DE1295687B - Schaltungsanordnung fuer einen selbsterregten Thyristor-Generator oder -Umformer - Google Patents

Description

Das erste Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 enthält einen Kondensator 1, der über einen Widerstand 2 an eine Gleichspannungsquelle 3 angeschlossen ist. Sie ent-

seine Steuerelektrode mit Sicherheit nur von dem io hält weiter ein nicht-lineares Element, das durch eine nicht leitenden in den leitenden Zustand gebracht Gasentladungsröhre 4 gebildet wird, die in Reihe mit werden kann, während der durchgelassene Strom
nicht mittels dieser Elektrode geändert werden kann,

ist es meistens notwendig, selbstschwingende

einem Widerstand 5 von der Größenordnung von einigen Zehn Ohm über den Kondensator 1 geschaltet ist. Fig. 1 zeigt auch einen selbstschwingenden Thy-Thyristor-Oszillatoren durch einen an die Steuer- i₅ ristor-Oszillator und zwar einen selbstschwingenden elektrode eines der verwendeten Thyristoren gelegten Thyristor-Umformer. Der Thyristor-Umformer entelektrischen Stoß anzulassen. Nur nachdem der hält zwei in Gegentakt geschaltete Thyristoren 11 Thyristor oder einer der Thyristoren leitend gewor- und 12, deren Emitter direkt mit der Minusklemme den ist, kann der Oszillator weiter mittels irgendeiner der Speisequelle 3 und deren Anoden oder »Hook«- Rückkopplung selbstschwingend wirken. Dieses An- ao Kollektoren miteinander über einen Schwingungslassen kann manchmal einfach durch einen Einschalt- kreis verbunden sind, der aus einem Kondensator 13 Stromstoß bewerkstelligt werden, aber dies ist kein und einer Primärwicklung 14 eines Transformators zuverlässiges Verfahren. 15 mit Sekundärwicklung 16 besteht. Die Primär-

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wicklung 14 ist mit einem Mittenabgriff versehen, der Schaltungsanordnung für einen an eine Gleichspan- 35 über eine Selbstinduktanz 17 mit der Plusklemme der nungsquelle angeschlossenen selbsterregten Thyristor- Quelle 3 verbunden ist. An die Sekundärwicklung 16 Generator oder selbsterregten -Umformer. Sie hat das ist eine Belastung 18 angeschlossen, z. B. eine Merkmal, daß sie eine Anlaßvorrichtung besitzt, be- Fluoreszenz-Gasentladungsröhre. Zwei Wicklungen stehend aus einem Kippgenerator mit einem Konden- 19 und 20, die auf einem Kern 6 aus ferromagnetisator, der über einen Widerstand an die Gleichspan- 30 schem Material angebracht sind, bilden weiter einen nungsspeisequelle angeschlossen ist, und mit einem Teil des Thyristor-Umformers. Durch diese Wicklunnicht-linearen Element, das in Reihe mit einer für gen sind die Kreise der Steuerelektroden der Thyri-Gleichstrom durchlässigen Impedanz über diesen stören 11 und 12 untereinander gegenphasig gekop-Kondensator geschaltet ist, so daß bei einem be- pelt, wodurch der Umformer zum Selbstschwingen stimmten Wert der Spannung am Kondensator das 35 gebracht wird. Die Wirkungsweise dieses Umformers nicht-lineare Element durchschlägt. beruht darauf, daß die Leitungsperiode jedes der

