 52, 53) für die Impulsfrequenz eines 60 _ C _ ,, .,
Oszillators geführt ist, der das Verhältnis von ~ £*■ '' "
leitender zu nichtleitender Zeit in der Thyristoreinrichtung (1) verkleinert, wenn ein vorbestimmter Spannungswert überschritten wird (Fi g. 3). In dieser Gleichung ist C die Kapazität in Mikro-
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1. dadurch 65 farad des Kippkondensators, I. der Wert in Mikrogekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung einen henry der Streuinduktanz. / der Strom in Ampere. über einem Abschnitt der Zuleitungen der Gleich- der durch die ThyrisUircinrichtung beim Kippvorgang stromquelle (3) liegenden Wechsclstromvcrstärker fließt. Vlt die BaUeriesp.innung und \',, die Span-
3 4
"""I' blH Γ JerHV% KipPkondensa,tor aufgeladen vorzugten Ausführungsbeispiele a näher erläutert, wo-
jjrd, und daher d,e Spannung an der Anode der zu auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.
Thynstoremnchtung im Augenblick des K,PPens. F i g. 1 zeigt das Schaltbild einer ersten Ausfüh-
Be. konstant angenommener Battenespannung ist rungsform eines statischen Regelgerätes gemäß der
jedem Wert von V1. ein entsprechende! Wert von / 5 Erfindung;
jugeordnet. F i g. 2 zeigt das Schaltbild einer weiteren Ausfüh-
Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine rungsform der Erfindung;
Regeleinnchtung von der eingangs genannten Art zu Fig.3 zeigt das Schaltbild einer anderen Aus-
schafen, bei welcher Überlastungen der Schalung fühnangsform der Erfindung;
bei allen Be.nebszustanden automatisch sicher ver- io Fig.4 zeigt das Schaltbild einer weiteren Ausfüh-
hindert werben rungsform der Erfindung.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit den daß eine Fülleinrichtung vorgesehen ist, die die gleichen Bezugszeichen versehen.
Spannung, auf welche der Kippkondensator bei der In F i g. 1 liegt eine Thyristoreinrichtung 1 in Serie Umpolung der Thyristoreinrichtung vorwärts aufge- 15 mit einer Last 2, etwa einem Gleichstrom-Reihenladen wird, oder eine von dieser Spannung abhän- Antriebsmotor eines batteriebetriebenen Fahrzeugs, gige Spannung fühlt und daß ferner die Steuerein- und einer Gleichstromquelle 3 (Batterie). Die Last 2 richtung an die Fülleinrichtung angeschlossen ist und ist eine induktive Last, die durch die übliche Freiin Tätigkeit tritt, wenn die von der Fühleinrichtung laufdiode 4 geshuntet ist. Parallel zur Thyristoreingefühlte Spannung einen vorbestimmten Wen über- 20 richtung 1 liegt ein Kippkondensator 5 und ein zweisteigt, und den durch die Last fließenden Strom durch ter oder Abschaltthyristor 6. Parallel dazu liegt ein Verringerung des Verhältnisses der Zeitabschnitte dritter oder Kipp-Thyristor 7 in Serie mit einer Invon leitendem zu nichtleitendem Zustand der Thy- duktivität 8. Die Thyristor-Einrichtung 1 hat eine ristoreinnchtung begrenzt. Tor-Elektrode, an die die Impulse eines Oszillators 9
Vorteilhaft ist die Fülleinrichtung so geschaltet, 25 uelegt werden, um die Thyristoreinrichtung 1 leitend
daß sie eine Einschaltstoßspannung im Lastkreis, an zu machen. Ein weiterer Oszillator 10 von bekannter
der Gleichstromquelle und im Thyristorkreis beim Ausbildung führt auf das Tor des Abschal t-Thyri-
Kippvorgang fühlt. stors 6 Impulse, um diesen Thyristor zu bestimmten
Zweckmäßig beinhaltet die Fühleinrichtung eine festen Zeiten leitend zu machen, nachdem die Thy-
umschaltbarc Spule, die in unmittelbarer Nähe der 30 ristoicinrichtung 1 durch Impulse an ihrem Tor lei-
Zuleiuingen zur Stromquelle angeordnet ist, so daß tend gemacht wurde.
