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Title:
POWER CONVERTER WITH ACTIVELY CONTROLLABLE COMMUTATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/053602
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a power converter with actively controllable commutation. Said power converter is connected to an a/c or three-phase voltage system and is preferably configured in a bridge circuit. The invention is characterised in that the main current valves of the power converter have a reverse blocking action and are constantly controllable in the forward direction and in that if, after the next valve to carry the current has been activated, the commutation voltage which is effective in the commutation circuit from the last valve to carry the current to the next becomes unacceptably high in terms of the effects it causes on the a/c side, a constant, variable voltage which is also positive in the direction of the targeted current flow and optionally, current-dependent, is set between the main current electrodes of the valve which is next to carry the current by influencing the controlled system of said valve. This voltage is set at a value high enough to reduce the commutation voltage which is effective in the commutation circuit from the last valve to carry the current to the next to the extent that the effects it causes on the a/c side are admissible.

Inventors:
BOEHRINGER ANDREAS (DE)
FRANTZHELD JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/002383
Publication Date:
October 21, 1999
Filing Date:
April 08, 1999
Export Citation:
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Assignee:
BOEHRINGER ANDREAS (DE)
FRANTZHELD JUERGEN (DE)
International Classes:
H02M7/219; (IPC1-7): H02M7/219
Domestic Patent References:
WO1998058439A11998-12-23
Foreign References:
US5432695A1995-07-11
US5633793A1997-05-27
DE19634905A11998-03-05
US4597037A1986-06-24
EP0757389A11997-02-05
Other References:
YAMAGUCHI T ET AL: "A NOVEL PWM STRATEGY TO MINIMIZE SURGE VOLTAGE FOR CURRENT SOURCE CONVERTER", IAS '96. CONFERENCE RECORD OF THE 1996 IEEE INDUSTRY APPLICATIONS CONFERENCE 31ST. IAS ANNUAL MEETING, SAN DIEGO,CA, OCT. 6 - 10, 1996, vol. 2, no. MEETING 31, 6 October 1996 (1996-10-06), INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, pages 1085 - 1091, XP000731238, ISBN: 0-7803-3545-7
CHOI J Y ET AL: "A SINGLE-PHASE/THREE-PHASE COMPATIBLE SOFT-SWITCHED AC-TO-DC CONVERTER", EPE '97. 7TH. EUROPEAN CONFERENCE ON POWER ELECTRONICS AND APPLICATIONS, TRONDHEIM, SEPT. 8 - 10, 1997, vol. 1, no. CONF. 7, 8 September 1997 (1997-09-08), EPE ASSOCIATION, pages 1464 - 1469, XP000768104, ISBN: 90-75815-02-6
ESPINOZA J R ET AL: "STATE VARIABLE DECOUPLING AND POWER FLOW CONTROL IN PWM CURRENT -SOURCE RECTIFIERS", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, vol. 45, no. 1, 1 February 1998 (1998-02-01), pages 78 - 87, XP000735207, ISSN: 0278-0046
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 098, no. 001 30 January 1998 (1998-01-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 098, no. 012 31 October 1998 (1998-10-31)
Attorney, Agent or Firm:
BARTELS & PARTNER (Lange Strasse 51 Stuttgart, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. An ein Wechseloder Drehspannungssystem anschließbarer, vorzugsweise in Brücken schaltung ausgeführter Stromrichter mit Stromventilen, zwischen denen aufgrund von auftretenden Kommutierungsspannungen ein Strom kommutierbar ist, wobei die Kommutierungsspannung bei einer Kommutierung des Stromes zwischen Stromzuflußelektroden und Stromabflußelektroden aufweisenden Ventilen, deren Stromzuflußelektroden zu einem Sammelpunkt zusammengekoppelt sind, durch mindestens einen Strompfad, in dem eine positive Spannung zwischen dem Sam melpunkt der Stromzuflußelektroden und einer der Stromabflußelektroden der an ihren Stromzuflußelektroden zusammengekoppelten Ventile aufgebaut wird, derart einstellbar ist, daß die Kommutierung des Stromes zwischen den Stromventilen bei zulässigen Kommutierungsspannungen erreichbar ist, und/oder die Kommutierungsspannung bei einer Kommutierung des Stromes zwischen Stromzuflußelektroden und Stromabflußelektroden aufweisenden Ventilen, deren Stromabflußelektroden zu einem Sammelpunkt zusammengekoppelt sind, durch mindestens einen Strompfad, in dem eine negative Spannung zwischen dem Sam melpunkt der Stromabflußelektroden und einer der Stromzuflußelektroden der an ihren Stromabflußelektroden zusammengekoppelten Ventile aufgebaut wird, derart einstellbar ist, daß die Kommutierung des Stromes zwischen den Stromventilen bei zulässigen Kommutierungsspannungen erreichbar ist.
2. An ein Wechseloder Drehspannungssystem angeschlossener, vorzugsweise in Brük kenschaltung ausgeführter Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Hauptstromventile in Rückwärtsrichtung sper ren und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbar sind, und daß dann, wenn nach dem Einschalten des anschließend zur Stromführung bestimmten Ventils die im Kommu tierungskreis vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromfüh rung bestimmten Ventil wirksame Kommutierungsspannung im Hinblick auf die durch sie verursachten wechselstromseitigen Rückwirkungen unzulässig groß wür de, durch eine Beeinflussung der Steuerstrecke des anschließend zur Stromführung bestimmten Ventils zwischen dessen Hauptstromelektroden eine, in Richtung des angestrebten Stromflusses positive, konstante oder variable, gegebenenfalls auch stromabhängige Spannung eingestellt wird, die jeweils so groß ist, daß die nun mehr im Kommutierungskreis vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil wirksame Kommutierungsspannung klein ge nug wird, daß die durch sie verursachten wechselstromseitigen Rückwirkungen zu 15essig sind.
3. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dasjenige Ventil, das im Verlauf der genannten Kommutierung vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromfüh rung bestimmten Ventil die Stromführung abgegeben hat, während seiner an schließenden, bis zu seinem nächsten Wiedereinschalten reichenden Sperrdauer durch eine Beeinflussung seiner Steuerstrecke jeweils mindestens so weit in seinen sperrenden Zustand versetzt und dort gehalten wird, daß es seiner weiteren Span nungsbeanspruchung in Vorwärtsrichtung voll ausgeschaltet standhält, und daß dasjenige Ventil, das im Verlauf der genannten Kommutierung vom bisher strom führenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil die Stromführung übernommen hat, während seiner anschließenden, bis zum Beginn seiner nächsten Stromabgabe reichenden Leitdauer durch eine Beeinflussung seiner Steuerstrecke jeweils mindestens so weit in seinen leitenden Zustand versetzt und dort gehalten wird, daß es seiner weiteren Strombeanspruchung in Vorwärtsrich tung voll eingeschaltet standhält.
4. An ein Wechseloder Drehspannungssystem angeschlossener, vorzugsweise in Brük kenschaltung ausgeführter Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Hauptstromventile in Rückwärtsrichtung sper ren und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbar sind, und daß dann, wenn nach dem Einschalten des anschließend zur Stromführung bestimmten Ventils die im Kommu tierungskreis vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromfüh rung bestimmten Ventil wirksame Kommutierungsspannung für eine erfolgreiche Kommutierung zu klein ist, durch eine Beeinflussung der Steuerstrecke des bisher stromführenden Ventils zwischen dessen Hauptstromelektroden eine, in Richtung des vorliegenden Stromflusses positive, konstante oder variable, gegebenenfalls auch stromabhängige Spannung eingestellt wird, die zum einen jeweils groß genug ist, daß sich die angestrebte Kommutierung vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil nunmehr erfolgreich vorzieht, und die zum anderen jeweils nur so groß ist, daß die nunmehr im Kommutie rungskreis vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil wirksame Kommutierungsspannung klein genug bleibt, daß die durch sie verursachten wechselstromseitigen Rückwirkungen zulässig sind.
5. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dasjenige Ventil, das im Verlauf der genannten Kommutierung vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromfüh rung bestimmten Ventil die Stromführung abgegeben hat, während seiner an schließenden, bis zu seinem nächsten Wiedereinschalten reichenden Sperrdauer durch eine Beeinflussung seiner Steuerstrecke jeweils mindestens so weit in sei nem sperrenden Zustand gehalten wird, daß es seiner weiteren Spannungsbean spruchung in Vorwärtsrichtung voll ausgeschaltet standhält, und daß dasjenige Ventil, das im Verlauf der genannten Kommutierung vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil die Stromführung übernommen hat, während seiner anschließenden, bis zum Beginn seiner nächsten Stromabgabe reichenden Leitdauer durch eine Beeinflussung seiner Steuerstrecke jeweils mindestens so weit in seinem leitenden Zustand gehalten wird, daß es sei ner weiteren Strombeanspruchung in Vorwärtsrichtung voll eingeschaltet standhält.
6. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 oder 3 und einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stromrichter je nach Einsatzbedarf entweder von einer der in den Ansprüchen 2 und 3 beschriebenen Betriebsweisen oder von einer der in den Ansprüchen 4 und 5 beschriebenen Betriebsweisen Gebrauch macht.
7. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 oder 3 und einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stromrichter während ein und derselben Kommutierungsvorgänge sowoh ! von einer der in den Ansprüchen 2 und 3 be schriebenen Betriebsweisen als auch von einer der in den Ansprüchen 4 und 5 be schriebenen Betriebsweisen Gebrauch macht.
8. Kombination aus mindestens einem ersten, in Brückenschaltung ausgeführten Strom richter nach Anspruch 2 bis 7 und mindestens einem zweiten, in Brückenschaltung ausgeführten Stromrichtern nach einem der Ansprüche 2 bis 7, die gemeinsam an das selbe Wechseloder Drehspannungssystem angeschlossen sind und auf ihren jeweili gen Gleichspannungsseiten antiparallel verbunden sind.
9. Kombination aus mindestens einem ersten, in Brückenschaltung ausgeführten Strom richter nach Anspruch 4 oder 5 und einem zweiten, in Brückenschaltung ausgeführten Diodenstromrichter (25), die gemeinsam an dasselbe Wechseloder Drehspannungssy stem angeschlossen sind und auf ihren jeweiligen Gleichspannungsseiten antiparallel verbunden sind.
10. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 oder Stromrichterkombination nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperren den und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile entfernt und je weils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von einem, in Vorwärtsrich tung stetig steuerbaren Hauptstromventil (26) und von einer Diode (27) ersetzt sind.
11. Stromrichter oder Stromrichterkombination nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dort enthaltenen Dioden (27), die beim vorgese henen Einsatz nicht mit Rückwärtsspannung beansprucht werden, überbrückt sind und damit entbehrlich sind.
12. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, oder Stromrichterkombination nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrich tung stetig steuerbaren Hauptstromventile herausgenommen und angesichts dessen im folgenden auch kurz als"herausgenommene Hauptstromventile"bezeichnet werden, und daß für jedes einzelne dieser"herausgenommenen Hauptstromventi le"ein, an dessen Stelle tretendes, rückwärts sperrendes sowie einund ausschalt bares Hauptstromventil ersatzweise eingefügt wird, das angesichts dessen im fol genden auch kurz als"ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil (29)"bezeichnet wird, und daß die"ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)"in derselben Richtung zur Stromführung fähig sind wie jene"herausgenommenen Hauptstrom ventile", an deren Stelle die"ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)"tre ten, daß parallel zu jedem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)", von dessen Stromzuflußelektrode, der sogenannten Anode, zu dessen Stromabflußelektrode, der sogenannten Kathode, jeweils ein Hilfsstrompfad geschaffen. ist, der in dersel ben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie jenes"ersatzweise eingefügte Haupt stromventil (29)", zu dessen AnodenKathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel I i egt, daß in jedem dieser Hilfsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Hilfs strompfad gehörenden Diodenstrecke enthalten ist, und daß in den einzelnen Hilfsstrompfaden jeweils ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, in Rück wärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbares Stromventil vorhanden ist, welches nachstehend als"in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbares Hilfsstromventil (30)"bezeichnet wird, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"er satzweise eingefügte Hauptstromventil (29)"eingeschaltet ist, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"er satzweise eingefügte Hauptstromventil (29)"ausgeschaltet ist, und daß das in je nem Hilfsstrompfad, der zu diesem"ersatzweise eingefügten Hauptstromven til (29)"parallel liegt, enthaltene"in Rückwärtsrichtung sperrende und in Vor wärtsrichtung stetig steuerbare Hilfsstromventil (30)"ebenfalls voll ausgeschaltet ist, und daß dann, wenn zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ur sprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenen Haupt stromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Strom flusses positive, konstante oder variable, gegebenenfalls auch stromabhängige Spannung usoll eingestellt werden soll, dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung findet, daß jenes"ersatzweise eingefügte Hauptstrom ventil (29)", das an die Stelle des genannten, vorliegend"herausgenommenen Hauptstromventils"getreten ist, abgeschaltet ist und zwischen den Hauptstrom elektroden des in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)"parallel liegt, enthaltenen"in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hilfsstromventils (30)"in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses die Spannung usoll einge stellt wird.
13. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, oder Stromrichterkombination nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrich tung stetig steuerbaren Hauptstromventile herausgenommen und angesichts dessen im folgenden auch kurz als"herausgenommene Hauptstromventile"bezeichnet werden, und daß für jedes einzelne dieser"herausgenommenen Hauptstromventi le"ein, an dessen Stelle tretendes, rückwärts sperrendes sowie einund ausschalt bares Hauptstromventil ersatzweise eingefügt wird, das angesichts dessen im fol genden auch kurz als"ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil (29)"bezeichnet wird, und daß die"ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)"in derselben Richtung zur Stromführung fähig sind wie jene"herausgenommenen Hauptstrom ventile", an deren Stelle die"ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)"tre ten, daß parallel zu jedem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)", von dessen Stromzuflußelektrode, der sogenannten Anode, zu dessen Stromabflußelektrode, der sogenannten Kathode, jeweils ein Hilfsstrompfad geschaffen ist, der in dersel ben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie jenes"ersatzweise eingefügte Haupt stromventil (29)", zu dessen AnodenKathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel I i egt, daß in jedem dieser Hilfsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Hilfs strompfad gehörenden Diodenstrecke enthalten ist, und daß in den einzelnen Hilfsstrompfaden jeweils eine, gegebenenfalls mehrfach genutzte, Spannungssen ke (32) und jeweils ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, rückwärts sperrendes sowie einund ausschaltbares Stromventil aufeinander folgen, wobei das letzte nannte nachstehend auch als"rückwärts sperrendes sowie einund ausschaltbares Hilfsstromventil (33)"bezeichnet wird, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"er satzweise eingefügte Hauptstromventil (29)"eingeschaltet ist, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"er satzweise eingefügte Hauptstromventil (29)"ausgeschaltet ist, und daß das in je nem Hilfsstrompfad, der zu diesem"ersatzweise eingefügten Hauptstromven til (29)"parallel liegt, enthaltene"rückwärts sperrende sowie einund ausschaltba re Hilfsstromventil (33)"ebenfalls ausgeschaltet ist, und daß dann, wenn zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ur sprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenen Haupt stromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Strom flusses positive, konstante oder variable, gegebenenfalls auch stromabhängige Spannung usoll eingestellt werden soll, dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung findet, daß jenes"ersatzweise eingefügte Hauptstrom ventil (29)", das an die Stelle des genannten, vorliegend"herausgenommenen Hauptstromventils"getreten ist, abgeschaltet ist, und daß das in jenem Hilfs strompfad, der zu diesem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)"parallel liegt, enthaltene'! rückwärts sperrende sowie einund ausschaltbare Hilfsstrom ventil (33)"eingeschaltet ist, und daß die von dem durch dieses"rückwärts sper rende sowie einund ausschaltbare Hilfsstromventil (33)"fließenden Strom genutz te Spannungssenke (32) so eingestellt ist, daß an dieser Spannungssenke (32) von einem über sie fließenden Strom, in Richtung dieses Stromflusses, eine Spannung wachgerufen wird, welche den Wert usoll aufweist.
14. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, oder Stromrichterkombination nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrich tung stetig steuerbaren Hauptstromventile herausgenommen und angesichts dessen im folgenden auch kurz als"herausgenommene Hauptstromventile"bezeichnet werden, und daß für jedes einzelne dieser"herausgenommenen Hauptstromventi le"ein, an dessen Stelle tretendes, rückwärts sperrendes sowie einund ausschalt bares Hauptstromventil ersatzweise eingefügt wird, das angesichts dessen im fol genden auch kurz als"ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil (29)"bezeichnet wird, und daß die"ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)"in derselben Richtung zur Stromführung fähig sind wie jene"herausgenommenen Hauptstrom ventile", an deren Stelle die"ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)"tre ten, daß parallel zu jedem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)", von dessen Stromzuflußelektrode, der sogenannten Anode, zu dessen Stromabflußelektrode, der sogenannten Kathode, jeweils ein Hilfsstrompfad geschaffen ist, der in dersel ben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie jenes"ersatzweise eingefügte Haupt stromventil (29)", zu dessen AnodenKathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel liegt, daß in jedem dieser Hilfsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Hilfs strompfad gehörenden Diodenstrecke enthalten ist, und daß in den einzelnen Hilfsstrompfaden jeweils eine Reihenschaltung enthalten ist, in der ein, gegebenen falls mehrfach genutztes, rückwärts sperrendes sowie einund ausschaltbares Stromventil, das nachstehend auch als"rückwärts sperrendes sowie einund aus schaltbares Hilfsstromventil (33)"bezeichnet wird, und die, gegebenenfalls mehr fach genutzte, Primärwicklung (34) eines Transformators (35) aufeinander folgen, und daß die Sekundärwicklung (36) des Transformators (35) über eine Gleich richterschaltung (37) an eine Spannungssenke angeschlossen ist, wobei als solche vorzugsweise die Gleichspannungsseite des Stromrichters herangezogen wird, daß parallel zu jedem vorgenannten Hilfsstrompfad oder parallel zu jeder vorge nannten Reihenschaltung aus dem"rückwärts sperrenden sowie einund aus schaltbaren Hilfsstromventil (33)"und der Primärwicklung (34) des Transforma tors (35) ein Entmagnetisierungsstrompfad geschaffen ist, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie jener Teil des Hilfsstrompfads, der zu diesem Ent magnetisierungsstrompfad parallel liegt, daß in jedem dieser Entmagnetisierungsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Entmagnetisierungsstrompfad gehörenden Diodenstrecke enthalten ist und daß in den einzelnen Entmagnetisierungsstrompfaden jeweils eine, gegebe nenfalls mehrfach genutzte, Spannungssenke (38) und jeweils ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, rückwärts sperrendes sowie einund ausschaltbares Stromven til aufeinander folgen, wobei das letztgenannte nachstehend auch als"rückwärts sperrendes sowie einund ausschaltbares Entmagnetisierungsstromventil (39)"be zeichnet wird, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet wird, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"er satzweise eingefügte Hauptstromventil (29)"eingeschaltet wird, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet wird, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"er satzweise eingefügte Hauptstromventil (29)"ausgeschaltet wird, daß dann, wenn zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ur sprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenen Haupt stromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Strom flusses positive, konstante oder variable, gegebenenfalls auch stromabhängige Spannung u n eingesteitt werden soll, dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung findet, daß jenes"ersatzweise eingefügte Hauptstrom ventil (29)", das an die Stelle des genannten, nunmehr"herausgenommenen Hauptstromventils"getreten ist, abgeschaltet wird, und daß das in jenem Hilfs strompfad, der zu diesem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)"parallel liegt, enthaltene"rückwärts sperrende sowie einund ausschaltbare Hilfsstrom ventil (33)"eingeschaltet wird, und daß das Übersetzungsverhäitnis jenes Trans formators (35), dessen Primärwicklung (34) von dem durch das unmittelbar vorste hend genannte"rückwärts sperrende sowie einund ausschaltbare Hilfsstrom ventil (33)"fließenden Strom durchsetzt wird, so gewählt ist, daß an dieser Pri märwicklung (34) von einem über sie fließenden Strom, in Richtung dieses Strom flusses, eine Spannung wachgerufen wird, welche den Wert usoll aufweist, daß dann, wenn der Strom durch den Hilfsstrompfad, in dem das vorstehend ge nannte"rückwärts sperrende sowie einund ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" enthalten ist, auf einen Wert abgesunken ist, der im Bereich des auf die Primär wicklung (34) des Transformators (35) bezogenen Magnetisierungsstroms des Transformators (35) liegt, das vorstehend genannte"rückwärts sperrende sowie ein und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)"wieder abgeschaltet und jenes"rückwärts sperrende sowie einund ausschaltbare Entmagnetisierungsstromventil (39)"einge schaltet wird, welches im Parallelpfad zu jenem Pfad liegt, der das vorstehend ge nannte"rückwärts sperrende sowie einund ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" enthält, und daß die eingesetzten"rückwärts sperrenden sowie einund ausschaltbaren Entma gnetisierungsstromventile (39)"jeweils wieder ausgeschaltet werden, nachdem ein zuvor durch sie geflossener Strom auf Null abgeklungen ist.
15. Stromrichter oder Stromrichterkombination nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß die dort enthaltenen, rückwärts sperrenden sowie einund ausschaltbaren Hauptstromventile entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihen schaltung von jeweils einem einund ausschaltbaren Hauptstromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind, und daß die dort enthaltenen,"in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrich tung stetig steuerbaren Hilfsstromventile (30)"entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind.
16. Stromrichter oder Stromrichterkombination nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß die dort enthaltenen, rückwärts sperrenden sowie einund ausschaltbaren Hauptstromventile entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihen schaltung von jeweils einem einund ausschaltbaren Hauptstromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind, daß die dort enthaltenen,"rückwärts sperrenden sowie einund ausschaltbaren Hilfsstromventile (33)"entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Rei henschaltung von jeweils einem einund ausschaltbaren Stromventil und von je weils einer Diode ersetzt sind.
17. Stromrichter oder Stromrichterkombination nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die dort enthaltenen, rückwärts sperrenden sowie einund ausschaltbaren Hauptstromventile entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihen schaltung von jeweils einem einund ausschaltbaren Hauptstromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind, daß die dort enthaltenen,"rückwärts sperrenden sowie einund ausschaltbaren Hilfsstromventile (33)"entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Rei henschaltung von jeweils einem einund ausschaltbaren Stromventil und von je weils einer Diode ersetzt sind, und daß die dort enthaltenen,"rückwärts sperrenden sowie einund ausschaltbaren Entmagnetisierungsstromventile (39)"entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem einund ausschaltbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind.
18. Stromrichter oder Stromrichterkombination nach einem der Ansprüche 15,16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen der dort enthaltenen Dioden, die beim vorgesehenen Einsatz nicht mit Rückwärtsspannung beansprucht werden, über brückt und damit entbehrlich sind.
Description:
Stromrichter mit aktiv beeinflußbarer Kommutierung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromrichter, insbesondere einen Stromrichter mit aktiv beeinflußbarer Kommutierung.

Zur Einführung in die Beschreibung der hiermit vorgestellten Erfindung ist in Fig. 1 ein in Brückenschaltung ausgeführter Thyristorstromrichter (1) dargestellt, der über seine wechsel- stromseitigen Außenanschlüsse AR, AS und AT an ein Drehspannungssystem (2) angeschlos- sen ist. Für das letztgenannte ist die übliche Ersatzdarstellung gewähtt, die aus drei einge- prägten Sternspannungsquellen eR (3), eS (4) und eT (5) besteht, denen zur Berücksichtigung des induktiven lnnenwiderstands des Drehspannungssystems (2) drei Drosseln LR (6), LS (7) und LT (8) nachgeschaltet sind, welche jeweils die induktivität Li aufweisen. Der ohmsche Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2) sei als verschwindend klein vorausgesetzt.