Es sei hier bemerkt, daß Schaltungsanordnungen Thyristoren 11 und 12 durch den Reihenresonanzmit einem bei einer bestimmten Spannung und nach kreis bedingt wird, der durch die Induktivität 17 und einer Verzögerungszeit durchlässig werdenden nicht- die Kapazität gebildet wird, welche der Resonanzlinearen Element bereits zum Anlassen von gas- 40 kreis 14,13 bei der Betriebsfrequenz über der dem gefüllten Röhren, z. B. FIuoreszenz-Gasentladungs- leitenden Thyristor entsprechenden Hälfte der Wickröhren verwendet wurden. Eine solche Schaltungs- lung 14 aufweist, und daß ein starker Rückwärtsanordnung mit einer kleinen, als nicht-lineares EIe- stromimpuls über dem Steuerkreis jedes erlöschenden ment wirksamen Gasentladungsröhre oder Glimm- Thyristors auftritt. Dieser Rückwärtsstromimpuls entladungsröhre wird z. B. in der deutschen Patent- 45 z. B. durch die Wicklung 19, erzeugt, gegebenenfalls schrift 725 047 beschrieben. Die Schaltungsanord- mit einer kurzen Verzögerung, einen Vorwärtsstromnung nach der vorliegenden Erfindung unterscheidet impuls durch die Wicklung 20 und letzterer Stromsich jedoch von der Schaltungsanordnung nach dieser impuls macht den anderen Thyristor 12 in dem Patentschrift sowohl durch das vollkommen andere Augenblick leitend, in dem der Thyristor 11 erlischt, Verfahren als auch durch die Einfachheit und das 50 oder etwas später als diesen Augenblick. Fehlen eines Relais. Das Anschließen des vorstehend beschriebenen

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ent- Thyristor-Umformers an die Speisespannungsquelle 3 hält vorzugsweise noch einen Gleichrichter, über den ruft keineswegs einen hinreichend starken Spannungsbei schwingendem Oszillator vom gemeinsamen oder Stromstoß hervor, um einen der Thyristoren 11 Punkt einer der Hauptstromelektroden eines Thyri- 55 und 12 in den leitenden Zustand überzuführen. Da stors des Oszillators und einer an diese Elektrode gleichzeitig mit dem Umformer die Reihenschaltung angeschlossenen Impedanz her, Stromimpulse solcher des Kondensators 1 und des Widerstands 2 an die Polarität dem Kondensator zugeführt werden, daß Speisequelle angeschlossen wird, lädt sich der Kondie Spannung an diesem Kondensator dann kleiner densator 1 verhältnismäßig langsam bis zur Spannung bleibt als die Durchschlagspannung des nicht-linearen 60 dieser Quelle auf.

Elementes. Es wird dadurch erreicht, daß die Schal- In einem bestimmten Augenblick erreicht die

tungsanordnung zum Anlassen des Oszillators bei Spannung an diesem Kondensator und somit auch schwingendem Oszillator selbsttätig außer Betrieb die Spannung an der Gasentladungsröhre 4, die über gesetzt wird, und daß infolgedessen keine unzeitigen, den Widerstand 5 mit dem Kondensator 1 parallel unerwünschten weiteren Anlaßimpulse die Wirkung 65 geschaltet ist, einen Wert, bei dem diese Gasentdes Oszillators nach dem Anlassen stören können. ladungsröhre plötzlich stromdurchlässig wird. Es ist

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher bekannt, daß die Zündspannung einer Gasentladungserläutert, in der röhre höher ist als deren Brennspannung, d. h. als die

