DE1918263A1 - Arbeitskreislaufsteueranlage - Google Patents

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG ~- " ' ~

TELEFON: 395314 2000 HAMB U RG 50,

TELEGRAMME: KARPATENT KON I GSTRASSE 28

Wo 23 690/69 12/11

Westinghouse Brake and Signal Company Limited, London (England)

.Arbeitskreislauf Steueranlage

Die Erfindung bezieht sich auf ArbeitskreislaufSteueranlagen und insbesondere, jedoch.nicht ausschließlich auf solche Anlagen, in welchen eine steuerbare Halbleitervorrichtung verwendet wird, die an einer Wärmesenke in einem Zerhackerstromkreis angeordnet ist, der das Impulstastverhältnis von Stromimpulsen ändert, die von einer Quelle zu einer Last geführt werden.

Gemäß der Erfindung ist eine ^rbeitskreislaufsteueranlage geschaffen, die zum Steuern der von Quellenanschlüssen an Lastanschlüsse angelegten mittleren Spannung durch Änderung des Impulstastverhältnisses des von den Quellenanschlüssen zu den Lastanschlüssen geführten Stromes dient und eine Einrichtung aufweist, die den verfügbaren Bereich der Steuerung des Impulstastyer- ' hältnisses durch Verringern des verfügbaren maximalen Impulstastverhältnisses mit der Zunahme des mittleren Stromes begrenzt, der von den Quellenanschlüssen zu den LastanSchlussen fließt.

Wenn die Last induktiv ist, beispielsweise im Fall eines Sleichstromzugmotors, ist es durch Begrenzen des Arbeitsverhältnisses (duty ratio) in Übereinstimmung

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mit der -Erfindung möglich, einen schwächeren mittleren Strom durch, die Steueranlage zu führen, während noch voller Motorstrom aufrechterhalten ist» wenn berücksichtigt wird, daß gewöhnlich ein Pfad für frei fließenden Strom (free-whelling current path) vorgesehen ist. Durch .Auswählen eines Arbeitsverhältnisses' der von der Quelle zu der Last gehenden Impulse kann erreicht werden, daß die Anlage bei einer Leistung bei kontinuierlich fließendem Strom einen Laststrom liefert, der höher ist, als er es sonst sein würde. Es ist jedoch selbstverständlich zutreffend, daß die dem Motor,zugeführte Energie, die von der mittleren Spannung abhängig ist, bei

" Verringerung des Impulstastverhältnisses vermindert wird»

Bei der Erfindung wird die Annahme gemacht, daß die Wärmezeitkonstante des Temperaturgradienten zwischen dem Übergang und der -^asis einer Halbleitervorrichtung die, in der Anlage als Arbeitskreislaufsteuervorrichtung verwendet wird, im ^vergleich zu der Impulszeit lang ist. _: Wenn ein 100^-Arbeitsverhältnis für einen gegebenen Strom. auf ein 50/o-Verhältriis für den gleichen Strom begrenzt wird, fließt der ^Dtrom in der Steueranlage lediglich während der halben Zeit, und die mittleren &esamtverluste der Anlage werden halbiert.

In erster Annäherung führt ein Halbieren der Verluste zu einem Halbieren des Temperaturgradienten zwischen , ■ dem Übergang der Halbleitervorrichtung und der sie kühlenden Wärmesenke. Gemäß einem weiteren liierkmal der Erfindung kann ein Signal abgeleitet werden,, welches den Temperaturgradienten zwischen dem HalbleiterÜbergang und der Wärmesenkre anzeigt, und wenn das Signal einert ge- . gebenen Wert annimmt, wird das Arbeitsverhältnis .de* :-.,■ Steueranlage davon abhängig. . · .-.- ;.:■-. ■■ 7,.> τ Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. .. . ■■::'■■.-^*-::'■_■■.:

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung von der

Erfindung zugrundeliegenden Gesichtspunkten.

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Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsfrom einer einfachen Anwendungsart der Erfindung.

Fig. 5 ist ein ^tromkreisdiagramm eines Teiles einer ^rbextskreislaufSteueranlage gemäß der Erfindung.