die in der Spule beim Kippvorgang induzierte Ein- Die bisher beschriebenen Schaltungstcilc ergeben
schaltstoßspannung dazu benutzt werden kann, bei den Lcistungs-Schaltkreis der Anlage, der wie folgt
Überschreiten eines vorbestimmten Spannungswertes arbeitet: Wenn die Thyristoreinrichtung 1 im gesperr-
die Steuerkreiselemente so zu beeinflussen, daß die 35 ten Zustand ist, fließt kein Strom von der Gleich-
Inipulsfrequcnz eines Oszillators das Verhältnis von stromquelle 3 (Batterie) zur Last 2. Wenn ein erster
Leitzeit 7u Sperrzeit der Thyristoreinrichtung ver- Impuls vom Oszillator 10 an das Tor des Abschalt-
ringert. Thyristors 6 geführt wird, wird der Kippkondcnsa-
Wahlweise kann die Fühleinrichtung einen über tor 5 über die Gleichstromquelle 3 (Batterie) und die einem Abschnitt der Zuleitungen der Gleichstrom- 40 Last 2 vorwärts aufgeladen. Der Strom am Kippkonquelle liegenden Wcchselslromverstärker aufweisen. densator 5, der bei zunehmender Ladung abfällt, bedessen Ausgangsspannung bei Überschreiten eines wirkt, daß der durch den Abschalt-Thyristor 6 flievorbestimmten Wertes die Impulsfrequenz eines Os- ßende Strom unter seinen Haltewert absinkt, so daß zillators in einem das Verhältnis von leitender zu dieser sperrt. Sollte der Strom nicht unter den Haltenichtleitender Zeit der Thyristoreinrichiung verklei- 45 wert sinken, wird der Abschalt-Thyristor 6 infolge nernden Sinne regelt. der nächsten Zündung der Thyristoreinrichtung 1
Nach einer Ausbildung der Erfindung ist die Fühl- gesperrt. Nun wird ein Impuls an das Tor der Thy-
einrichtung so ausgebildet, daß sie die Einschaltstoß- ristoreinrichtung 1 gelegt, die dadurch leitend wird
spannung an der Anode der Thyristoreinrichtung und Strom von der Gleichstromquelle 3 (Batterie) zur
beim Kippen der Thyristorcinrichtung fühlt. 50 Last 2 fließen läßt.
Bei einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung der Der Kipp-Thyristor 7 wird durch die Thyristor-Erfindung ist die Fühleinrichtung so ausgebildet, daß einrichtung 1 mit dem Ergebnis gezündet, daß die sie die Differenz zwischen der Einschaltstoßspannung Thyristoren 1 und 7 und die Induktivität 8 einen an der Anode beim Kippvorgang der Thyristorein- umgekehrten Weg für den Kippkondensator 5 bilden, richtung und der Spannung der Gleichstromquelle 55 so daß seine Ladung umgekehrt wird. Weil die umfühlt, gekehrte Ladung des Kippkondensators 5 in umge-
Vorteilhaft besitzt die Regeleinrichtung eine Ein- kehrtcr Richtung fließt, wird der Kipp-Thyristor 7
richtung, um die Vorwärtsladung des Kippkonden- gesperrt. Der Abschalt-Thyristor 6 wird nun durch
sators umzupolen, eine weitere Einrichtung, um das einen Impuls des Oszillators 10 an seinem Tor ge-
Abfallcn des Kippkondensators zu verhindern und 60 zündet.
noch weitere Thyristoreinrichtungen, die leitend ge- Die Ladung am Kippkondensator 5 entlädt sich so macht werden können, um die entgegengesetzte La- über den Abschalt-Thyristor 6, wodurch die Thyridung des Kippkondensators zu entladen und dadurch storeinrichtung 1 gesperrt wird und sich der Kipp-(lie Thyristoreinrichtung zu kippen, welche die Last kondensator 5 wieder induktiv durch die Gleichmit der Gleichstromquelle verbindet. Dabei ist die 65 stromquelle 3 (Batterie) auflädt. Die Entladung de^ Fülleinrichtung so ausgebildet, daß sie die Spannung Kippkondensators 5 in diesem Augenblick wird vertier Gegenladung auf dem Kippkodensator fühlt. hindert, weil der Kipp-Thyristor 7 im gesperrten Zu
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von be- stand ist. Es mag unter gewissen Umständen wüiv
sehenswert sein, zusätzliche Induktivität in Serie mit eines Abgriffs 23, der über eine Z-Diode 24 mit der
der Stromquelle zu schalten, um dem Kippkondensa- Basis eines npn-Transistors 25 verbunden ist. Der
tor eine zusätzliche Vorwärtsiadung zu geben. Im Emitter dieses npn-Transistors 25 ist verbunden mit
allgemeinen jedoch haben der Lastkreis und die der negativen Seite der Gleichstromquelle 3 (Batte-
Stromquelle (Batterie oder andere Gleichstromquelle) 5 rie), während sein Kollektor am Verbindungspunkt
eine ausreichend große Induktivität. Der Oszillator 9 des Kondensators 14 und dem Stellwiderstand 15
enthält einen im folgenden als Flächen-Transistor 11 liegt.