Spannung an der gezündeten oder leitenden Gasentladungsröhre. Der Kondensator 1 entlädt sich somit über die Gasentladungsröhre 4 und den Widerstand 5 und der Spannungsstoß über diesem Widerstand erzeugt einen Vorwärtsstromimpuls durch die Wicklung 19 und durch den Steuerelektrodenkreis des Thyristors 11. Der Thyristor 11 wird somit leitend gemacht. Infolge der Reihenresonanzeigenschaften des Hauptstromkreises dieses Thyristors, der aus der Induktivität 17 und der entsprechenden Hälfte des Schwingungskreises 13,14 besteht, wird der Strom des Hauptstromelektrodenwegs des Thyristors 11 nach einer halben Schwingungsperiode des Reihenresonanzkreises unterdrückt. Der Thyristor 11 erlischt darauf und ein Rückwärtsstromimpuls fließt von seiner Steuerelektrode durch die Wicklung 19 und den Widerstand 5. Dieser Rückwärtsstromimpuls induziert einen Vorwärtsstromimpuls durch die Wicklung 20 und den damit in Reihe geschalteten Widerstand 5' und letzterer Impuls zündet den Thyristor 12. Von diesem Augenblick an ist somit der Thyristor-Umformer selbstschwingend. Von der Anode oder dem Hook-Kollektor eines der Thyristoren her, in diesem Falle vom Thyristor 11 her, werden über den Strombegrenzungswiderstand 8 und einen Gleichrichter 7 negative Stromimpulse dem gemeinsamen Punkt des Kondensators 1 und des Widerstands 2 zugeführt. Diese Impulse laden die obere Elektrode des Kondensators 1 negativ auf, so daß diese Elektrode keinenfalls über den Widerstand 2 und gegenüber der unteren Elektrode des Kondensators 1 so stark positiv werden kann, daß die Gasentladungsröhre 4 durch die Spannung am Kondensator 1 gezündet wird. Die Anlaßschaltung ist somit durch das Selbstschwingen des Thyristor-Umformers außer Betrieb gesetzt. Wenn dieses Selbstschwingen aus irgendeinem Grunde aufhört, wird die Anlaßschaltung unmittelbar wieder wirksam und erzeugt periodisch Stromimpulse über den Widerstand 5, bis der Thyristor-Umformer wieder selbsttätig schwingt.

Unter Umständen könnten die negativen Stromimpulse, die dem Kondensator 1 über den Widerstand 8 und den Gleichrichter 7 zugeführt werden, so stark sein, daß das Potential am gemeinsamen Punkt des Kondensators 1 und des Widerstands 2 gegenüber der Minusklemme der Speisequelle 3 negativ werden würde, und diese negative Spannung des Kondensators 1 könnte sogar so hoch werden, daß die Gasentladungsröhre 4 gezündet werden würde. Dies könnte wieder unzeitige, unerwünschte Anlaßimpulse am Widerstand 5 hervorrufen. Um dies zu vermeiden, ist ein Gleichrichter 9 an den Kondensator 1 angeschlossen. Dieser Gleichrichter ist für die Ladespannung mit der Polarität der Spannung der Speisequelle 3 gesperrt und läßt die Stromimpulse durch, welche von dem Hook-Kollektor des Thyristors 11 über den Widerstand 8 und den Gleichrichter 7 zugeführt werden. Im Betrieb kann der Kondensator 1 somit nicht von den Stromimpulsen mit einer Polarität aufgeladen werden, welche der der Spannung der Speisequelle 3 entgegengesetzt ist.

Das zweite, in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersteren dadurch, daß die durch die Entladung des Kondensators 1 erzeugten Stromimpulse über die Gasentladungsröhre 4 mittels eines Transistors 10 des pnp-Typs verstärkt werden, bevor sie dem Widerstand 5 zugeführt werden. Die für Gleichstrom durchlässige Impedanz, die in Reihe mit der Gasentladungsröhre 4 über den Kondensator 1 geschaltet ist, besteht aus der Reihenschaltung von zwei Widerständen 21 und 22, wobei der Widerstand 22 durch einen Kondensator 23 überbrückt ist. Der gemeinsame Punkt der Widerstände 21 und 22 und des Kondensators 23 ist mit der Emitterelektrode des Transistors 10 verbunden, dessen Basis an den gemeinsamen Punkt des

ίο Kondensators 1 und des Kondensators 21 angeschlossen ist; dieser Punkt ist außerdem über einen Widerstand 24 mit der Plusklemme der Speisequelle 3 verbunden. Der Kollektor des Transistors 10 ist über den Widerstand 5 mit der Minusklemme der Speise-

ig quelle 3 verbunden. Schließlich ist der Strombegrenzungswiderstand 8 des ersten Ausführungsbeispiels an die andere Seite des Gleichrichters 7 angeschlossen und in den Ladestromkreis des Kondensators 1 eingefügt, so daß er zum Vergrößern der Zeit-

ao konstante der Anlaßschaltung, d. h. der Ladezeit des Kondensators 1, beiträgt.

