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DE1219075B - Multi-phase electronic circuit arrangement - Google Patents

Multi-phase electronic circuit arrangement

Info

Publication number
DE1219075B
DE1219075B DED43709A DED0043709A DE1219075B DE 1219075 B DE1219075 B DE 1219075B DE D43709 A DED43709 A DE D43709A DE D0043709 A DED0043709 A DE D0043709A DE 1219075 B DE1219075 B DE 1219075B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor switching
switching elements
elements
semiconductor
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DED43709A
Other languages
German (de)
Inventor
Arne Jensen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Danfoss AS
Original Assignee
Danfoss AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Danfoss AS filed Critical Danfoss AS
Priority to DED43709A priority Critical patent/DE1219075B/en
Priority to BE659774A priority patent/BE659774A/xx
Priority to FR5955A priority patent/FR1424861A/en
Priority to NL6502196A priority patent/NL6502196A/xx
Priority to GB799765A priority patent/GB1103448A/en
Priority to DK94465A priority patent/DK117082B/en
Publication of DE1219075B publication Critical patent/DE1219075B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC
    • H02M5/04Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/22Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/25Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/253Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using discharge tubes only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

deutsches wmrmi- Patentamt Int. Cl.: German wmrmi patent office Int. Cl .:

H03kH03k

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche KL: 21 al-36/18German KL: 21 al-36/18

Nummer: 1219 075Number: 1219 075

Aktenzeichen: D 43709 VIII a/21 al File number: D 43709 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 24. Februar 1964 Filing date: February 24 , 1964

Auslegetag: 16. Juni 1966Opening day: June 16, 1966

Die Erfindung betrifft eine mehrphasige elektronische Schaltanordnung, bei der in jede Phase Halbleiterschaltelemente gelegt sind, die beim Überschreiten eines Schwellenwertes einer angelegten Spannung vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand und beim Unterschreiten eines Haltewertes des hindurchfließenden Stromes wieder zurückschalten, und bei der ein Steuergerät vorhanden ist, das eine zum Umschalten erforderliche Steuerspannung an die einzelnen Halbleiterschaltelemente legt.The invention relates to a multiphase electronic switching arrangement in which semiconductor switching elements are in each phase are placed when a threshold value of an applied voltage is exceeded from the high-ohmic to the low-ohmic state and when the value flowing through it falls below a holding value Current switch back again, and in which a control unit is available, the one to Switching applies the required control voltage to the individual semiconductor switching elements.

Es ist eine Schaltanordnung dieser Art bekannt, bei der die Halbleiterschaltelemente durch Vierschichttrioden oder -dioden gebildet werden. Beides sind Schaltelemente, die Gleichrichtercharakteristik besitzen und daher den Wechselstrom jeweils nur in einer Richtung durchlassen. Da umgekehrt der Wechselstrom jeweils in vollem 'Umfang benötigt wird, liegen die Halbleiterschaltelemente in Antiparallelschaltung. Es ist ausgeschlossen, diese Elemente jeweils paarweise einander so zuzuordnen, daß sie genau die gleiche Charakteristik haben. Demzufolge ergibt sich zwangläufig eine Unsymmetrie, die zu einer Gleichstromkomponente der angeschlossenen Belastung führt.A switching arrangement of this type is known in which the semiconductor switching elements are formed by four-layer triodes or diodes are formed. Both are switching elements, the rectifier characteristics and therefore only allow the alternating current to pass in one direction. The other way around AC current is required in full, the semiconductor switching elements are in anti-parallel connection. It is not possible to assign these elements to one another in pairs in such a way that they have exactly the same characteristics. As a result, there is inevitably an asymmetry that leads to a DC component of the connected load.

Es ist ferner bekannt, zwei Vierschichttrioden in Antiparallelschaltung durch eine Fünfschichtdiode zu ersetzen. Eine solche Fünfschichtdiode hat aber unter normalen Herstellungsbedingungen ebenfalls nicht eine Strom-Spannungs-Kurve mit absolut symmetrischer Form; vielmehr treten auch hier Symmetrieunterschiede auf, die in einer Gleichstromkomponente in der Mehrphasenbelastung resultieren.It is also known to use two four-layer triodes in anti-parallel connection by means of a five-layer diode to replace. However, such a five-layer diode also has under normal manufacturing conditions not a current-voltage curve with an absolutely symmetrical shape; rather, there are also symmetry differences here resulting in a DC component in the multi-phase loading.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrphasige elektronische Schaltanordnung anzugeben, bei der keine Gleichstromkomponente verbleibt, die vielmehr absolut symmetrisch arbeitet.The invention is based on the object of specifying a multiphase electronic circuit arrangement, in which no direct current component remains, which rather works absolutely symmetrically.