bezeichneten Unijunctionstransistor, dessen eine Ba- Die Fühleinrichtung ai Leitet wie folgt: Wenn die sis-Elektrode über einen Widerstand 12 zur negativen Thyristoreinrichlung 1. durch den Abschalt-Thyri-Seite der Gleichstromquelle 3 (Batterie) geführt ist. io stör 6 kippt, entsteht ein Einschaltstoß über der Thywährend die andere Basis-Elektrode mit einer Sani- ristoreinrichtungl, der die Anodenspannung um den melschiene 13 verbunden ist. Diese liegt auf einer Betrag des Elinschaltstoßes vergrößert. Der Kondcnfesten Spannung unter der Batteriespannung, wobei sator 21 wird über die Diode 26 bis auf die höhere die Spannung der Sammelschiene 13 durch einen Anodenspannung der Thyristoreinrichtung 1 aufge-Widerstand 70 in Reihe mit einer Z-Diode 71 be- 15 laden. Der Spannungsabfall am Widerstand 22 steigt stimmt wird. Der Emitter des Flächen-Transistors 11 also um den gleichen Betrag. Die zu dieser Zeit am ist über einen Stellwiderstand 15 und einen sehr viel voreingestellten Abgriff des Widerstands 22 vornankleineren Festwiderstand 16 mit der Anode der dene Spannung kann größer oder kleiner sein als die Thyristoreinrichtung 1 verbunden. Der Abgriff des Durchbruchspannung der Diode 24. Wenn sie größer Stellwiderstandes 15 kann mechanisch verbunden 20 ist als die Durchbruchspannung der Diode 24, wird sein mit einem beweglichen Hebel, der das Fußpedal die Basis des npn-Transistors 25 positiv im Verhülleines batteriebetriebenen Fahrzeugs darstellt. Eine nis zum Emitter, der npn-Transistor wird leitend Diode 17 liegt zwischen einem Verbindungspunkt des und schließt den Kondensator 14 kurz. Im leitenden Stellwiderstands 15 mit dem Festwiderstand 16 und Zustand des npn-Transistors 25 verursacht der Kurzder Sammelschiene 13. Wenn die Spannung am Ver- 25 schluß des Kondensators 14, daß der Oszillator 9 im bindungspunkt zwischen dem Stellwiderstand 15 und Ruhezustand bleibt, so daß der nächste Impuls, der dem Festwiderstand 16 über das Potential der Sam- auf das Tor der Thyristoreinrichtung 1 und damit melschiene 13 ansteigt, wird eine Diode 17 leitend, auf das Tor des Kipp-Thyristors 7 kommt, verzögert so daß sie die Spannung am Verbindungspunkt der wird. Somit bildet der npn-Transistor 25 einen Steuer-Widerstände 15 und 16 auf dem Potential der Sam- 30 kreis für den Oszillator 9 und damit für den Hauptmelschiene 13 hält. Der gemeinsame Punkt von Wi- lastkreis.
derstand 12 und der Tor-Elektrode der Thyristor- Nach dem Einschaltstoß an der Anode der Thyrieinrichtung 1 ist mit einem Ende der Primärwicklung storeinrichtung 1 sinkt die Spannung an deren Anode 18 eines Impulstransformators 19 verbunden, wäh- auf die Spannung der positiven Seite der Gleichstromrend das andere Ende der Wicklung 18 am negativen 35 quelle 3 (Batterie) ab, und der Kondensator 21 entlädt Pol der Gleichstromquelle 3 (Batterie) liegt. Eine sich über den Widerstand 22, bis die Spannung am AbSekundärwicklung 20 des Impulstransformators 19 griff 23 unter den Wert der Durchbruchspannung der liegt zwischen dem Tor und der Kathode des Kipp- Diode 24 sinkt, wonach der npn-Transistor 25 nichtThyristors?. Dementsprechend wird, wenn ein Im- leitend wird. Der Oszillator 9 beginnt damit erneut, puls von dem Oszillator 9 zu dem Tor der Thyristor- 4° Impulse an die Tor-Elektroden der Thyristoreinricheinrichtung 1 gelangt, gleichzeitig ein Impuls vom tungl und 7 des Kipp-Thyristors zu liefern. Es ist Impulstransformator 19 auf das Tor des Kipp-Thyri- klar, daß der Einschaltstoß an der Anode der Thyristors 7 gegeben. storeinrichtung 1 beim Kippen dieser Thyristorein-
Der Oszillator 9 arbeitet wie folgt: Ein Konden- richtung von dem Laststrom abhängt, der beim Kipsator 14 wird über den Festwiderstand 16 und den 45 pen der Thyristoreinrichtung 1 fließt. Je größer der Stellwiderstand 15 auf ein Potential aufgeladen, das Arbeitsstrom beim Kippen ist, um so größer ist die ermöglicht, den Flächen-Transistor 11 leitend zu Spannung, auf die der Kondensator 21 beim Kippen machen, worauf der Kondensator 14 sich über den der Thyristoreinrichtung 1 aufgeladen wird und um Flächen-Transistor 11 und den Widerstand 12 ent- so langer dauert es, bis die Spannung am Abgriff 23 lädt. Der Kondensator 14 lädt sich dann wieder auf 50 auf einen Wert unter der Durchbruchspannung der über die Widerstände 15 und 16, so daß sich der Diode 24 sinkt, bei der der npn-Transistor 25 abge-Vorgang wiederholt und Stromimpulse über den Wi- schaltet wird. Je höher der Arbeitsstrom beim Kippen derstand 12 mit einer von der Zeitkonstanten ab- ist, um so langer wird also der Oszillator 9 seinen hängigen Folgefrequenz gehen, die, da der Fest- Ruhezustand behalten. Es gibt natürlich eine Größe widerstand 16 viel kleiner als der Stellwiderstand 15 55 des Arbeitsstromes, die beim Kippen der Thyristorist, im wesentlichen von den Werten des Konden- einrichtung 1 fließt, unterhalb der die Aufladung des sators 14 und des Stellwiderstands 15 abhängt. Kondensators 21 durch den Einschaltstoß nicht aus-