Die Widerstände 24, 21 und 22 bilden einen Spannungsteiler, durch den der Emitter des Transistors 10 gegenüber seinem Kollektor auf einem positiven Po-

a5 tenial gehalten wird und durch den die Basis dieses Transistors gegenüber dem Emitter normalerweise positiv polarisiert wird. Wenn der Kondensator 1 sich über die Widerstände 21 und 22 und über die Gasentladungsröhre 4 entlädt, erzeugt der Entladungsstromstoß einen Spannungsimpuls über dem Widerstand 21, während die durch den Kondensator 23 stabilisierte Spannung über dem Widerstand 22 sich nur wenig ändert. Dieser Spannungsimpuls treibt die Basis des Transistors 10 kurzzeitig stark in der Vorwärtsrichtung, so daß der Transistor 10 leitend wird und ein Stromimpuls den Widerstand 5 durchfließt. Dieser Stromimpuls erzeugt wieder einen Vorwärtsstromimpuls durch die Wicklung 19 und die Steuerelektrode des Thyristors 11, der somit gezündet wird. Der Gleichrichter 7 sorgt dafür, daß bei schwingendem Oszillator der Kondensator 1 nicht hinreichend positiv aufgeladen wird, um eine Entladung durch die Gasentladungsröhre 4 hervorzurufen, während der Gleichrichter 9 das Auftreten einer negativen Spannung am gemeinsamen Punkt dieses Kondensators und der Gasentladungsröhre 4 verhütet.

Das dritte Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 darin, daß das nicht-lineare Element, gebildet durch die Gasentladungsröhre 4, durch die Emitter-Kollektorelektrodenbahn eines, mittels eines Transformators 28 mit einer Primärwicklung 27 und einer Sekundärwicklung 29 stark rückgekoppelten Transistors 4' des pnp-Typs ersetzt ist. Der Widerstand 5 ist in Reihe mit der Primärwicklung 27 in den Kollektorkreis dieses Transistors aufgenommen. Sein Emitter ist mit dem gemeinsamen Punkt des Kondensators 1 und des Widerstands 2 verbunden und seine Basis über die Sekundärwicklung 29 mit der Anzapfung eines an die Speisequelle 3 angeschlossenen ohmschen Spannungsteilers mit Widerstände 24 und 25 verbunden. Schließlich ist diese Anzapfung mit dem gemeinsamen Punkt des Kondensators 1 und des Widerstands 2 mittels eines Kondensators 26 kapazitiv gekoppelt.

Die Werte der Widerstände 2, 24 und 25 und der Kondensatoren 1 und 26 sind derart gewählt, daß, wenn die Schaltung an die Speisequelle 3 angeschlossen wird, das positive Potential am gemeinsamen

Punkt des Kondensators 1 und des Widerstands 2 zunächst langsamer zunimmt als das an der Anzapfung des Spannungsteilers 24, 25. Letzteres Potential kann jedoch einen bestimmten, durch das Verhältnis der Widerstände 24 und 25 bedingten Wert nicht überschreiten und in einem bestimmten Augenblick wird der gemeinsame Punkt des Kondensators 1 und des Widerstands 2 gegenüber der Anzapfung des Spannungsteilers 24,25 positiv. Der Emitter des Transistors 4' wird dann somit auch positiv gegenüber dessen Basis und, da dieser Transistor stark rückgekoppelt ist, wird er plötzlich sehr stark leitend und läßt einen starken Stromimpuls durch den Widerstand 5 durch. Dieser Impuls erzeugt wieder einen Vorwärtsstromimpuls durch die Wicklung 19 und den Steuerelektrodenkreis des Thyristors 11 und zündet diesen Thyristor. Ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sorgen der Gleichrichter 7 und der Widerstand 8 dafür, daß der Kondensator 1 sich nicht hinreichend positiv auflädt, um den Tran- ao sistor 4' bei schwingendem Oszillator leitend werden zu lassen. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein über dem Kondensator 1 geschalteter Gleichrichter, wie z.B. der Gleichrichter9 der Fig. 1 selbstverständlich entbehrlich. *5

