DE1462755C - Impulsformerschaltkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Impulstechnik und betrifft einen Impulsformerschaltkreis zur-Erzeugung von nahezu rechteckförmigen Zündimpulsen für in ohmisch-induktiven Wechselstromkreisen gegenparallelgeschalteten Thyristoren mit einer mit dem Steuerwinkel veränderlichen' Impulsdauer, der einem oder mehreren Impulsgebern eines von den Wechselstromkreisen galvanisch getrennten Steuergerätes zugeordnet ist.

Unter der Bezeichnung Impulsformer sind in der Impulstechnik bisher Triggerschaltungen für elektronische Geräte, beispielsweise Einheitsimpulse bildende Schmitt-Trigger, die in Verbindung mit einer Tunneldiode arbeiten, zur Steuerung von elektronischen Generatoren und von verhältnismäßig geringer Impulsleistung bekannt.

Es ist ferner eine Impulsformerschaltung bekannt, die aus einem zeitlich beliebig lang andauernden Eingangssignal, das durch Prellen verformt sein kann, einen prellfreien rechteckförmigen Ausgangsimpuls definierter Zeitdauer erzeugt. Diese Schaltung arbeitet in Verbindung mit elektronischen Speichern und logischen Verknüpfungsgliedern. Ihre Ausgangsleistung ist ebenfalls verhältnismäßig gering.

Diese bekannten Schaltungen sind deshalb als Inipulsformerschaltkreis für Thyristorsteuerung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt, worauf einleitend hingewiesen wurde, die Aufgabe zugrunde, einen Impulsformerschaltkreis zur Bildung nahezu rechteckförmiger Impulse veränderbarer Zeitdauer mit einer solchen Leistung anzugeben, daß sie zum Zünden jeweils eines Thyristors oder zum gleichzeitigen Zünden mehrerer Thyristoren geeignet ist und somit zum Steuern leistungsstarker Wechselströme anwendbar ist, wofür die Größe und Impulsdauer der Zündimpulse bekannter Impulsgeber nicht ausreicht. Bei einem ohmischinduktiven Wechselstromkreis sind wegen der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung im allgemeinen Zündimpulse mit einer längeren Impulsdauer als bei einem ohmschen Stromkreis erforderlich, beispielsweise von etwa 180° el — * oder mindestens von 90" el bei einem Einphasenwechselstromkreis und von etwa 210° el —χ bei einem Dreiphasenwechselstromkreis (\ : : Steuerwinkcl).

Zur Erläuterung sei hier angemerkt, daß unter dem Steucrwinkel <x die Zeitdauer vor dem Zeitpunkt des Zündimpulses zu verstehen ist, in der ein Thyristor unter Wechselspannung in der Durchlaßrichtung gesperrt ist.

Es liegt der Erfindung ferner die Aufgabe zugrunde, einen Impulsformerschaltkreis anzugeben, bei dem der Impulsgeber des Steuergerätes von den Thyristoren dos Wechselstromkrcises galvanisch getrennt ist, ohne Impulsübertrager zur Übertragung längerer Rechteckimpulse vom Imptilsformcrschaltkreis zu denThyristorcn verwenden zu müssen, da hierzu Übertrager mit verhältnismäßig hoher Windungszahl und großem Eisenqtierschnitt erforderlich wären.

Die I.ösung dieser Aufgaben besteht erfindungsgeniäß darin, daß die zwei Steuerstromkreise der gegenparallclgcschaltclcn Thyristoren eines Wechselstromkrcises je einen in der I lußriehtiing des Steuerstromes gepollen Thyristorschalter und je einen Transistor in. Reihenschaltung enthalten und an je eine Gleichspannungsc|iielie angeschlossen sind und daß die Thyristorschalter in den Zeitpunkten, welche mit dem für den Wechselstromkreis vorgegebenen Steucrwinkel festgelegt sind, durch wenigstens einen gemeinsamen Impulsgeber über einen Impulsübertrager und je eine gesonderte Sekundärwicklung gezündet werden, während die zugehörigen Transistoren jeweils durch zwei mittels Gleichrichter in Mittelpunktschaltung gleichgerichtete, um 60° el gegeneinander phasenverschobene Wechselspannungen leitend gesteuert sind, welch letztere, von zwei Phasenspannungen eines symmetrischen Dreiphasennetzes gebildet, zusammen die Wechselspannung des Wechselstromkreises als Resultierende bilden.

