DE1149107B - Anordnung zum Loeschen einseitig steuerbarer elektrischer Ventile - Google Patents

Description

• Anordnung zum Löschen einseitig steuerbarer elektrischer Ventile Es sind Einrichtungen vorgeschlagen worden, mit Hilfe von einseitig steuerbaren elektrischen Ventilen Stromkreise nicht nur einzuschalten, sondern auch wieder auszuschalten, insbesondere wiederholt oder in einem periodischen Rhythmus. Unter einseitig steuerbaren Ventilen werden dabei elektrische Geräte verstanden, welche auf einen leistungslosen oder leistungsarmen Steuerimpuls hin im Stromkreis leitend werden, welche jedoch nicht durch einen derartigen Steuerimpuls wieder gelöscht werden können. Solche Ventile sind beispielsweise gittergesteuerte Quecksilbergleichrichter, Thyratrone oder auch steuerbare Halbleiterzellen, beispielsweise Sihiumtrioden. Um derartige Ventile wieder zu löschen, sind besondere Einrichtungen erforderlich. Beispielsweise können sie durch einen Kondensatorstoß negativer Richtung, der mindestens während der »Freiwerdezeit« den Strom in der Zelle auf Null herabdrückt, gelöscht werden. Verwendet man derartige Einrichtungen in Starkstromkreisen, so ist es in vielen Fällen unbedingt erforderlich, daß die beschriebene Löscheinrichtung nicht versagt, da ein solches Versagen zu einem kurzschlußartigen Strom im Starkstromkreis führt. Diese Aufgabenstellung führte zu der Erfindung. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Löschen einseitig steuerbarer elektrischer Ventile in wiederholt ein- und ausgeschalteten Stromkreisen. Erfindungsgemäß sind Überwachungsmittel vorgesehen, die sicherstellen, daß jeweils im Löschaugenblick die für das Löschen der einseitig steuerbaren Ventile erforderliche Energie bereitsteht.
• Erfolgt die Löschung beispielsweise durch einen Kondensatorstromstoß, so muß die Spannung des Kondensators im Löschaugenblick genügend groß sein. Man kann die Löschung beispielsweise auch durch einen induktiven Stromstoß bewirken. In diesem Fall ist erfindungsgemäß sicherzustellen, daß die zur Erzeugung des induktiven Stromstoßes erforderliche Energie rechtzeitig und in genügender Größe zur Verfügung steht. In manchen Fällen wird es zweckmäßig und möglich sein, die überwachungseinrichtung derartig auszubilden, daß bereits die Zündung des Ventils im Hauptstromkreis davon abhängig gemacht wird, ob beispielsweise die Spannung des Löschkondensators im Zündaugenblick bereits groß genug ist. Dieses Verfahren kann besonders dann angewendet werden, wenn es sich um schnell wiederholte bzw. periodische Schaltvorgänge handelt.
• An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 1 und 2 zeigen Tastschaltungen, mit deren Hilfe ein Gleichstrommotor M von einer festen Batteriespannung Ug mit veränderlicher Umdrehungszahl bzw. mit vorgegebenem Strom praktisch verlustlos angetrieben oder auch abgebremst werden kann. Fig. 1 zeigt ein einseitig steuerbares elektrisches Ventil 1, es könnte als Hauptventil bezeichnet werden, das über ein Hilfsventil 2 von einem Löschkondensator 3 her künstlich gelöscht werden kann, wenn 2 gezündet wird. Die Schwingdrossel 4 und die Diode 5 dienen dazu, beim Zünden des Ventils 1 den Kondensator auf die angegebene Polarität aufzuladen, d. h. ihn zur Löschung bereitzustellen. Da derGleichstrommotorM eine induktive Last darstellt, die durch eine vorgeschaltete Drossel 6 noch verstärkt sein kann, würde beim Löschen des Ventils 1 eine Überspannung entstehen. Um dies zu verhindern, ist eine Freilaufdiode 7 vorgesehen.
• In Fig. 2 ist eine ähnliche Schaltung dargestellt, welche es ermöglicht, unter Wiedergewinnung von Energie den Motor abzubremsen, wenn die Motorspannung kleiner ist als Ug. Zu diesem Zweck wird bei einem Bremsvorgang zunächst das Ventil 1 gezündet. Dabei lädt sich die Drossel 6 mit Strom auf. Wenn 1 durch das Hilfsventil 2 und den Kondensator 3 gelöscht wird, fließt der Motor- bzw. Drosselstrom gegen die Batteriespannung Ug in die Batterie zurück. Dabei nimmt der Strom ab, so daß nach einiger Zeit 1 wieder gezündet werden muß, um die Drossel 6 wieder von neuem aufzuladen.
• Bei den Schaltungsbeispielen der Fig.1 und 2 kann es vorkommen, daß im Löschaugenblick des Ventils 1 die Kondensatorspannung noch nicht die zum Löschen erforderliche Richtung und Größe hat, denn bei einem Löschvorgang gibt der Kondensator die durch -f-, - angedeutete Ladung ab und lädt sich in umgekehrtem Sinn auf. Er wird zum Löschen erst befähigt, wenn, über die Schwingdrossel 4 und den Gleichrichter 5 die ursprünglich positive Ladung des Kondensators wieder vorhanden ist. Diese Umladung des Kondensators 3 erfordert eine gewisse Zeit. Der erneute Löschbefehl, d. h. die Zündung des Hilfsventils 2, darf daher zeitlich nicht zu schnell nach dem Löschen und Wiederzünden der Haupttriode erfolgen, da der Umschwingvorgang über die Schwingdrossel 4 und den Gleichrichter 5 erst im Zündaugenblick der Haupttriode einsetzt. Aus diesem Grunde wird in die Steuerung der Ventile 1 und 2 eine Überwachungseinrichtung eingebaut, welche es verhindert, daß die Zündung des Hilfsventils 2 zeitlich zu schnell auf die Zündung des Ventils 1 folgt. Außerdem wird - wie bereits erwähnt wurde -die Zündung des Ventils 1 davon abhängig gemacht, ob der Kondensator 3 die zum- Umschwingen notwendige Spannung hat.
• In Fig.3 ist das Blockschaltbild einer digitalen logischen Steuereinrichtung für die Schaltungen der Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt. Der Strom im Motor wird beispielsweise über einen Gleichstromwandler 8 (Fig.1 und 2) gemessen und mit einem einstellbaren Sollwert verglichen. Die Differenz wird einem an sich bekannten Trigger 11 zugeführt, der je nach dem Verhältnis von Sollwert zu Istwert Ein-oder Auskommandos abgibt. Gleichzeitig wirkt die Tachometermaschine T der Fig. 1 und 2 über einen Soll-Ist-Wert-Vergleich auf einen Trigger 12 ein. Außerdem ist eine Kippstufe 13 vorgesehen, mit deren Hilfe die Steuerung über einen Kontakt 14 in Betrieb gesetzt werden kann. Ein weiterer Trigger 15 erfaßt die Spannung am Kondensator 3 der Fig. 1 und 2. Diese Spannungserfassung kann dadurch erfolgen, daß die Spannung am Kondensator selbst gemessen wird. Das hat aber den Nachteil, daß parallel zum Kondensator Widerstände vorhanden sein müssen, die den Kondensator entladen würden. Besser ist es, das Hilfsventil 2 in den Fig. 1 und 2 dauernd zu zünden, solange die Haupttriode keinen Strom führt, und die Spannung für den Trigger 15 an der Haupttriode zu erfassen.
• Wenn das Ventil 1 längere Zeit den Strom führt, kann sich der Kondensator 3 über das Hilfsventil 2 und über die Schwingdrossel 4 und den Gleichrichter 5 langsam infolge der Leckströme entladen. Aus diesem Grunde muß eine längere ununterbrochene Stromflußdauer des Ventils 1 verhindert werden, auch wenn dies mit Rücksicht auf die Versorgung des Hauptstromkreises nicht erforderlich wäre, da andernfalls bei einem Löschbefehl die erforderliche Ladung auf dem Kondensator 3 nicht vorhanden sein würde. Zu diesem Zweck ist in Fig. 3 ein Schwinger 16 mit einem nachgeschalteten Impulsumformer 17 vorgesehen, der in periodischen Abständen Löschbefehle gibt. Die Ausgänge von 11 bis 15 arbeiten auf ein an sich bekanntes Zeitglied 18, welches dafür sorgt, daß das Ventil 1 während einer Mindestzeitdauer, die zum Umladen des Kondensators 3 über 4 und 5 notwendig ist, gezündet bleibt. Der Ausgang des Zeitgliedes mit »UND«-Eingängen 18 schaltet einen ebenfalls bekannten Speicher 19 ein. Der Speicher 19 wird gelöscht, wenn eins der Glieder 11 bis 13 ein Löschsignal abgibt. Außerdem wird der Speicher von 17 periodisch gelöscht. Die Löschung des i Speichers kann nicht erfolgen, solange das Zeitglied 18 einen Speicherbefehl gibt. Vom Speicher werden über Verstärker 20 und 21, die entsprechend einem Nichtglied arbeiten, und Übertrager 22 und 23 Zündimpulse an die Gitter der beiden Ventile 1 und 2 gegeben. Dabei können diese Impulse zur Verringerung der Typenleistung der Übertrager 22 und 23 Mittelfrequenzimpulse sein. Die Steuerung ist so ausgebildet, daß die Zündimpulse dauernd auf das Venti11 oder auf das Hilfsventi12 gegeben werden. Der Speicher enthält ein Und-Ghed 24, ein Oder-Nicht-Glied 25 und ein Nicht-Glied 26. Bei den Gliedern 20, 21, 25 und 26 ist die Nicht-Funktion durch einen schwarz angelegten Streifen gekennzeichnet.
• Ohne die im vorstehenden beschriebenen überwachungsmittel nach der Erfindung würde sich für die Anordnung der Fig. 1 beispielsweise keine ordnungsgemäß arbeitende Drehzahlregelung verwirklichen lassen, weil sich die unabhängig voneinander auftretenden Impulse aus den Triggem 11 und 12 derart zu Zünd- und Löschbefehlen auf die Ventile 1 und 2 auswirken könnten, daß Löschversager auftreten. Diese Versager werden durch die beschriebene Erfindung gemäß der Anordnung der Fig. 3 verhindert. Das gleiche gilt für die Löschimpulse aus dem Impulsumformer 17.
• Die beschriebene Einrichtung ist nur ein spezielles Beispiel für die Schaltungen der Fig. 1 und 2 zur Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung, der in seiner Bedeutung weit über dieses Ausführungsbeispiel hinausgeht. Die Eigenart der verwendeten Schaltungen mit einseitig steuerbaren elektrischen Ventilen bedingt es, daß bei einem Versagen des Löschvorganges kurzschlußartige Ströme auftreten könnten, ähnlich wie beim Überschreiten der Trittgrenze von Wechsehzchtern.
• Die Erfindung besteht in der Erkenntnis, daß es bei in beschriebener Weise durch Ventile geschalteten Stromkreisen insbesondere für den Fall größerer Leistungen erforderlich ist, gegen derartige Versager besondere Überwachungseinrichtungen vorzusehen. Sie lassen sich in vorteilhafter Weise durch digitale logische Steuerungen verwirklichen, wie es an einem Beispiel der Fig. 3 dargestellt wurde. Man kann diese Überwachungseinrichtungen noch auf weitere Kriterien ausdehnen, ohne daß am Grundgedanken der Erfindung etwas geändert wird.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zum Löschen einseitig steuerbarer elektrischer Ventile in wiederholt ein- und ausgeschalteten Stromkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß Überwachungsmittel vorgesehen sind, die sicherstellen, daß jeweils im Löschaugenblick die für das Löschen der einseitig steuerbaren Ventile erforderliche Energie bereitsteht.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Einrichtung mit steuerbarem Hauptventil, welches durch Kondensatorstoß über ein steuerbares Hilfsventil gelöscht wird, die Zündung des Hauptventils nur bei voll ausreichender Spannung des Löschkondensators und die Zündung des Hilfsventils nur nach einer zur Umladung des Löschkondensators erforderlichen Zeitspanne möglich ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Haupt- und Hilfsventil abwechselnd durch Dauerimpulse oder dauernde Impulsfolgen gezündet werden.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezustand des Löschkondensators am Hauptventil gemessen wird.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine längere ununterbrochene Stromflußdauer im Hauptventil durch periodisch wiederkehrende Löschimpulse verhindert wird.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Regelgrößen, wie z. B. Strom und Drehzahl, unabhängig voneinander der Steuerung zugeführt werden.