Unter bestimmten Umständen kann es erwünscht sein, die zwischen dem Anschließen der Anlaßschaltung und des anzulassenden selbstschwingenden Oszillators an die Speisequelle 3 und dem Erzeugen des ersten Anlaßimpulses verlaufende Zeit zu verlängern oder nach Wunsch zu ändern. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn mittels eines Hilfsgenerators die Glühkathoden von Leuchtstoffröhren vorgeheizt werden sollen bevor die Zünd- und Brennspannung an diese Röhren zugeführt wird. Eine solche Vorheizung erhöht die Lebensdauer solcher Leuchtstoffröhren. Diese Verlängerung und/oder Änderung der Verzögerung läßt sich leicht mittels eines weiteren Widerstands-Kapazitätsnetzwerks bewerkstelligen. Wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist, enthält eine solche Abart einen zweiten Kondensator 31 und einen zweiten Widerstand 32, wobei der Widerstand 32 in Reihe mit dem Widerstand 2 geschaltet und der Kondensator 31 an den gemeinsamen Punkt dieser zwei Widerstände angeschlossen ist, während der selbstschwingende Oszillator wieder unmittelbar mit den Plus- und Minusklemmen der Speisequelle 3 verbunden wird. Selbstverständlich könnten auch mehr als zwei in Kaskade geschaltete Widerstands-Kapazitätsnetzwerke verwendet werden und/oder es könnte mindestens einer der Widerstände und/oder einer der Kondensatoren dieser Netzwerke als veränderliches Element ausgebildet werden, so daß die Verzögerung nach Wunsch verändert werden kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen selbsterregten Thyristor-Generator oder selbsterregten -Umformer, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anlaßvorrichtung besitzt, bestehend aus einem Kippgenerator mit einem Kondensator (1), der über einen Widerstand (2) an die Gleichspannungsspeisequelle (3) angeschlossen ist, und mit einem nicht-linearen Element (4), das in Reihe mit einer für Gleichstrom durchlässigen Impedanz über diesen Kondensator (1) geschaltet ist, so daß bei einem bestimmten Wert der Spannung am Kondensator (1) das nicht-lineare Element (4) durchschlägt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Generator mit zwei Thyristoren vom gemeinsamen Punkt einer der Hauptstromelektroden des einen Thyristors und einer an diese Elektrode angeschlossenen Impedanz aus über einen Gleichrichter (7) Stromimpulse solcher Polarität dem Kondensator (1) zugeführt werden, daß die Spannung an diesem Kondensator (1) dann kleiner bleibt als die Durchschlagspannung des nicht-linearen Elementes (4).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (1) und/oder das nicht-lineare Element (4) durch einen zweiten, für die vom Thyristor abgeleiteten Stromimpulse durchlässigen Gleichrichter (9) überbrückt ist, der das Aufladen des Kondensators (1) in umgekehrter Richtung durch diese Stromimpulse verhütet.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Element (4) eine Gasentladungsröhre ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Element durch die Emitter-Kollektorelektrodenbahn eines regenerativ rückgekoppelten Transistors (4') gebildet ist, dessen Emitter an den gemeinsamen Punkt des Kondensators (1) und des Widerstandes (2) angeschlossen ist und dessen Basis mit der Anzapfung eines über der Gleichspannungsquelle (3) geschalteten ohmschen Spannungsteilers (24, 25) verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Kondensator (26) zwischen dem gemeinsamen Punkt des erstgenannten Kondensators (1) und des Widerstandes (2) und der Anzapfung des Spannungsteilers (24,25) geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen