DE1107349B - Steuerung fuer Stromrichter - Google Patents

Description

• Steuerung für Stromrichter Zusatz zum Patent 1067 136 Für die Steuerung, insbesondere die Zündung von Gas- oder Dampfentladungsstrecken enthaltenden Stromrichtern ist es bekannt, den eigentlichen Zündimpuls durch Kondensatorentladung über ein Thyratron zu erzeugen und das Thyratron wiederum mit Hilfe eines Hilfssteuersatzes in der erforderlichen Phasenlage zur Netzspannung zu zünden (vgl. die deutsche Patentschrift 934 785). Hierbei ist nachteilig, daß das Thyratron einen Glaskolben hat, seine Kathode beheizt werden muß, so daß einmal die Lebensdauer begrenzt und zum anderen eine Betriebsbereitschaft erst nach einer gewissen Anheizzeit gegeben ist. Außerdem ist die erforderliche Zündimpulsleistung relativ groß, so daß eine entsprechend leistungsstarke magnetische Steuerung notwendig wird. Beim Einsatz in einer geregelten Anlage sind die dynamischen Eigenschaften einer solchen Steuerung wegen der leistungsstarken Bauelemente ungünstig.
• Die vorstehend geschilderten Mängel wurden durch den Gegenstand des Hauptpatentes 1067136 gemindert. Dort wurde nämlich vorgeschlagen, für die Steuerung von Stromrichtern zwischen Steuerung und Steuerelektrode mindestens einen Transistor zu schalten, wobei die Transistoren als Impulsverstärker für mit 180° Phasenverschiebung zu zündende Entladungsstrecken vorgesehen waren. An Stelle zweier getrennter Impulssteuereinrichtungen für zwei Steuerelektroden war also nur ein gemeinsames Steuergerät vorgesehen. Beispielsweise bei der Saugdrosselschaltung konnte durch die sich ergebende Genauigkeit der Impulsphasenlagen eine zusätzliche Stromausgleichsregelung erspart bleiben. Als Hilfssteuergerät für die Transistoren kommt eine an sich bekannte (vgl. Hauptpatent 1067 136), insbesondere ohmsche und induktive Bauelemente enthaltende Phasenschwenkbrücke zur Anwendung.
• In Weiterbildung des Gegenstandes des Hauptpatentes besteht nun die vorliegende Erfindung darin, daß als Transistor für jede Steuerelektrode ein Vierschichthalbleiterbauelement vorgesehen ist, das in an sich bekannter Weise die Kondensatorentladung steuert. Vierschichthalbleiterbauelemente als solche sind bereits bekannt und in ihrer Wirkungsweise beispielsweise in der Zeitschrift »Proceedings of the I. R. E. «, November 1952, S.1361 bis 1364, beschrieben (vgl. auch deutsche Auslegeschrift 1053 030).
• Die weitere Erläuterung des Erfindungsgedankens soll an Hand der Figuren erfolgen.
• In Fig. 1 ist mit n., ein einanodiges, zündstiftgesteuertes Stromrichtergefäß dargestellt. Die notwendige Zündimpulsleistung wird von dem Kondensator k1 über den Begrenzungswiderstand r, und das die Kondensatorentladung einschaltende Vierschichthalbleiterbauelement n1 aufgebracht. Die Aufladung des Kondensators erfolgt aus der Gleichspannungsquelle ui über den Vorwiderstand r1. Das Vierschicht halbleiterbauelement n1 erlangt nach der Entladung des Kondensators seine Sperrfähigkeit erst wieder, wenn ein bestimmter Wert des Stromes, der sogenannte Haltestrom, unterschritten wird. Der Widerstand r1 müßte also so bemessen sein, daß er den durch die Gleichspannung squelle ui gelieferten Strom auf einen Wert begrenzt, der kleiner ist als der Haltestrom. Dadurch könnte jedoch der Zündkondensator k1 nicht mehr schnell genug aufgeladen werden, um einen periodischen Betrieb etwa mit einer Frequenz von 50 Hz durchzuführen.
• Dieser zunächst noch bestehende Nachteil wird dadurch beseitigt, daß man den über das Vierschichthalbleiterbauelement fließenden Reststrom durch einen Gegenstrom, der von der Vorgleichstromquelle u. über den Widerstand r3 geliefert wird, kompensiert. Der Widerstand r, ist notwendig, damit die Vorgleichstromquelle u. keinen Nebenweg zum Vierschichthalbleiterbauelement n1 bildet.
• Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 gezeigt wird, läßt sich aber der Zündkreis auch so ausbilden, daß der Zündstrom Schwingungen ausführt und selbst durch Null geht. Dabei wird von einer an sich bekannten Drossel il Gebrauch gemacht, die vorgesehen ist, den Zündstift zu schonen. Da die Drossel ü und der Kondensator k1 einen Resonanzkreis darstellen, kann man die Drossel derart auslegen, daß der Zündkreis bei Anregung mit der in Frage kommenden Zündimpulsfrequenz schwingungsempfindlich wird.
• Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zeigt, däß bei entsprechend kleiner Entladezeitkonstante des Zündkreises die Vorgleichstromquelle für das Vierschichthalbleiterbauelement n1 entfallen kann. Es ist dann jedoch erforderlich, als Ladespannungsquelle eine Wechselspannung u3 zu verwenden, die über einen Einweggleichrichter n. an den Kondensator k1 angeschlossen ist. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, erfolgt die Aufladung des _Kondensators k1 in der positiven Halbwelle, und die Entladung des Kondensators erfolgt im wesentlichen in der negativen Halbwelle. Die entsprechende Kondensatorspannung ist mit u, bezeichnet.
• Den beschriebenen drei Beispielen ist gemeinsam, daß an den Klemmen 1 und 2 ein Hilfssteuersatz, wie er Gegenstand des Hauptpatentes 1067136 ist, angeschlossen wird. Dieser Hilfssteuersatz dient gleichzeitig zur Steuerung einer beispielsweise antiparallel geschaltete zweiten zündstiftgesteuerten Entladungsröhre. Zur Steuerung des Vierschichthalbleiterbauelementes sind schmale Impulse geringer Leistung ausreichend, so daß auf weitere Zwischenverstärker oder Einrichtungen zur Impulsdrehung verzichtet werden kann. Allenfalls kann noch ein Impulsübertrager zur Potentialtrennung und Anpassung an den Steuerelektroden des Vierschichthalbleiterbauelementes vorgesehen werden.
• Zusammenfassend bestehen also die Vorteile des Erfindungsgegenstandes darin, daß das verwendete Vierschichthalbleiterbauelement sofort betriebsbereit ist und kaum einer Alterung unterliegen dürfte. Die Abmessungen sind klein, und es ist mechanisch unempfindlich. Wegen des geringen Leistungsbedarfes für die Impulsphasenverschiebung ergeben sich für einen Regelkreis dynamische Vorteile.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Steuerung für Stromrichter mit mindestens einem zwischen Steuerung und Steuerelektrode geschalteten Transistor, gemäß Patent 1067 136, bei der die Transistoren als Impulsverstärker für mit 180° Phasenverschiebung zu zündende Entladungsstrecken vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Transistor für jede Steuerelektrode ein Vierschichthalbleiterbauelement (ral) vorgesehen ist, das in an sich bekannter Weise die Kondensatorentladung steuert.
2. 2. Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung für den Betrieb zündstiftgesteuerter Entladungsgefäße.
3. 3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (k) für seine Rufladung an eine Gleichspannungsquelle (u) über einen Vorwiderstand (r1) angeschlossen ist, und das die Kondensatorentladung steuernde Vierschichthalbleiterbauelement (n1) parallel zu einer Hintereinanderschaltung eines Vorwiderstandes (r3) und einer Vorgleichstromquelle (u,) liegt, deren Strom dem Entladestrom entgegengerichtet ist (Fig. 1).
4. 4. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis des Kondensators (k1) mit einer an sich bekannten Zusatzdrossel (il) auf Zündimpulsfrequenz abgestimmt ist (Fig. 2).
5. 5. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kondensatoraufladung eine Wechselspannungsquelle (u.) mit nachgeschaltetem Einweggleichrichter (n.) vorgesehen ist, wobei die Kondensatorentladung vorzugsweise während der negativen Halbwelle der Wechselspannung (rt.3) erfolgt (Fig. 3 und 4). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 943 785; deutsche Auslegeschrift Nr. 1053 030; USA.-Patentschrift Nr. 2 637 770; »Der Transistor« von D o s s e, 1955, S. 43; Proc I. R. E., November 1952, S. 1361 bis 1364; AIEE-Transactions, Vol. 74, Part. 1, S. 111 bis 121.