Zur Erläuterung der Erfindung wird angenommen, daß die zu beschreibende Anlage zum Ändern des Impulstastverhältnisses des Stromes verwendet wird, der aus einer Batterie einem Gleichstromzugmotor zugeführt wird, wobei die Mittel zum Ändern des Impulstastverhältnisses einen geeigneten Hegler aufweisen, welcher die relativen "Ein¹¹- und "Aus"-Perioden einer steuerbaren Halbleiterschaltvorrichtung steuert.

Wird vorausgesetzt, daß die Impulszeiten im Vergleich zu der Zeitkonstanten des Überganges der Halbleitervorrichtung kurz sind, dann ist es der Durchschnittsverluat in der Vorrichtung, welcher die Leistung für die Anlage bestimmt. Bei einem vollkommenen System, bei dem die Last eine unendliche Induktanz hat, kann angenommen werden, daß der Impulsstrom aus einer Reihe von Rechteckkurvenimpulsen besteht, die einen Spitzenwert gleich dem mittleren Motorstrom haben. Der Durchschnittsverlust der Vorrichtung ist eine Funktion des ^ütromes und des ^rbeitsverhältnisses. Für den gleichen Motorstrom wird durch Halbieren des Arbeitsverhältnisses, wie oben beschrieben, der mittlere Verlust der Vorrichtung halbiert.

Da ein verkleinertes Arbeitsverhältnis zu einem niedri> geren Verlust aus der Halbleitervorrichtung für einen gegebenen Motorstrom iührt, wird die Zeitdauer, d.h. die Zeit, während welcher die Anlage jL/ für die gegebene Strombedingung kontinuierlich arbeiten kann, vergrößert, wenn das ^Arbeitsverhältnis sich verringert. Wenn die Verringerung des Arbeitsverhältnisses ausreichend ist, X3t das Ergebnis eine evtl. kontinuierliche Leistung (continnous rating) bei einem gegebenen Strom für die ü-oabination aus der Halb-

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leitergleichrichtervorrichtung und der für sie vorgesehenen Kühleinrichtung.

In der graphischen darstellung der Fig. 1 sind die Kurven A-B-C und D-E-F typisch für eine Familie von Motorcharakteristiken, "bei denen die drehzahl über dem Strom aufgetragen ist. Die Kurve A-B-C stellt eine Charakteristik für ein lOOfo-Arbeitsverhältnis dar, und die Kurve D-E-F stellt eine entsprechende Charakteristik für ein etwas verringertes Arbeitsverhältnis dar. Der maximale Motorstrom für-kontinuierlichen Betrieb bei einem 100%-Arbeitsverhältnis ist typisch'durch den Punkt B dargestellt, und entsprechend ist der Strom für das verringerte Arbeitsverhältnis bei kontinuierlichem Betrieb durch den Punkt E dargestellt. Eine Kurve, wie die strichpunktierte Kurve B-E-G- stellt daher die . Charakteristik des maximalen Stromes über der Drehzahl dar, die von dem Motor bei kontinuierlicher Leistung der Steueranlage erhalten werden kann. Die durch die Linie O-A-B-E-G umgrenzte Fläche ist daher zur kontinuierlichen Steuerung mittels der Anlage verfügbar, und für irgendeinen Punkt innerhalb dieser Fläche hat die Steueranlage eine ■ kontinuierliche Leistung innerhalb des Leistungsvermögens der Halbleitervorrichtung und der Kühleinrichtung.

Wird angenommen, daß die Anlage mit einer Strombegrenzungseinrichtung versehen ist, welche Ströme mit einem größeren ^wert als dem ^utromwert' X verhindert, dann ist eine kontinuierliche Steuerung in dem'Bereich B-E-Gr-X nur auf der Basis einer Kurzzeitleistung oder möglicherweise mittels eines Kontaktgebers verfügbar, welcher die Anlage umgeht. Es ist jedoch ersichtlich, daß unter diesen Bedingungen, bei denen ein Motor unter starkem Strom arbeitet, eine genaue kontinuierliche Steuerung weniger wahrscheinlich notwendig ist. Im Fall eines batteriegetriebenen Fahrzeuges kann das Fahrzeug eine Steigung hinauffahren.