Diese Annahme sei auch für die Ohmwiderstände sämtlicher Verbindungsleitungen und sonstiger Bauelemente zugrundegelegt, die im Rahmen dieser Beschreibung auftreten. Des weiteren sei auch die Durchlaßspannung der verwendeten Thyristoren als verschwindend klein vorausgesetzt. Dasselbe gelte auch für die Durchlaßspannungen sämtlicher Dioden und voll eingeschalteter Insulated Gate Bipolar Transistoren (IGBT), die im Rahmen dieser Beschreibung noch zum Einsatz kommen. Diese Voraussetzungen dürfen deshalb getroffen werden, weil die genannten Durchlaßspannungen und sämtliche in Betracht kommenden Ohmwiderstände auf die im vorliegenden Zusammenhang interessierenden Kommutierungs- vorgänge keinen nennenswerten Einfluß ausüben.

In der in Fig. 1 dargestellten, dreiphasigen Brückenschaltung sind insgesamt sechs Thyristo- ren (9) enthalten. Sie sind in jener Reihenfolge durch die kleinen Buchstaben a bis f gekenn- <BR> <BR> zeichnet, in der sie sich an der Führung des gleichgerichteten Stromes ig beteiligen. In die-<BR> ser Anordnung treten insgesamt sechs verschiedene Kommutierungen (Stromübergaben) auf ; jene vom Thyristor a auf den Thyristor c, jene von b nach d, jene von c nach e, jene von d nach f, jene von e nach a und jene von f nach b. Da diese Kommutierungen grundsätzlich gleich verlauten, genügt es für die nachstehenden Überlegungen völlig, eine davon reprä- sentativ für alle zu beleuchten.

Im folgenden soll daher allein die Kommutierung (Stromübergabe) des gleichgerichteten Stromes ig vom Thyristor a auf den Thyristor c betrachtet werden, die daher im weiteren auch als"betrachtete Kommutierung"bezeichnet wird. Vor Beginn dieser"betrachteten Kommutierung"fließt der gleichgerichtete Strom ig gemäß dem in Fig. 1 strichpunktiert<BR> eingetragenen Strompfad von der in Fig. 1 unten gezeichneten Schiene des Gleichstromzwi- schenkreises (10) über den Thyristor b, die untere Drossel LT (8), die Sternspannungsquel- le eT (5), die Sternspannungsquelle eR (3), die obere Drossel LR (6) sowie über den Thyri- stor a zur oberen Schiene des Gleichstromzwischenkreises (10). Die Kommutierung vom Thyristor a auf den Thyristor c beginnt, wenn der Thyristor c durch einen Zündimpuls frei- gegeben wird und dabei die Bedingung eS > eR verfüllt ist. Dann beginnt sich ein Strom ic über die Spannungsquelle eS (4), die mittlere Drossel LS (7) und den Thyristor c auszubil- den, der in Fig. 1 gestrichelt eingetragen ist. Gleichzeitig beginnt sich der punktiert einge- tragene, über die Sternspannungsquelle eR (3), die obere Drossel LR (6) und den Thyristor a <BR> <BR> fließende Strom ia zu vermindern. Die Summe aus den beiden Strömen ia und ic ist der<BR> gleichgerichtete Strom ig. Die betrachtete Kommutierung ist abgeschlossen, wenn ia = 0 und damit ic = ig geworden ist.

Von der betrachteten Kommutierung unberührt bleibt der über den Thyristor b, die untere Drossel LT (8) und die Sternspannungsquelle eT (5) fließende Strom ib. Für den letzte- nannten gilt unmittelbar vor der betrachteten Kommutierung vom Thyristor a auf den Thy- ristor c, während dieser Kommutierung und unmittelbar danach stets ib = ig Infolgedessen kann der in Fig. 1 links oben dargestellte Schaltungsteil (11) für die Analyse der betrachte- ten Kommutierung vom Thyristor a auf den Thyristor c aus der Gesamtanordnung heraus- gelöst und gesondert betrachtet werden. Für dieses Vorhaben ist der genannte Schaltungs- teil (11) in Fig. 2 nochmals in übersichtlicher Weise dargestellt.

Wie aus Fig. 2 direkt hervorgeht, wird die angestrebte Kommutierung des Stromes ig vom bisher stromführenden Thyristor a auf den anschließend zur Stromführung bestimmten Thyristor c nur dann wunschgemäß in Gang kommen, wenn zu jenem Zeitpunkt, zu dem der Thyristor c durch einen Zündimpuls freigegeben wird, die im betrachteten Kommutie- rungskreis vom bisher stromführenden Thyristor a zum anschließend zur Stromführung be- stimmten Thyristor c wirksame Kommutierungsspannung uK = eS-eR positiv ist, oder zu- mindest gerade dabei ist, von negativen auf positive Werte überzuwechseln. Aus Fig. 2 wird aber auch unmittelbar deutlich, daß dann, wenn zur Einleitung der angestrebten Kommutierung vom bisher stromführenden Thyristor a auf den anschließend zur Strom- führung bestimmten Thyristor c der letztgenannte durch einen Zündimpuls freigegeben wird, sich unter der Voraussetzung uK > 0 ein positiver Strom ic auszubilden beginnt.

Dann sind für eine kurze Zeitspanne beide Thyristoren, a und c, gleichzeitig leitend. Wäh- <BR> <BR> renddessen wird der gleichgerichtete Strom ig von der im Gleichstromzwischenkreis ent-<BR> haltenen Zwischenkreisdrossel (12) mit der Induktivität LZ praktisch konstant gehalten. Der Strom ia durch den bisher stromführenden Thyristor a wird also im gleichen Maße abneh- men, wie der Strom ic durch den anschließend zur Stromführung bestimmten Thyristor c anwächst. Da die beiden Drosseln LR (6) und LS (7) dieselbe Induktivität aufweisen, wird sich deshalb die Kommutierungsspannung uK = eS-eR während der Kommutierung je hälftig auf die beiden, mit den Thyristoren a und c unmittelbar in Reihe liegenden Drosseln LR (6) und LS (7) aufteilen. Dabei ist die positive Spannung 2. uK cll'der Drossel LR dem dort fließenden Strom ia entgegengerichtet und infolgedessen bestrebt, diesen Strom ia zu verringern. Dagegen ist die positive Spannung 2 UK an der Drossel LS in Richtung des dort fließenden Stromes ic gerichtet und infolgedessen bestrebt, den letztgenannten zu vergrö- ßern. Diese Spannungsverhältnisse haben aber noch eine weitere und zwar meist uner- wünschte Folge. Während die Leiterspannung uL zwischen den beiden wechselstrom- seitigen Außenanschlüssen AS und AR des Stromrichters (1) sowohl unmittelbar vor als auch unmittelbar nach der betrachteten Kommutierung einen sinusförmigen Verlauf gemäß UL = eS-eR aufweist, nimmt diese Leiterspannung während der betrachteten Kommutie- rung plötzlich den Wert Null an, ändert sich dabei also sprunghaft um den Wert UK = eS-eR. Auf diesen Effekt soll nachstehend gleich zurückgekommen werden. In Fig. 3 sind oben die beiden in Fig. 2 auftretenden Sternspannungen eR und eS über der normier- ten Zeit T = m-1 aufgetragen. Darunter ist die genannte Kommutierungsspannung UK = eS-eR dargestellt. Dabei ist (o die elektrische Kreisfrequenz des Drehspannungssys- tems (2). Der Ursprung T = 0 der normierten Zeit ist so gewählt, daß er die Situation eR = eS > 0 kennzeichnet. Damit ist der sogenannte"natürliche"Zündzeitpunkt für den Thyristor c durch-c = 0 gekennzeichnet. Von diesem natürlichen Zündzeitpunkt aus bis hin zur tatsächlichen Zündung des Thyristors c wird der sogenannte Zündverzögerungswinkel a gezählt, der in Fig. 3 ebenfalls aufgetragen ist. Wie man unmittelbar erkennt, ist die Si- tuation eR = eS < 0 damit durch i = 180° und durch a = 180° gekennzeichnet.

Der beschriebene, herkömmliche Thyristorstromrichter (1) weist zwei prinzipbedingte, schwerwiegende Nachteile auf. Der erste schwerwiegende Nachteil besteht darin, daß die betrachtete Kommutierung vom Thyristor a auf den Thyristor c nur im normierten Zeitbe- reich von-c = 0 bisr = 180° (und dann wieder von X = 360° bis i = 540°, von T = 720° bis X = 900° usw.) eingeleitet werden kann und in diesem Zeitintervall auch vollständig abgeschlossen sein muß. Es können also nur Zündverzögerungswinkel im Bereich 0 <a < 180° eingestellt werden. Infolgedessen nimmt ein derartiger Thyristorstromrich- ter (1) an seinen wechselstromseitigen Außenanschlüssen grundsätzlich induktive Blind- leistung auf. Die dazu komplementäre Aufgabe, also die Abgabe induktiver Blindleistung vermag der herkömmliche Thyristorstromrichter (1) grundsätzlich nicht zu leisten.

Eine besonders drängende Aufgabe der Stromrichtertechnik besteht derzeit darin, den Energieaustausch zwischen Drehspannungssystemen und sogenannten"schlanken" Gleichspannungszwischenkreisen zu bewerkstelligen. Aus solchen Gleichspannungs- zwischenkreisen werden vornehmlich Pulswechselrichter versorgt, die ihrerseits in der Regel Drehstromantriebe speisen. Der"schlanke"Gleichspannungszwischenkreis besteht nur aus einem Querkondensator, dessen Kapazität gerade ausreichend bemessen ist, daß er die Zwischenkreisspannung bei Schalthandlungen im Pulswechselrichter dynamisch konstant halten kann. Diese Kapazität ist aber so klein, daß die gleichgerichtete Spannung jener Stromrichter, über die der Energieaustausch mit dem Drehspannungssystem erfolgt, nicht nennenswert geglättet wird. Der Umstand, daß der Querkondensator direkt zwischen die Gleichstromklemmen des einspeisenden Stromrichters eingefügt ist, bedingt, daß der letztgenannte mit einem Zündverzögerungswinkel von a>0 betrieben werden muß. Damit kann dieser einspeisende Stromrichter, der im folgenden Einspeisestromrichter genannt wird, höchst einfach als Diodengleichrichter ausgeführt werden. Zu diesem Einspesestrom- richter muß ein für die Rückspeisung vorgesehener Stromrichter gleichstromseitig anti- parallel geschaltet werden. Angesichts des Direktanschlusses des Querkondensators sowie des Umstands, daß der einspeisende Diodengleichrichter mit a = 0 arbeitet, sollte dieser, für die Rückspeisung vorgesehene Stromrichter, der im folgenden Rückspeisestromrichter genannt wird, mit einem Zündverzögerungswinkel von ai 180° betrieben werden. Wie bereits dargelegt, vermag dies der beschriebene, herkömmliche Thyristorstromrichter (1) aber nicht zu leisten. In zufriedenstellender Weise ist die geschilderte Aufgabe selbst dann nicht zu losen, wenn bei dem genannten Thyristorstromrichter (1) die dort enthaltenen, lediglich einschaltbaren Thyristoren durch ihre auch ausschaltbaren Varianten, durch so- genannte Gate-Turn-Off Thyristoren (GTO's) ersetzt werden. Dann ist im Rückspeisestrom- richter nämlich nicht die eigentlich gewünschte, direkte Kommutierung vom bisher strom- führenden GTO auf den anschließend zur Stromführung bestimmten GTO möglich, son- dern lediglich eine mittelbare Kommutierung, bei der die Stromführung zwischenzeitlich von einer der Dioden des Einspeisestromrichters übernommen werden muß. Dann bedarf es aber wechselstromseitig der Vorschaltung großer, schwerer und damit teurer Drossein, die sowohl aus technischen als auch aus wirtschaftlichen Gründen höchst unerwünscht sind.