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Halbleiterschaltelemente in den einzelnen Phasen aus einem sperrschichtfreien Halbleitermaterial bestehen. According to the invention, this takes place in that the semiconductor switching elements are in the individual phases consist of a semiconductor material without a barrier layer.

Sperrschichtfreie Halbleiterschaltelemente haben keinerlei bevorzugte Arbeitsrichtung. Sie sind absolut symmetrisch. Ferner sind sie hochbelastbar und können nicht infolge des Durchbrennens einer Sperrschicht unbrauchbar werden. Außerdem ist ihre Her-Stellung nicht kritisch, ganz im Gegensatz zu den bekannten Mehrschichtdioden. Auch ist man in der Wahl der Kenngrößen (Steuerspannung usw.) wesentlich freier.Junction-free semiconductor switching elements have no preferred direction of operation. You are absolute symmetrical. They are also highly resilient and cannot burn through a barrier layer become unusable. In addition, their production is not critical, in contrast to the known Multilayer diodes. The choice of parameters (control voltage, etc.) is also essential freer.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform legt das Steuergerät nacheinander etwa in einem dem elektrischen Winkel 180Q/Phasenzahl entsprechendem Mehrphasige elektronische SchaltanordnungIn a preferred embodiment, the control device sets in succession as the electrical angle in a 180 Q / phase number corresponding multi-phase electronic switch assembly

Anmelder:Applicant:

Danfoss A/S, Nordborg (Dänemark)Danfoss A / S, Nordborg (Denmark)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. U. Knoblauch, Patentanwalt,Dr.-Ing. U. Knoblauch, patent attorney,

Frankfurt/M. 1, Kühhornshofweg 10Frankfurt / M. 1, Kühhornshofweg 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Arne Jensen, Havnbjerg, Nordborg (Dänemark)Arne Jensen, Havnbjerg, Nordborg (Denmark)

Zeitabstand einen Umschalt-Spannungsimpuls an die einzelnen Halbleiterschaltelemente. Mit Hilfe dieser Einzelimpulssteuerung läßt sich im Gegensatz zu einer bekannten Hochfrequenzsteuerung nicht nur das Halbleiterschaltelement leitend machen, vielmehr läßt sich auch der Zeitpunkt des Leitendwerdens festlegen und zur Leistungssteuerung sogar verschieben. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die Steuerspannung im allgemeinen erheblich höher sein muß als die Netzspannung. Es ist daher zweckmäßig, jeweils nur einen Impuls zuzuführen, anstatt in jeder Periode eine große Zahl solcher Impulse.Time interval a switching voltage pulse to the individual semiconductor switching elements. With the help of this In contrast to a known high-frequency control, single-pulse control can not only be make the semiconductor switching element conductive, rather the point in time at which it becomes conductive can also be determined and even move to power control. It should also be taken into account that the control voltage generally has to be considerably higher than the mains voltage. It is therefore appropriate to each to apply only one pulse, rather than a large number of such pulses in each period.