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Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß es erwünscht ist, den mittleren Strom in der den Hauptstrom führenden Halbleitervorrichtung der Anlage derart zu begrenzen, daß der maximal zugelassene Strom nicht überschritten wird. EJn Annäherungsverfahren kann einen Vorteil aus der Tatsache ziehen, daß die Verluste in einer Halbleitereinrichtung in großem Ausmaß von dem mittleren ^tromwert und nur teilweise von dem Effektivstromwert abhängig sind. Pur Annäherungszwecke kann daher der Effektivwert des Stromes ignoriert werden, und dies ist die Annahme, die bei der Schaltungsausführung gemäß Fig. 2 gemacht worden ist. ■

Gemäß Fig. 2 hat der Motor einen Anker 1 und eine Feldwicklung 2 und wird aus einer Batterie 4 über eine steuerbare Haupthableitergleichrichtervorrichtung 3 mit Strom versorgt. Weiterhin befindet sich in Reihe mit dem Motor eine ^tromabfühleinrichtung 5· Ober dem Motor ist eine freilaufende Diode 6 geschaltet, und der steuerbaren Halbleitergleichrichtervorrichtung 3 sind zwei weitere steuerbare Grleiehrichtervorrichtungen 7 und 8, eine Induktanz 9" und ein Kommutationskondensator 10 zugeordnet. Die Gleichrichtervorrichtungen 7 und 8 sind mit zugeordneten Impulsgeneratoren 11 bzw. 12 versehen, wobei der Impulsgenerator 11 auch ^riggerimpulse für die Hauptgleichrichtervorrichtung 3 liefert^ Die Zeitfolge der Impulse zu den ^leichrichtervorrichtungen 3> 7 und 8 wird von einer Steuereinrichtung 13 bestimmt, die ein Eingangssignal von einer Vergleichseinrichtung 14 und ein anderes Eingangssignal von einer Befehlseinrichtung 15 empfängt. Die Vergleichseinrichtung^ 14 empfängt ein Strombezugssignal von einer Bezugsquelle 16 und ein geglättetes Stromsignal über einen G-lättungskreis 17 von der Stromabfühleinrichtung

Im Betrieb der Schaltung gemäß Fig. 2 besteht der grundsätzliche Energiekreis aus den steuerbaren Halbleitergleichrichtervorrichtungen 3, 7 und 8 und den ihnen zugeordneten

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Komponenten. Um leitende Perioden für den Strom von der Batterie 4 zu dem Motor einzuleiten, liefert der Generator 11 Triggerimpulse an die ^leichrichtervorrichtungen. 3 und 7, und bei der Einleitung des Leitens der Gleichrichtervorriehtung 3 beginnt Strom über diese Vorrichtung 3 und den Motor zu fließen. Gleichzeitig wird der Kondensator 10 über die Gleichricntervorrichtungen 7 und 3 und die Induktanz 9 aufgeladen, und beim nachfolgenden Leitendmachen der Gleichrichtervorrichtung -8 durch einen von dem Generator 12 erhaltenen Steuerimpuls wird der Kondensator 10 der Gleichrichtervorrichtung 3 mit einer solchen Polarität parallel geschaltet, daß die Vorspannung an der Gleichrichtervorrichtung 3 umgkehrt und diese Vorrichtung in nichtleitenden Zustand gebracht wird. Dieser Vorhang wiederholt sich, und die Ή euer einrichtung 13 ändert ·&»& das Impulstastverhältnis der Stromimpulse, die aus der Batterie 4 über die Gleichrichtervorrichtung 3 dem Motor zugeführt werden. Es. ist jedoch zu bemerken, daß der Strom in dem Motor zufolge der freilaufenden Diode 6 im wesent^ liehen kontinuierlich fließt.