Der zweite schwerwiegende Nachteil des beschriebenen, herkömmlichen Thyristorstrom- richters (1) besteht in dem bereits geschilderten Effekt, daß die Leiterspannung uL = eS-eR während der betrachteten Kommutierung plötzlich den Wert Null annimmt, sich dabei also sprunghaft um den Wert uK = eS-eR verändert. Am größten werden diese Spannungs- sprünge, wenn der beschriebene, herkömmliche Thyristorstromrichter (1) mit einem Zünd- verzögerungswinkel von a 90° betrieben wird. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, nehmen diese Spannungssprünge dann den vollen Scheitelwert der Leiterspannung an. Ganz abgesehen von der damit einhergehenden Beanspruchung des Thyristorstromrichters (1) selbst, wird die Verursachung solch hoher Spannungssprünge vom Betreiber des Drehspannungssy- stems (2) aus Gründen der Elektro-Magnetischen Verträglichkeit (EMV) in aller Regel unter- sagt. Nach den DIN/VDE-Vorschriften dürfen diese Spannungssprünge höchstens einen Wert von he = 0,2-os (20 % des Scheite ! werts ü. der Leiterspannung) annehmen. Zur Einhaltung dieser Vorschrift wurden dem beschriebenen, herkömmlichen Thyristorstrom- richter bisher sogenannte Vordrosseln vorgeschaltet, deren Induktivität mindestens viermal so groß zu sein hat wie die Induktivität Li der drei Drosseln LR (6), LS (7) und LT (8), wel- cheden induktiven Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2) repräsentieren. Diese Vordrosseln fallen infolge dessen beachtlich groß, schwer und damit auch teuer aus. Sie werden in jüngster Zeit insbesondere deshalb als störend angesehen, weil sie einem wich- tigen Entwicklungstrend entgegenstehen, der die vollständige Integration des Einspeise- stromrichters, des Rückspeisestromrichters, des Gleichspannungszwischenkreises, des aus dem letztgenannten gespeisten Pulswechselrichters sowie des versorgten Drehstrommotors zu einem kompakten Antriebsgesamtsystem mit direktem Drehspannungsanschluß zum Ziele hat.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Stromrichter bereitzustellen, der die vorstehend beschriebenen Nachteile überwindet, insbesondere der mit einem Zünd- verzögerungswinkel von 180° betreibbar ist und keine oder nur verhältnismäßig kleine Vordrosseln erfordert und daher kostengünstig herstellbar ist.

Der mit der vorliegenden Erfindung vorgestellte, an ein Wechsel-oder Drehspannungssy- stem angeschlossene, vorzugsweise in Brückenschaltung ausgeführte Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung überwindet die beiden geschilderten, prinzipbedingten und schwerwiegenden Nachteile des herkömmlichen Thyristorstromrichters (1) vermöge eines prinzipiell neuen Ansatzes.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteran- sprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeich- nungen mehrere Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Fig. 1 zeigt einen in Brückenschaltung ausgeführten Thyristor-Stromrichter (Stand der Technik), Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Schaltung der Fig. 1 (Stand der Technik), Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannungen eR, es und u. (Stand der Tech- nik), Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Stromrichters mit aktiv beeinfluß- ter Kommutierung, Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt der Schaltung der Fig. 4, Fig. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannungen eR, es und UK sowie die Vorga- bewerte für ua und uc, Fig. 7 zeigt die Spannungs-und Stromverläufe bei einem Zündverzögerungswinkel a =30°, Fig. 8 zeigt die Spannungs-und Stromverläufe ähnlich der Fig. 7 mit partiell ge- dehnter Zeitachse und unter Annahme eines sehr viel kleineren induktiven Widerstandes des Spannungssystems, Fig. 9 zeigt die Spannungs-und Stromverläufe bei einem Zündverzögerungswinkel a = 210°, Fig. 10 zeigt die Spannungs-und Stromverläufe bei einem Zündverzögerungswinkel a = 165°, Fig. 11 zeigt den Stromrichter der Fig. 4 mit zusätzlichen Vordrosseln, Fig. 12 zeigt die Spannungs-und Stromverläufe des Stromrichters der Fig. 11 bei einem Zündverzögerungswinkel a = 210°, Fig. 13 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stromrichters mit aktiv beein- flußter Kommutierung für einen Gleichspannungs-Zwischenkreis, Fig. 14 zeigt einen Ausschnitt der Schaltung der Fig. 13, Fig. 15 zeigt das Ersatzschaltbild für die Anordnung nach Fig. 14, Fig. 16 zeigt die Spannungs-und Stromverläufe des Stromrichters der Fig. 13 bei einem Zündverzögerungswinkel a = 25°, Fig. 17 zeigt die Spannungs-und Stromverläufe des Stromrichters der Fig. 13 bei einem Zündverzögerungswinkel a = 180°, Fig. 18 zeigt eine Schaltung mit zwei an dasselbe Drehspannungssystem angeschlos- senen Stromrichtern, Fig. 19 zeigt eine für bestimmte Anwendungsfälle vereinfachte Schaltung der Fig.

18, Fig. 20 zeigt eine Variante der Schaltung der Fig. 13, Fig. 21 zeigt eine Variante der Schaltung der Fig. 4, Fig. 22 zeigt eine weitere Variante der Schaltung der Fig. 4, Fig. 23 zeigt eine weitere Variante der Schaltung der Fig. 13.

In Fig. 4 ist in Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der dort ursprünglich enthaltene, in Brückenschaltung ausgeführte Thyristorstromrichter (1) durch einen, bei- spielhaft ebenfalls in Brückenschaltung ausgeführten Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung (13) ersetzt. Dieser Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung (13) ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Thyristoren (9) Hauptstromventile eingesetzt sind, die in Rückwärtsrichtung sperren und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbar sind. Solche, in Rückwärtsrichtung sperrende und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbare Hauptstromventile werden als Rückwärts Sperrende Insulated Gate Bipolar Transistoren, als sogenannte RSIGBT's, derzeit zwar bereits entwickelt, sind aber noch nicht kommerzi- ell verfügbar und besitzen daher auch noch kein eigenes Schaltzeichen oder Symbol. In- folgedessen seien solche Hauptstromventile in der vorliegenden Beschreibung stets als Rückwärts Sperrende Insulated Gate Bipolar Transistoren oder, in Kurzform, als RSIGBT's, bezeichnet und, wie in Fig. 4 bereits geschehen, in Form der sich nach außen identisch verhaltenden Reihenschaltung eines Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBT) und einer Diode repräsentiert. Auch diese RSIGBT's (14) sind in Fig. 4 in jener Reihenfolge durch die kleinen Buchstaben a bis f gekennzeichnet, in der sie sich an der Führung des gleiche- <BR> <BR> richteten Stromes ig beteiligen.<BR>

Unter den getroffenen Voraussetzungen kann, analog zum Vorgehen beim herkömmlichen Thyristorstromrichter (1), der in Fig. 4 links oben dargestellte Schaltungsteil (15) für die Analyse der betrachteten Kommutierung vom RSIGBT a auf den RSIGBT c aus der Gesamt- anordnung herausgelöst und gesondert betrachtet werden. Für dieses Vorhaben ist dieser Schaltungsteil (15) in Fig. 5 nochmals in übersichtlicher Weise dargestellt. Dabei ist bereits berücksichtigt, daß in dieser Anordnung dann, wenn die beiden Ströme ia und ic durch die beiden RSIGBT (14) a und c größer als Null sind, über den Hauptstromelektroden der bei- den RSIGBT (14) vermöge einer geeigneten Beeinflussung von deren Ansteuerstrecken die Spannungen Ua20 (beim RSIGBT a) und u >0 (beim RSIGBT c) aufgespannt werden kön- nen.

Der Schlüsselgedanke der hiermit vorgelegten Erfindung besteht zum einen Teil darin, daß die Thyristoren (9) des herkömmlichen Thyristorstromrichters (1) in der bereits beschriebe- nen Weise durch Hauptstromventile ersetzt werden, welche in Rückwärtsrichtung sperren und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbar sind. Zum anderen, wesentlich bedeutsameren Teil besteht dieser Schlüsselgedanke darin, diese Hauptstromventile bei einer Kommu- tierung über ihre Steuerstrecken jeweils so zu beeinflussen, daß an den Drosseln LR (6), LS (7) und LT (8) Spannungsverhältnisse zustande kommen, die bei beliebigen Zündverzö- gerungswinkeln a eine Kommutierung bewirken, die unter Einhaltung der Bedingung, daß die einschlägigen Netzrückwirkungs-Vorschriften mit Sicherheit noch nicht verletzt wer- den, erfolgreich und schnellstmöglich abläuft. Die hiermit vorgelegte Erfindung vermag also auf große, schwere und damit auch teure Vordrosseln zu verzichten. Unabhängig da- von kann sie mit beliebigen Zündverzögerungswinkeln betrieben werden und nicht nur mit solchen im Bereich 0° S a < 180°. Sie kann also z. B. auch mit a180° betrieben werden, was für den bereits genannten Rückspeisestromrichter dringend erwünscht ist, bisher aber leider nicht realisiert werden konnte.

Die betrachtete Kommutierung vom RSIGBT a auf den RSIGBT c wird sich dann schnellt- möglich voliziehen, wenn währenddessen an der Drossel LR (6) die größte, noch erlaubt Spannung entgegen der Stromflußrichtung und an der Drossel LS (7) die größte, noch er- laubte Spannung in Stromflußrichtung anliegt. Wegen ia + i,-"ipconst. haben die Beträ- ge dieser beiden Spannungen gleich groß zu sein. In ihrer Summe dürfen die Beträge die- ser Spannungen den zuvor genannten Wert Ae nicht übersteigen. Somit hat für eine schnellstmögliche Kommutierung an der Drossel LR (6) entgegen der dort gegebenen 1<BR> Stromflußrichtung die Spannung und an der Drossel LS (7) in der dort gegebenen<BR> T<BR> Stromflußrichtung die Spannung 2 he anzuliegen, wie dies in Fig. 5 ebenfalls bereits ein- getragen ist. Die zweite Kirchhoff'sche Regel liefert für die in Fig. 5 dargestellte Masche die Beziehung uc-ua = uK-Ae. Sofern diese Differenz uK-Ae positiv ist, so ist am RSIGBT a die Spannung ua = 0 und am RSIGBT c die dann positive Spannung uc = uK-Ae einzustellen. Sofern diese Differenz uK-Ae negativ ist, so ist am RSIGBT c die Spannung uc = 0 und am RSIGBT a die dann positive Spannung ua =- (uK-Ae) einzustellen.

Mit u und uCv seien im folgenden die Vorgabewerte für die genannten Spannungen ua und u bezeichnet. Diese Vorgabewerte u und u sind im unteren Diagramm von Fig. 6 als Funktionen der normierten Zeit T dargestellt.

In jenen Zeiträumen, in denen der Vorgabewert ucv von Null verschiedene Werte auf- weist, ist während des Zeitintervalls von einem gewünschten Kommutierungsbeginn bis zum erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung für die Spannung u am RSIGBT c der Vorgabewert u einzustellen und für die Spannung ua am RSIGBT a der Wert Null bei- zubehalten ; nach dem erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung ist der RSIGBT c voll einzuschalten und der RSIGBT a abzuschalten. Auf die vorstehend beschriebene Weise wird eine sogenannte"verzögerte"oder auch"gebremste"Kommutierung bewirkt, die langsamer abläuft als dann, wenn sie nicht in der beschriebenen Weise aktiv beeinflußt wird.