Die Steuerspannung kann auf verschiedene Weise gewonnen werden. Bei einem mehrphasigen System kann man Spannungen mit den verschiedensten Phasenlagen abgreifen und direkt als Steuerspannungen verwenden. Im allgemeinen empfiehlt es sich jedoch, von einem einzigen Ausgangswert auszugehen, so daß ein Halbleiterschaltelement direkt, die anderen Halbleiterschaltelemente dagegen über Verzögerungsglieder vom Steuergerät beeinflußt werden. Man kann dann durch Verstellung der Verzögerungsglieder, die elektrisch sehr einfache Bauform haben können, die zeitlichen Abstände zwischen den Einschaltaugenblicken der einzelnen Phasen-Halbleiterschaltelemente und durch eine Verstellung am Steuergerät den Einschaltaugenblick aller Halbleiterschaltelemente ändern. Letzteres ist z. B. interessant, wenn das Steuergerät einen Phasenschieber enthält, weil auf diese Weise zusätzlich eine Leistungsregelung des dreiphasigen Systems bewirkt werden kann.The control voltage can be obtained in various ways. With a multi-phase system voltages with the most varied of phase positions can be tapped and directly as control voltages use. In general, however, it is advisable to start from a single baseline, so that one semiconductor switching element directly, the other semiconductor switching elements on the other hand via delay elements can be influenced by the control unit. You can then adjust the delay elements, which can have a very simple electrical design, the time intervals between the switch-on moments of the individual phase semiconductor switching elements and by adjusting the control unit change the switch-on instant of all semiconductor switching elements. The latter is z. B. interesting if the control unit contains a phase shifter, because in this way an additional power control of the three-phase system can be effected.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die Halbleiterschaltelemente außerdem an einer Steuerspannungsleitung liegen, über die beim Einschalten des Steuergerätes eine Steuerspannung gleichzeitig an alle Halbleiterschaltelemente gelegt wird. Damit wirdIn some cases it is advantageous if the semiconductor switching elements are also connected to a control voltage line over which a control voltage is applied at the same time when the control unit is switched on all semiconductor switching elements is placed. So that will

609 579/353609 579/353

sichergestellt, daß die mehrphasige Belastung vom Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfin-ensures that the multiphase load of Fig. 5 is a further embodiment of the invention

ersten Augenblick an in allen Phasen Strom führt. dung.for the first moment there is electricity in all phases. manure.

Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn In dem Diagramm der Fig. 1 ist der Strom I einesA particularly simple structure results when the current I in the diagram in FIG. 1 is one

alle Halbleiterschaltelemente zwischen Sternpunkt symmetrischen Halbleiterschaltelements auf Tellur-all semiconductor switching elements between the neutral point symmetrical semiconductor switching element on tellurium

und Phasenleitung liegen. Man. kann dann nämlich 5 basis über der Spannung U aufgetragen. Unterhalband phase line. Man. can then namely 5 basis applied over the voltage U. Below

einen Pol des Steuergeräts an den Sternpunkt legen, der Schwellenspannung + Us ist der Strom nahezuPut one pole of the control unit to the star point, the threshold voltage + U s is the current almost

so daß für alle Halbleiterschaltelemente eine gemein- Null, da das Schaltelement seinen hochohmigen Zu-so that a common zero for all semiconductor switching elements, since the switching element has its high-resistance input

same Steuerimpulsrückleitung vorhanden ist. stand eingenommen hat, bei dem sein Widerstand bisthe same control pulse return is present. stood at which his resistance up

Die Anordnung kann noch weiter dadurch verein- zu mehreren Megohm betragen kann (Kurve I). Sofacht werden, daß alle Halbleiterschaltelemente ein io bald jedoch die Schwellenspannung U5 überschritten gemeinsames Bauelement bilden, bei dem ein Körper ist, springt das Halbleiterschaltelement in seinen eines sperrschichtfreien, insbesondere polykristallinen niederohmigen Zustand (Kurve II) um, bei dem es Halbleiterschaltmaterials auf einer Seite mit Elek- einen Widerstand von 1 Ohm oder weniger hat. Den troden entsprechend der Phasenzahl und auf der an- niederohmigen Zustand behält das Schaltelement bei, deren Seite mit einer gemeinsamen Elektrode belegt 15 bis der hindurchfließende Strom einen Haltewert IH ist. Diese Schaltungsart ist möglich, weil bei sperr- unterschreitet, der ziemlich in der Nähe des Nullschichtfreien Halbleiterschaltelementen nicht das ge- punktes liegen kann. Beim Unterschreiten von In samte Material niederohmig wird, sondern nur ein schaltet das Halbleiterschaltelement in den hochbei jedem Umschaltvorgang neu entstehender Pfad, ohmigen Zustand zurück.The arrangement can be combined even further in this way to be several megohms (curve I). Are Sofacht that all the semiconductor switching elements form a but io soon exceeded the threshold voltage U 5 common component in which a body is, the semiconductor switching element from being cracked in its a barrier-free, in particular polycrystalline low-resistance state (curve II), which semiconductor switching material on one side with Elek- has a resistance of 1 ohm or less. The switching element, whose side is covered with a common electrode 15, maintains the trode according to the number of phases and on the low-resistance state until the current flowing through is a holding value I H. This type of circuit is possible because if the value falls below the blocking point, the point cannot lie fairly close to the zero-layer-free semiconductor switching element. If the value falls below I n, the entire material becomes low-resistance, but only one switches back to the high-resistance path, which is newly created with each switching process.

der sich zwischen den entsprechenden Elektroden 20 Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind anwhich is located between the corresponding electrodes 20. In the exemplary embodiment according to FIG. 2 are on

erstreckt, so daß das Material zwischen den Elek- einem dreiphasigen Netz in die drei Phasenleitun-extends so that the material between the elec-

troden nach wie vor als Isolator wirkt. gen 2, 3, 4 Lastwiderstände 5, 6, 7 geschaltet. DieTroden still acts as an insulator. gen 2, 3, 4 load resistors 5, 6, 7 switched. the

Besonders empfehlenswert ist in diesem Zusam- Leitungen 2 bis 4 sind im Sternpunkt 8 miteinander menhang ein Halbleiterschaltelement, das über- verbunden. Außerdem ist in jede Phasenleitung ein wiegend aus Tellur mit Zusätzen aus Elementen der 25 Halbleiterschaltelement 9, 10, 11 geschaltet. Ein Gruppen IV und V des Periodischen Systems besteht. Steuergerät 12 versorgt das Schaltelement 9 direkt, Es handelt sich um sperrschichtfreie, absolut symme- das Schaltelement 10 über ein Verzögerungsglied 13 irische Halbleiterschaltelemente, die hochbelastbar und das Schaltelement 11 über die Verzögerungsund sehr leicht herstellbar sind. Außerdem läßt sich glieder 14 und 13 mit einem Steuerimpuls. Damit das bei ihnen die Schwellenspannung durch Wahl des 30 Dreiphasennetz nicht über das Steuergerät kurzge-Mischungsverhältnisses oder durch Wahl der Dicke schlossen wird, ist in jede der Steuerzuleitungen noch des Elements entsprechend den Erfordernissen ein- ein Halbleiterschaltelement 15, 16, 17 gelegt. Das stellen. Als Beispiel sei ein Halbleiterschaltelement Steuergerät 12 ISt0HUt dem Netz über eine Leitung 18 genannt, das aus 67,5% Tellur, 25°/o Arsen und gekoppelt. Die Verzögerungsglieder 13 und 14 sind so 7,5% Germanium erzeugt ist. Die Herstellung kann 35 bemessen, daß sie den ihnen zugeführten Impuls mit durch Aufdampfen auf eine Metallplatte, durch Sin- einer Verzögerung von je 60 elektrischen Graden tern, durch Erstarrenlassen einer Legierungsschmelze weiterleiten,
od. dgl. erfolgen. Die Schwellenwerte E/s der Halbleiterschaltelemente
In this connection, it is particularly recommended that lines 2 to 4 are connected to one another at star point 8 by a semiconductor switching element that is connected over. In addition, a predominantly tellurium with additions from elements of the 25 semiconductor switching elements 9, 10, 11 is connected into each phase line. There is a group IV and V of the periodic table. Control device 12 supplies the switching element 9 directly. It is a barrier-free, absolutely symmetrical switching element 10 via a delay element 13 Irish semiconductor switching elements, which can withstand high loads and the switching element 11 can be produced very easily via the delay element. In addition, members 14 and 13 can be controlled with a control pulse. So that the threshold voltage is not closed by choosing the three-phase network via the control unit or by choosing the thickness, a semiconductor switching element 15, 16, 17 is placed in each of the control leads and the element according to the requirements. Ask that. As an example, a semiconductor switching element control device 12 ISt 0 HUt is mentioned to the network via a line 18, which consists of 67.5% tellurium, 25% arsenic and is coupled. The delay elements 13 and 14 are so 7.5% germanium is produced. The production can be dimensioned so that they pass on the impulse supplied to them by vapor deposition on a metal plate, by means of a delay of 60 electrical degrees each, by allowing an alloy melt to solidify,
or the like. The threshold values E / s of the semiconductor switching elements

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel können seien größer als die Phasenspannung des Netzes.According to a further embodiment, it can be greater than the phase voltage of the network.

mindestens zwei Halbleiterschaltelemente zu einem 40 Dann bleiben die Schalterelemente normalerweise inat least two semiconductor switching elements to one 40 Then the switching elements normally stay in

gemeinsamen Element mit einer Mittelelektrode ver- ihrem hochohmigen Zustand. Wenn das Steuergerätcommon element with a center electrode from their high-resistance state. When the control unit

einigt sein. Auf diese Weise ist das Anschließen der 12 eingeschaltet wird, gibt es einen Impuls ab, derbe united. In this way, connecting the 12 is turned on, it gives off a pulse that

Reihenschaltung gegenüber derjenigen von einzelnen größer als die doppelte Phasenspannung ist. DannSeries connection with respect to that of individual is greater than twice the phase voltage. then

Halbleiterschaltelementen erleichtert. schalten die Halbleiterschaltelemente 15 und 9 in denSemiconductor switching elements facilitated. switch the semiconductor switching elements 15 and 9 to

Es kommen aber auch andere Halbleiterschalt- 45 niederohmigen Zustand, und es fließt bis zum Ende elemente in Frage, beispielsweise auf der Basis von dieser Halbwelle ein Belastungsstrom in der Lei-Tellur, Arsen und Jod. tang 2. Das Halbleiterschaltelement 15 geht sofortHowever, other low-resistance semiconductor switching states also occur, and it flows to the end elements in question, for example on the basis of this half-wave a load current in the lei tellurium, Arsenic and iodine. tang 2. The semiconductor switching element 15 goes immediately

Dort, wo die Gefahr besteht, daß die Steuerspan- nach Abklingen des Steuerimpulses in den hochohminung in dem mehrphasigen Netz Schaden stiften gen Zustand zurück. Nach 60 elektrischen Graden kann, empfiehlt sich eine bereits vorgeschlagene Lö- 50 schaltet der Impuls die beiden Halbleiterschaltsung, wonach jedes Halbleiterschaltelement aus elemente 16 und 10 in den niederohmigen Zustand, einer Kombination von mehreren Halbleiterschalt- nach weiteren 60 elektrischen Graden die Halbleiterelemententeilen besteht, wobei entweder die Phase schaltelemente 17 und 11. Kurz darauf ist die erste oder die Steuerspannung nur über einige der Teile Halbperiode in der Phasenleitung 2 zu Ende und ein der Kombination geführt wird. 55 neuer Impuls vom Steuergerät 12 bringt das Halb-Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich leiterschaltelement 9 für die nächste Halbperiode aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausfüh- wieder in den niederohmigen Zustand. Bleibt das Sirungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung. gnal vom Steuergerät 12 aus, schaltet jedes der drei Es zeigt Halbleiterschaltelemente 9, 10, 11 den Belastungs-Where there is a risk that the control voltage will enter the high-resistance after the control pulse has decayed in the multi-phase network damage the condition. After 60 electrical degrees 50 the pulse switches the two semiconductor circuits, after which each semiconductor switching element from elements 16 and 10 in the low-resistance state, a combination of several semiconductor switching according to a further 60 electrical degrees the semiconductor element parts consists, with either the phase switching elements 17 and 11. Shortly thereafter is the first or the control voltage only over some of the half-cycle parts in the phase line 2 to an end and a the combination is performed. 55 new impulse from control unit 12 brings the half-further Details of the invention result from conductor switching element 9 for the next half cycle from the following description of some execution again in the low-resistance state. That leaves the Siring example in connection with the drawing. signal from control unit 12, each of the three switches It shows semiconductor switching elements 9, 10, 11 the load

Fig. 1 ein typisches Strom-Spannungs-Diagramm 60 strom seiner Phase etwa im Nulldurchgang ab.Fig. 1 shows a typical current-voltage diagram 60 current from its phase approximately at the zero crossing.

für ein erfindungsgemäß verwendbares Halbleiter- Das Ausführungsbeispiel der F i g. 3 unterscheidetfor a semiconductor that can be used according to the invention. 3 differs

schaltelement, sich von demjenigen der F i g. 2 dadurch, daß stattswitching element, different from that of FIG. 2 in that instead of

Fig. 2 ein Schaltbild für eine erfindungsgemäße der Absicherungs-HalbleiterschaltelementelS bis 172 shows a circuit diagram for one of the fuse semiconductor switching elements to 17 according to the invention

mehrphasige Schaltanordnung, drei Kondensatoren 19, 20, 21 verwendet werden.polyphase switching arrangement, three capacitors 19, 20, 21 can be used.

F i g. 3 eine Abwandlung der Ausführungsform 65 Ferner ist der Sternpunkt 8 durch eine Platte 22 er-F i g. 3 a modification of the embodiment 65 Furthermore, the star point 8 is provided by a plate 22

nachFig. 2, setzt, auf die eine Schicht 23 aus sperrschichtfreiemafterFig. 2, relies on a layer 23 of barrier layer-free

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Schaltelement nach Festkörperschaltermaterial aufgetragen, z.B. aufge-Fig. 4 is a plan view of the switching element applied according to solid state switch material, e.g.

Fig. 3 und dampft, ist. Darüber sind drei Elektroden24, 25, 26Fig. 3 and vapors is. Above it are three electrodes 24, 25, 26

i 219i 219

geringerer Ausdehnung gebreitet (vgl. F i g. 4). Da jeweils nur der Bereich der Schicht 23 zwischen einer Elektrode 24 bis 26 und der Platte 22 niederohmig wird, wirkt das Material zwischen den Elektroden dauernd als hochohmiger Isolator.of a lesser extent (see Fig. 4). Since only the area of the layer 23 between one Electrode 24 to 26 and the plate 22 becomes low-resistance, the material between the electrodes acts permanently as a high-resistance insulator.

In Fig. 5 ist jedes Halbleiterschaltelement in zwei in Reihe geschaltete Teile 9a-9b, lOa-lOb und Ita-ltb geteilt. Der Steuerimpuls wird nur den Teilen 9 b, 10 b und Ub zugeführt. Wenn diese jedoch im niederohmigen Zustand sind, liegt die volle Netzspannung an den Teilen 9 a, 10 a, Ua, so daß auch diese in den niederohmigen Zustand übergehen. Hierbei ist sichergestellt, daß der Steuerimpuls nicht im Netz Schaden stiften kann, trotzdem aber ein einwandfreies Schalten möglich ist. Damit die einzelnen Phasenleitungen nicht über die Steuerleitung kurzgeschlossen werden, ist in den Verzögerungsgliedern 13 und 14 je ein Transformator angeordnet.In FIG. 5, each semiconductor switching element is divided into two parts 9a-9b, 10a-10b and Ita-ltb connected in series. The control pulse is only fed to parts 9 b, 10 b and Ub. If, however, these are in the low-resistance state, the full line voltage is applied to parts 9 a, 10 a, Ua, so that these also pass into the low-resistance state. This ensures that the control pulse cannot cause damage to the network, but that perfect switching is still possible. So that the individual phase lines are not short-circuited via the control line, a transformer is arranged in each of the delay elements 13 and 14.

Zusätzlich zu den bisherigen Ausführungsformen ist noch eine Steuerleitung 27 vorgesehen, über die ao allen Halbleiterschaltelementen gemeinsam ein phasengleicher Steuerimpuls zugeführt werden kann. Dies geschieht über die Sekundärwicklung 28 eines Transformators, dessen Primärwicklung 29 beim Einlegen des Schalters 30 eine sehr starke Stromänderung erfährt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 12 an ein Gleichspannungsnetz 31 angeschlossen. Während des weiteren Betriebs fließt in der Wicklung 29 nur ein leicht gewellter Gleichstrom, der die Steuerung nicht beeinträchtigt.In addition to the previous embodiments, a control line 27 is also provided through which ao an in-phase control pulse can be fed jointly to all semiconductor switching elements. This is done via the secondary winding 28 of a transformer, the primary winding 29 of which when it is inserted of the switch 30 experiences a very large change in current. In this exemplary embodiment that is Control unit 12 is connected to a DC voltage network 31. During further operation flows in the winding 29 only a slightly undulating direct current, which does not affect the control.

Für das Steuergerät 12 und die Verzögerungsglieder 13 und 14 können bekannte elektrische Schaltungen verwendet werden, insbesondere Kombinationen aus Widerständen, Kondensatoren und Drosseln. Im Steuergerät 12 kann ein Phasenschieber vorgesehen sein. Die Steuerspannung muß nicht in Form von Impulsen geliefert werden. Es kommen auch Sinuswellen, Rechteckwellen u. dgl. in Frage.Known electrical circuits can be used for the control unit 12 and the delay elements 13 and 14 can be used, especially combinations of resistors, capacitors and chokes. A phase shifter can be provided in control unit 12. The control voltage does not have to be in shape supplied by pulses. Sine waves, square waves and the like can also be used.

Claims (9)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Mehrphasige elektronische Schaltanordnung, bei der in jede Phase Halbleiterschaltelemente gelegt sind, die beim Überschreiten eines Schwellenwerts einer angelegten Spannung vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand und beim Unterschreiten eines Haltewertes des hindurchfließenden Stromes wieder zurückschalten, und bei der ein Steuergerät vorhanden ist, das eine zum Umschalten erforderliche Steuerspannung an die einzelnen Halbleiterschaltelemente legt, d a durch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltelemente in den einzelnen Phasen aus einem sperrschichtfreien Halbleitermaterial bestehen. 1. Multiphase electronic switching arrangement in which semiconductor switching elements in each phase are placed when a threshold value of an applied voltage is exceeded by the high-resistance in the low-resistance state and when falling below a holding value of the flowing through Switch back the current again, and in which a control unit is available, the one the control voltage required for switching is applied to the individual semiconductor switching elements, d a through characterized in that the semiconductor switching elements in the individual phases consist of a semiconductor material free of a barrier layer. 2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät nacheinander etwa in einem dem elektrischen Winkel 180°/ Phasenzahl entsprechenden Zeitabstand einen Umschaltspannungsimpuls an die einzelnen Halbleiterschaltelemente legt.2. Switching arrangement according to claim 1, characterized in that the control device one after the other approximately at a time interval corresponding to the electrical angle 180 ° / phase number Switching voltage pulse applies to the individual semiconductor switching elements. 3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterschaltelement direkt, die anderen über Verzögerungsglieder vom Steuergerät beeinflußt werden.3. Switching arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a semiconductor switching element directly, the others are influenced by the control unit via delay elements. 4. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltelemente außerdem an einer Steuerspannungsleitung liegen, über die beim Einschalten des Steuergeräts eine Steuerspannung gleichzeitig an alle Halbleiterschaltelemente gelegt wird.4. Switching arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Semiconductor switching elements are also connected to a control voltage line via which when switched on of the control unit, a control voltage is applied to all semiconductor switching elements at the same time will. 5. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Halbleiterschaltelemente zwischen Stempunkt und Phasenleitung liegen.5. Switching arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that all Semiconductor switching elements are located between the star point and the phase line. 6. Schaltanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Halbleiterschaltelemente ein gemeinsames Bauelement bilden, bei dem ein Körper eines polykristallinen Halbleitermaterials auf einer Seite mit Elektroden entsprechend der Phasenzahl und auf der anderen Seite mit einer gemeinsamen Elektrode belegt ist.6. Switching arrangement according to claim 5, characterized in that all semiconductor switching elements form a common component in which a body of a polycrystalline semiconductor material on one side with electrodes according to the number of phases and on the other side with one common electrode is occupied. 7. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltelemente überwiegend Tellur und Zusätze aus Elementen der Gruppen IV und V des Periodischen Systems aufweisen.7. Switching arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the Semiconductor switching elements predominantly tellurium and additives from elements of groups IV and V of the periodic table. 8. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät einen Phasenschieber enthält.8. Switching arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Control unit contains a phase shifter. 9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Halbleiterschaltelement aus einer Kombination von mehre>ren Halbleiterschaltelementteilen besteht, wobei entweder die Phase oder die Steuerspannung nur über einige der Teile der Kombination geführt wird.9. Switch according to one of claims 1 to 8, characterized in that each semiconductor switching element consists of a combination of several> Ren semiconductor switching element parts, wherein either the phase or the control voltage only passed through some of the parts of the combination will. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1147 980, 1079 212.
Considered publications:
German Auslegeschriften No. 1147 980, 1079 212.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 579/353 6.66 © Bundesdruckerei Berlin609 579/353 6.66 © Bundesdruckerei Berlin
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1079212B (en) * 1958-06-30 1960-04-07 Siemens Ag Semiconductor arrangement with partially negative voltage characteristics, in particular switching diode
DE1147980B (en) * 1961-10-18 1963-05-02 Licentia Gmbh Multi-phase switch, especially three-phase switch for very high switching numbers

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