WO2002023704A1 - Circuit arrangement for the energy supply of a control circuit for a power transistor switch and method for production of the controller energy for a power transistor switch - Google Patents

Circuit arrangement for the energy supply of a control circuit for a power transistor switch and method for production of the controller energy for a power transistor switch Download PDF

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    • H03K2217/0081—Power supply means, e.g. to the switch driver

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for the energy supply for a control circuit of a power semiconductor switch with a series circuit electrically connected in parallel from a resistor and a first capacitor, which can be charged via the resistor, and with a parallel circuit from a second capacitor and a power consumer.
  • Power semiconductors offer the possibility of switching high electrical energy (e.g. in the kW or MW range) using a low control energy of a few watts.
  • the provision of control energy for power semiconductors in applications with high voltage is of great importance.
  • a cost-effective solution is the transmission through a transformer.
  • the alternating voltage for the transformer is generated by a switching power supply, for example from the intermediate circuit voltage of a converter for converter drives or from an auxiliary voltage.
  • this conventional solution is only suitable for transmission over relatively low voltage levels, since otherwise the required transformer will be very expensive. Above 40k volts, the problem of partial discharges can hardly be mastered.
  • Another known supply voltage circuit uses optical transmission by means of a laser diode and an energy converter: this solution is very cost-intensive and also has problems with regard to the lifespan of such a supply voltage circuit.
  • the transferable power is also limited to a range below 200mW.
  • Another known supply voltage circuit therefore uses the following principle of decoupling from the connection of the power semiconductor.
  • Such a circuit arrangement is known, for example, from the conference report "Novel Gate Power Supply Circuit Using Snubber Capacitor Energy for Series-Connected GTO Valves", printed in the conference volume EPE'97 Trondheim, pages 1,576 to 1,581.
  • FIG 7 A circuit arrangement for energy supply for a control circuit of a power semiconductor switch according to the preamble of claim 1 is shown in more detail in FIG 7.
  • a capacitor Cb and a resistor Rb form a series circuit 4 and, in conjunction with a diode Db electrically connected at node 6 of the series circuit 4, form a protective circuit 10 of the power semiconductor switch T.
  • the diode Db is closer to the cathode side in the following Overload contactor 11 explained with a parallel circuit 2 of a supply voltage capacitor C s and an electrical load - here in the form of a load resistor R L - electrically connected.
  • a supply voltage U C s drops at the supply voltage capacitor C s and is supplied to the control circuit of the power semiconductor switch T. For reasons of clarity this control circuit is not shown in detail.
  • the protective circuit 10 has the task of limiting the voltage rise to a predetermined value.
  • the voltage rise is limited by the capacitor Cb.
  • this capacitor Cb is discharged via the resistor Rb. Due to the required protective circuit 10, losses in the resistor Rb must be accepted with each switching operation. The power loss that arises is proportional to the switching frequency of the power semiconductor switch T.
  • the current that occurs through the protective circuit .10 of the power semiconductor T is conducted via the supply voltage capacitor C s on the control module (not shown) and charges it.
  • Overcharge protection or a voltage limiter circuit 11 is connected electrically in parallel with the supply voltage capacitor C s . If the supply voltage capacitor C s is overloaded, a protective thyristor TY is ignited, which takes over the wiring current. The thyristor is electrically connected in parallel with the opposite voltage diode D2 in a further series circuit 7 to the supply voltage capacitor C s , the node 8 of this series circuit 7 being electrically connected to the cathode-side connection of the diode Db. The control connection of the thyristor TY is electrically connected to the cathode-side connection of the diode D2 via a Zener diode Z.
  • this object is achieved in that a circuit arrangement for supplying energy for a control circuit of a power semiconductor switch according to the preamble of claim 1 is further developed in that a switching transformation means for transforming the energy stored in the first capacitor to the required voltage level of the second capacitor is provided, which is electrically connected on the input side to the first capacitor and which is electrically connected on the output side to the parallel circuit.
  • a voltage limiting device is arranged electrically in parallel with the first capacitor.
  • a diode which is polarized in the direction of flow is provided, which is preferably arranged between the resistor and the first capacitor or between the node comprising the resistor with the voltage limiting device and the first capacitor.
  • a particularly advantageous voltage limiting device has voltage detection means, a comparison means for comparing a measurement voltage with a reference voltage and a switching means for discharging the capacitor if the reference voltage is exceeded by the measurement voltage.
  • this is achieved in a particularly simple and cost-effective manner in that a voltage divider which is electrically connected in parallel with the first capacitor is used to determine the measurement voltage, which is applied to the non-inverting input of a comparator whose inverting input carries the reference voltage, the output of the comparator controlling a semiconductor switch which is electrically connected in parallel with a resistor to the first capacitor in parallel.
  • the comparison means or the comparator has a hysteresis according to a further advantageous embodiment of the invention.
  • a particularly compact structure can be achieved by the voltage supply of the comparison means or of the comparator from the voltage of the second capacitor, the supply voltage capacitor.
  • the output of the comparator can be electrically connected via a resistor to the connection of the first capacitor on the power semiconductor side.
  • the voltage limiting device has a Zener diode as a measuring means, which triggers a switching means for discharging the supply voltage capacitor.
  • circuit arrangement of the invention operation with pulse blocking and at the same time with greatly minimized power loss is possible by providing a protective circuit device between the power semiconductor switch and the series circuit, in particular by connecting the power semiconductor switch and the series circuit a further series circuit with a third capacitor and a downstream resistor is electrically connected in parallel and a transverse branch connecting the connection points of the two series circuits is provided, which has a diode which is polarized in the direction of flow.
  • a plurality of power semiconductor switches which are electrically connected in series can be operated particularly effectively with a respectively associated circuit arrangement according to the invention for the energy supply for a control circuit of this power semiconductor switch if each power semiconductor switch has a resistor connected in parallel and the electrical series connection of these resistors is used for the static balancing of the reverse voltages of the power semiconductor switches, in that each balancing resistor is used to charge the respective first capacitor of the associated circuit arrangement. It has proven to be particularly advantageous if the switching power supply or the switching regulator is operated with the highest possible input voltage, as a result of which the input current and the power loss associated therewith is minimized.
  • the overall circuit with a plurality of power semiconductor switches electrically connected in series, each with a circuit arrangement according to the invention, can also advantageously be used to transmit electrical energy (HVDC).
  • HVDC electrical energy
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows the basic structure of a switching power supply
  • FIG. 3 shows a circuit arrangement according to the invention with an additional limiting circuit
  • FIG. 4c shows a modified arrangement of the series diode
  • FIG. 5 shows a circuit arrangement according to the invention with supply from the balancing and an additional circuit
  • FIG. 6 shows a bridge branch of a converter circuit with a number of series connections
  • two 'and FIG. 7 shows a circuit arrangement for energy decoupling from a circuit network according to the prior art
  • a series circuit 1 comprising a resistor R s and a capacitor Cl of the collector-emitter path is electrically connected in parallel to a power semiconductor switch T.
  • the series circuit 1 additionally has a diode D s which is polarized in the direction of flow and which is arranged between the resistor R s and the first capacitor Cl.
  • the diode D s serves to prevent the capacitor Cl from discharging via R s when the power semiconductor T is switched on. It must be able to block the voltage of the capacitor C1.
  • the capacitor Cl is charged by the resistor R s parallel to the power semiconductor.
  • the resistor R s is for applications with a high reverse voltage and thus series circuit of power semiconductor devices anyway balancing the static voltage required (see FIG. 'FIG 6). Besides, one is
  • Parallel circuit 2 is provided from a second capacitor C s and a power consumer R L , which represent the - not shown - control circuit for the power semiconductor T.
  • a switched-mode power supply SNT or another switching trans ormation means is connected electrically in parallel with Cl, which is electrically connected on the output side to the parallel circuit 2 and transforms the energy to the voltage level of C s . This ensures that the load R L is adequately supplied and that R s only the symmetry flow II flows.
  • Switched-mode power supplies are clocked power supplies, i.e. they "chop" a DC voltage. It is essential for the mode of operation of the switched-mode power supply SNT that a semiconductor element, for example a transistor, works exclusively as a switch S. This results in only switching losses and transmission losses, which results in a high efficiency of a clocked power supply compared to others Process results.
  • a rectified input voltage Ucl is chopped by the switch S, which results in an AC voltage Uz of rectangular, trapezoidal or occasionally sinusoidal shape.
  • Regulation via the switch S usually a discrete MOSFET transistor, takes place via a control logic ST either by changing the duty cycle T with a constant frequency of the AC voltage Uz, or by changing the frequency with a fixed or variable duty cycle T.
  • the voltage Uz chopped in this way can be transformed into any other voltage by transmitting the power via a transformer U and rectifying the voltage via a subsequent rectifier G. This results in the desired converted DC voltage, here U C s.
  • the transformer U also serves for a desired network separation.
  • the control loop is closed by feeding this rectified output voltage U C s to a control amplifier RV, which is connected on the output side for potential isolation, for example, to an optocoupler P, via which the control logic. ST is controlled.