In jenen Zeiträumen, in denen der Vorgabewert uaV von Null verschiedene Werte auf- weist, ist während des Zeitintervalls von einem gewünschten Kommutierungsbeginn bis zum erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung für die Spannung ua am RSIGBT a der Vorgabewert uav einzustellen und für die Spannung u am RSIGBT c der Wert Null her- beizuführen ; nach dem erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung ist der RSIGBT a ab- zuschalten und der RSIGBT c in seinem voll eingeschalteten Zustand zu belassen. Auf die- se, soeben beschriebene Weise wird eine sogenannte"beschleunigte"oder, wenn sie von selbst gar nicht in Gang gekommen wäre, eine sogenannte"aktivierte"Kommutierung be- wirkt, die schneller abläuft oder überhaupt erst zustande kommt, weil sie in der beschrie- benen Weise aktiv beeinflußt wird.

Aus dem Dargelegten wird unmittelbar deutlich, daß die durch Fig. 5 gekennzeichneten, während der betrachteten Kommutierung erwünschten Spannungsverhältnisse an den Drosseln LR (6) und LS (7) vermöge des erfindungsgemäßen Vorgehens für beliebige Zündverzögerungswinkel a herbeigeführt werden können, und keineswegs nur für solche, bei denen uK positive Werte aufweist.

Als Beispiel für eine"verzögerte"bzw."gebremste"Kommutierung sind in Fig. 7 jene Spannungs-und Stromverläufe dargestellt, wie sie sich bei einem erfindungsgemäßen, zu- folge der Darstellung in Fig. 4 ausgeführten Stromrichter (13) ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel a = 30° in der vorstehend beschriebenen, erfindungsge- mäßen Weise betrieben wird. Der besseren Übersicht wegen sind die Verläufe der Span- nungen ua und u sowie der Ströme ia und ic nur in jenem Zeitbereich gezeichnet, der für die betrachtete Kommutierung relevant ist. In dem durch Fig. 7 gekennzeichneten Be- triebszustand nimmt der Stromrichter nach Fig. 4 auf seiner Drehspannungsseite Wirk- leistung sowie induktive Blindleistung auf und gibt auf seiner Gleichstromseite Leistung ab.

Für die Darstellung in Fig. 7 wurde der induktive Innenwiderstand des Drehspannungssy- stems (2), also die Induktivität der drei Drosseln LR (6), LS (7) und LT (8), bewußt außerge- wöhnlich groß gewähit, damit die Überlappungsdauer u so groß wird, daß die beschrie- benen Vorgänge in den beiden unteren der in Fig. 7 dargestellten Diagrammen klar zu er- kennen sind. In der Praxis wird der induktive Innenwiderstand des Drehspannungssy- stems (2) aber in der Regel so klein sein, daß sich die"betrachtete Kommutierung"ange- sichts ihrer aktiven Beeinflussung stets so rasch volizieht, daß sich währenddessen die Spannungen eR, es und eT nicht nennenswert verändern. Um die dann während der"be- trachteten Kommutierung"zustande kommenden Strom-und Spannungsverhältnisse immer noch deutlich erkennbar machen zu können, wurde für die in Fig. 8 dargestellten Dia- gramme in folgender Weise vorgegangen. Mit Beginn zu einem Zeitpunkt Ta, der sehr kurz vor dem Zündzeitpunkt T = a des RSIGBT's c liegt und mit Beendung zu einem Zeitpunkt T2, der sehr kurz auf den Abschluß der"betrachteten Kommutierung"folgt, ist der Zeit- maßstab sehr stark vergrößert, so daß auch eine, sich äußerst rasch voliziehende Kommu- tierung deutlich erkennbar wird. Das Zeitintervall, in welchem der Zeitmaßstab sehr stark vergrößert ist, ist zu seinem Beginn T = i und zu seinem Ende T = T2 jeweils durch eine ausgezogene Vertikallinie begrenzt und in Fig. 8 ganz oben in Abszissenrichtung durch einen schraffierten Balken gekennzeichnet. Für T > T2 ist dann wieder der ursprüngliche Zeitmaßstab verwendet, der den skizzierten Diagrammen auch für T < Ti zugrunde liegt.

In Fig. 8 sind also wieder jene Spannungs-und Stromverläufe dargestellt, wie sie sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstellung in Fig. 4 ausgeführten Stromrichter (13) ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel a = 30° in der beschriebenen, erfindungsgemäßen Weise mit"verzögerter"bzw."gebremster"Kommutierung betrieben wird. Lediglich der induktive Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2) ist für die Diagramme in Fig. 8 sehr viel kleiner-und damit den praktischen Verhältnissen Rechnung tragend-angenommen als für jene Diagramme, die in Fig. 7 dargestellt sind.

Als Beispiel für eine"aktivierte"Kommutierung sind in Fig. 9 jene Spannungs-und Strom- verläufe dargestellt, wie sie sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstellung in Fig. 4 ausgeführten Stromrichter ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswin- kel a = 210° in der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Weise betrieben wird.

Der besseren Übersicht wegen sind auch hier die Verläufe der Spannungen ua und u so- wie der Ströme ia und ic nur in jenem Zeitbereich gezeichnet, der für die betrachtete Kommutierung relevant ist. Außerdem ist für die in Fig. 9 skizzierten Diagramme wieder jene Darstellungsform mit einem, im Zeitintervall von T = Ti bis T = 12 sehr stark vergrö- ßerten Zeitmaßstab gewäh ! t, die auch den Diagrammen in Fig. 8 zugrunde liegt.

In dem durch Fig. 9 gekennzeichneten Betriebszustand nimmt der Stromrichter (13) nach Fig. 4 auf seiner Gleichstromseite Leistung auf und gibt auf seiner Drehspannungsseite Wirkleistung sowie induktive Blindleistung ab. Das letztgenannte ist beim herkömmlichen Thyristorstromrichter grundsätzlich nicht möglich. Sowohl für den durch Fig. 8 gekenn- zeichneten Betriebszustand als auch für jenen nach Fig. 9 wurde ein erfindungsgemäß aus- geführter Stromrichter (13) zufolge der Darstellung in Fig. 4 vorausgesetzt. Mit dem in Fig. 4 dargestellten Stromrichter (13) kann also sowohl eine"verzögerte"bzw."gebremste" Kommutierung als auch eine"aktivierte"oder"beschleunigte"Kommutierung bewerk- stelligt werden. Es kann aber auch vorteilhaft sein, den in Fig. 4 dargestellten, erfindungs- gemäßen Stromrichter (13) während ein und desselben Kommutierungsvorgangssowohl mit"verzögerter"bzw."gebremster"Kommutierung als auch mit"aktivierter"oder"be- schleunigter"Kommutierung zu betreiben. In diesem Sinne sind in Fig. 10 jene Spannungs- und Stromverläufe dargestellt, wie sie sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Dar- stellung in Fig. 4 ausgeführten Stromrichter (13) ergeben, sofern dieser mit einem Zünd- verzögerungswinkel a = 165° zunächst mit"verzögerter"bzw."gebremster"Kommutie- rung und anschließend mit"beschleunigter"Kommutierung in der erfindungsgemäßen Weise betrieben wird. Für die in Fig. 10 skizzierten Diagramme wurde wieder ein außer- gewöhnlich großer induktiver Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2) zugrunde gelegt, um die dabei gegebenen Verhältnisse in übersichtlicher Weise darstellen zu kön- nen. Für die Diagramme in Fig. 10 wurde also auf eine zeitweilige, sehr starke Vergröße- rung des Zeitmaßstabs bewußt verzichtet.

Aus dem bisher Dargelegten wurde deutlich, daß der erfindungsgemäße Stromrichter (13) mit aktiv beeinflußter Kommutierung auf sogenannte Vordrosseln völlig verzichten kann.

Ein solcher Verzicht wird von ihm aber nicht erzwungen. Der erfindungsgemäße Strom- richter (13) mit aktiv beeinflußter Kommutierung kann durchaus auch mit zusätzlich einge- fügten Vordrossel betrieben werden. Dazu zeigt Fig. 11 den erfindungsgemäßen Strom- richter (13) nach Fig. 4, nachdem diesem drehspannungsseitig drei Vordrosseln (16) vor- geschaltet wurden. Aus Fig. 11 wird unmittelbar deutlich, daß nunmehr jeweils zwei Dros- seln (LR (6) und LVR (17) ; LS (7) und LUS (18) ; LT (8) und LVT (19)) direkt in Reihe geschal- tet sind. Sofern der induktive Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2), also die In- duktivitäten LR (6), LS (7) sowie LT (8), und die Induktivitäten der Vordrosseln (16) LVR (17), LVS (18) sowie LVT (19) beispielsweise gleich groß sind, dürfen vom erfindungs- gemäßen Stromrichter (13) also, im Vergleich zu der in Fig. 4 dargestellten Anordnung, doppelt so große Spannungen an diese Reihenschaltungen aus jeweils zwei Drosseln ange- legt werden, ohne daß die DIN/VDE-Vorschriften verletzt werden. Für die diesenfalls ge- gebene Situation, also für he = 2 Se, sind in Fig. 12 jene Spannungs-und Stromverläufe dargestellt, die sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstellung in Fig. 11 aus- geführten Stromrichter (13) ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel a = 210° in der erfindungsgemäßen Weise betrieben wird. Dabei ist für die in Fig. 12 skizzierten Diagramme wieder jene Darstellungsform mit einem, im Zeitintervall von T = Ti bis T = T2 sehr stark vergrößerten Zeitmaßstab gewählt, die auch den Diagrammen in Fig. 8 sowie in Fig. 9 zugrunde liegt.

Die bisherigen Erläuterungen in der vorliegenden Beschreibung gingen davon aus, daß an den erfindungsgemäßen Stromrichter (13) zufolge der Darstellung in Fig. 4 gleichstromsei- tig ein Gleichstromzwischenkreis (10) mit der Zwischenkreisdrossel (12) mit der Induktivi- tät LZ angeschlossen ist. Es wurde eingangs allerdings bereits erwähnt, daß ein großes, technisch bedeutsames Anwendungsfeld dadurch gekennzeichnet ist, daß der in Fig. 4 gleichstromseitig angeschlossene Gleichstromzwischenkreis (10) durch einen vorzugs- weise"schlanken"Gleichspannungszwischenkreis ersetzt ist. Die auf diese Weise entste- hende Anordnung ist in Fig. 13 dargestellt. In ihr ist an die Stelle des in Fig. 4 enthaltenen Gleichstromzwischenkreises (10) mit der Zwischenkreisdrossel (12) ein Gleichspannungs- zwischenkreis (20) mit dem Zwischenkreiskondensator (21) mit der Kapazität CZ getreten.

Da auch in dieser Anordnung die einzelnen Kommutierungen grundsätzlich gleich verlau- fen, genügt es für die folgenden Überlegungen völlig, eine dieser Kommutierungen reprä- sentativ für alle zu beleuchten.