Der Batteriestrom und damit der mittlere Strom in der . Gleichrichtervorrichtung 3 wird von der Abfühleinrichtung 5 gemessen und in dem Glättungskreis 17 geglättet, und das sich ergebende Signal wird der ^ergleichseinrichtung 14 zugeführt, in der es mit dem aus der Quelle 16 erhaltenen Bezugssignal verglichen wird. Das resultierende Signal wird zusammen mit dem von der Einrichtung 15 gelieferten Befehlssignal in die Steuereinrichtung 13 eingeführt. Falls das von dem Glättungskreis 17 abgeleitete geglättete Stromsignal das Bestreben hat, das aus der Quelle 16 erhaltene Bezugssignal zu übersteigen, wird das von der Einrichtung 15 gelieferte Befehlssignal überlaufen, so daß das durch die "Steuereinrichtung 13 bestimmte Impulstastverhältnis dann durch den mittleren °trom gesteuert wird, und während dieser Zustand vorhanden ist, wird der mittlere Batteriestrom im wesentlichen konstant gehalten. Dieser

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konstante mittlere B^atteriestrom bleibt bestehen, bis eine Verringerung des abgezogenen Stromes vorhanden ist,, beispielsweise zufolge einer Erhöhung der Motordrehzahl, oder bis der *ert des von der Einrichtung 15 erhaltenen Befehlssignals sich auf einen Wert ändert, durch den das Impulstastverhältnis verkleinert wird.. Der Wert des von der Qeulle 16 abgeleiteten. Bezugssignals ist so gewählt, daß die Betriebscharakteristik der Anlage innerhalb der Grenzen des Bereiche G-A-B-E-G gehalten wird, der oben mit Bezug auf Pig. 1 erwähnt ist.

Dae von der Einrichtung 15 abgeleitete Befehlssignal kann, wenn es gewünscht wird, temperaturabhängig gemacht. werden, d.h. es kann vorgesehen werden, daß dieses Signal einen maximalen *«ert hat, der sich bei Zunahme der Temperatur der steuerbaren Gleichrichtervorrichtung 3 verringert. In diesem lall wird das erzielbare maximale Impulatastverhältnis entweder durch das Bestreben des mittleren Stromes in der Gleichrichtervorrichtung 3, zu groß zu werden, oder durch die zunehmende Temperatur der steuerbaren Gleichrichtervorrichtung begrenzt.

Eine Form einer Schaltungsanordnung, durch welche das Vorgenannte erzielt werden kann, ist in Fig. 3 wiedergegeben. Bei dieser Ausführungsform ist angenommen, daß die Steueranlage angeordnet ist, um den Zugmotor eines Elektrofahrzeugee zu steuern. Demgemäß ist das Fahrzeug mit einem nicht dargestellten Pedal versehen, das mit einem variablen Potentiometer 21 mechanisch gekuppelt werden kann, mit dem ein Widerstand 22 und ein Thermistor 23 in Reihe liegen, der einen positiven Temperaturkoeffizienten hat. Die Komponenten 21, 22 und 23 sind wie dargestellt, in Reihe an die Speiseleitungen für den ^utromkreis angeschlossen, und die bewegbare Anzapfung des Potentiometers 21 ist über einen Widerstand 24, zu dem eine Diode 25 im Nebenschluß liegt, mit der Basis eines Transistors 26 verbunden, dessen Emitter über einen Wider-

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.stand 27 an die positive Speiseleitung und dessen Kollektor an den Nulleiter angeschlossen ist. Der Emitter des ■ Transistors 26 ist weiterhin mittels eines Leiters 28 an die eine °eite eines nachstehend zu beschreibenden Vergleichsstromkreises angeschlossen. Die andere Seite des Vergleichsstromkreises empfängt ein sich änderndes Sägezahnrampensignal von einem Rampengeneratorkreis.