Die Schaltung weist ferner eine Fühleinrichtung reicht, um eine Spannung am Abgriff 23 des Widerauf, die die Spannung über der Thyristoreinrichtung 1 Standes 22 zu erzeugen, die ausreicht, um den npnfeststellt, wenn diese kippt, wobei es sich um die- 60 Transistor 25 leitend zu machen und damit den Osjenige Spannung handelt, auf welche der Kippkon- zillator 9 in de.i Ruhezustand zubringen. Diese Größe densator 5 bei der Umpolung der Thyristoreinrich- des Arbeitsstromes ist ein Grenzwert. Jede Tendenz, tungl vorwärts aufgeladen wird. Zu diesem Zweck den Arbeitsstrom über den Grenzwert zu steigern, liegt parallel zu Anode und Kathode der Thyristor- bringt eine Verzögerung in der Versorgung des nächeinrichtung 1 eine Serienschalrung mit einer Diode 26 65 sten Impulses für die Tor-Elektroden der Thyristor- und einem Kondensator 21, dereinem Widerstand 22 einrichtung 1 und des Kipp-Thyristors7. so daß der nebengeschaltet ist. Die Teilspannung, die an dem miniere Strom angemessen verkleinert wird.
Widerstand 22 liegt, ist bestimmt durch die Stcllune Die Schaltung von F i g. 1 zeigt, wie die Impuls-
frequenz an der Tor-Elektrode der Thyristoreinrichl*ng 1 verkleinert wird, um den mittleren Strom über die Last zu verkleinern.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung unterscheidet lieh von der in F i g. 1 gezeigten dadurch, daß die •Ine -Seite des Kondensators 21 direkt mit der Anode der Thyristoreinrichtung 1 verbunden ist, wählend die andere Seite des Kondensators über eine Diode 30 an der Kathode der Thyristoreinrichtung 1 liegt. Dem Kondensator 21 ist ein Widerstand 31 und der Diode 30 ein Widerstand 32 nebengeschaltet, dessen voreingestellter Abgriff über die Diode 24 mit dem Emitter des npn-Transistors 25 verbunden ist, dessen Basis an der negativen Seite der Gleichstromquelle 3 (Batterie) liegt.
Die Schaltung gemäß F i g. 2 arbeilet wie folgt: Beim Kippen der Thyristoreinrichtung 1 lädt sich der Kondensator 21 auf eine höhere Spannung als die positive Batteriespannung auf, nämlich auf einen Spannungswert, der gleich dem Amplitudenwert des induktiven Spannungsstoßes ist, der beim Kippen an der Anode der Thyristoreinrichtung 1 entsteht, und bei welchem es sich um die Spannung handelt, auf die der Kippkondensator 5 vorwärts aufgeladen wird. Am Ende des induktiven Spannungsstoßes erhält die Seite des Kondensators 21, die mit der Anode verbunden ist, sofort wieder positive Batteriespannung, wobei die andere Seite des Kondensators unter einen Wert der negativen Batteriespannung getrieben wird, der der Amplitude des induktiven Spannungsstoßes entspricht, der beim Kippen an der Anode der Thyristoreinrichtung 1 entsteht. Die Spannung am Abgriff 33 sinkt ebenfalls unter die negative Batteriespannung, so daß sich die Differenzspannung zwischen dem Abgriff 33 und dem Emitter des npn-Transistors 25 vergrößert. Wenn dieser Spannungsunterschied auf einen Wert ansteigt, der wesentlich größer ist als die Durchbruchspannung der Z-Diode 24, sinkt die Spannung am Emitter des npn-Transistors 25 relativ zu dessen Basis-Spannung, so daß der npn-Transistor 25 leitend wird und praktisch den Kondensator 14 kurzschließt und den Oszillator 9 im Ruhezustand hält. Der Kondensator 21 entlädt sich nun über Widerstand 31, so daß die Spannung am Abgriff 33 ansteigt und die Differenzspannung zwischen dem Abgriff 33 und dem Emitter des npn-Transistors 25 sinkt, bis der npn-Transistor 25 abschaltet und das Schwingen des Oszillators 9 erneut beginnt. Die Geschwindigkeit, mit der das Potential der mit der Diode 30 verbundenen Seite des Kondensators 21 bis zu dem des negativen Pols der Gleichstromquelle 3 (Batterie) ansteigt, hängt von der Zeitkonstanten des Kondensators 21 und des Widerstandes 31 ab sowie von der Größe der dem Kondensator 21 aufgeprägten Spannung, die durch den induktiven Impuls an der Thyristoreinrichtung 1 und dessen Kippen entsteht. Die Diode 30 läßt natürlich die mit ihr verbundene Seite des Kondensators 21 auf ein Potential fallen, das niedriger ist als das des negativen Batteriepols.