  • the voltage profiles of the described components of the switched-mode power supply SNT resulting on the output side are illustrated in the form of a diagram of the voltage U over time t. If a switching power supply is not connected to the mains, but connected to a direct current source, one speaks of a "switching regulator". A simple step-down converter is also possible.
  • Such switching power supplies or switching regulators are characterized, among other things, by a very high degree of efficiency of up to 90%, good control dynamics and voltage constancy as well as low volume and weight.
  • the switched-mode power supply SNT is expediently to be operated with the highest possible input voltage U C ⁇ in order to be able to work with a given power in R L with a minimum input current II. Since - as mentioned - a discrete MOSFET transistor is usually used in the switched-mode power supply SNT, this input voltage is limited to a level of approximately 1500 V. If the reverse voltage of the power semiconductor T1 is below this level, the switched-mode power supply can also be connected in parallel in a series connection directly to the power semiconductor T from FIG.
  • Q denotes the efficiency of the switching power supply.
  • Capacitor voltage Ucl rise This is practically always the case with correct dimensioning, since both the load and the energy fed in change with the operating conditions and the above inequality (1) must be fulfilled at all times.
  • a limiting circuit B for Cl is after the representation according to FIG 3 advantageous. This is connected in parallel to the capacitor C1.
  • FIG. 4a A basic embodiment of the limiting circuit is shown in FIG. 4a.
  • the voltage at Cl is measured via a voltage detection device from a voltage divider 3 with resistors R3, R4.
  • This measuring voltage Um is compared with a reference voltage Uref.
  • the measuring voltage Um is applied to the noninverting input + of a comparator K, the inverting input - leads the reference voltage Uref, the output of the 'comparator K drives a semiconductor switch Tx.
  • the latter is electrically connected in parallel with the capacitor C1 in series with a resistor R2.
  • the switch Tx e.g. a transistor, switched on and C1 discharged via the further resistor R2 electrically connected in series with the switch Tx. If the voltage at Cl drops as a result, the transistor Tx is switched off again.
  • the comparator K is expediently provided with a hysteresis in order to limit the switching frequency of Tx. This can e.g. by switching a part of the output voltage of the comparator to the reference voltage Uref.
  • the voltage supply of the comparator K advantageously takes place from the supply voltage capacitor Cs. Since Cl and thus Cs are still uncharged when the circuit starts up, in this case the comparator K also has no supply voltage.
  • Another resistor R5 which is connected between the output of the comparator K and the emitter of the transistor Tx, reliably switches off the transistor Tx in this operating state. This makes it possible to charge the capacitor C1.
  • the illustration according to FIG. 4b shows a simpler alternative to voltage limitation.
  • the voltage of the supply voltage capacitor Cl is limited here by triggering the switching means Tx via a Zener diode Dxl, which, together with another Zener diode Dx2, both of which are connected in series in the reverse direction, forms a voltage divider 3 'which is connected in parallel with the supply voltage capacitor Cl ,
  • connection point of this voltage divider 3 ' is electrically conductively connected to the control connection of the switching means Tx.
  • the Zener diode Dxl is also connected in series with a resistor Rxl, which limits the current through Dxl.
  • the Zener diode Dx2 limits the voltage at the control input of the switching means Tx, provided that this is a field-controlled component (e.g. a MOSFET or an IGBT).
  • a resistor Rx2 electrically connected in parallel with the Zener diode Dx2 prevents parasitic positive charging of the control connection or gate of Tx.
  • the switching means Tx is a bipolar transistor
  • Zener diode Dx2 is eliminated.
  • the resistor Rx2 then discharges leakage currents from Dxl.
  • FIG. 4c now shows a further advantageous variant of the inclusion of the voltage limiting circuit B.
  • a lower switching frequency of the switching means Tx can be achieved.
  • the switching means Tx and the resistor R2 are electrically connected not only to the supply voltage capacitor Cl, but also to the series diode Ds. This variant is advantageous because when the switching means Tx is switched on, the supply voltage capacitor Cl is not discharged via the resistor R2.
  • FIG. 5 shows a circuit variant which can be used when the principle described according to the invention is to be used, although one additional switch-off relief 10 of the type described at the outset based on the prior art according to FIG.
  • a further series circuit 4 with a further capacitor Cb and a downstream resistor Rb is then electrically connected in parallel between the power semiconductor switch T and the series circuit 1.
  • the connection points 5 and 6 of the two series circuits 1 and 4 are connected by a shunt arm 9 from a diode Db polarized in the direction of flow.
  • the energy from the circuit 10 is then used in addition to the energy from the balancing R s for the supply it. This avoids the disadvantage of the prior art that the circuit only works in pulse mode.
  • the circuit variant shown in FIG. 5 can then also be used when the pulse is inhibited (for example when starting a converter drive).
  • FIG. 6 serves to illustrate the integration of the circuit arrangements according to the invention described above in a converter and the already mentioned problem of balancing.
  • Each circuit breaker is realized by two power semiconductor switches T1, T2 and T3, T4 connected in series. Since only two power semiconductor switches are used here per circuit breaker, there is a series connection number of 'two' for the converter.
  • Each power semiconductor switch Tl to T4 has a free Running diode DFl to DF4 and a resistor R S ⁇ to R s4 on, which is followed by a supply voltage circuit according to the invention, which is used to supply a respective control circuit AI to A4 assigned to the power semiconductor switch Tl to T4.
  • the level of the intermediate circuit voltage U z ⁇ on the input side is limited by the blocking capability of a power semiconductor switch Tl to T4.
  • a voltage U CEI to U CE 4 drops at each power semiconductor switch T1 to T4.
  • the respective voltage U CEI is to U CE4 above each power semiconductor switch Tl to T4 due to the series connection number of, z ⁇ two 'half of the intermediate circuit voltage U.
  • the intermediate circuit voltage U z ⁇ can be designed for twice the operating voltage of a power semiconductor switch Tl to T4.
  • the resistors R s ⁇ to R s4 are used for the static balancing of the blocking voltages U CEI to U CE4 via each power semiconductor switch Tl to T4. If these all block, for example when the DC link voltage U z ⁇ starts up , the load tap L is at a potential of U Z ⁇ / 2. In continuous-off operation, the operating voltage across each circuit breaker Tl to T4 with a series connection number of 'two' is equal to U z ⁇ / 4.
  • the energy for charging the supply voltage capacitor C s can now be obtained from the respective balancing resistor R S ⁇ to R s without a separate connection of the power semiconductor switch Tl to T4 being necessary.

Abstract

The invention relates to the minimisation of power losses in the energy supply of a control circuit for a power transistor (T), whereby a circuit component (SNT), or another switching transformer means, is electrically connected in parallel with a capacitor (C1), the output therefrom is electrically connected to a feed voltage capacitor (CS) and said component transforms the input energy to the CS voltage level. The RL load (control circuit) is thus adequately supplied and only the absolutely necessary balancing current (I1) flows, due to the balancing resistance RS in a power transistor switch (T).

Description

Be s ehre ibungBe honored
Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung eines Leistungshalbleiterschalters und Verfahren zur Bereitstellung der Ansteuerenergie für einen LeistungshalbleiterschalterCircuit arrangement for energy supply for a control circuit of a power semiconductor switch and method for providing the control energy for a power semiconductor switch
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung eines Leistungs- halbleiterschalters mit einer diesem elektrisch parallel geschalteten Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem ersten Kondensator, welcher über den Widerstand aufladbar ist, und mit einer Parallelschaltung aus einem zweiten Kondensator und einem Leistungsverbraucher.The invention relates to a circuit arrangement for the energy supply for a control circuit of a power semiconductor switch with a series circuit electrically connected in parallel from a resistor and a first capacitor, which can be charged via the resistor, and with a parallel circuit from a second capacitor and a power consumer.
Leistungshalbleiter bieten die Möglichkeit, hohe elektrische Energie (z.B. im kW- oder MW-Bereich) mittels einer geringen Steuerenergie von wenigen Watt zu schalten. Dabei kommt der Bereitstellung der Ansteuerenergie für Leistungshalbleiter in Anwendungen mit hoher Spannung große Bedeutung zu.Power semiconductors offer the possibility of switching high electrical energy (e.g. in the kW or MW range) using a low control energy of a few watts. The provision of control energy for power semiconductors in applications with high voltage is of great importance.
