DE1290187B

DE1290187B - Steuereinrichtung fuer einen Wechselstromschalter mit antiparallelgeschalteten Thyristoren

Info

Publication number: DE1290187B
Application number: DE1967S0111982
Authority: DE
Inventors: Michael; Dipl-Ing Ulrich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1967-09-23
Filing date: 1967-09-23
Publication date: 1969-03-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen Wechselstromschalter mit antiparallelgeschalteten Thyristoren, bestehend aus einem elektronischen Schalter, der über Entkopplungsdioden zwischen die Steuerelektrode jedes Thyristors und dessen Anode geschaltet ist.
Eine derartige, aus der deutschen Patentschrift 894 582 bekannte Anordnung ist in F i g. 1 dargestellt.
Die Thyristoren sind dort mit p 1 und p 2 bezeichnet und liegen zwischen einer Last RL und den Klemmen a, b einer Wechselspannungsquelle. Der lediglich im Prinzip dargestellte elektronische Schalter ist mit S1 bezeichnet und über einen Steuereingang St steuerbar. Die eine Klemme c seiner Schaltstrecke ist über Entkopplungsdioden n 1 und n 2 mit den Anoden der Thyristoren, die andere Klemme d der Schaltstrecke über Entkopplungsdioden n 3 und n 4 mit den Steuerelektroden der Thyristoren verbunden. Die Dioden sind so gepolt, daß bei geschlossenem Schalter S1 während der einen Halbwelle der Wechselspannung UN (z. B. Klemme a positiv) ein Steuerstrom über n 1 und n 3 zur Steuerstrecke des Thyristors p 1 und während der anderen Halbwelle ein Steuerstrom über n 2 und n 4 zur Steuerstrecke des Thyristors p 2 fließen kann.
Mit dieser bekannten Anordnung ist jedoch ein periodisches Zünden der Thyristoren in der Umgebung des Nulldurchganges der Wechselspannung, abhängig von einem willkürlichen Steuersignal, nicht ohne weiteres möglich.
Dies gelingt erst durch die Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als elektronischer Schalter ein erster Transistor mit seiner Emitter- Kollektor-Strecke dient, der die Steuerstrecke eines zweiten Transistors über einen Widerstand parallel geschaltet ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke der Steuerstrecke des ersten Transistors parallel liegt und an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist und daß der Steuerstrecke des zweiten Transistors ein abschaltbarer Steuergleichstrom zugeführt wird.
Die Erfindung wird an Hand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den F i g. 2 und 3 näher erläutert. In F i g. 2 ist der Schalter S 1 mit seiner Steuerung gezeigt. Der Schalter besteht aus einem ersten Transistor p 3, dessen Steuerstrecke die Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors p 4 parallel geschaltet ist. Der zwischen den Klemmen c, d (vgl. F i g. 1) liegenden Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors p 3 ist die Steuerstrecke des Transistors p 4 über einen Widerstand r 1 parallel geschaltet. Die Steuerstrecke des Transistors p3 ist über einen Widerstand r3 mit einer Gleichspannungsquelle -f- UIM verbunden; an die auch die Steuerstrecke des Transistors p4 über eine Diode n5 und einen Widerstand r2 angeschlossen ist. Der Steuerstrecke des Transistors p 4 und der Diode n 5 ist ein Schalter S2 parallel geschaltet. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß bei geöffnetem Schalter S2 ein Steuerstrom über den Widerstand r2 und die Diode n5 zum Transistor p 4 fließt, der damit leitend gesteuert wird. Die Sättigungsspannung des Transistors p4 ist aber kleiner als der Basis-Emitter-Schwellwert des Transistors p3, wodurch dieser gesperrt wird. Bei der Anordnung nach F i g. 1 kann also kein Zündstrom über die i Dioden n1 und p2 zu den Steuereingängen der Thyristoren p 1 und p 2 fließen. Die Thyristoren bleiben daher gesperrt. Wird der Schalter S2 geschlossen, so fließt der Sieüerstrom für den Transistor `p 4 über den Widerstand r2 nach Masse ab. Der Transistor p4 könnte daher sofort sperren und den Transistor p3 . leitend steuern. An der Steuerstrecke des Transistors p 4 liegt jedoch über den Widerstand r1 die gleichgerichtete Wechselspannung. Die Diode n5 verhindert, daß diese über den Schalter S2 kurzgeschlossen wird. Die gleichgerichtete Netzwechselspannung hält den Transistor p 4 so lange offen, bis sie zu Null wird, d. h., bis die Netzwechselspannung durch Null geht. In diesem Augenblick sperrt der Transistor p 4 und steuert den Transistor p 3 leitend. Es kann daher im Augenblick des Nulldurchganges der Speisespannung von einer der Klemmen a oder b über den Gleichrichter n 1 bzw. n 2 über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors p 3 ein Zündstrom zu einem der Thyristoren p 1 oder p 2 fließen; der damit im Nulldurchgang der Wechselspannung gezündet wird.
An die Stelle des mechanischen Schalters S2 kann auch ein weiterer elektronischer Schalter treten, der beispielsweise Bestandteil einer elektronischen Steuerung ist. Vorzugsweise wird dann zur Entkopplung dem Schalter S2 eine Diode n6 in Reihe geschaltet.
Ist zwischen dem Steuerkreis und dem Lastkreis eine galvanische Trennung erforderlich, so wird der Schalter S1 über einen Übertrager an den Lastkreis gekoppelt. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in F i g. 3 gezeigt. Dabei sind gleichwirkende Schaltungselemente mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 versehen. Zwischen den Kathoden der Dioden n 1 und n2 liegt die Primärwicklung eines Übertragers m. Die Sekundärwicklung des Übertragers speist einen aus den Dioden n 7 und n 8 bestehenden Zweiwegegleichrichter in Mittelkpunktschaltung. Die am Ausgang des Gleichrichters auftretende Spannung wird der Steuerstrecke des Transistors p 4 (F i g. 2) zugeführt. Ist der Schalter S2 offen, so ist der Transistor p 4 leitend und, der Transistor p 3 gesperrt. Dann ist der in die Primärwicklung des Transformators transformierte Widerstand zwischen den Kathoden der Dioden ra 1 und n 2 so groß, daß der Strom durch die Dioden n1 oder n2 nicht ausreicht, den Thyristor p2 bzw. p1 zu zünden. Bei geschlossenem Schalter S2 sperrt der Transistor p4 beim nächsten Nulldurchgang der Wechselspannung. Der Transistor p 3 wird leitend. Der Widerstand zwischen den beiden Kathoden der Dioden t il und n 2 sinkt damit stark, so daß je nach der Polarität der Wechselspannung der durch die Dioden n 1 oder n 2 fließende Strom ausreicht, den Thyristor p 2 bzw. p 1 zu zünden. Zur Einstellung der Spannung an der Steuerstrecke sind den beiden Dioden rzl und n2 Widerstände r4 bzw. r5 parallel geschaltet.
Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders dann vorteilhaft, wenn neben der Potentialtrennung zwischen Steuerkreis und Lastkreis eine Leistungsanpassung gefordert wird, die durch die Wahl des passenden Übersetzungsverhältnisses erreicht wird.
Bei beiden Ausführungsbeispielen werden die Thyristoren auf einfache Weise dadurch gesperrt, daß der Transistor p 4 wieder leitend gesteuert wird. Damit sperrt auch der Transistor p 3.