Im folgenden soll daher wieder alleine die Kommutierung des gleichgerichteten Stromes ig vom RSIGBT a auf den RSIGBT c betrachtet werden, die daher wieder als"betrachtete Kommutierung"bezeichnet wird. Vor Beginn dieser"betrachteten Kommutierung"fließt der gleichgerichtete Strom ig gemäß dem in Fig. 13 strichpunktiert eingetragenen Strom- pfad von der in Fig. 13 unten gezeichneten Schiene des Gleichspannungszwischen- kreises (20) über den RSIGBT b, die untere Drossel LT (8), die Sternspannungsquelle eT (5), die Sternspannungsquelle eR (3), die obere Drossel LR (6) sowie über den RSIGBT a zur oberen Schiene des Gleichspannungszwischenkreises (20). Für den Fall, daß die"betrach- tete Kommutierung"nicht aktiv beeinflußt wird, beginnt die Stromübergabe vom RSIGBT a auf den RSIGBT c dann, wenn der RSIGBT c vermöge einer Vergrößerung seiner Gate- Emitter-Spannung eingeschaltet wird und dabei die Bedingung eS > eR erfüllt ist. Dann beginnt sich ein Strom ic über die Sternspannungsquelle eS (4), die mittlere Drossel LS (7) und den RSIGBT c auszubilden, der in Fig. 13 gestrichelt eingetragen ist. Gleichzeitig be- ginnt sich der punktiert eingetragene, über die Sternspannungsquelle eR (3), die obere Drossel LR (6) und den RSIGBT a fließende Strom ia zu vermindern. Die Summe aus den beiden Strömen ia und ic ist der gleichgerichtete Strom ig. Die"betrachtete Kommutie- <BR> <BR> rung"ist abgeschlossen, wenn ia = 0 und ic = ig geworden ist. Von der"betrachteten<BR> Kommutierung"nur mittelbar berührt wird der über den RSIGBT b, die untere Drossel LT (8) und die Sternspannungsquelle eT (5) fließende Strom ib. Für den letztgenannten gilt unmittelbar vor der"betrachteten Kommutierung"vom RSIGBT a auf den RSIGBT c, wäh- rend dieser Kommutierung und unmittelbar danach ib = ig. Infolgedessen kann der in Fig. 13 vermöge der Strichfolge lang-kurz-kurz umrahmte Schaltungsteil (22) fürjdie Ana ! y- se der"betrachteten Kommutierung"vom RSIGBT a auf den RSIGBT c aus der Gesamt- anordnung herausgelöst und gesondert betrachtet werden. Für dieses Vorhaben ist der ge- nannte Schaltungsteil (22) in Fig. 14 nochmals in übersichtlicher Weise dargestellt.

Unter der in aller Regel zulässigen Voraussetzung, daß sich die"betrachtete Kommutie- rung"angesichts ihre aktiven Beeinflussung stets so rasch vollzieht, daß sich währenddes- sen die Spannungen eR, eS sowie eT nicht nennenswert verändern, und daß sich wäh- renddessen auch die Spannung uCZ am Zwischenkreiskondensator (21) mit der Kapazität Cz nicht nennenswert verändert, ist für die Anordnung nach Fig. 14 das in Fig. 15 darge- stellte Ersatzschaltbild gültig. Darin kennzeichnet der Index 0, der an den Spannungen eR0, eS0 und uKo angebracht ist, den Wert dieser Spannungen zum Zeitpunkt des Ein- schaltens des RSIGBT's c. In Fig. 15 ist bereits berücksichtigt, daß in dieser Anordnung dann, wenn die beiden Ströme ia und ic durch die beiden RSIGBT's a und c größer als null sind, über den Hauptstromelektroden dieser beiden RSIGBT's vermöge einer geeigneten Beeinflussung von deren Ansteuerstrecken die Spannungen ua > 0 (beim RSIGBT a) und u > 0 (beim RSIGBT c) aufgespannt werden können. Die dann an den Drosseln LR (6), LS (7) und LT (8) anliegenden Spannungen sind nach dem Überlagerungssatz höchst ein- fach zu ermitteln. Die an der Drosse ! Ln (6) entgegen der dort gegebenen Stromflußrich- tung gepfeilte Spannung hat den Wert 3 (UK0-UC + 2 ua). Die an der Drossel LS (7) in der dort gegebenen Stromflußrichtung gepfeilte Spannung hat den Wert <BR> <BR> 3 c a T (8) erscheint eine, in der dort gegebenen<BR> 1<BR> Stromflußrichtung gepfeilte Spannung 3 (uK0-uc-ua). Wie aus den vorstehend ange- gebenen Spannungen und Fig. 15 unmittelbar hervorgeht, ist für eine"verzögerte"bzw.

"gebremste"Kommutierung während des Zeitintervalls von einem gewünschten Kommu- tierungsbeginn bis zum erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung für die Spannung u am RSIGBT c ein positiver Vorgabewert u einzustellen und für die Spannung ua am RSIGBT a der Wert null beizubehalten. Die Kommutierung läuft diesenfalls langsamer ab als dann, wenn sie nicht in der beschriebenen Weise aktiv beeinflußt wird. Unter diesen Umständen hat die an der Drossel LR (6) wirksame, entgegen der dort gegebenen Strom- flußrichtung gepfeilte Spannung, den Wert 3 (uK0-uC). Die an der Drossel LS (7) wirk- same, in der dort gegebenen Stromflußrichtung gepfeilte Spannung hat dann den Wert <BR> <BR> 3'(uKO-uc). An der Drossel LT (8) erscheint eine, in der dort gegebenen Stromflußrich-<BR> tung gepfeilte Spannung-- (u./o-u). Die DINNDE-Vorschriften werden unter diesen<BR> Umständen dann solange nicht verletzt, wie der Spannungswert 3 X (UKo-Uc) kieiner ist als der bereits früher genannte, maximal zulässige Spannungswert Ae. Eine schnellst- mögliche Kommutierung unter Einhaltung der DINNDE-Vorschriften erfordert für die <BR> <BR> Spannung uc am RSIGBT c unter diesen Umständen also einen Vorgabewert<BR> UcV = uKO-Ae--T3. Aus den vorstehend angegebenen Spannungen und Fig. 15 geht des weiteren hervor, daß für eine"aktivierte"oder"beschleunigte"Kommutierung während des Zeitintervalls von einem gewünschten Kommutierungsbeginn bis zum erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung für die Spannung ua am RSIGBT a ein positiver Vorgabe- wert uaV einzustellen und für die Spannung u am RSIGBT c der Wert null herbeizuführen ist. Die Kommutierung läuft dann schneller ab oder kommt überhaupt erst zustande, weil sie in der beschriebenen Weise aktiv beeinflußt wird. Diesenfalls hat die an der Drossel LR (6) wirksame, entgegen der dort gegebenen Stromflußrichtung gepfeilte Spannung den 1<BR> Wert 3 .(u./Q + 2-u). Die an der Drossel LS (7) wirksame, in der dort gegebenen Strom- flußrichtung gepfeilte Spannung hat den Wert-- (2-uo + u). An der Drossel LT (8) er-<BR> scheint eine, in der dort gegebenen Stromflußrichtung gepfeilte Spannung 3 (UK0-ua).

Für die beiden, hinsichtlich des praktischen Einsatzes am meisten interessierenden Fülle as 0° und at 180° werden die DIN/VDE-Vorschriften unter diesen Umständen dann so- lange nicht verletzt, wie der Spannungswert 3 ç ua kleiner ist als der bereits früher ge- nannte, maximal zulässige Spannungswert Ae. Eine schnellstmögliche Kommutierung unter Einhaltung der DIN/VDE-Vorschriften erfordert unter diesen Umständen für die Spannung ua am RSIGBT a also einen Vorgabewert uav = he 2 0.

Als Beispiel für eine"verzögerte"bzw."gebremste"Kommutierung sind in Fig. 16 jene Spannungs-und Stromverläufe dargestellt, welche sich bei einem erfindungsgemäßen, zu- folge der Darstellung in Fig. 13 ausgeführten Stromrichter (13) ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel a = 25° in der vorstehend beschriebenen, erfindungsge- mäßen Weise betrieben wird. Der besseren Übersicht wegen sind die Verläufe der Span- nungen ua und u sowie der Ströme ia und ic nur in jenem Zeitbereich gezeichnet, der für die betrachtete Kommutierung relevant ist. Außerdem ist für die in Fig. 16 skizzierten Dia- gramme wieder jene Darstellungsform mit einem, im Zeitintervall von T = 11 bis T =T2 sehr stark vergrößerten Zeitmaßstab gewähtt, die erstmals für die Diagramme in Fig. 8 ge- wählt wurde.

In dem durch Fig. 16 gekennzeichneten Betriebszustand nimmt der Stromrichter nach Fig. 13 auf seiner Drehspannungsseite Wirkleistung sowie induktive Blindleistung auf und gibt auf seiner Gleichstromseite Leistung ab.

Als Beispiel für eine"aktivierte"Kommutierung sind in Fig. 17 jene Spannungs-und Stromverläufe dargestellt, wie sie sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstel- lung in Fig. 13 ausgeführten Stromrichter (13) ergeben, sofern dieser mit einem Zündver- zögerungswinkel a = 180° in der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Weise betrieben wird. Der besseren Übersicht wegen sind auch hier die Verläufe der Spannungen ua und u sowie der Ströme ia und ic nur in jenem Zeitbereich gezeichnet, der für die be- trachtete Kommutierung relevant ist. Außerdem ist für die in Fig. 17 skizzierten Diagram- me wieder jene Darstellungsform mit einem, im Zeitintervall von T = i bis T = 12 sehr stark vergrößerten Zeitmaßstab gewählt, die erstmals für die Diagramme in Fig. 8 gewähit wurde. In dem durch Fig. 17 gekennzeichneten Betriebszustand nimmt der Stromrichter nach Fig. 13 auf seiner Gleichstromseite Leistung auf und gibt auf seiner Drehspannungs- seite Wirkleistung sowie induktive Blindleistung ab.

Eine weitere, neuartige und hinsichtlich ihres Leistungsvermögens für die praktische An- wendung höchst vorteilhafte Anordnung entsteht dann, wenn zwei Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung gemäß der Darstellung in Fig. 18 gemeinsam an dasselbe Drehspannungssystem angeschlossen und auf ihrer jeweiligen Gleichspannungsseite anti- parallel verbunden werden. In der Anordnung nach Fig. 18 sind die antiparallel verbunde- nen Gleichspannungsseiten ihrerseits beispielhaft mit den beiden Anschlüssen eines Gleichspannungszwischenkreises (20) verbunden. Diese, insgesamt wenig aufwendige Anordnung erlaubt einen technisch sehr bedeutsamen Vierquadrantenbetrieb, das heißt sowohl eine Umkehrung der Strom-als auch der Spannungsrichtung auf ihrer Gleichspan- nungsseite. Sofern in der Anordnung nach Fig. 18 der Strom positive Werte aufweisen <BR> <BR> soll, wird der in Fig. 18 enthaltene Stromrichter II (23) gesperrt. Dieser positive Strom ig<BR> wird in der Anordnung nach Fig. 18 dann vom Stromrichter I (24) geführt. Wird dessen Zündverzögerungswinke ! a. dann beispielsweise auf den Wert al = 0° eingestellt, so er- hält man eine negative Spannung uCZ. Wird dieser Zündverzögerungswinkel aber zum Beispiel auf den Wert al = 180° eingestellt, so ergibt sich eine positive Spannung uCZ.

Analog hierzu wird dann, wenn in der Anordnung nach Fig. 18 der Strom ig negative Wer- te aufweisen soll, der in Fig. 18 enthaltene Stromrichter I (24) gesperrt. Der genannte, ne- gative Strom ig wird in der Anordnung nach Fig. 18 vom Stromrichter 11 (23) geführt. Wird<BR> dessen Zündverzögerungswinkel all beispielsweise auf den Wert all = 0° eingestellt, so erhält man eine positive Spannung uCZ. Wird dieser Zündverzögerungswinkel aber zum Beispiel auf den Wert all = 180° eingestellt, so ergibt sich eine negative Spannung uCZ.

Es ist also sowohl eine Umkehrung der Strom-als auch der Spannungsrichtung auf der Gleichstromseite der Stromrichterkombination nach Fig. 18 möglich.

Der für die praktische Anwendung wichtigste Einsatzfall ist wohl jener, bei welchem eine Umkehrung des Stromes ig gefordert wird, auf eine Umkehrung der Spannung uCZ dage- gen verzichtet werden kann. Dann kann die in Fig. 18 vorgestellte Stromrichterkombinati- on dahingehend vereinfacht werden, daß die im dort skizzierten Stromrichter II (23) enthal- tenen Hauptstromventile entfernt und durch gleichsinnig gepolte Dioden ersetzt werden.

Die auf diese Weise entstehende Anordnung ist in Fig. 19 dargestellt. Damit stellt sich bei dem in Fig. 19 enthaltenen Stromrichter II (25) automatisch stets der Betriebszustand all = 0° ein. Demzufolge ist der hierzu gleichstromseitig antiparallel geschaltete Strom- richter I (24) mit einem Zündverzögerungswinkel von al ~ 180° zu betreiben.

Selbstverständlich können in jedem Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung und in jeder Stromrichterkombination, die einen derartigen Stromrichter enthält, die dort ent- haltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem, in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventil, vorzugsweise von einem IGBT, und von jeweils einer Diode ersetzt werden.

Als Beispiel für diese Möglichkeit ist in Fig. 20 der in Fig. 13 dargestellte Stromrichter (13) nochmals skizziert, nachdem dessen insgesamt sechs RSIGBT's a bis f jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem IGBT (26) und von jeweils einer Diode (27) ersetzt wurden. Sofern der auf diese Weise entstandene Stromrichter (28) in Fig. 20 mit einem Zündverzögerungswinkel a0° betrieben wird, sind die dort enthalt- nen Dioden (27) zur Aufnahme der dabei entstehenden Rückwärtsspannung unbedingt erforderlich. Wird dieser Stromrichter (28) dagegen stets mit einem Zündverzögerungswin- kel a 180° betrieben, so werden die darin enthaltenen Dioden (27) nicht mit Rückwärts- spannung beansprucht. Dann können die Dioden (27) sämtlich überbrückt werden und damit selbst entfallen. Eine derartige Vorgehensweise ist bei allen erfindungsgemäßen Stromrichtern mit aktiv beeinf ! ußter Kommutierung möglich. Sofern die in solchen enthal- tenen, in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile nicht mit Rückwärtsspan- nung beansprucht werden, müssen sie eben in Rückwärtsrichtung auch nicht sperrfähig sein.

Der Schlüsselgedanke der hiermit vorgelegten Erfindung kann aber auch in der folgenden, modifizierten Weise genutzt werden. Dabei werden parallel zu den einzelnen Hauptven- tilzweigen zum Zwecke der Kommutierung Hilfszweige geschaffen. Damit wird es mög- lich, anstelle der für eine unmittelbar aktiv beeinflußte Kommutierung erforderlichen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromven- tile die bereits weit verbreiteten, rückwärts sperrenden sowie ein-und ausschaltbaren Hauptstromventile zu verwenden. Eine aktiv beeinflußte Kommutierung erfolgt dann grundsätzlich unter Nutzung von einem der genannten Hilfszweige, während die in Rück- wärtsrichtung sperrenden sowie ein-und ausschaltbaren Hauptstromventile entsprechend deren Vermögen nur vollständig ein-und ausgeschaltet werden. Bei dieser modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens werden also aus den bisher entstan- denen Stromrichtern die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vor- wärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile herausgenommen. Angesichts dessen sollen die soeben genannten Hauptstromventile im folgenden auch kurz als"herausge- nommene Hauptstromventile"bezeichnet werden. Für jedes einzelne"herausgenommene Hauptstromventil"wird nun ein, an dessen Stelle tretendes, rückwärts sperrendes sowie ein-und ausschaltbares Hauptstromventil ersatzweise eingefügt. Angesichts dieser Vorge- hensweise sollen die letztgenannten Hauptstromventile im folgenden auch kurz als"er- satzweise eingefügte Hauptstromventile"bezeichnet werden. Diese"ersatzweise eingefüg- ten Hauptstromventile"werden in die ursprüngliche Anordnung so eingebaut, daß sie in derselben Richtung zur Stromführung fähig sind wie jene"herausgenommenen Haupt- stromventile"an deren Stelle die"ersatzweise eingefügten Hauptstromventile"treten. Des weiteren werden parallel zu jedem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil", von des- sen Stromzuflußelektrode, der sogenannten Anode, zu dessen Stromabflußelektrode, der sogenannten Kathode, Hilfsstrompfade geschaffen, die in derselben Richtung zur Stromfüh- rung fähig sind, wie jene"ersatzweise eingefügte Hauptstromventile"zu deren Anoden- Kathodenstrecke diese Hilfsstrompfade parallel geschaltet sind. Diese Hilfsstrompfade werden dann derart mit Bauelementen ausgestattet, daß zum einem in jedem dieser Hilfs- strompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Hilfsstrompfad gehörenden Dioden- strecke enthalten ist und zum anderen eine modifizierte Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens möglich wird. Praktisch gibt es für diese modifizierte Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens drei verschiedene Wege.

Beim ersten Weg wird in den einzelnen Hilfsstrompfaden jeweils ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steu- erbares Stromventil vorgesehen, welches nachstehend als"in Rückwärtsrichtung sperren- des und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbares Hilfsstromventil (30)"bezeichnet wird. Die- se neu entstandene Schaltung wird nun so betrieben, daß dann, wenn ein in der ursprüng- lichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet ist, das für dieses, nun- mehr"herausgenommene Hauptstromventii"in der jetzt vorliegenden Anordnung"ersatz- weise eingefügte Hauptstromventil"eingeschaltet ist, und daß dann, wenn ein in der ur- sprünglichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet ist, das für dieses, nunmehr"herausgenommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"er- satzweise eingefügte Hauptstromventil"ausgeschaltet ist, und daß das in jenem Hilfs- strompfad, der zu diesem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil"parallel geschaltet ist, enthaltene"in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbare Hilfsstromventil (30)"ebenfalls ausgeschaltet ist. Sofern zwischen den Hauptstromelektro- den von einem der in der ursprünglichen Schaltung enthaltenen Hauptstromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses positive, konstante oder variable Spannung u50ll eingestellt werden soll, findet dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jenes"ersatzweise eingefügte Hauptstromven- til", das an die Stelle des genannten, vorliegend"herausgenommenen Hauptstromventils" getreten ist, abgeschaltet ist, und daß zwischen den Hauptstromelektroden des in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil"parallel ge- schaltet ist, enthaltenen"in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hilfsstromventils (30)"in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestreb- ten Stromflusses die Spannung usoll eingestellt wird.

Als Beispiel für diesen ersten Weg der modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens zeigt Fig. 21 die Anordnung nach Fig. 4, nachdem in der letztgenann- ten die dort ursprünglich enthaltenen, mit den Buchstaben a bis f bezeichneten RSIGBT's (14) herausgenommen wurden und an deren Stelle jeweils ein rückwärts sper- render GTO (29) als"ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil"eingebaut wurde. Des weiteren wurde in der Anordnung nach Fig. 21 parallel zu jedem GTO (29), von dessen Anode zu dessen Kathode, ein Hilfsstrompfad geschaffen, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie derjenige GTO (29), zu dessen Anoden-Kathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel geschaltet ist. In den einzelnen Hilfsstrompfaden ist in diesem Bei- spiel jeweils eine, spezifisch zu jedem Hilfsstrompfad gehörende Diode (31) und jeweils ein, diesenfalls mehrfach genutzter Hilfs-RSIGBT enthalten, der als sogenanntes"in Rück- wärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbares Hilfsstromventil (30)" fungiert. Wie aus der Darstellung in Fig. 21 unmittelbar hervorgeht ist es in diesem Bei- spiel grundsätzlich nicht erforderlich, daß die dort verwendeten Hilfs-RSIGBT's tatsächlich eine Sperrfähigkeit in Rückwärtsrichtung aufweisen müssen. Diese Hilfs-RSIGBT's können hier also durch herkömmliche IGBT's ersetzt werden. Wenn in der ursprünglichen Schal- tung nach Fig. 4 zum Beispiel der mit a bezeichnete RSIGBT (14) voll eingeschaltet ist, so ist in der Anordnung nach Fig. 21 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) eingeschaltet. Umgekehrt ist dann, wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 der dort mit a bezeichnete RSIGBT (14) ausgeschaltet ist, in der An- ordnung nach Fig. 21 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) und der zu diesem ersatzweise eingefügten GTO (29) parallel geschaltete Hilfs-RSIGBT ausgeschaltet. Sofern zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung enthaltenen RSIGBT's (14) in Richtung des dort vorhandenen oder des dort angestrebten Stromflusses eine Spannung usoll eingestellt werden soll, findet dies in der in Fig. 21 dargestellten Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jener er- satzweise eingefügte GTO (29), der an die Stelle des genannten, vorliegend herausgenom- menen RSIGBT's (14) getreten ist, abgeschaltet ist und daß zwischen den Hauptstromelek- troden des zu diesem ersatzweise eingefügten GTO (29) parallel geschalteten Hilfs- RSIGBT's in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses die Span- nung usoll eingestellt wird.

Beim zweiten Weg der modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens wird in den einzelnen Hilfsstrompfaden eine Reihenschaltung von jeweils einer, gegebe- nenfalls mehrfach genutzten, Spannungssenke (32) und jeweils eines, gegebenenfalls mehrfach genutzten, rückwärts sperrenden sowie ein-und ausschaltbaren Stromventils vorgesehen, wobei das letztgenannte nachstehend auch als"rückwärts sperrendes sowie ein-und ausschaltbares Hilfsstromventil (33)"bezeichnet werden soll. Diese neu entstan- dene Schaltung wird nun so betrieben, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schal- tung enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet ist, das für dieses, nunmehr"heraus- genommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"ersatzweise einge- fügte Hauptstromventil"eingeschaltet ist, und daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"ersatzweise eingefügte Hauptstromventil"ausgeschaltet ist, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil"parallel geschaltet ist, enthaltene "rückwärts sperrende sowie ein-und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)"ebenfalls ausge- schaltet ist. Sofern zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprüngli- chen Schaltung enthaltenen Hauptstromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses positive, konstante oder variable Spannung u x ein- gestellt werden soll, findet dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichti- gung, daß jenes"ersatzweise eingefügte Hauptstromventil", das an die Stelle des genann- ten, vorliegend"herausgenommenen Hauptstromventils"getreten ist, abgeschaltet ist, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem"ersatzweise eingefügten Hauptstrom- ventil"parallel geschaltet ist, enthaltene"rückwärts sperrende sowie ein-und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)"eingeschaltet ist, und daß die von dem durch dieses"rückwärts sper- rende sowie ein-und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)"fließenden Strom genutzte Span- nungssenke so eingestellt ist, daß an dieser Spannungssenke, von einem über sie fließen- den Strom, in dessen Richtung eine Spannung mit dem Wert usoll wachgerufen wird.

Als Beispiel für diesen zweiten Weg der modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens zeigt Fig. 22 die Anordnung nach Fig. 4, nachdem in der letztgenann- ten die dort ursprünglich enthaltenen, mit den Buchstaben a bis f bezeichneten RSIGBT's (14) herausgenommen wurden und an deren Stelle jeweils ein rückwärts sper- render GTO (29) als"ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil"eingebaut wurde. Des weiteren wurde in der Anordnung nach Fig. 22 parallel zu jedem GTO (29), von dessen Anode zu dessen Kathode, ein Hilfsstrompfad geschaffen, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie derjenige GTO (29), zu dessen Anoden-Kathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel geschaltet ist. In den einzelnen Hilfsstrompfaden ist in diesem Bei- spiel jeweils eine, spezifisch zu jedem Hilfsstrompfad gehörende Diode (31) und jeweils eine, diesenfalls mehrfach genutzte Reihenschaltung aus einer, als Spannungssenke die- nende Zenerdiode (32) und einem Hilfs-GTO enthalten, der als sogenanntes"rückwärts sperrendes sowie ein-und ausschaltbares Hilfsstromventil (33)"fungiert. Wie aus der Dar- stellung in Fig. 22 unmittelbar hervorgeht ist es in diesem Beispiel grundsätzlich nicht er- forderlich, daß die dort verwendeten Hilfs-GTO's eine Sperrfähigkeit in Rückwärtsrichtung aufweisen müssen. Wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 zum Beispiel der mit a bezeichnete RSIGBT (14) voll eingeschaltet ist, so ist in Anordnung nach Fig. 22 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) eingeschaltet.

Umgekehrt ist dann, wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 der dort mit a be- zeichnete RSIGBT (14) ausgeschaltet ist, in der Anordnung nach Fig. 22 der für diesen er- satzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) und der in jenem Hilfsstrom- pfad, der zu diesem ersatzweise eingefügten GTO (29) parallel geschaltet ist, enthaltene Hilfs-GTO ausgeschaltet. Sofern zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der urspriinglichen Schaltung enthaltenen RSIGBT (14) in Richtung des dort vorhandenen oder des dort angestrebten Stromflusses eine Spannung usoll eingestellt werden soll, findet dies in der in Fig. 22 dargestellten Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jener ersatzweise eingefügte GTO (29), der an die Stelle des genannten, vorliegend herausgenommenen RSIGBT's (14) getreten ist, abgeschaltet ist, und daß der in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem ersatzweise eingefügten GTO (29) parallel geschaltet ist, enthaltene Hilfs-GTO ein- geschaltet ist, und daß die Zenerspannungen der in Fig. 22 enthaltenen Zenerdioden so groß gewählt sind, wie der vorgenannte Wert u n. Unter diesen Umständen verhält sich die in Fig. 22 dargestellte Anordnung gleich, wie die in Fig. 4 skizzierte, sofern bei der letztgenannten die angestrebten Kommutierungen mittels eines konstanten Werts der Spannung usoll herbeigeführt wird.

Beim dritten Weg der modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens wird in den einzelnen Hilfsstrompfaden eine Reihenschaltung jeweils der, gegebenenfalls mehrfach genutzten, Primärwicklung (34) eines Transformators (35) und jeweils eines, ge- gebenenfalls mehrfach genutzten, rückwärts sperrenden sowie ein-und ausschaltbaren Stromventils vorgesehen, wobei das letztgenannte nachstehend auch als"rückwärts sper- rendes sowie ein-und ausschaltbares Hilfsstromventil (33)"bezeichnet werden soll. Die Sekundärwicklung (36) des Transformators (35) ist über eine Gleichrichterschaltung (37) an eine Spannungssenke angeschlossen, wobei als solche vorzugsweise die Gleichspannungs- seite des Stromrichters herangezogen wird. Des weiteren wird parallel zu jedem vorge- nannten Hilfsstrompfad oder parallel zu jeder vorgenannten Reihenschaltung aus dem "rückwärts sperrenden sowie ein-und ausschaltbaren Hilfsstromventil (33)"und der Pri- märwicklung (34) des Transformators (35) ein Entmagnetisierungsstrompfad geschaffen, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie jener Teil des Hilfsstrompfads, der zu diesem Entmagnetisierungsstrompfad parallel liegt. Diese Entmagnetisierungsstrompfade werden dann derart mit Bauelementen ausgestattet, daß in jedem dieser Hilfsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Hilfsstrompfad gehörenden Diodenstrecke enthal- ten ist und daß in den einzelnen Entmagnetisierungsstrompfaden jeweils eine, gegebenen- falls mehrfach genutzte, Spannungssenke (38) und jeweils ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, rückwärts sperrendes sowie ein-und ausschaltbares Stromventil aufeinander folgen, wobei das letztgenannte nachstehend auch als"rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Entmagnetisierungsstromventil (39)"bezeichnet werden soll. Diese neu entstandene Schaltung wird nun so betrieben, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet wird, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"ersatzweise eingefügte Hauptstromventil"eingeschaltet wird, und daß dann, wenn ein in der ursprüng- lichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet wird, das für dieses, nunmehr"herausgenommene Hauptstromventil"in der jetzt vorliegenden Anordnung"er- satzweise eingefügte Hauptstromventil"ausgeschaltet wird. Sofern zwischen den Haupt- stromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung enthaltenen Hauptstrom- ventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses positi- ve, konstante oder variable Spannung usoll eingestellt werden soll, findet dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jenes"ersatzweise eingefügte Hauptstromventil", das an die Stelle des genannten, vorliegend"herausgenommenen Hauptstromventils"getreten ist, abgeschaltet wird, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem"ersatzweise eingefügten Hauptstromventil"parallel geschaltet ist, enthalt- ne"rückwärts sperrende sowie ein-und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)"eingeschaltet wird, und daß das Übersetzungsverhältnis jenes Transformators (35), dessen Primärwick- lung (34) von dem durch das unmittelbar vorstehend genannte"rückwärts sperrende sowie ein-und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)"fließenden Strom durchsetzt wird, so gewählt ist, daß an dieser Primärwicklung (34) von einem über sie fließenden Strom, in Richtung dieses Stromflusses, eine Spannung wachgerufen wird, welche den Wert usoll aufweist.

Des weiteren wird dann, wenn der Strom durch den Hilfsstrompfad, in dem das vorste- hend genannte"rückwärts sperrende sowie ein-und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" enthalten ist, auf einen Wert abgesunken ist, der im Bereich des auf die Primärwicklung (34) des Transformators (35) bezogenen Magnetisierungsstroms des Transformators (35) liegt, das vorstehend genannte"rückwärts sperrende sowie ein-und ausschaltbare Hilfs- stromventil (33)"wieder abgeschaltet und jenes"rückwärts sperrende sowie ein-und aus- schaltbare Entmagnetisierungsstromventil (39)"eingeschaltet, welches im Parallelpfad zu jenem Pfad liegt, der das vorstehend genannte"rückwärts sperrende sowie ein-und aus- schaltbare Hilfsstromventil (33)"enthält. Die"rückwärts sperrenden sowie ein-und aus- schaltbaren Entmagnetisierungsstromventile (39)"werden jeweils wieder ausgeschaltet, nachdem ein zuvor durch sie geflossener Strom auf Null abgeklungen ist.

Als Beispiel für diesen dritten Weg der modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens zeigt Fig. 23 die Anordnung nach Fig. 4, nachdem in der letztgenann- ten die dort ursprünglich enthaltenen, mit den Buchstaben a bis f bezeichneten RSIGBT's (14) herausgenommen wurden und an deren Stelle jeweils ein rückwärts sper- render GTO (29) als"ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil"eingebaut wurde. Des weiteren wurde in der Anordnung nach Fig. 23 parallel zu jedem GTO (29), von dessen Anode zu dessen Kathode, ein Hilfsstrompfad geschaffen, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie derjenige GTO (29), zu dessen Anoden-Kathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel geschaltet ist. In den einzelnen Hilfsstrompfaden ist in diesem Bei- spiel jeweils eine, spezifisch zu jedem Hilfsstrompfad gehörende Diode (31) und jeweils eine, diesenfalls mehrfach genutzte Reihenschaltung aus der Primärwicklung (34) eines Transformators (35) und einem Hilfs-GTO enthalten, der als sogenanntes"rückwärts sper- rendes sowie ein-und ausschaltbares Hilfsstromventil (33)"fungiert. Des weiteren wurde in der Anordnung nach Fig. 23 parallel zu jeder Reihenschaltung aus der Primärwick- lung (34) eines Transformators (35) und einem Hilfs-GTO ein Entmagnetisierungsstrompfad geschaffen, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie derjenige Teil des Hilfsstrompfads, zu welchem dieser Entmagnetisierungsstrompfad parallel geschaltet ist. In den einzelnen Entmagnetisierungsstrompfaden ist in diesem Beispiel jeweils eine Reihen- schaltung aus einer, als Spannungssenke dienenden Zenerdiode (38) und einem Entmagne- tisierungs-GTO enthalten, der als sogenanntes"rückwärts sperrendes sowie ein-und aus- schaltbares Entmagnetisierungsstromventil (39)"fungiert. Wie aus der Darstellung in Fig.

23 unmittelbar hervorgeht ist es in diesem Beispiel grundsätzlich nicht erforderlich, daß die dort verwendeten Hilfs-GTO's und Entmagnetisierungs-GTO's eine Sperrfähigkeit in Rückwärtsrichtung aufweisen müssen. Wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 zum Beispiel der mit a bezeichnete RSIGBT (14) voll eingeschaltet wird, so wird in der Anordnung nach Fig. 23 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) eingeschaltet. Umgekehrt wird dann, wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 der dort mit a bezeichnete RSIGBT (14) ausgeschaltet wird, in der Anordnung nach Fig. 23 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) ausgeschaltet. Sofern zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprüng- lichen Schaltung enthaltenen RSIGBT (14) in Richtung des dort vorhandenen oder des dort angestrebten Stromflusses eine Spannung u n eingesteitt werden soll, findet dies in der in Fig. 23 dargestellten Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jener ersatzweise einge- fügte GTO (29), der an die Stelle des genannten, vorliegend herausgenommenen RSIGBT's (14) getreten ist, abgeschaltet wird, und daß der in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem ersatzweise eingefügten GTO (29) parallel geschaltet ist, enthaltene Hilfs-GTO ein- geschaltet wird, und daß das Übersetzungsverhältnis der in Fig. 23 enthaltenen Transfor- matoren (35) so groß gewählt ist, daß an deren Primärwicklung (34) von einem über sie fließenden Strom, in Richtung dieses Stromflusses, eine Spannung wachgerufen wird, wel- che den Wert usoll aufweist. Des weiteren wird dann, wenn der Strom durch den Hilfs- strompfad, in dem der vorstehend genannte Hilfs-GTO enthalten ist, auf einen Wert abge- sunken ist, der im Bereich des auf die Primärwicklung (34) des Transformators (35) bezo- genen Magnetisierungsstroms des Transformators (35) liegt, der vorstehend genannte Hilfs- GTO wieder abgeschaltet und jener Entmagnetisierungs-GTO eingeschaltet, welcher im Parallelpfad zu der vorgenannten Reihenschaltung aus der Primärwicklung (34) eines Transformators (35) und einem Hilfs-GTO liegt. Die Entmagnetisierungs-GTO's werden jeweils wieder ausgeschaltet, nachdem ein zuvor durch sie geflossener Strom auf Null ab- geklungen ist. Unter diesen Umständen verhält sich die in Fig. 23 dargestellte Anordnung gleich, wie die in Fig. 4 skizzierte, sofern bei der letztgenannten die angestrebten Kommu- tierungen mittels eines konstanten Werts der Spannung u50li herbeigeführt wird.

Selbstverständlich können dann, wenn der Schlüsselgedanke der hiermit vorgelegten Erfin- dung in der vorstehend beschriebenen, modifizierten Weise genutzt wird, die dann darin enthaltenen, rückwärts sperrenden, ein-und ausschaltbaren Hauptstromventile entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von einem ein-und aus- schaltbaren Hauptstromventil und von einer Diode ersetzt werden. Des weiteren können auch die darin gegebenenfalls enthaltenen,"in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vor- wärtsrichtung stetig steuerbaren Hilfsstromventile (30)"entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem, in Vorwärtsrichtung stetig steuer- baren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt werden. Desgleichen können die darin gegebenenfalls enthaltenen,"rückwärts sperrenden sowie ein-und ausschaltbaren Hilfsstromventile (33)"entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschal- tung von jeweils einem ein-und ausschaltbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt werden. Desgleichen können die darin gegebenenfalls enthaltenen,"rückwärts sperrendes sowie ein-und ausschaltbares Entmagnetisierungsstromventil (39)"entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem ein-und aus- schaltbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt werden. Schließlich dürfen dann jene der darin enthaltenen, beim vorgesehenen Einsatz nicht mit Rückwärtsspannung beanspruchten Dioden sämtlich überbrückt werden und damit selbst entfallen.