Der Rampengeneratorkreis basiert auf Transistoren 29, 30, 31 und 32, wie es dargestellt ist. Die ^asis des Transistors 29 ist über einen den ^asisstrom begrenzenden Widerstand 33 mit einer -Anzapfung eines Potentiometers verbunden, der von zwei Widerständen 34 und 35 und einer Reihendiode 36 gebildet ist. Der Kollektor des Transistors 29 ist an die -^asis des Transistors 30 angeschlossen, dessen Kollektor an die Zufuhrseite des Transistors 29 rückgekoppelt ist. "eiterhin ist der E-mitter des Transistors 30 über einen Widerstand 38 mit der Bgsis des Transistors 31 verbunden, dessen Vorspannungskomponenten einen Widerstand 37 und einen Kondensator 37a umfassen. Der Kollektor des Transistors 31 ist an die Verbindungsstelle zwischen einer Reihe von Widerständen 39a, 39b, 39c und einem Kondensator 41 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 31 ist, wie dargestellt, mit dem Nulleiter verbunden, und der Emitter des obenerwähnten Transistors 29 ist über eine Diode an die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 39c und dem Kondensator 41 angeschlossen, an die auch die Basis des Transistors 32 angeschlossen ist. DerEmitter des Transistors 32 ist an die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 39b und 39c angeschlossen, und diese Komponentenkette ist gemäß der darstellung zwischen die Speiseleitungen geschaltet.

Der Ausgang des Rampengenerators wird von-der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 39a und 39b' abgeleitet und über einen Widerstand 43 der Basis eines

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Transistors 44 in dem obengenannten Vergleichsstromkreis zugeführt. Der obengenannte Leiter 28 ist mit der Basis eines zweiten Transistors 45 des Vergleichsstromkreises verbunden, und die Emitter der beiden Transistoren 44 und 45 sind zusammen an einen gemeinsamen Emitterwiderstand 47 angeschlossen (der Emitter des Transistors 44 ist über eine Diode 46 in der beschriebenen Weise angeschlossen). Der Vergleichsstromkreis enthält einen weiteren Transistors,51, dessen ^Basis mit dem Kollektor des Transistors 44 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 51 ist über einen Widerstand 50 an den Nullleiter angeschlossen und dieser Kollektor liefert das Ausgangssignal, welches als variable Impulstastverhältnis-Wellenform angesehen werden kann, um steuerbare Gleichrichtervorrichtungen des Energiezuführstromkreises für den Motor des Fahrzeuges, wie er in Fig. 2 wiedergegeben ist, zu steuern.

Zusätzlich zu der obengenannten Verbindung von dem Pedalsteuertransistor 26 über den Leiter 28 zu der Basis des Vergleichstransistors 45 ist weiterhin damit ein Ausgang eines Strombegrenzungsverstärkers 52 über eine Diode 53 verbunden. Diese Verbindung ist gemeinsam mit dem Leiter 28 über den Widerstand 49 zu der Basis des Transistors 45. Ein Eingang zu dem ^trombegrenzungsverstärker 52 wird von einer ötromabfühl-Nebenschlußeinrichtung abgeleitet, beispielsweise von der oben erwähnten Einrichtung 5 der Schaltung gemäß Fig. 2. Dieses Eingangssignal ist ein ^leichstromsignal, und der Verstärker 52 ist ein Differential-Grleichstromverstärker irgendeiner geeigneten bekannten Ausführungsform zum Erzeugen.einer glatten Ausgangsspannung von entsprechender Polarität, die über die Diode 53 dem Vergleichsstromkreis zugeführt wird.

Zum Betrieb- der Schaltungsanordnung gemäß Fig-, 3 sind viele der Komponenten von üblicher Ausführung und brauchen nicht im einzelnen beschrieben zu werden, -^s- erscheint jedoch zweckmäßig, die Schaltung in Teilen zu beschreiben«

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Zunächst besteht der Pedalsteuerstromkreis aus dem ^ transistor 26 und den ihm zugeordneten Antriebskompo- ..-.---, nenten. Die Stellung des bewegbaren Kontaktes des Po-. tentiometers 21, welche einem Impulstastverhältnis von, · Null für den Stromkreis entspricht, ist die unterste Stellung, und unter der Annahme, daß der.Fahrer des Fahrzeuges das Pedal niederdrückt, wird der bewegbare Kontakt des Potentiometers 21 in Aufwärtsrichtung gegen die positive Speiseleitung bewegt, demgemäß ladet sich der über den -^asisantriebskreis für den Transistor 26 geschaltete Kondensator 20 mit einer Geschwindigkeit auf, die von dem Wert des Widerstandes 24 und des Kondensators 20 abhängig ist. Demgemäß ist es gewöhnlich unmöglich, durch schnelles Niederdrücken des Pedals zu bewirken, daß übermäßiger anfänglicher Anlaufstrom in den Motor fließt, und zwar als Ergebnis eines' plötzlichen Anlegens eines, hohen Impulstastverhältnisses von dem Kontroller.

