DE1093460B - Transistor control set for the gate control of discharge vessels or semiconductors that work like current gates - Google Patents

Transistor control set for the gate control of discharge vessels or semiconductors that work like current gates

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DE1093460B
DE1093460B DES58615A DES0058615A DE1093460B DE 1093460 B DE1093460 B DE 1093460B DE S58615 A DES58615 A DE S58615A DE S0058615 A DES0058615 A DE S0058615A DE 1093460 B DE1093460 B DE 1093460B
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Dr Phil Bernhard Neumann
Dipl-Ing Rudolf Weppler
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
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Description

DEUTSCHESGERMAN

Gegenstand der Erfindung ist ein Transistorsteuersatz für die Anschnittssteuerung von Entladungsgefäßen oder wie Stromtore arbeitenden Halbleitern, z. B. überkritisch rückgekoppelten Schalttransistoren, die eine Last aus einem Wechselstromnetz speisen.The invention relates to a transistor tax rate for the gate control of discharge vessels or semiconductors that work like current gates, z. B. supercritical feedback switching transistors that feed a load from an alternating current network.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transistorsteuersatz der vorgenannten Art zu schaffen, der auf einfache Weise nicht nur eine Steuerung oder Regelung des Laststroms erlaubt, sondern auch eine Begrenzung des Laststromes auf einen vorgeschriebenen Wert ermöglicht und dabei praktisch trägheitslos arbeitet.The object of the invention is to provide a transistor control set of the aforementioned type, which is based on in a simple manner not only allows control or regulation of the load current, but also a limitation of the load current to a prescribed value and practically inertia is working.

Hierzu unterscheidet sich der Gegenstand nach der Erfindung vom Bekannten dadurch, daß die Eingangsgröße für den Steuersatz zur stetigen Steuerung eines ersten Transistors dient, dessen schaltbarer Emitter-Kollektor-Kreis eine Gleichspannungsquelle in Reihe mit einem Widerstand enthält, an dem der Kollektorstrom einen Spannungsabfall hervorruft, der zusammen mit einer festen Gegenspannung einer Wechselspannung überlagert ist, die nach dem Prinzip der Vertikalsteuerung eine Schalttransistorendstufe zur Erzeugung der Steuerimpulse beeinflußt, und daß zum Schalten des Emitter-Kollektor-Kreises des ersten Transistors ein normalerweise durchlässiger zweiter Transistor in diesem Stromkreis angeordnet und so in Schaltabhängigkeit vom Laststrom gebracht ist, daß er bei Überschreiten eines bestimmten einstellbaren Grenzwertes des Laststromes schlagartig den Stromkreis sperrt.To this end, the object according to the invention differs from the known in that the input variable for the control rate for the continuous control of a first transistor whose switchable emitter-collector circuit is used contains a DC voltage source in series with a resistor across which the collector current causes a voltage drop which, together with a fixed counter voltage of an alternating voltage is superimposed on a switching transistor output stage according to the principle of vertical control Generation of the control pulses influenced, and that for switching the emitter-collector circuit of the first transistor, a normally permeable second transistor arranged in this circuit and is brought into switching dependency of the load current in such a way that it is adjustable when a certain value is exceeded Limit value of the load current suddenly blocks the circuit.

Die beiden Transistoren können mit je einem Vortransistor in Kaskade geschaltet sein. Die Endstufe kann in Mittelpunktschaltung aufgebaut sein, wobei die Kellektorstromkreise der Schalttransistören über je eine Wicklung eines Ausgangstransformators geführt sind.The two transistors can each be connected in cascade with a pre-transistor. The power amplifier can be built in a mid-point circuit, with the Kellektor circuits of the switching transistors via one winding of an output transformer each are guided.

Die Eingangsgröße des in Steuer- oder Regelanlagen verwendbaren Steuersatzes kann von einem insbesondere als Regler wirkenden Transistorverstärker geliefert werden.The input variable of the tax rate that can be used in control systems can be provided by a in particular as a regulator acting transistor amplifier are supplied.

Die Einrichtung nach der Erfindung eignet sich für gitter- und zündstiftgesteuerte Entladungsgefäße sowie für Halbleiterschalter mit Stromtorverhalten. Solche Halbleiterschalter bestehen z. B. nach einem bereits an anderer Stelle gemachten Vorschlag aus einem oder mehreren Schalttransistoren, die über einen sättigungsfreien Stromwandler überkritisch rückgekoppelt sind, so daß der im Verlauf einer Halbwelle geöffnete Transistor für den Rest der Halbwelle geöffnet bleibt.The device according to the invention is suitable for grid and ignition pin-controlled discharge vessels as well for semiconductor switches with current gate behavior. Such semiconductor switches exist z. B. after a already made elsewhere suggestion of one or more switching transistors that have a saturation-free current transformer are supercritically fed back, so that in the course of a half-wave open transistor remains open for the rest of the half-wave.

Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.Further details of the invention emerge from the description of an exemplary embodiment that is shown schematically in the drawing.

In Fig. 1 ist ein Regler 1 vorgesehen. An denIn Fig. 1, a controller 1 is provided. To the

Transistorsteuersatz für die Anschnitts-Transistor tax rate for the gate

steuerung von Entladungsgefäßencontrol of discharge vessels

oder wie Stromtore arbeitendenor working like electricity gates

HalbleiternSemiconductors

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. p'hil. Bernhard NeumannDr. p'hil. Bernhard Neumann

und Dipl.-Ing. Rudolf Weppler, Nürnberg,and Dipl.-Ing. Rudolf Weppler, Nuremberg,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Klemmen 2, 3 wird der Sollwert, an den Klemmen 4,5 der Istwert zugeführt. Zum Schutz des Reglers kann die Regelabweichung in bekannter Weise durch ein Schwellwertglied 6 aus zwei antiparallel geschalteten Ventilen begrenzt werden. Der Regler liefert die Eingangsgröße für den Steuersatz, die mit U1 bezeichnet ist.The setpoint is fed to terminals 2, 3 and the actual value to terminals 4, 5. To protect the controller, the control deviation can be limited in a known manner by a threshold value element 6 composed of two anti-parallel connected valves. The controller supplies the input variable for the tax rate, which is designated with U 1 .

Der Steuersatz selbst enthält die beiden Transistoren 9 und 11, die mit je einem Vortransistor 7 bzw. 12 mit Emitterwiderständen 8 bzw. 13 in Kaskade geschaltet sind. Die beiden Transistoren liegen in Reihe mit einem gemeinsamen Arbeitswiderstand 10 an einer Gleichspannungsquelle U. Der Spannungsabfall am Widerstand 10 ist mit U2 bezeichnet und wird mit einer festen Gegenspannung Uq1 einer Wechselspannung überlagert, die aus einem Transformator 21 mit Mittelanzapfung entnommen wird.The control set itself contains the two transistors 9 and 11, each of which is connected in cascade with a pre-transistor 7 and 12 with emitter resistors 8 and 13, respectively. The two transistors are connected in series with a common working resistor 10 to a DC voltage source U. The voltage drop across the resistor 10 is denoted by U 2 and is superimposed with a fixed counter voltage Uq 1 of an AC voltage that is taken from a transformer 21 with a center tap.

Zur Strombegrenzung kann der Laststrom durch einen Wandler 14 abgebildet und mittels eines Gleichrichtersatzes und gegebenenfalls einer Glättungsdrossel 16 in eine Gleichspannung umgeformt werden, die an ein Potentiometer 17 gelegt wird. Mittels des Abgriffes dieses Potentiometers kann der Grenzwert des Laststromes bestimmt werden. Die entsprechende Teilspannung liegt in Reihe mit einer Gegenspannung U02 im Steuerkreis des Transistor 12. Solange der Laststrom unterhalb des eingestellten Grenzwertes liegt, hält die Gegenspannung Uq2 den Transistor 12 und damit auch den Transistor 11 geöffnet. Dadurch liegt an der Reihenschaltung des Transistors 9 und des Widerstandes 10 praktisch die volle Spannung U, To limit the current, the load current can be mapped by a converter 14 and converted into a direct voltage by means of a rectifier set and, if necessary, a smoothing choke 16, which is applied to a potentiometer 17. The limit value of the load current can be determined by tapping this potentiometer. The corresponding partial voltage is in series with a counter voltage U 02 in the control circuit of the transistor 12. As long as the load current is below the set limit value, the counter voltage Uq 2 keeps the transistor 12 and thus also the transistor 11 open. As a result, practically the full voltage U is applied to the series connection of the transistor 9 and the resistor 10,

009 649/329009 649/329

so daß die Spannung U2 der Eingangsgröße U1 proportional ist.so that the voltage U 2 is proportional to the input variable U 1.