Claims

Patentansprüche: 1. Steuereinrichtung für einen Wechselstromschalter mit antiparallelgeschalteten Thyristoren, bestehend aus einem elektronischen Schalter, der über Entkopplungsdioden zwischen die Steuerelektrode jedes Thyristors und dessen Anode geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronischer Schalter ein erster Transistor (p3) mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke dient, der die Steuerstrecke eines zweiten Transistors (p4) über einen Entkopplungswide.rstand (r1) parallel geschaltet ist, dessen Emitter- Kollektor-Strecke der Steuerstrecke des ersten Transistors (p3) parallel liegt und an eine Gleichstromquelle (-f- UIM) angeschlossen ist und daß der Steuerstrecke des zweiten Transistors (p4) ein abschaltbarer Steuergleichstrom zugeführt wird.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuergleichstrom der Steuerstrecke des zewiten Transistors (p4) über einen Widesrtand (r2) und eine Diode (n5) zugeführt wird und daß die Diode (n 5) und die Steuerstrecke des zweiten Transistors (p4) durch einen Schalter (S2) überbrückbar ist.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors (p3) einerseits über zwei Entkopplungsdioden (n3, n4) mit den Steuerelektroden der Thyristoren (p 1, p2), andererseits über zwei weitere Entkopplungsdioden (n1, n2) mit deren Anoden verbunden ist.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrecke jedes Thyristors zwei in Reihe liegende Dioden (n1, n3; n2, n4) antiparallel geschaltet sind, daß zwischen den Verbindungspunkten der beiden Reihenschaltungen von je zwei Dioden die Primärwicklung eines Transformators (m) liegt, an dessen Sekundärwicklung ein Zweiwegegleichrichter (n7, n8) angeschlossen ist, dessen Gleichstromklemme durch den ersten Transistor (p3) überbrückt sind.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Gleichrichter in Mittelpunktschal'tung.
6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (p3) durch einen Thyristor ersetzt ist.
7. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S2) ein elektronischer Sehalter ist, dem eine Entkopplungsdiode (n6) in Reihe geschaltet ist.