-Ss sei nunmehr der Rampengenerator betrachtet, der aus den Transistoren 29, 30, 31 und 32 besteht und mit konstanter frequenz arbeitet, um über den großen Widerstand 43an der Basis des T_ransi_stors 44 des Vergleichsstromkreises eine Sägezahnrampenwellenform zu erzeugen. Der Vergleichsstromkreis ist im wesentlichen ein Stromkreis mit zwei Zuständen, und wenn die an die Basis des Transistors 44 angelegte Eampenspannung die über den ^; Leiter 28 an die ^asis des Transistors 45 angelegte ■ Spannung erreicht, wird der Stromkreis in den entgegengesetzten Zustand geschaltet, in welchem der Transistor 45 nicht leitet und der Transistor 44 leitet. Der Transistor 51 wird daher leitend oder mehr leitend, und es ergibt sich eine Stufe in der Ausgangswellenform, die von dem Kollektor des Transistors 51 auf der Leitung 55 abgeleitet ist, um ein "Aus"-Signal zu erzeugen, welches die Abschaltvorrichtungen für den die steuerbaren G-leich-

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richter enthaltenden Stromreis zu zünden und die "Aus"-Periode für den in Rede stehenden Kreislauf vorzuschieben.

Es wird nunmehr auf das Stromabfühlmerkmal des Stromkreises Bezug genommen. Sin Signal wird über den Verstärker 52 abgenommen, und falls dieses Signal die von der Pedalsteuerung über die Leitung 28 abgeleitete Signalspannung übersteigt, leitet d? 3 Diode 53» und die Pedalsteuerungsausgangsspannung wird an das von dem Verstärker 52 erzeugte Niveau angeklemmt. Demgemäß wird der maximale Wert des Impulstastverhältnisses, der durch den Kontroller erhalten werden kann, auf ein Niveau der Rampenwellenform eingestellt, das nicht durch die Pedalsteuerung, sondern durch den Strom in der steuerbaren Grleichrichtervorrichtung bestimmt ist, wie er von dem Eingangssignal zu dem Verstärker 52 dargestellt ist.

Der Thermistor 23, der mit dem Potentiometer 21 des Pedalsteuerstromkreises in Reihe geschaltet ist, ist in· einger Wärmebeziehung zu der Haupt-Halbleitervorrichtung angeordnet, welche den Hauptstrom zu dem Motor steuert. Wenn demgemäß die Temperatur des Übergangs dieser Halbleitervorrichtung das Bestreben hat, auf einen gefährlichen Wert auf Grund des Umstandes anzusteigen, daß zu starker Strom während einer zu langen Zeitperiode abgezogen wird, dann nimmt der Widerstand des Thermistors zu und hat demgemäß das Bestreben, die Verstärkung der Pedaleinrichtung und des Steuerstromkreises einzustellen, um das Potential zu verringern, das von dem Potentiometer zum Anlegen an die Basis des Transistors 26 abgeleitet wird. Demgemäß führt ein solcher Temperaturanstieg zu einer automatischen Verringerung des verfügbaren Impulstastverhältnisses, bei welchem die Anlage arbeiten kann, und zwar unabhängig von der Strombegrenzungssteuerung, die durch den Differentialverstärker 52 bewirkt wird.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 3 kann der Verstärker 52 so ausgeführt sein, daß er den Unterscheid zwischen dem

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von der Stromabfühleinrichtung 5 erhaltenen Stromsignal und einem Bezugssignal verstärkt und einen .Ausgang liefert, welcher ein Bestreben des ^tromsignals anzeigt* den Wert des Bezugasignals zu übersteigen und demgemäß das Signal auf dem Leiter 28 zu überlaufen, oder es -kann, wie oben angenommen, der Verstärker lediglich das Stromsignal verstärken und das von dem Leiter 28 abgeleitete Befeh^issignal überlaufen. . ·

Be einer abgewandelten Ausführungsform kann die Stromabfühleinrichtung 5 einen Ausgang zu einer Integrier-^- einrichtung liefern, welche den ^trom während der "Ein-" Perioden des Arbeitskreisiaufes integriert, und wenn der integrierte Strom einen durch die Bezugsquelle 16 eingestellten Wert erreicht, wird die Steuerung von der Befehiseinrichtung 15 überlaufen.

Bei einer weiteren abgewandelten Ausfünrungsform der Erfindung, die so ausgebildet sein kann, daß sie nicht unter der Annahme arbeitet, daß die Verluste in der Halbleitervorrichtung eine Funktion des mittleren Stromes sind, können Mittel verwendet werden, die eine variable Strombegrenzung schaffen. Die Steuereinrichtung.15 kann so ausgeführt sein, daß sie beim Ansprechen auf eine Steuervorrichtung eine variable Impulstastverhältnissteuerung schafft, und das "Abschalten" des Systems kann wieder so gewählt sein, daß es auf eine Stromgrenze (current limit) anspricht. Jedoch folgt die Stromgrenze nunmehr einem (Jesetz, welchem sich mit der Dauer der leitenden Periode der steuerbaren Hauptgleiebrichtervorrichtung 3 vermindert. Der zugelassene Spitzenstrom ändert sich daher mit der Dauer des Stromflusses, und die geringe °teueränderung der Strombegrenzung kann so angestellt werden, daß der gewünschte Strom und das ^rbeit3verhältnis in Übereins.timffiung mit den Leistungen der Anlage erhalten werden*

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die thermische Masse der Kühleinrichtung berücksichtigt

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werden, die der steuerbaren Gleichrichtervorrichtung zugeordnet ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß in einer Anordnung, wie sie oben beschrieben ist, der Grenzstrom in Übereinstimmung mit der Temperatur der Kühlrippen oder des Kühlmediums geändert wird. Wenn so verfahren wird, können, je niedriger die Temperatur des Kühlmediums ist, umso höhere Verluste und eine höhere Leistung der Ausrüstung zugelassen werden. Die Bezugsquelle 16 kann beispielsweise bei der StromkreisOrdnung gemäß Fig. 2 eine Komponente, die proportional zu der Temperatur des Kühlmediums variabel ist, und eine feste Komponente Umfassen, welche den Temperaturgradienten >von dem Übergang zu dem Kühlmedium darstellt.

Wiederum kann ein Signal entweder von dem Motor oder von der steuerbaren Gleichrichtervorrichtung abgenommen oder durch andere Mittel erhalten werden, welches im stationären Zustand den Temperaturgradienten zwischen dem Übergang der Halbleitergleichrichtervorrichtung und der Kühleinrichtung für die Halbleitervorrichtung im Belastungszustand sowie das ^rbeitsverhältnis darstellt, das zu dem in Rede stehenden Zeitpunkt erhalten wird. Durch die Verwendung dieses Signals oder eines Signals, das der Temperatur des Überganges der Haupt-Halbleitervorrichtung beim Erreichen eines Wertes proportional ist, der die maximale Sicherheitstemperatur oder einen Temperaturanstieg des Überganges der Haupt-Halbleitervorrichtung darstellt, kann der Ausgang der Steueranlage begrenzt werden. Dies wird dadurch erzielt, daß entweder auf den maximal zugelassenen Strom, das maximale -"rbeitsVerhaltnis. oder eine kombination von beiden eingewirkt wird.