Sobald der Laststrom den Grenzwert überschreitet, wird der Transistor 12 und damit der Transistor 11 gesperrt, so daß praktisch der Kollektorstromkreis des Transistors 9 unterbrochen wird und die Spannung U2 verschwindet.As soon as the load current exceeds the limit value, the transistor 12 and thus the transistor 11 are blocked, so that the collector circuit of the transistor 9 is practically interrupted and the voltage U 2 disappears.

Die der Wechselspannung überlagerte Gleichspannung steuert über die Basiswiderstände 22 und 23 eine Schalttransistorendstufe mit den Transistoren 24 und 25, die einen gemeinsamen Emitterwiderstand 26 aufweisen. Mit den Transistoren sind Ventile 35 und 36 in Reihe geschaltet, um einen Rückstrom durch den Transistor zu verhindern. Ferner sind zum Schutz der Transistoren Ableitventile 37 und 38 vorgesehen. Im Kollektorstromkreis der beiden Transistoren, die aus einem Netztransformator 27 gespeist werden, liegt je eine Wicklung 28, 29 eines Transformators 30. An die Sekundärwicklung 31 dieses Transformators kann ein Gleichrichtersatz 32 angeschlossen sein, so daß an den Ausgangsklemmen 33, 34 eine Spannung UA entsteht, die aus Teilen einer gleichgerichteten Sinusspannung besteht. Der Zündwinkel dieser Steuerspannung ist von der Größe der überlagerten Gleichspannung U2 und damit von der Eingangsgröße U1 abhängig.The DC voltage superimposed on the AC voltage controls a switching transistor output stage with the transistors 24 and 25, which have a common emitter resistor 26, via the base resistors 22 and 23. Valves 35 and 36 are connected in series with the transistors to prevent reverse flow through the transistor. In addition, diverting valves 37 and 38 are provided to protect the transistors. In the collector circuit of the two transistors, which are fed from a mains transformer 27, there is a winding 28, 29 of a transformer 30. A rectifier set 32 can be connected to the secondary winding 31 of this transformer, so that a voltage U A is applied to the output terminals 33, 34 which consists of parts of a rectified sinusoidal voltage. The ignition angle of this control voltage is dependent on the size of the superimposed direct voltage U 2 and thus on the input variable U 1.

Dies sei im folgenden an Hand der Fig. 2 erläutert, wo im oberen Teil die Ausgangsspannung U^ und im unteren Teil die Steuerspannung für die Transistoren 24 und 25 dargestellt ist. Sie besteht aus der Wechselspannung CZ5, 7·, deren Niveau mit Bezug auf die Öffnungscharakteristik der Endstufentransistoren von der Gegenschaltung der festen Spannung Uq1 und der veränderlichen Spannung U2 bestimmt wird. Je nach der Größe der Spannung U2 wird ein kleinerer oder größerer Teil der Netzspannungshalbwelle in der Ausgangsspannung U^ erscheinen. Es handelt sich hier um das bekannte Prinzip der Vertikal steuerung.This is explained below with reference to FIG. 2, where the output voltage U ^ and the control voltage for the transistors 24 and 25 is shown in the lower part. It consists of the alternating voltage CZ 5 , 7 ·, the level of which is determined with reference to the opening characteristics of the output stage transistors by the counter- circuit of the fixed voltage Uq 1 and the variable voltage U 2 . Depending on the size of the voltage U 2 , a smaller or larger part of the mains voltage half-cycle will appear in the output voltage U ^ . This is the well-known principle of vertical control.

Bei der Verwendung des Transistorsteuersatzes in Regelanlagen kann es zur Vermeidung von Pendelungen infolge der Strombegrenzung zweckmäßig sein, im Steuerkreis für die Strombegrenzung ein RC-Glied 18, 19 anzuordnen, dessen Widerstand mit einem Ventil 20 überbrückt ist. Wenn der Laststrom den Grenzwert überschreitet, wird der Kondensator 19 schlagartig aufgeladen und damit eine sofortige Strombegrenzung erreicht. Hierauf entlädt sich der Kondensator jedoch mit der Zeitkonstante des RC-Kreises, so daß auf einfache Weise Pendelungen verhindert werden. When using the transistor control set in control systems, it may be useful to arrange an RC element 18, 19, the resistance of which is bridged by a valve 20, in the control circuit for the current limitation in order to avoid oscillation due to the current limitation. If the load current exceeds the limit value, the capacitor 19 is suddenly charged and thus an immediate current limitation is achieved. However, the capacitor then discharges with the time constant of the RC circuit, so that oscillations can be prevented in a simple manner.