Diese Steuerenergie muss auf dem Emitter- oder Source-Poten- tial des Leistungshalbleiters zur Verfügung gestellt werden. Nach dem bekannten Stand der Technik sind als Lösungen zur Bereitstellung dieser Energie auf dem adäquaten Potential folgende Prinzipien bekannt:This control energy must be made available on the emitter or source potential of the power semiconductor. According to the known prior art, the following principles are known as solutions for providing this energy at the adequate potential:
Eine kostengünstige Lösung besteht in der Übertragung durch einen Transformator. Die Wechselspannung für den Transforma- tor wird durch ein Schaltnetzteil beispielsweise aus der ZwischenkreisSpannung eines Umrichters für Stromrichterantriebe oder aus einer Hilfsspannung erzeugt. Diese herkömmliche Lösung eignet sich jedoch nur für eine Übertragung über verhältnismäßig geringe Spannungslevel, da sonst der benötigte Transformator sehr teuer wird. Oberhalb von 40k Volt ist das Problem von Teilentladungen praktisch kaum zu beherrschen. Eine andere bekannte Speisespannungsschaltung bedient sich der optischen Übertragung mittels einer Laserdiode und einem Energiekonverter: Diese Lösung ist sehr kostenintensiv und besitzt darüber hinaus Probleme im Hinblick auf die Lebens- dauer einer solchen Speisespannungsschaltung. Auch ist die übertragbare Leistung auf einen Bereich unter 200mW begrenzt.A cost-effective solution is the transmission through a transformer. The alternating voltage for the transformer is generated by a switching power supply, for example from the intermediate circuit voltage of a converter for converter drives or from an auxiliary voltage. However, this conventional solution is only suitable for transmission over relatively low voltage levels, since otherwise the required transformer will be very expensive. Above 40k volts, the problem of partial discharges can hardly be mastered. Another known supply voltage circuit uses optical transmission by means of a laser diode and an energy converter: this solution is very cost-intensive and also has problems with regard to the lifespan of such a supply voltage circuit. The transferable power is also limited to a range below 200mW.
Eine weitere bekannte Speisespannungsschaltung bedient sich daher des folgenden Prinzips einer Auskopplung aus der Be- Schaltung des Leistungshalbleiters. Eine solche Schaltungsanordnung ist beispielsweise aus dem Konferenzbericht „Novel Gate Power Supply Circuit Using Snubber Capacitor Energy for Series-Connected GTO Valves", abgedruckt im Konferenzband EPE'97 Trondheim, Seiten 1.576 bis 1.581, bekannt.Another known supply voltage circuit therefore uses the following principle of decoupling from the connection of the power semiconductor. Such a circuit arrangement is known, for example, from the conference report "Novel Gate Power Supply Circuit Using Snubber Capacitor Energy for Series-Connected GTO Valves", printed in the conference volume EPE'97 Trondheim, pages 1,576 to 1,581.
Eine Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung eines Leistungshalbleiterschalters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der FIG 7 näher dargestellt. Diese Speisespannungsschaltung für eine Ansteuer- Schaltung eines Leistungshalbleiterschalters, insbesondere eines abschaltbaren Thyristors T, weist eine Schutzbeschal- tung in Form einer Ausschaltentlastung auf.A circuit arrangement for energy supply for a control circuit of a power semiconductor switch according to the preamble of claim 1 is shown in more detail in FIG 7. This supply voltage circuit for a control circuit of a power semiconductor switch, in particular a thyristor T that can be switched off, has a protective circuit in the form of a switch-off relief.
Gemäß dem obengenannten Konferenzbericht bilden ein Kondensa- tor Cb und ein Widerstand Rb eine Reihenschaltung 4 und in Verbindung mit einer im Verknüpfungspunkt 6 der Reihenschaltung 4 anodenseitig elektrisch angeschlossenen Diode Db eine Schutzbeschaltung 10 des Leistungshalbleiterschalters T. Die Diode Db ist kathodenseitig über einen im folgenden näher erläuterten Überladeschütz 11 mit einer Parallelschaltung 2 aus einem Speisespannungskondensator Cs und einem elektrischen Verbraucher - hier in Form eines LastwiderStandes RL - elektrisch verbunden.According to the conference report mentioned above, a capacitor Cb and a resistor Rb form a series circuit 4 and, in conjunction with a diode Db electrically connected at node 6 of the series circuit 4, form a protective circuit 10 of the power semiconductor switch T. The diode Db is closer to the cathode side in the following Overload contactor 11 explained with a parallel circuit 2 of a supply voltage capacitor C s and an electrical load - here in the form of a load resistor R L - electrically connected.
Am Speisespannungskondensator Cs fällt eine Speisespannung UCs ab, die der Ansteuerschaltung des Leistungshalbleiterschalters T zugeführt wird. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist diese Ansteuerschaltung nicht näher dargestellt.A supply voltage U C s drops at the supply voltage capacitor C s and is supplied to the control circuit of the power semiconductor switch T. For reasons of clarity this control circuit is not shown in detail.
Die Schutzbeschaltung 10 hat die Aufgabe, den Spannungsanstieg auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen. Durch den Kondensator Cb wird der Spannungsanstieg begrenzt. Beim Einschalten des Leistungshalbleiterschalters T wird dieser Kondensator Cb über den Widerstand Rb entladen. Durch die erforderliche Schutzbeschaltung 10 müssen bei jedem Schaltvorgang Verluste im Widerstand Rb hingenommen werden. Die dabei an- fallende Verlustleistung ist proportional zur Schaltfrequenz des Leistungshalbleiterschalters T.The protective circuit 10 has the task of limiting the voltage rise to a predetermined value. The voltage rise is limited by the capacitor Cb. When the power semiconductor switch T is switched on, this capacitor Cb is discharged via the resistor Rb. Due to the required protective circuit 10, losses in the resistor Rb must be accepted with each switching operation. The power loss that arises is proportional to the switching frequency of the power semiconductor switch T.
Der dabei auftretende Strom durch die Schutzbeschaltung .10 des Leistungshalbleiters T wird jedoch über den Speisespan- nungskondensator Cs auf der Ansteuerbaugruppe (nicht gezeigt) geführt und lädt diesen auf.However, the current that occurs through the protective circuit .10 of the power semiconductor T is conducted via the supply voltage capacitor C s on the control module (not shown) and charges it.
Elektrisch parallel zum Speisespannungskondensator Cs ist ein Überladeschutz bzw. eine Spannungsbegrenzerschaltung 11 ge- schaltet. Bei Überladung des Speisespannungskondensators Cs wird ein Schutzthyristor TY gezündet, der den Beschaltungs- strom übernimmt. Der Thyristor ist mit einer gegenpoligen Diode D2 in einer weiteren Reihenschaltung 7 dem Speisespannungskondensator Cs elektrisch parallel geschaltet, wobei der Verknüpfungspunkt 8 dieser Reihenschaltung 7 mit dem katho- denseitigen Anschluss der Diode Db elektrisch verbunden ist. Der Steueranschluss des Thyristors TY ist über eine Zener- diode Z mit dem kathodenseitigen Anschluss der Diode D2 elektrisch verbunden.Overcharge protection or a voltage limiter circuit 11 is connected electrically in parallel with the supply voltage capacitor C s . If the supply voltage capacitor C s is overloaded, a protective thyristor TY is ignited, which takes over the wiring current. The thyristor is electrically connected in parallel with the opposite voltage diode D2 in a further series circuit 7 to the supply voltage capacitor C s , the node 8 of this series circuit 7 being electrically connected to the cathode-side connection of the diode Db. The control connection of the thyristor TY is electrically connected to the cathode-side connection of the diode D2 via a Zener diode Z.
Diese Methode eignet sich für höchste Spannungsniveaus, da sie keine Potentialtrennung benötigt. Jedoch treten auch folgende Nachteile dieser Lösung auf:This method is suitable for the highest voltage levels since it does not require electrical isolation. However, this solution also has the following disadvantages:
- es muss eine Beschaltung, z.B. in Form der gezeigten Schutzbeschaltung 10, vorhanden sein, diese Lösung funktioniert nicht bei Impulssperre, sondern nur im Pulsbetrieb des Leistungshalbleiterschalters T, da im Fall einer Impulssperre kein Stromfluss über die entsprechende Beschaltung erfolgt und somit auch keine Aufladung des Speisespannungskondensators Cs. - es fließen große Ströme über die Ansteuerbaugruppe, den Speisespannungskondensator Cs und den Schutzthyristor TY, wodurch eine unerwünscht hohe Verlustleistung entsteht.- There must be a circuit, for example in the form of the protective circuit 10 shown, this solution does not work when the pulse is blocked, but only in the pulsed mode of the power semiconductor switch T, since in the event of a pulse inhibit there is no current flow via the corresponding circuitry and therefore no charging of the supply voltage capacitor C s . - Large currents flow through the control module, the supply voltage capacitor C s and the protective thyristor TY, which results in an undesirably high power loss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Speise- spannungsschaltung zu schaffen, die ohne eine Beschaltung auskommt und bei der die Verlustleistung gegenüber dem bekannten Stand der Technik entscheidend minimiert wird.It is therefore an object of the present invention to provide a supply voltage circuit which does not require a circuit and in which the power loss is decisively minimized compared to the known prior art.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung eines Leistungshalbleiterschalters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch weitergebildet wird, dass ein schaltendes Transformationsmittel zur Transformation der in dem ersten Kondensator gespeicherten Energie auf das erforderliche Spannungsniveau des zweiten Kondensators vorgesehen ist, welches eingangsseitig elektrisch mit dem ersten Kondensator verbunden ist, und das ausgangsseitig elektrisch mit der Parallelschaltung verbunden ist.According to the present invention, this object is achieved in that a circuit arrangement for supplying energy for a control circuit of a power semiconductor switch according to the preamble of claim 1 is further developed in that a switching transformation means for transforming the energy stored in the first capacitor to the required voltage level of the second capacitor is provided, which is electrically connected on the input side to the first capacitor and which is electrically connected on the output side to the parallel circuit.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn als Transformationsmittel ein Schaltnetzteil oder ein Schaltregler vorgesehen ist.It has proven to be particularly advantageous if a switching power supply or a switching regulator is provided as the transformation means.