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Claims (11)

1. Patentansprüche

   Ί. JÄrbeitskreislauf Steueranlage, dadurch gekennzeichnet, ' daß zum steuern der von.Quellenanschlussen an Laatän- ' " Schlüsse angelegten mittleren Spannung durch Änderung ■' ' des Impulstastverhältnisses des von den Quellenanschlüssen zu den Lastanschlüssen geführten Stromes eine Einrichtung ' vorgesehen ist, die den verfügbaren Bereich der Steuerung des Impulstastverhältnisses durch Verringern des verfügbaren maximalen Impulstastverhältnisses mit der Zunahme des mittleren Stromes begrenzt, der von den Quellenanschlüssen zu den Lastanschlüssen fließt.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Quellenanschlüssen und den Lastanschlüsseh eine steuerbare Halbleitervorrichtung angeordnet ist, die aus einem leitenden Zustandin einen nichtleitenden Zustand und umgekehrt schaltbar ist, um das Impulstastverhältnis des Stromes zu steuern, und daß eine Einrichtung zum Erzeugen eines die Temperatur der Halbleitervorrichtung, anzeigenden Signals und eine auf dieses Signal ansprechende Einrichtung vorgesehen sind, um den verfügbaren Bereich des Impulstastverhältnisses einzustellen.
3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Stromabfühleinrichtung, die so angeschlossen ist, daß sie den über die QueilenanSchlüsse den lastanschlüssen zugeführten Strom abfühlt und einen ^teüersignal^ausgang erzeugt, der von dem zu der genannten Einrichtung fließenden Strom abhängig ist.
4. 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang der St romabf teileinrichtung an eine ^vergleichseinrichtung angelegt wird, die ihn mit einem Bezugssignal vergleicht, und ein Steuersignal erzeugt, um anzuzeigen, daß eine von dem Bezugssignal eingestellte Stromgrenze das Bestreben hat, übermäßig groß zu werden", und die weiterhin eine "Aus"-Periode der ArbeitskreislaufSteueranlage einleitet,

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5. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen von Band betätigbaren Steuerstromkreis und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Befehlssignals enthält, welches ein gewünschtes Impulstastverhältnis anzeigt, und daß die Steuereinrichtung, der Steuerstromkreis und die Halbleitervorrichtung eine' temperaturabhängige Einrichtung aufweisen, welche die Verstärkung des ^Oteuerstromkreises in Übereinstimmung mit der Temperatur einstellt.
6. 6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Stromabfühleinrichtung an eine Integriereinrichtung angeschlossen ist, um den während der "Ein"-Ferioden der Anlage fließenden Strom zu integrieren, so daß der Steuersignalausgang von dem integrierten Strom abhängig ist.
7. 7. Anlage nach einem der Ansprüche T bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bestimmen einer Stromgrenze, die mit Verlängerung der "Ein"-Perioden der Anlage reduzierbar ist.
8. 8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bestimmen einer otromgrenze, die in Abhängigkeit von einer Temperaturabfühleinrichtung änderbar ist, welche den Kühlrippen oder dem Kühlmedium einer Halbleitervorrichtung zugeordnet ist, die als Schalteinrichtung für die ArbeitskreislaufSteueranlage arbeitet.
9. 9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals, welches den Temperaturgradienten zwischen den Kühlrippen oder dem Kühlmedium oder der Temperatur des Überganges einer Halbleitervorrichtung darstellt, die als Schalteinrichtung für die arbeitskreislaufSteueranlage arbeitet, und durch eine Einrichtung, die anspricht, wenn das Signal eiren vorbestimmten Wert erreicht, um dem Impulstastverhältnis des Arbeitskreislaufes eine Beschränkung aufzudrücken.

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10. 10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9» gekennzeichnet durch einen Signalvergleichsstromkreis mit- zwei Eingangseinrichtungen zum Anlegen einer Rampenwellenform an den einen Eingang der Signalvergleichseinrichtung und eine Einrichtung zum Anlegen eines Befehlssignals von einem gewünschten Impulstastverhältnis an den anderen Eingang der Signalvergleichaeinrichtung, die anspricht, wenn eine Gleichheit zwischen den Eingängen erreicht ist, um aus dem Zustand, welcher eine ⁿEin"-iPeriode des -^rbeitskreislaufs einleitet, in einen Zustand zu schalten, der eine "Aus"-Periode des -^rbeitskreislaufs einleitet.
11. 11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ein bleichstrommotorsteuer-

    ™ system eingeschlossen ist.

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