Der Steuersatz nach der Erfindung ist wegen seines einfachen und robusten Aufbaues ganz allgemein anwendbar. Besonders geeignet ist er für die Ankerstromregelung von Gleichstrommaschinen oder für ähnliche Regelaufgaben mit Grenzwertvorgabe.The tax rate according to the invention is generally applicable because of its simple and robust construction. It is particularly suitable for the armature current control of DC machines or for similar control tasks with preset limit values.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Transistorsteuersatz für die Anschnittssteuerung von Entladungsgefäßen oder wie Stromtore arbeitenden Halbleitern, z. B. überkritisch rückgekoppelten Schalttransistoren, die eine Last aus einem Wechselstromnetz speisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgröße (CZ1) für den Steuersatz zur stetigen Steuerung eines ersten Transistors (9) dient, dessen schaltbarer Emitter-Kollektor-Kreis eine Gleichspannungsquelle (U) in Reihe mit einem Widerstand (10) enthält, an dem der Kollektorstrom einen Spannungsabfall (U2) hervorruft, der zusammen mit einer festen Gegenspannung (Uq1) einer Wechselspannung (CTs17·) überlagert ist, die nach dem Prinzip der Vertikalsteuerung eine Schalttransistorendstufe (24, 25) zur Erzeugung der Steuerimpulse beeinflußt, und daß zum Schalten des Emitter-Kollektor-Kreises des ersten Transistors (9) ein normalerweise durchlässiger zweiter Transistor (11) in diesem Stromkreis angeordnet und so in Schaltabhängigkeit vom Laststrom gebracht ist, daß er bei Überschreiten eines bestimmten einstellbaren Grenzwertes des Laststromes schlagartig den Stromkreis sperrt.1. Transistor control rate for the gate control of discharge vessels or like current gates working semiconductors, z. B. supercritical feedback switching transistors that feed a load from an alternating current network, characterized in that the input variable (CZ 1 ) for the control rate is used to continuously control a first transistor (9), the switchable emitter-collector circuit of which is a direct voltage source (U) in series with a resistor (10) at which the collector current causes a voltage drop (U 2 ) which, together with a fixed counter voltage (Uq 1 ), is superimposed on an alternating voltage (CTs 1 7 ·) which, according to the principle of vertical control, is a Switching transistor output stage (24, 25) for generating the control pulses influenced, and that for switching the emitter-collector circuit of the first transistor (9) a normally permeable second transistor (11) is arranged in this circuit and is thus brought into switching dependence on the load current that it suddenly blocks the circuit when a certain adjustable limit value of the load current is exceeded. 2. Steuersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (9, 11) mit je einem Vortransistor (7, 12) in Kaskade geschaltet sind.2. Tax rate according to claim 1, characterized in that that the two transistors (9, 11) each with a pre-transistor (7, 12) connected in cascade are. 3. Steuersatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe in Mittelpunktschaltung aufgebaut ist und die Kollektorstromkreise über je eine Wicklung (28, 29) eines Ausgangstransformators (30) geführt sind.3. Tax rate according to claim 1 or 2, characterized in that the output stage in midpoint connection is constructed and the collector circuits each via a winding (28, 29) of an output transformer (30) are performed. 4. Steuersatz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Pendelungen im Steuerkreis für die Strombegrenzung ein 7?C-Glied (18, 19) angeordnet ist, dessen Widerstand (18) mit einem Ventil (20) überbrückt ist.4. Tax rate according to claim 1 to 3, characterized in that to avoid oscillation a 7? C element (18, 19) is arranged in the control circuit for the current limitation, whose Resistance (18) is bridged with a valve (20). 5. Steuersatz nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgröße von einem insbesondere als Regler wirkenden Transistorverstärker (1) geliefert wird.5. Tax rate according to claim 1 to 4, characterized in that the input variable of one in particular acting as a regulator transistor amplifier (1) is supplied. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 021 926.Considered publications:
German interpretative document No. 1 021 926. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 009 649/329 11.60© 009 649/329 11.60
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3613968A1 (en) * 1986-04-24 1987-10-29 Heidelberger Druckmasch Ag DEVICE FOR GENERATING AN ADJUSTABLE FORCE ON PRINTING MACHINES

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1021926B (en) * 1956-04-26 1958-01-02 Siemens Ag Device for controlling higher DC voltages

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