Für einen besonders stabilen Betrieb für den Fall, dass die Einspeisung mehr Energie liefert, als in der AnsteuerSchaltung verbraucht wird, wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung elektrisch parallel zum ersten Kondensator eine Spannungsbegrenzungsvorrichtung angeordnet .For a particularly stable operation in the event that the feed provides more energy than is consumed in the control circuit, according to a further advantageous embodiment, a voltage limiting device is arranged electrically in parallel with the first capacitor.
Zur Vermeidung einer Entladung des Speisespannungskondensators wird nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung in der Reihenschaltung zu- sätzlich eine in Flussrichtung gepolte Diode vorgesehen, die vorzugsweise zwischen dem Widerstand und dem ersten Kondensator oder zwischen dem Knoten aus dem Widerstand mit der Span- nungsbegrenzungsvorrichtung und dem ersten Kondensator ange- ordnet ist.To avoid discharging the supply voltage capacitor, according to an advantageous embodiment of the circuit arrangement according to the invention, the In addition, a diode which is polarized in the direction of flow is provided, which is preferably arranged between the resistor and the first capacitor or between the node comprising the resistor with the voltage limiting device and the first capacitor.
Eine besonders vorteilhafte Spannungsbegrenzungsvorrichtung verfügt über Spannungserfassungsmittel, ein Vergleichsmittel zum Vergleich einer Messspannung mit einer Referenzspannung sowie ein Schaltmittel zum Entladen des Kondensators im Falle des Übersteigens der Referenzspannung durch die Messspannung.A particularly advantageous voltage limiting device has voltage detection means, a comparison means for comparing a measurement voltage with a reference voltage and a switching means for discharging the capacitor if the reference voltage is exceeded by the measurement voltage.
Dies wird erfindungsgemäß besonders einfach und kostengünstig dadurch erreicht, dass ein dem ersten Kondensator elektrisch parallelgeschalteter Spannungsteiler zur Ermittlung der Messspannung dient, womit der nichtinvertierende Eingang eines Komparators beaufschlagt wird, dessen invertierender Eingang die Referenzspannung führt, wobei der Ausgang des Komparators einen Halbleiterschalter ansteuert, welcher elektrisch in Reihe mit einem Widerstand dem ersten Kondensator elektrisch parallel geschaltet ist.According to the invention, this is achieved in a particularly simple and cost-effective manner in that a voltage divider which is electrically connected in parallel with the first capacitor is used to determine the measurement voltage, which is applied to the non-inverting input of a comparator whose inverting input carries the reference voltage, the output of the comparator controlling a semiconductor switch which is electrically connected in parallel with a resistor to the first capacitor in parallel.
Um die Schaltfrequenz des Schaltmittels bzw. Halbleiterschalters zu begrenzen, weist das Vergleichsmittel oder der Kompa- rator nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Hysterese auf.In order to limit the switching frequency of the switching means or semiconductor switch, the comparison means or the comparator has a hysteresis according to a further advantageous embodiment of the invention.
Als besonders einfache und effektive Realisierung der Hysterese hat es sich erwiesen, einen Teil der AusgangsSpannung des Vergleichsmittels oder Komparators auf die Referenzspannung aufzuschalten.It has proven to be a particularly simple and effective implementation of the hysteresis to connect a part of the output voltage of the comparison means or comparator to the reference voltage.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltungsanordnung der Erfindung lässt sich ein besonders kompak- ter Aufbau erreichen, indem die SpannungsVersorgung des Vergleichsmittels oder des Komparators aus der Spannung des zweiten Kondensators, des Speisespannungskondensators, erfolgt.According to a further advantageous embodiment of the circuit arrangement of the invention, a particularly compact structure can be achieved by the voltage supply of the comparison means or of the comparator from the voltage of the second capacitor, the supply voltage capacitor.
Für eine besonders einfache Erzielung eines definierten Ein- schaltzustands lässt sich der Ausgang des Komparators über einen Widerstand elektrisch mit dem leistungshalbleiterseiti- gen Anschluss des ersten Kondensators verbinden.To achieve a defined switch-on state in a particularly simple manner, the output of the comparator can be electrically connected via a resistor to the connection of the first capacitor on the power semiconductor side.
Alternativ weist die Spannungsbegrenzungsvorrichtung eine Zenerdiode als Messmittel auf, die ein Schaltmittel zum Entladen des Speisespannungskondensators triggert .Alternatively, the voltage limiting device has a Zener diode as a measuring means, which triggers a switching means for discharging the supply voltage capacitor.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltungsanordnung der Erfindung lässt sich erreichen, dass auch ein Betrieb bei Impulssperre und gleichzeitig bei stark minimierter Verlustleistung möglich wird, indem zwischen dem Leistungshalbleiterschalter und der Reihenschaltung eine Schutzbeschaltungsvorrichtung vorgesehen ist, insbesondere indem zwischen den Leistungshalbleiterschalter und die Rei- henschaltung eine weitere Reihenschaltung mit einem dritten Kondensator und einem nachgeschalteten Widerstand elektrisch parallel geschaltet ist und ein die Verknüpfungspunkte der beiden Reihenschaltungen verbindenden Querzweig vorgesehen ist, der eine in Flussrichtung gepolte Diode aufweist.According to a further advantageous embodiment of the circuit arrangement of the invention, operation with pulse blocking and at the same time with greatly minimized power loss is possible by providing a protective circuit device between the power semiconductor switch and the series circuit, in particular by connecting the power semiconductor switch and the series circuit a further series circuit with a third capacitor and a downstream resistor is electrically connected in parallel and a transverse branch connecting the connection points of the two series circuits is provided, which has a diode which is polarized in the direction of flow.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung lässt sich eine Mehrzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschaltern besonders effektiv mit einer jeweils zugeordneten Schaltungsanordnung nach der Erfindung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung dieses Leistungshalbleiterschalters betreiben, wenn jeder Leistungshalbleiterschalter jeweils einen parallelgeschalteten Widerstand aufweist und die elektrische Reihenschaltung dieser Widerstände zur statischen Symmetrierung der Sperrspannungen der Leistungshalbleiterschalter dient, indem jeder Symmetrierungswiderstand zum Laden des jeweiligen ersten Kondensators der zugeordneten Schaltungsanordnung dient. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Schaltnetzteil oder der Schaltregler mit möglichst hoher Eingangsspannung betrieben wird, wodurch der Eingangsström und damit verbunden die Verlustleistung minimiert wird.According to a further advantageous embodiment of the invention, a plurality of power semiconductor switches which are electrically connected in series can be operated particularly effectively with a respectively associated circuit arrangement according to the invention for the energy supply for a control circuit of this power semiconductor switch if each power semiconductor switch has a resistor connected in parallel and the electrical series connection of these resistors is used for the static balancing of the reverse voltages of the power semiconductor switches, in that each balancing resistor is used to charge the respective first capacitor of the associated circuit arrangement. It has proven to be particularly advantageous if the switching power supply or the switching regulator is operated with the highest possible input voltage, as a result of which the input current and the power loss associated therewith is minimized.
Die Gesamtschaltung mit einer Mehrzahl elektrisch in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschaltern mit je einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann auch vorteilhafterweise zur Übertragung von elektrischer Energie (HGÜ) dienen.The overall circuit with a plurality of power semiconductor switches electrically connected in series, each with a circuit arrangement according to the invention, can also advantageously be used to transmit electrical energy (HVDC).