Der Vorteil der Schaltung gemäß F i g. 2 gegenüber derjenigen gemäß F i g. 1 ist, daß die Leitfähigkeit des npn-Transistors 25 in F i g. 2 und damit der Zeitabschnitt, durch den der nächste Zündimpuls des Oszillators 9 zu der Thyristoreinrichtung 1 und dem Kipp-Thyristor 7 verzögert wird, durch die Spannungsamplitude an der mit der Diode 30 verbundenen Seite des Kondensators 21 bestimmt wird.
Diese Spannungsamplitude ist gleich der Amplitude des induktiven Einschaltstoßes, die an der Anode von der Thyristoreinrichtung 1 beim Kippvorgang entsteht. Diese Stoßamplitude hängt direkt vom Arbeitsstrom ab, der unmittelbar vor dem Kippen der Thyristoreinrichtung 1 fließt. In Fig. 1 ist es die Spannung, auf die die mit der Diode 26 verbundene Seite des Kondensators 21 beim Kippen der Thyristoreinrichtung 1 aufgeladen wird, die bestimmt, ob
ίο und wie lange der nächste Impuls vom Oszillator 9 am Tor der Thyristoreinrichtung 1 verzögert wird. Die Spannung an der mit der Diode 26 verbundenen Seite des Kondensators 21, die beim Kippen der Thyristoreinrichtung 1 entsteht, ist gleich der positiven Batteriespannung plus der Einschaltstoßspannung an der Anode der Thyristoreinrichtung 1. Die Verzögerung der Zündung des nächsten Impulses am Tor der Thyristoreinrichtung 1 ist damit abhängig von der Summe der Batteriespannung und der Amplitude des Einschaltstoßes an der Anode der Thyristoreinrichtung 1 beim Kippvorgang. Da die Spannung des Einschaltstoßes durch den beim Kippen fließenden Arbeitsstrom bestimmt ist, verzögert die Schaltung gemäß F i g. 1 den nächsten Impuls, der auf das Tor der Thyristoreinrichtung 1 geführt wird. Dieser ist weniger direkt abhängig von dem Arbeitsstrom, der beim Kippen der Thyristoreinrichtung 1 fließt, als dies bei der Schaltung gemäß F i g. 2 der Fall ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 liegt eine Schaltung mit einem Widerstand 40 in Reihe mit den Z-Dioden 41 und 42, die gleiche Durchbruchspannung haben, parallel zur Gleichstromquelle 3 (Batterie), um die Sammelschienen 43 und 44 mit stabilisierten Spannungen unterhalbderBatteriespannung zu versorgen. Hierbei liegt die Schiene 43 auf der doppelten Spannung wie die Schiene 44. Eine mehrfach schaltbare Aufnahmespule 45 ist in unmittelbarer Nähe eines stromführenden Schaltgliedes 46 im negativen Zweig der Batterieleitung, der vollen Batteriestrom führt, vorgesehen. Die induktive Spannung, die in dem Arbeitsstrom führenden Kreis beim Kippen der Thyristoreinrichtung 1 entsteht, wird durch die Selbstinduktion der Gleichstromquelle 3 (Batterie) und auch durch die verteilte Schaltungsinduktivität einschließlich der Batteriezuleitungen erzeugt. Jedes Stück der Batteriezuleitung trägt zur induktiven Spannung bei, die beim Kippen der Thyristoreinrichtung 1 entsteht und bei welcher es sich um die Spannung handelt, auf die der Kippkondensator 5 vorwärts aufgeladen wird. Kurzzeitig entsteht also eine, wenn auch kleine, Spannung entlang den Batteriezuleitungen, also auch entlang dem Schaltglied 46. Durch Transformation wird die am Schaltglied 46 entstehende Spannung an der Spule 45 vergrößert. In Reihe mit der Spule 45 liegen ein induktiver Festwiderstand 47 und parallel zu beiden ein voreingestellter ohmscher Widerstand 48. Die Widerstände dämpfen die in der Spule 45 induzierten Spannungen und die Spannung, die an dem Teil des voreingestellten Widerstandes 48 entsteht, der in Reihe mit einem Kondensator 49 und einer Diode 5fl liegt.
Die Spule 45 ist so geschaltet, daß wenn ein Einschaltstoff in dem Schaltglied 46 eine Spannung in der Spule 45 induziert, das mit dem induktiven Festwiderstand 47 verbundene Ende im Verhältnis zum anderen Spulenende negativ wird. Die Diode 50 isi
damit vorwärts vorgespannt, so daß der Kondensator 49 auf der mit der Diode 50 verbundenen Seile negativ wird im Verhältnis zu der Seite, die mit der Schiene 44 verbunden ist. Der gemeinsame Punkt der Diode 50 und des Kondensators 49 ist über einen Widerstand 51 mit der Basis eines pnp-Transistors 52 verbunden. Dessen Emitter ist mit der Schiene 44 und dessen Kollektor über einen Widerstand 53 mit der Basis eines npn-Transistors 54 verbunden. Die Basis des pnp-Transistors 52 ist über eine Diode 55 und einen Widerstand 155 mit der Sammelschiene 43 verbunden. Wenn der Kondensator 49 infolge des Spannungsimpulses an der Spule 45 aufgeladen wird, wird die Basis des pnp-Transistors 52 zunehmend negativ und der pnp-Transistor 52 leitend. Damit überschreitet natürlich die Amplitude des induktiven Spannungsstoßes an der Spule 45 auch die Spannung, auf die der Kondensator 49 aufgeladen wird, um einen vorbestimmten Wert. Die Dauer der Leitfähigkeit des pnp-Transistors 52 hängt also von der Spannung ab, auf die der Kondensator 49 durch den Einschaltstoß in der Spule 45 aufgeladen wird.
Der Emitter des npn-Transistors 54 ist mit der negativen Batterieseite verbunden, und über dem Emitter und Kollektor des npn-Transistors 54 liegt ein Kondensator 58, der von der Sammelschiene 43 über die Widerstände 56 und 57 aufgeladen wird. Der Widerstand 57 ist veränderbar, z. B. im Falle eines batteriebetriebenen Fahrzeuges mittels eines Stellpedals des Fahrzeuges. Durch die Änderung des Widerstands 57 ändert sich die Impulsfrequenz an der Tor-Elektrode der Thyristoreinrichtung 1. Wenn der pnp-Transistor 52 leitend ist, wird die Basis des npn-Transistors 54 positiv, so daß der npn-Transistor 54 leitend wird und damit den Kondensator 58 kurzschließt. Dieser liegt zwischen dem Kollektor und Emitter des npn-Transistors 54.
Die Verbindung des Kollektors des npn-Transistors 54 mit dem Kondensator 58 ist über einen Widerstand 59 mit dem Emitter des pnp-Transistors 60 verbunden, dessen Basis und Kollektor mit einem npn-Transistor 61 verbunden sind. Dessen Emitter liegt an der negativen Batterie-Sammelschiene. Die Basis des pnp-Transistors 60 ist über die Primärwicklung 62 eines Impulstransformators 63 und einen Widerstand 64 mit der Schiene 44 verbunden. Der Impulstransformator 63 hat zwei Sekundärwicklungen 65 und 66, die jeweils über das Tor und die Kathode der 'Hiyristoreinrichtung 1 bzw. des Kipp-Thyristors 7 geschaltet sind.
Die Schaltungselemente 56 bis 66 bilden einen Kipp-Generator, der, wenn er nicht durch die Leitfähigkeit des npn-Transistors 54 in Ruhe bleibt. Impulse in die Primärwicklung 62 des Impulstransformators 63 und damit an die Tor-Elektroden der Thyristoreinrichtung 1 und des Kipp-Thyristors 7 gibt. Jedesmal wenn die Ladung des Kondensators $8 einen vorbestimmten Wert überschreitet, entsteht in der Primärwicklung des Impulstransformators 63 «in Impuls, der den Emitter des pnp-Transistors 60 !ausreichend positiv gegenüber der Basis macht, um ilen pnp-Transistor 60 leitend zu machen. Damit wird die Basis des npn-Transistors 61 zunehmend positiv gegenüber seinem Emitter und macht den npn-Transistor 61 leitend. Der Kondensator 58 entlädt sich »un schnell über die Transistoren 60 und 61, wobei der Kollektorstrom des npn-Transistors 61 einen Impuls in der Primärwicklung 62 und entsprechende Impulse in der Sekundärwicklung des Impulstransformators 63 erzeugt. Die Frequenz dieser Impulse hängt von der Frequenz der Leitfähigkeitszustünde der Transistoren 60 und 61 ab, die wiederum, wenn der npn-Transistor 54 nichtleitend ist, von der Zeil abhängt, die benötigt wird, um den Kondensator 58 so weit aufzuladen, daß die Transistoren 60 und 61 leitend werden. Die Ladezeit des Kondensators 58 hängt von der Stellung des Stellwiderstandcs 57 ab.
ίο So wie der Widerstand des Stellwiderstandcs 57, der mit dem Kondensator 58 in Reihe liegt, verkleinert wird, steigen die Aufladegeschwindigkeit des Kondensators 58 und die Impulsfrequenz an den Tor-Elektroden der Thyristoreinrichtung 1 und des Kipp-
Thyristors 7.
Bei der Schaltung gemäß Fig. 3 wird bei jedem Kippen der Thyristoreinrichtuiig 1 eine induktive Spannung im Schaltglied 46 proportional zu der Spannung auftreten, auf die der Kippkondensator 5
vorwärts aufgeladen wird, deren Größe abhängig ist von dem Strom der unmittelbar vor dem Kippvorgang Hießt. Dieser Wert bestimmt daher die Größe des Einschaltstoßes, der über einen Transformator an der Aufnahmespule 45 erscheint. Die Höhe der
Spannung, bis zu der der Kondensator 49 durch den Einschakstoß aufgeladen wird, hängt von der Amplitude der Stoßspannung ab. Wenn die Spannung, mit der der Kondensator 49 somit aufgeladen wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird der
pnp-Transistor 52 für einen Zeitabschnitt leitend, der von der Größe der Spannung über dem vorbestimmten Wert abhängt, der bei der Ladung des Kondensators 49 erreicht wird. Je höher die Spannung ist, bis zu der der Kondensator 49 sich auflädt, um
so langer ist die Zeit, um die Ladung auf einen Wert unterhalb der bestimmten Größe abzuschwächen. Wenn der pnp-Transistor 52 leitend ist, macht er den npn-Transislor 54 ebenfalls leitend. Damit entsteht über dem Kondensator 58 ein Kurzschluß, der
die Aufladung dieses Kondensators über die Widerstände 56 und 57 verhindert. Solange die Aufladung des Kondensators 58 auf diese Weise verhindert wird, bleibt der Kipp-Generator, der aus den Teilen 56 bis 66 besteht, in Ruhe. Die nächsten Impulse an die
lor-Elektroden der Thyristorcinrichtung 1 und des Kipp-Thyristors 7 werden verzögert, so daß der mittlere Strom über die Last verringert wird. Die Impulsverzögerung für die Thyristoreinrichtung 1 und den Kipp-Thynslor 7 wird beendet, wenn der npn-Tran-
sistor 54 nichtleitend wird. Das hängt wieder davon ab, ob der pnp-Transistor 52 nichtleitend wird. Letzterer wird nichtleitend, wenn die Ladespannung am Kondensator 49 auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist. Das Wiederzünden der Thyristorcin-
richtung 1 und des Kipp-Thyristors 7, dem das Kippen der Thyristoreinrichtung 1 folgt, erzeugt einen weiteren Impuls an der Aufnahmespule 45, welcher, wenn dessen Größe unter einem bestimmten Wert oleibt. den Kondensator 49 nicht genügend auflädt,
um die Transistoren 52 und 54 leitend werden zu lassen und damit den Ausgang des Kipp-Generators zu unterdrücken. Wenn die Größe des der Aufnahmespule aufgeprägten Impulses jedoch ausreichend ist. den Kondensator 49 über den vorbestimmten Wert
aufzuladen, werden die Transistoren 52 und 54 erneut leitend mit dem Ergebnis, daß die nächsten Impulse zu den Tor-Elektroden der Thyristoreinrichtung 1 und des Kipp-Thyristors 7 wieder verzögert
werden. Impulsverzögerungen an der Thyristoreinrichtung 1 und dem Kipp-Thyristor 7 treten somit nur ein, wenn der Strom, der kurz vor dessen Kippen durch die Thyristoreinrichtung 1 fließt, viel größer ist als der Strom-Grenzwert. Es ist einleuchtend, daß die Aufnahmespule 45, die Widerstände 47 und 48, der Kondensator 49 und die Diode 50 einen Spannungs-Fühlkrcis versorgen, der eine induktive Spannung fühlt, die beim Kippen der Thyristoreinrichtung 1 entsteht, während die Transistoren 52 und 54 und ihre Schaltungselemente als Stellorgane zur Begrenzung des Arbeitsstromes wirken, wenn die induktive Spannung, die durch die Spule 45 gemessen wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Die Schaltung gemäß Fig. 3 wird von Batterie-Spannungsschwankungen, die von anderen Belastungen als der Last 2 herrühren, weniger beeinflußt als die Schaltungen gemäß F i g. 1 und 2. An Stelle der mehrfach umstellbaren Aufnahmespule kann ein Wechselstromverstärker an das Schaltglied 46 angeschlossen werden, dessen Ausgang an einer Impedanz liegt, die in Fig. 3 an Stelle der Spule 45 eingesetzt wird.
Gemeinsam ist den Schaltungen gemäß Fig. 1, 2 und 3, daß die Begrenzung des Stromes im Batteriekreis durch Änderung der Impulsfrequenz, die an der Thyristoreinrichtung 1 liegt, erreicht wird.
In der Schaltung gemäß F i g. 4, die nachfolgend beschrieben wird, wird die Strombegrenzung durch die Regelung der Zeiten des Stromdurchgangs in der Thyristoreinrichtung 1 erreicht, d. h., es wird die Breite der Stromimpulse durch die Thyristoreinrichtung 1 gesteuert.
Die Schaltung gemäß Fig. 1 kann auch dazu benutzt werden, den Oszillator 10 zu steuern, anstatt Impulse an die Thyristoreinrichtung 1 und den Kipp-Thyristor 7 zu geben. Wenn jedoch der Oszillator 10 gesteuert wird, muß die Zündung des Abschalt-Thyristors 6 in Voreilung gebracht werden, damit der mittlere Strom durch die Last 2 verkleinert wird, anstatt daß die Verzögerung benutzt wird, wie sie bei Steuerung der Thyristoreinrichtung 1 und des Kipp-Thyristors 7 notwendig ist.
In Fi g. 4 ist eine andere Ausführungsform für die Steuerung des Oszillators 10 (vgl. Fig. 1) gegenüber der Ausführungsform gezeigt, mit der der Oszillator 9 (vgl. Fig. 1) gesteuert wird, der die Impulse an die Thyristoreinrichtung 1 und den Kipp-Thyristor 7 (vgl. Fig. 3) gibt. Bei der in Fig. 4 dargestellten Regeleinrichtung wird wie in den vorhergehenden Figuren eine Spannung abgefühlt, die von der Spannung abhängig ist, auf welche der Kippkondensator 5 bei der Umpolung der Thyristoreinrichtung 1 vorwärts aufgeladen wird.
In Fi g. 4 ist der Oszillator für die Steuerung der Thyristoreinrichtung 1 und des Kipp-Thyristors 7 mit 100 bezeichnet. Zwischen der Anode des Abschalt-Thyristors 6 und dem negativen Pol der Gleichstromquelle 3 (Batterie) liegt in Serie ein Stellwiderstand 101 und ein Kondensator 102, an deren gemeinsamem Punkt der Emitter eines Flächen-Transistors 103 liegt. Der Stellwiderstand 101 kann bei einem batteriebetriebenen Fahrzeug durch das Stellpedal des Fahrzeuges betätigt werden. Von der Anode des Abschalt-Thyristors 6 zum Emitter des Flächen-Transistors 103 führt auch eine Serienschaltung eines Widerstandes 104 mit einer Z-Diode 105. Eine der Basis-Elektroden des Flächen-Transistors 103 liegt direkt an einer Sammelschiene 109, die mittels eines Netzwerkes auf einer Spannung gehalten wird, die unter der Batteriespannung liegt. Das Netzwerk, bestehend aus Widerstand 106 in Reihe mit einer Z-Diode 107, liegt an den Batterieklemmen. Die andere Basis-Elektrode liegt direkt an der Torso Elektrode des Abschalt-Thyristors 6 und über einen Widerstand 108 am negativen Pol der Gleichstromquelle 3 (Batterie).
Wenn durch die Zündung der Thyristoreinrichtung 1 und des Kipp-Thyristors 7 die Spannung, auf die der Kipp-Kondensator 5 durch die vorherige Zündung des Abschalt-Thyristors 6 vorwärts aufgeladen wird, umgekehrt wird, wird der Kondensator 102 über den Stellwiderstand 101 entsprechend der Stellung des Stellwiderstandes 101 aufgeladen. Wenn die Spannungshöhe des Kondensators 102 einen vorbestimmten Wert erreicht, wird der Kondensator über den Flächen-Transistor 103 entladen. Dadurch entsteht ein Impuls am Tor des Abschalt-Thyristors 6. Daher wird die Dauer der Leitfähigkeit der Thyristoreinrichtung 1, wenn der mittlere Strom unter einem Grenzwert liegt, von der Stellung des Stellwiderstands 101 abhängig. Wenn der beim Kippen der Thyristoreinrichtung 1 fließende Strom einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird die Spannung, auf die der Kondensator 5 zuerst vorwärts und dann umgekehrt aufgeladen wird, bis zu einem Wert ansteigen, bei dem die DifTerenzspannung zwischen der Anode des Abschalt-Thyristors 6 und dem Emitter des Flächen-Transistors 103 die Durchbruchspannung der Z-Diode 105 überschreitet mit dem Ergebnis, daß der Kondensator 102 über den Widerstand 104 und die Z-Diode 105 schneller aufgeladen wird, als dies über den Stellwiderstand 101 gescheher könnte. Entsprechend entlädt sich der Kondensatoi 102 schneller über den Flächen-Transistor 103, und der nächste Impuls am Tor des Abschalt-Thyristors ί kommt früher, so daß auch die Thyristoreinrichtung 1 früher kippt und der mittlere Strom durch die Thyristoreinrichtung 1 kleiner wird, weil die Zeit dei Leitfähigkeit der Thyristoreinrichtung 1 kleiner wird
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 aufweist, dessen Ausgangsspannung bei Über- Pateniansprüche: schreiten eines vorbestimmten Wertes die Impulsfrequenz eines Oszillators im das Verhältnis von
1. Regeleinrichtung zur Regelung des einer leitender zu nichtleitender Zeit der Thyristor-Last von einer Gleichstromquelle zugeführten 5 einrichtung (1) verkleinernden Sinne regelt,
mittleren Stroms, wobei die Last und die Quelle 7. Regeleinrichtung nach einem der vorherjeweüs eine Induktivität aufweisen, mit einer Thy- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ristoreinrichtung als Längsstellglied derart, daß daß die Gleichstromquelle (3) eine Batterie ist.
bei Leitendsein der Thyristoreinrichtung Strom
von der Quelle durch die Last fließt und die Leit- io
lähigkeitsperioden der Thyristoreinrichtung den
mittleren Strom durch die Last bestimmen, mit
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