Weitere Vorteile und Details einer möglichen Ausführungsform der Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung eines Leistungshalbleiterschalters nach der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung ei- nes vorteilhaften Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit den Figuren. Dabei sind Elemente mit gleicher Funktionalität mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigt:Further advantages and details of a possible embodiment of the circuit arrangement for energy supply for a control circuit of a power semiconductor switch according to the invention result from the following description of an advantageous exemplary embodiment and in connection with the figures. Elements with the same functionality are identified with the same reference symbols. It shows:
FIG 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, FIG 2 den prinzipiellen Aufbau eines Schaltnetzteils,1 shows a circuit arrangement according to the invention, FIG. 2 shows the basic structure of a switching power supply,
FIG 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit zusätzlicher Begrenzungsschaltung,3 shows a circuit arrangement according to the invention with an additional limiting circuit,
FIG 4a eine mögliche Ausführung der Begrenzungsschaltung,4a shows a possible embodiment of the limiting circuit,
FIG 4b eine alternative Ausführung einer Begrenzungsschal- tung,4b shows an alternative embodiment of a limiting circuit,
FIG 4c eine geänderte Anordnung der Reihendiode, FIG 5 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit Versorgung aus der Symmetrierung und einer zusätzlichen Beschaltung, FIG 6 ein Brückenzweig einer Stromrichterschaltung mit einer Reihenschaltzahl ,zwei' und FIG 7 eine Schaltungsanordnung zur Energieauskopplung aus einem Beschaltungsnetzwerk nach dem Stand der Technik.4c shows a modified arrangement of the series diode, FIG. 5 shows a circuit arrangement according to the invention with supply from the balancing and an additional circuit, FIG. 6 shows a bridge branch of a converter circuit with a number of series connections, two 'and FIG. 7 shows a circuit arrangement for energy decoupling from a circuit network according to the prior art ,
Nachdem die der Darstellung nach FIG 7 zugrundeliegende Schaltungsanordnung zur Energieauskopplung aus einem Beschal- tungsnetzwerk bereits eingangs als Stand der Technik gewürdigt wurde, soll im folgenden eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gegenübergestellt werden. Eine solche ist in der Darstellung nach FIG 2 gezeigt.After the circuit arrangement on which the representation according to FIG. 7 is based for extracting energy from a circuitry tion network was already recognized at the beginning as prior art, a circuit arrangement according to the invention is to be compared below. Such is shown in the illustration in FIG. 2.
Dabei ist einem Leistungshalbleiterschalter T eine Reihenschaltung 1 aus einem Widerstand Rs und einem Kondensator Cl der Kollektor-Emitter-Strecke elektrisch parallel geschaltet. Daneben weist die Reihenschaltung 1 zusätzlich eine in Fluss- richtung gepolte Diode Ds auf, die zwischen dem Widerstand Rs und dem ersten Kondensator Cl angeordnet ist. Die Diode Ds dient dazu, eine Entladung des Kondensators Cl über Rs bei eingeschaltetem Leistungshalbleiter T zu verhindern. Sie muss die Spannung des Kondensators Cl sperren können.In this case, a series circuit 1 comprising a resistor R s and a capacitor Cl of the collector-emitter path is electrically connected in parallel to a power semiconductor switch T. In addition, the series circuit 1 additionally has a diode D s which is polarized in the direction of flow and which is arranged between the resistor R s and the first capacitor Cl. The diode D s serves to prevent the capacitor Cl from discharging via R s when the power semiconductor T is switched on. It must be able to block the voltage of the capacitor C1.
Der Kondensator Cl wird durch den dem Leistungshalbleiter parallelen Widerstand Rs geladen. Der Widerstand Rs ist für Anwendungen mit hoher Sperrspannung und somit Reihenschaltung von Leistungshalbleitern ohnehin zur statischen Spannungs- symmetrierung erforderlich (vgl.' FIG 6). Außerdem ist eineThe capacitor Cl is charged by the resistor R s parallel to the power semiconductor. The resistor R s is for applications with a high reverse voltage and thus series circuit of power semiconductor devices anyway balancing the static voltage required (see FIG. 'FIG 6). Besides, one is
Parallelschaltung 2 aus einem zweiten Kondensator Cs und einem Leistungsverbraucher RL vorgesehen, die die - nicht gezeigte - Ansteuerschaltung für den Leistungshalbleiter T repräsentiere .Parallel circuit 2 is provided from a second capacitor C s and a power consumer R L , which represent the - not shown - control circuit for the power semiconductor T.
Würde die Spannung vom Kondensator Cl direkt zur Versorgung der Last RL verwendet, so üsste der gesamte Laststrom 12 durch Rs fließen. Da die Spannung UCs über RL nur ca. 1 % der Sperrspannung UCE des Bauelements beträgt, würde die Schal- tung bestenfalls mit einem Wirkungsgrad von 1 % arbeiten und in Rs sehr hohe Verluste verursachen. Um dies zu vermeiden, wird elektrisch parallel zu Cl ein Schaltnetzteil SNT oder ein anderes schaltendes Trans ormationsmittel angeschlossen, das ausgangsseitig elektrisch mit der Parallelschaltung 2 verbunden ist und die Energie auf das Spannungsniveau von Cs transformiert. Dadurch wird erreicht, dass die Last RL ausreichend versorgt wird und durch Rs nur der ohnehin erforder- liehe Symmetrierström II fließt.If the voltage from the capacitor Cl were used directly to supply the load R L , the entire load current 12 would flow through R s . Since the voltage U C s across R L is only approx. 1% of the reverse voltage U CE of the component, the circuit would operate at best with an efficiency of 1% and cause very high losses in Rs. In order to avoid this, a switched-mode power supply SNT or another switching trans ormation means is connected electrically in parallel with Cl, which is electrically connected on the output side to the parallel circuit 2 and transforms the energy to the voltage level of C s . This ensures that the load R L is adequately supplied and that R s only the symmetry flow II flows.
In FIG 2 ist der prinzipielle Aufbau eines Schaltnetzteils SNT gezeigt. Schaltnetzteile sind getaktete Stromversorgun- gen, d.h. sie „zerhacken" eine Gleichspannung. Wesentlich für die Betriebsweise des Schaltnetzteils SNT ist, dass ein Halbleiterelement, z.B. ein Transistor, ausschließlich als Schalter S arbeitet. Dadurch entstehen nur Schaltverluste und Durchlassverluste, woraus ein hoher Wirkungsgrad einer getak- teten Stromversorgung im Vergleich zu anderen Verfahren resultiert.2 shows the basic structure of a switching power supply SNT. Switched-mode power supplies are clocked power supplies, i.e. they "chop" a DC voltage. It is essential for the mode of operation of the switched-mode power supply SNT that a semiconductor element, for example a transistor, works exclusively as a switch S. This results in only switching losses and transmission losses, which results in a high efficiency of a clocked power supply compared to others Process results.
Eine gleichgerichtete EingangsSpannung Ucl wird durch den Schalter S zerhackt, woraus eine Wechselspannung Uz von Rechteck-, Trapez- oder gelegentlich auch Sinusform resultiert. Eine Regelung über den Schalter S, in der Regel ein diskreter MOSFET-Transistor, erfolgt über eine Steuerlogik ST entweder durch eine Veränderung des Tastverhältnisses T bei konstanter Frequenz der WechselSpannung Uz, oder durch Änderung der Frequenz bei festem oder variablem Tastverhältnis T.A rectified input voltage Ucl is chopped by the switch S, which results in an AC voltage Uz of rectangular, trapezoidal or occasionally sinusoidal shape. Regulation via the switch S, usually a discrete MOSFET transistor, takes place via a control logic ST either by changing the duty cycle T with a constant frequency of the AC voltage Uz, or by changing the frequency with a fixed or variable duty cycle T.
Die so zerhackte Spannung Uz kann in jede beliebige andere Spannung transformiert werden, indem die Leistung über einen Übertrager U übertragen wird und die Spannung über einen darauffolgenden Gleichrichter G gleichgerichtet wird. Daraus resultiert die gewünschte gewandelte Gleichspannung, hier UCs- Der Übertrager U dient zudem einer gewünschten Netztrennung. Der Regelkreis wird geschlossen, indem diese gleichgerichtete AusgangsSpannung UCs einem Regelverstärker RV zugeleitet wird, welcher ausgangsseitig zur Potentialtrennung beispielsweise mit einem Optokoppler P verbunden ist, über den die Steuerlogik. ST angesteuert wird. In der Darstellung nach FIG 2 sind die jeweils ausgangsseitig resultierenden Spannungs- verlaufe der beschriebenen Komponenten des Schaltnetzteils SNT in Form eines Diagrams der Spannung U über die Zeit t veranschaulicht. Wird ein Schaltnetzteil nicht am Netz, son- dern an einer Gleichstromquelle angeschlossen, so spricht man auch von einem „Schaltregler" . Auch ein einfacher Tiefsetz- steller kommt in Betracht.The voltage Uz chopped in this way can be transformed into any other voltage by transmitting the power via a transformer U and rectifying the voltage via a subsequent rectifier G. This results in the desired converted DC voltage, here U C s. The transformer U also serves for a desired network separation. The control loop is closed by feeding this rectified output voltage U C s to a control amplifier RV, which is connected on the output side for potential isolation, for example, to an optocoupler P, via which the control logic. ST is controlled. In the illustration according to FIG. 2, the voltage profiles of the described components of the switched-mode power supply SNT resulting on the output side are illustrated in the form of a diagram of the voltage U over time t. If a switching power supply is not connected to the mains, but connected to a direct current source, one speaks of a "switching regulator". A simple step-down converter is also possible.
Solche Schaltnetzteile oder Schaltregler zeichnen sich unter anderem durch einen sehr hohen Wirkungsgrad von bis zu 90 %, eine gute Regeldynamik und Spannungskonstanz sowie geringes Volumen und Gewicht aus .Such switching power supplies or switching regulators are characterized, among other things, by a very high degree of efficiency of up to 90%, good control dynamics and voltage constancy as well as low volume and weight.
Das Schaltnetzteil SNT ist zweckmäßigerweise mit möglichst hoher EingangsSpannung UCι zu betreiben, um bei gegebener Leistung in RL mit minimalem Eingangsstrom II arbeiten zu können. Da im Schaltnetzteil SNT - wie erwähnt - üblicherweise ein diskreter MOSFET-Transistor eingesetzt wird, ist diese EingangsSpannung auf ein Niveau von etwa 1500 V begrenzt. Ist die Sperrspannung des Leistungshalbleiters Tl unter diesem Niveau, so kann das Schaltnetzteil auch in einer Reihenschaltung direkt parallel zu dem Leistungshalbleiter T aus FIG 1 angeschlossen werden.The switched-mode power supply SNT is expediently to be operated with the highest possible input voltage U C ι in order to be able to work with a given power in R L with a minimum input current II. Since - as mentioned - a discrete MOSFET transistor is usually used in the switched-mode power supply SNT, this input voltage is limited to a level of approximately 1500 V. If the reverse voltage of the power semiconductor T1 is below this level, the switched-mode power supply can also be connected in parallel in a series connection directly to the power semiconductor T from FIG.
Der Widerstand Rs ist vorteilhafterweise so zu dimensionieren, dass gilt:The resistance R s should advantageously be dimensioned such that:
(UCE-UCI) / Rs)* Ucl * q > Ucs * 12 (1)(U CE -UCI) / R s ) * Ucl * q> Ucs * 12 (1)
Dabei bezeichnet q den Wirkungsgrad des Schaltnetzteils.Q denotes the efficiency of the switching power supply.
Andernfalls ist die Last größer als die Einspeisung und diese kann die Last somit nicht versorgen. Liefert die Einspeisung mehr Energie, als in der Last verbraucht wird, so wird dieOtherwise the load is greater than the infeed and this cannot supply the load. If the feed provides more energy than is consumed in the load, the
Kondensatorspannung Ucl ansteigen. Dies ist bei korrekter Dimensionierung praktisch immer der Fall, da sowohl Last als auch eingespeiste Energie sich mit den Betriebsbedingungen verändern und die obige Ungleichung (1) zu jedem Zeitpunkt erfüllt sein muss.Capacitor voltage Ucl rise. This is practically always the case with correct dimensioning, since both the load and the energy fed in change with the operating conditions and the above inequality (1) must be fulfilled at all times.
Aus diesem Grund ist eine Begrenzungsschaltung B für Cl nach der Darstellung gemäß FIG 3 vorteilhaft. Diese wird parallel zu dem Kondensator Cl angeschlossen.For this reason, a limiting circuit B for Cl is after the representation according to FIG 3 advantageous. This is connected in parallel to the capacitor C1.
Eine prinzipielle Ausführungsform der Begrenzungsschaltung ist in FIG 4a dargestellt. Über eine Spannungserfassungsein- richtung aus einem Spannungsteiler 3 mit den Wiederständen R3 , R4 wird die Spannung an Cl gemessen. Diese Messspannung Um wird mit einer Referenzspannung Uref verglichen. Die Messspannung Um wird dem nichtinvertierenden Eingang + eines Kom- parators K beaufschlagt, dessen invertierender Eingang - die Referenzspannung Uref führt, wobei der Ausgang des' Komparators K einen Halbleiterschalter Tx ansteuert. Letzterer ist elektrisch in Reihe mit einem Widerstand R2 dem Kondensator Cl elektrisch parallel geschaltet.A basic embodiment of the limiting circuit is shown in FIG. 4a. The voltage at Cl is measured via a voltage detection device from a voltage divider 3 with resistors R3, R4. This measuring voltage Um is compared with a reference voltage Uref. The measuring voltage Um is applied to the noninverting input + of a comparator K, the inverting input - leads the reference voltage Uref, the output of the 'comparator K drives a semiconductor switch Tx. The latter is electrically connected in parallel with the capacitor C1 in series with a resistor R2.
Übersteigt die MessSpannung Um den Wert der Referenzspannung Uref, so wird der Schalter Tx, z.B. ein Transistor, eingeschaltet und Cl über den weiteren mit dem Schalter Tx elektrisch in Reihe geschalteten Widerstand R2 entladen. Sinkt die Spannung an Cl dadurch ab, so wird der Transistor Tx wieder abgeschaltet .If the measurement voltage exceeds the value of the reference voltage Uref, the switch Tx, e.g. a transistor, switched on and C1 discharged via the further resistor R2 electrically connected in series with the switch Tx. If the voltage at Cl drops as a result, the transistor Tx is switched off again.
Zweckmäßigerweise ist der Komparator K mit einer Hysterese versehen, um die Schaltfrequenz von Tx zu begrenzen. Dies kann z.B. durch eine AufSchaltung eines Teiles der Ausgangsspannung des Komparators auf die Referenzspannung Uref geschehen .The comparator K is expediently provided with a hysteresis in order to limit the switching frequency of Tx. This can e.g. by switching a part of the output voltage of the comparator to the reference voltage Uref.
Die SpannungsVersorgung des Komparators K erfolgt vorteilhaf- terweise aus dem Speisespannungskondensator Cs. Da beim Anlauf der Schaltung Cl und somit auch Cs noch ungeladen sind, besitzt in diesem Fall auch der Komparator K noch keine Versorgungsspannung. Durch einen weiteren Widerstand R5, welcher zwischen den Ausgang des Komparators K und den Emitter des Transistors Tx geschaltet ist, wird in diesem Betriebzustand der Transistor Tx sicher ausgeschaltet. Dadurch wird eine Aufladung des Kondensators Cl möglich. Die Darstellung nach FIG 4b zeigt eine einfachere Alternative zur Spannungsbegrenzung. Eine Begrenzung der Spannung des Speisespannungskondensators Cl erfolgt hier durch Triggern des Schaltmittels Tx über eine Zenerdiode Dxl, welche mit ei- ner weiteren Zenerdiode Dx2, die beide in Sperrrichtung in Reihe geschaltet sind, einen Spannungsteiler 3' bildet, der dem Speisespannungskondensator Cl parallel geschaltet ist.The voltage supply of the comparator K advantageously takes place from the supply voltage capacitor Cs. Since Cl and thus Cs are still uncharged when the circuit starts up, in this case the comparator K also has no supply voltage. Another resistor R5, which is connected between the output of the comparator K and the emitter of the transistor Tx, reliably switches off the transistor Tx in this operating state. This makes it possible to charge the capacitor C1. The illustration according to FIG. 4b shows a simpler alternative to voltage limitation. The voltage of the supply voltage capacitor Cl is limited here by triggering the switching means Tx via a Zener diode Dxl, which, together with another Zener diode Dx2, both of which are connected in series in the reverse direction, forms a voltage divider 3 'which is connected in parallel with the supply voltage capacitor Cl ,
Der Verknüpfungspunkt dieses Spannungsteilers 3 ' ist mit dem Steueranschluss des Schaltmittels Tx elektrisch leitend verbunden. Der Zenerdiode Dxl ist außerdem in Reihe ein Widerstand Rxl vorgeschaltet, der den Strom durch Dxl begrenzt. Die Zenerdiode Dx2 begrenzt die Spannung am Steuereingang des Schaltmittels Tx, sofern dieses ein feldgesteuertes Bauele- ment (z.B. ein MOSFET oder ein IGBT) ist. Ein der Zenerdiode Dx2 elektrisch parallel geschalteter Widerstand Rx2 verhindert ein parasitäres positives Aufladen des Steueranschlusses bzw. Gates von Tx.The connection point of this voltage divider 3 'is electrically conductively connected to the control connection of the switching means Tx. The Zener diode Dxl is also connected in series with a resistor Rxl, which limits the current through Dxl. The Zener diode Dx2 limits the voltage at the control input of the switching means Tx, provided that this is a field-controlled component (e.g. a MOSFET or an IGBT). A resistor Rx2 electrically connected in parallel with the Zener diode Dx2 prevents parasitic positive charging of the control connection or gate of Tx.
Ist das Schaltmittel Tx ein Bipolartransistor, so kann dieIf the switching means Tx is a bipolar transistor, then the
Zenerdiode Dx2 entfallen. Der Widerstand Rx2 führt dann Leckströme von Dxl ab.Zener diode Dx2 is eliminated. The resistor Rx2 then discharges leakage currents from Dxl.
Die FIG 4c zeigt nun eine weitere vorteilhafte Variante der Einbeziehung der Spannungsbegrenzungsschaltung B. Durch eine gegenüber der Schaltung nach FIG 1 geänderten Anordnung der Reihendiode Ds lässt sich eine geringere Schaltfrequenz des Schaltmittels Tx erzielen. Dazu wird das Schaltmittel Tx sowie der Widerstand R2 nicht nur dem Speisespannungskondensa- tor Cl, sondern auch der Reihendiode Ds elektrisch parallel geschaltet. Diese Variante ist vorteilhaft, weil während des Einschaltens des Schaltmittels Tx der Speisespannungskondensator Cl nicht über den Widerstand R2 entladen wird.4c now shows a further advantageous variant of the inclusion of the voltage limiting circuit B. By changing the arrangement of the series diode Ds compared to the circuit according to FIG. 1, a lower switching frequency of the switching means Tx can be achieved. For this purpose, the switching means Tx and the resistor R2 are electrically connected not only to the supply voltage capacitor Cl, but also to the series diode Ds. This variant is advantageous because when the switching means Tx is switched on, the supply voltage capacitor Cl is not discharged via the resistor R2.
In der Darstellung nach FIG 5 ist eine Schaltungsvariante gezeigt, die dann eingesetzt werden kann, wenn das beschriebene erfindungsgemäße Prinzip verwendet werden soll, obwohl eine zusätzliche Ausschaltentlastung 10 der eingangs anhand des Standes der Technik nach FIG 7 geschilderten Art vorhanden ist.5 shows a circuit variant which can be used when the principle described according to the invention is to be used, although one additional switch-off relief 10 of the type described at the outset based on the prior art according to FIG.
Zwischen den Leistungshalbleiterschalter T und die Reihenschaltung 1 ist dann eine weitere Reihenschaltung 4 mit einem weiteren Kondensator Cb und einem nachgeschalteten Widerstand Rb elektrisch parallel geschaltet. Die Verknüpfungspunkte 5 und 6 der beiden Reihenschaltungen 1 und 4 sind durch einen Querzweig 9 aus einer in Flussrichtung gepolten Diode Db verbunden .A further series circuit 4 with a further capacitor Cb and a downstream resistor Rb is then electrically connected in parallel between the power semiconductor switch T and the series circuit 1. The connection points 5 and 6 of the two series circuits 1 and 4 are connected by a shunt arm 9 from a diode Db polarized in the direction of flow.
Die Energie aus der Beschaltung 10 wird dann zusätzlich zur Energie aus der Symmetrierung Rs für die Versorgung itge- nutzt. Dadurch wird der Nachteil des Standes der Technik vermieden, dass die Schaltung nur im Pulsbetrieb arbeitet. Mit der in FIG 5 gezeigten Schaltungsvariante kann dann auch ein Betrieb bei Impulssperre (z.B. beim Anlauf eines Stromrichterantriebes) erreicht werden.The energy from the circuit 10 is then used in addition to the energy from the balancing R s for the supply it. This avoids the disadvantage of the prior art that the circuit only works in pulse mode. The circuit variant shown in FIG. 5 can then also be used when the pulse is inhibited (for example when starting a converter drive).
Zur Veranschaulichung der Einbindung der vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen in einem Umrichter und des in diesem Zusammenhang auftretenden bereits erwähnten Problems der Symmetrierung dient die Darstellung nach FIG 6.The illustration according to FIG. 6 serves to illustrate the integration of the circuit arrangements according to the invention described above in a converter and the already mentioned problem of balancing.
Um höhere ZwischenkreisSpannungen UZκ zu realisieren, werden mehrere Leistungshalbleiterschalter Tl bis T4 elektrisch in Reihe geschaltet. In FIG 6 ist ein Brückenzweig einer mehr- phasigen Stromrichterschaltung dargestellt. Bei diesemIn order to realize higher intermediate circuit voltages U Z κ, several power semiconductor switches T1 to T4 are electrically connected in series. 6 shows a bridge branch of a multi-phase converter circuit. With this
Brückenzweig ist jeder Leistungsschalter durch zwei in Reihe geschaltete Leistungshalbleiterschalter Tl, T2 und T3 , T4 realisiert. Da hier pro Leistungsschalter nur zwei Leistungshalbleiterschalter verwendet werden, liegt eine Reihenschalt- zahl von ,Zwei' für den Stromrichter vor.Each circuit breaker is realized by two power semiconductor switches T1, T2 and T3, T4 connected in series. Since only two power semiconductor switches are used here per circuit breaker, there is a series connection number of 'two' for the converter.
Jeder Leistungshalbleiterschalter Tl bis T4 weist eine Frei- laufdiode DFl bis DF4 und einen Widerstand RSι bis Rs4 auf, dem eine erfindungsgemäße Speisespannungsschaltung nachgeschaltet ist, welche zur Versorgung einer jeweiligen dem Leistungshalbleiterschalter Tl bis T4 zugeordneten Ansteuer- Schaltung AI bis A4 dient.Each power semiconductor switch Tl to T4 has a free Running diode DFl to DF4 and a resistor R S ι to R s4 on, which is followed by a supply voltage circuit according to the invention, which is used to supply a respective control circuit AI to A4 assigned to the power semiconductor switch Tl to T4.
Die Höhe der eingangsseitigen Zwischenkreisspannung Uzκ wird von der Sperrfähigkeit eines Leistungshalbleiterschalters Tl bis T4 begrenzt. An jedem Leistungshalbleiterschalter Tl bis T4 fällt eine jeweilige Spannung UCEI bis UCE4 ab.The level of the intermediate circuit voltage U zκ on the input side is limited by the blocking capability of a power semiconductor switch Tl to T4. A voltage U CEI to U CE 4 drops at each power semiconductor switch T1 to T4.
Im Taktbetrieb des Stromrichters beträgt die jeweilige Spannung UCEI bis UCE4 über jedem Leistungshalbleiterschalter Tl bis T4 aufgrund der Reihenschaltzahl von ,zwei' die Hälfte der Zwischenkreisspannung Uzκ. In diesem Fall kann die Zwischenkreisspannung Uzκ auf die doppelte Betriebsspannung eines Leistungshalbleiterschalters Tl bis T4 ausgelegt werden.In the clock operation of the converter, the respective voltage U CEI is to U CE4 above each power semiconductor switch Tl to T4 due to the series connection number of, zκ two 'half of the intermediate circuit voltage U. In this case, the intermediate circuit voltage U zκ can be designed for twice the operating voltage of a power semiconductor switch Tl to T4.
Die Widerstände Rsι bis Rs4 dienen der statischen Symmetrie- rung der Sperrspannungen UCEI bis UCE4 über jeden Leistungshalbleiterschalter Tl bis T4. Wenn diese alle sperren, z.B. beim Hochlauf der Zwischenkreisspannung Uzκ, liegt der Lastabgriff L auf einem Potential von UZκ/2. Im Dauer-Aus-Betrieb beträgt die Betriebsspannung über jedem Leistungsschalter Tl bis T4 bei einer Reihenschaltzahl von ,zwei' gleich Uzκ/4.The resistors R s ι to R s4 are used for the static balancing of the blocking voltages U CEI to U CE4 via each power semiconductor switch Tl to T4. If these all block, for example when the DC link voltage U zκ starts up , the load tap L is at a potential of U Z κ / 2. In continuous-off operation, the operating voltage across each circuit breaker Tl to T4 with a series connection number of 'two' is equal to U zκ / 4.
Mit der erfindungsgemäßen SchaltungsVorrichtung kann nun die Energie zur Aufladung des Speisespannungskondensators Cs aus dem jeweiligen Symmetrierungswiderstand RSι bis Rs gewonnen werden, ohne dass eine gesonderte Beschaltung des Leistungshalbleiterschalters Tl bis T4 erforderlich ist. With the circuit device according to the invention, the energy for charging the supply voltage capacitor C s can now be obtained from the respective balancing resistor R S ι to R s without a separate connection of the power semiconductor switch Tl to T4 being necessary.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) mit einer diesem (T) elektrisch parallel geschalteten Reihenschaltung (1) aus einem Widerstand (Rs) und einem ersten Kondensator (Cl) , welcher über den Widerstand (Rs) aufladbar ist, und mit einer Parallelschaltung (2) aus einem zweiten Kondensator (Cs) und einem LeistungsVerbraucher (RL) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein schaltendes Transformationsmittel (SNT) zur Transformation der in dem ersten Kondensator (Cl) gespeicherten Energie auf das erforderliche Spannungsniveau des zweiten Kondensators (Cs) vorgesehen ist, welches eingangsseitig elektrisch mit dem ersten Kondensator (Cl) verbunden ist, und das ausgangsseitig elektrisch mit der Parallelschaltung (2) verbunden ist.1. Circuit arrangement for energy supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) with a series circuit (1) electrically connected in parallel therewith (T) comprising a resistor (R s ) and a first capacitor (Cl), which is connected via the resistor (R s ) is chargeable, and with a parallel circuit (2) comprising a second capacitor (C s ) and a power consumer (R L ), characterized in that a switching transformation means (SNT) for transforming the energy stored in the first capacitor (Cl) the required voltage level of the second capacitor (C s ) is provided, which is electrically connected on the input side to the first capacitor (Cl) and which is electrically connected on the output side to the parallel circuit (2).
2. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteu- erschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach2. Circuit arrangement for energy supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T)
Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Transformationsmittel ein Schaltnetzteil (SNT) oder ein Schaltregler vorgesehen ist.Claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a switching power supply (SNT) or a switching regulator is provided as the transformation means.
3. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass elektrisch parallel zum ersten Kondensator (Cl) eine Span- nungsbegrenzungsvorrichtung (B) angeordnet ist.3. Circuit arrangement for energy supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a voltage limiting device (B) is arranged electrically parallel to the first capacitor (Cl).
4. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Reihenschaltung (1) zusätzlich eine in Flussrichtung ge- polte Diode (Ds) aufweist, die vorzugsweise zwischen dem Widerstand (Rs) und dem ersten Kondensator (Cl) oder zwischen dem Knoten aus dem Widerstand (Rs) mit der Spannungsbegren- zungsvorrichtung (B) und dem ersten Kondensator (Cl) angeord- net ist.4. Circuit arrangement for energy supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to one of the preceding claims, characterized in that the series circuit (1) additionally has a Polte diode (D s ), which preferably between the resistor (R s ) and the first capacitor (Cl) or between the node of the resistor (R s ) with the voltage limiting device (B) and the first capacitor (Cl) is arranged.
5. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, dass die Spannungsbegrenzungsvorrichtung (B) über Spannungserfas- sungsmittel (R3, R4) , ein Vergleichsmittel zum Vergleich einer Messspannung (Um) mit einer Referenzspannung (Uref) sowie ein Schaltmittel (Tx) zum Entladen des Kondensators (Cl) im Falle des Ubersteigens der Referenzspannung (Uref) durch die Messspannung (Um) verfügt.5. Circuit arrangement for power supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to claim 3 or 4, characterized in that the voltage limiting device (B) via voltage detection means (R3, R4), a comparison means for comparing a measurement voltage (Um ) with a reference voltage (Uref) and switching means (Tx) for discharging the capacitor (Cl) if the reference voltage (Uref) is exceeded by the measurement voltage (Um).
6. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein dem ersten Kondensator (Cl) elektrisch parallelgeschalteter Spannungsteiler (3, R3 , R4) zur Ermittlung der Messspannung (Um) dient, womit der nichtinvertierende Eingang (+) ei- nes Komparators (K) beaufschlagt wird, dessen invertierender Eingang (-) die Referenzspannung führt, wobei der Ausgang des Komparators einen Halbleiterschalter (Tx) ansteuert, welcher (Tx) elektrisch in Reihe mit einem Widerstand (R2) dem ersten Kondensator (Cl) elektrisch parallel geschaltet ist.6. Circuit arrangement for power supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to claim 5, characterized in that one of the first capacitor (Cl) electrically connected in parallel voltage divider (3, R3, R4) is used to determine the measurement voltage (Um), with which the non-inverting input (+) of a comparator (K) is applied, the inverting input (-) of which carries the reference voltage, the output of the comparator driving a semiconductor switch (Tx) which (Tx) is electrically connected in series with a resistor (R2 ) the first capacitor (Cl) is electrically connected in parallel.
7. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Vergleichsmittel oder der Komparator (K) zur Begrenzung der Schaltfrequenz des Schaltmittels bzw. Halbleiterschalters (Tx) eine Hysterese aufweisen. 7. Circuit arrangement for power supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to claim 5 or 6, characterized in that the comparison means or the comparator (K) for limiting the switching frequency of the switching means or semiconductor switch (Tx) have a hysteresis.
8. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Erzielung der Hysterese ein Teil der AusgangsSpannung des Vergleichsmittels oder Komparators (K) auf die Referenzspannung (Uref) aufgeschaltet ist.8. Circuit arrangement for energy supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that part of the output voltage of the comparison means or comparator (K) is connected to the reference voltage (Uref) to achieve the hysteresis.
9. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteu- erschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die SpannungsVersorgung des Vergleichsmittels oder des Komparators (K) aus der Spannung des zweiten Kondensators (Cs) er- folgt.9. Circuit arrangement for energy supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to one of claims 5 to 8, characterized in that the voltage supply of the comparison means or the comparator (K) from the voltage of the second capacitor (C s ) - follows.
10. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach Anspruch 9 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Erzielung eines definierten Einschaltzustands der Ausgang des Komparators (K) über einen Widerstand (R5) elektrisch mit dem leistungshalbleiterseitigen Anschluss des ersten Kondensators (Cl) verbunden ist.10. Circuit arrangement for energy supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to claim 9, characterized in that to achieve a defined switch-on state, the output of the comparator (K) is electrically connected via a resistor (R5) to the power semiconductor-side connection of the first capacitor ( Cl) is connected.
11. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spannungsbegrenzungsvorrichtung (B) über eine Zenerdiode (Dxl) als Messmittel verfügt, die ein Schaltmittel (Tx) zum Entladen des Kondensators (Cl) triggert.11. Circuit arrangement for energy supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to claim 3 or 4, characterized in that the voltage limiting device (B) has a Zener diode (Dxl) as measuring means, which has a switching means (Tx) for discharging the capacitor (Cl) triggers.
12. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine An- Steuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen dem Leistungshalbleiterschalter (T) und der Reihenschaltung (1) eine Schutzbeschaltungsvorrichtung (10, Cb, Rb, Db) vorgesehen ist, so dass auch im beschalteten Betrieb ein Betrieb bei Impulssperre möglich ist.12. Circuit arrangement for energy supply for an on-control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to one of claims 1 to 11, characterized in that A protective circuit device (10, Cb, Rb, Db) is provided between the power semiconductor switch (T) and the series circuit (1), so that operation in the event of a pulse block is possible even in the connected mode.
13. Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) eines Leistungshalbleiterschalters (T) nach Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen den Leistungshalbleiterschalter (T) und die Reihenschaltung (1) eine weitere Reihenschaltung (4) mit einem dritten Kondensator (Cb) und einem nachgeschalteten Widerstand (Rb) elektrisch parallel geschaltet ist und ein die Verknüpfungspunkte (5, 6) der beiden Reihenschaltungen (1, 4) verbindenden Querzweig (9) vorgesehen ist, der eine in Flussrichtung gepolte Diode (Db) aufweist.13. Circuit arrangement for power supply for a control circuit (A) of a power semiconductor switch (T) according to claim 12, characterized in that between the power semiconductor switch (T) and the series circuit (1) a further series circuit (4) with a third capacitor (Cb) and one downstream resistor (Rb) is electrically connected in parallel and a cross branch (9) is provided which connects the connection points (5, 6) of the two series connections (1, 4) and has a diode (Db) which is polarized in the direction of flow.
14. Mehrzahl, von elektrisch in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschaltern (Tl, T2 , T3, T4) mit einer jeweils zuge- ordneten Schaltungsanordnung (VI, V2 , V3 , V4) zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (AI, A2, A3, A4) dieses Leistungshalbleiterschalters nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeder Leistungshalbleiterschalter (Tl, T2, T3 , T4) jeweils einen parallelgeschalteten Widerstand (RSι, Rs2, Rs3, Rs4) aufweist und wobei die elektrische Reihenschaltung dieser Widerstände (RSι, Rs2 R-S3 Rs4) zur statischen Symmetrierung der Sperrspannungen der Leistungshalbleiterschalter dient, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jeder Symmetrierungswiderstand (Rsi/ Rs2 Rs3 Rs4) zum Laden des jeweiligen ersten Kondensators (Cl) der zugeordneten Schaltungsanordnung (VI, V2 , V3 , V4) dient.14. A plurality of power semiconductor switches connected electrically in series (T1, T2, T3, T4), each with an associated circuit arrangement (VI, V2, V3, V4) for the energy supply for a control circuit (AI, A2, A3, A4) Power semiconductor switch according to one of the preceding claims, wherein each power semiconductor switch (Tl, T2, T3, T4) each has a parallel resistor (R S ι, Rs2, R s3 , R s4 ) and wherein the electrical series connection of these resistors (R S ι, Rs2 R-S3 Rs4) serves for the static balancing of the blocking voltages of the power semiconductor switches, characterized in that each balancing resistor (R s i / Rs 2 Rs3 Rs4) for charging the respective first capacitor (Cl) of the assigned circuit arrangement (VI, V2, V3, V4) serves.
15. Verfahren zur Bereitstellung der Ansteuerenergie für ei- nen Leistungshalbleiterschalter (T) mit einer Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung (A) des Leistungshalbleiterschalters (T) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schaltnetzteil (SNT) oder der Schaltregler mit möglichst hoher EingangsSpannung (Ucι) betrieben wird.15. Method for providing the control energy for a power semiconductor switch (T) with a circuit arrangement for the energy supply for a control circuit (A) of the power semiconductor switch (T) according to one of the claims 2 to 13, characterized in that the switching power supply (SNT) or the switching regulator is operated with the highest possible input voltage (U c ι).
16. Verwendung einer Mehrzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschaltern (Tl, T2, T3 , T4) mit einer jeweils zugeordneten Schaltungsanordnung (VI, V2, V3 , V4) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 14 zur Über- tragung elektrischer Energie. 16. Use of a plurality of electrically connected power semiconductor switches (Tl, T2, T3, T4) with a respectively assigned circuit arrangement (VI, V2, V3, V4) according to one of the preceding claims 1 to 14 for the transmission of electrical energy.
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