Zwei um 60° el phasenverschobene Wechselspannungen können beispielsweise an einem Drehstromtransformator in Sternschaltung abgegriffen werden, wobei die Anschlußweise der Abgriffe an einer Phasenwicklung gegenüber der an der zweiten Phasenwicklung in bekannter Weise vertauscht ist. Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß durch die beiden gleichgerichteten Wechselspannungen die Transistoren der Thyristor-Steuerstromkreise jeweils in einer Zeitspanne von 240° el aufgesteuert sind. Für die Steuerung der Stromführungsdauer der gegenparallelgeschalteten Thyristoren im Wechselstromkreis mittels der Thyristorschalter in den Steuerstromkreiseu ergibt sich somit ein maximaler Steuerbereich von mehr als 180° el, nämlich 240° el. Ist die Anschlußweise der Spännungsabgrifie an den beiden Phasenwicklungen die gleiche, so wird der Steuerbereich sogar auf maximal 300° el erweitert. Durch die Erfindung wird überdies noch der Vorteil erzielt, daß mit dem Impulsformerschaltkreis die Impulsgeberimpulse erheblich verstärkt werden können.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung liegen Transistor und Thyristorschalter in einer Gleichstromzuleitung der Steuerstromkreise und sind mit der anderen Gleichstromzuleitung mittels eines Kondensators verbunden. Damit wird erreicht, daß mit Hilfe der Ladung dieses Kondensators das Zünden der Thyristorschalter unterstützt wird, wenn die rechteckförmigen Zündimpulse in einem Zeitpunkt einsetzen, in dem die Steuerspannung der Transistoren klein ist und die Transistoren nicht voll aufgesteuert werden.

Die Zeitdauer der rechteckförmigen Zündimpulse ist durch Verschieben der Phasenlage der vom Impulsgeber an die Thyristorschalter abgegebenen kurzen und leistungsschwachen Impulse einstellbar, die gemäß der Erfindung über einen Impulsübertrager und je eine gesonderte Sekundärwicklung übertragen werden.
Bei einem Einphasenwechselstromkreis mit zwei gegenparallelgcschalteten Thyristoren sind zwei als Impulsformerschaltkreis gemäß der Erfindung arbeitende Steuerstromkreise zusammen mit einem Zweipulsgeber und einem Impulsübertrager mit zwei getrennten Sekundärwicklungen anwendbar, an welchen die Steuerstrecken der Thyristorschalter der Steuerstromkreise angeschlossen sind.

Bei einem Mehrphasenwechselstromkrets mit einer der Phasenzahl gleichen Anzahl gegcnparallelgeschalteter Thyristorpaare ist die Erfindung entsprechend auwendbar, indem je zwei einem Thyristorpaar zugeordnete Steuerstromkreise als Impulsformerschaltkreis gemäß der Erfindung ausgebildet sind und dazu je ein Zweipulsgeber sowie ein Impulsübertrager mit zwei getrennten Sekundärwicklungen vorgesehen werden.

Beispielsweise sind bei einem Dreiphasenstromkreis mit drei gegenparallelgeschaltctcn Thyristorpaaren dreimal zwei Steuerstromkreise als Iinptilsformerschaltkreisc gemäß der Erfindung vorzusehen, ferner

drei Zweipulsgeber und drei Impulsübertrager mit je zwei getrennten Sekundärwicklungen.

Die Anwendung des Impulsfornierschaltkreises gemäß der Erfindung ist auch bei Thyristorstromrichtern denkbar.

Nachstehend wird die Erfindung durch ein Ausfuhrungsbeispiel an Hand der F i g. 1 bis 3 erläutert. Das Ausführuiigsbeisp'iel betrifft die Anwendung des Impulsformerschaltkreises gemäß der Erfindung bei einem ihmisch-iiuluktiven Einphasenwechselstromkreis mit einem aus zwei gegenparallelgeschalteten Thyristoren bestehenden Thyristorstellglied.

F i g. 1 zeigt die betreffende Schaltungsanordnung.

F i g. 2 zeigt Diagramme von Wechselspannungen und Zündimpulsen;

F i g. 3 zeigt ein Vektordiagramm zur Erläuterung der Phasenbeziehung der Wechselspannungen.

In F i g. 1 sind die Steuerstromkreise der gegenparallelen Thyristoren Π und Tl zuorditungsgemäß mit 1 und 2 bezeichnet. Die Steuerstromkreise 1 und 2 enthalten je einen Thyristorschalter Il und 21. Diese erhalten kurze und leistungsschwache Zündiinpulse Z₁, I₃ von einem gemeinsamen Impulsgeber G₁, G, bekannter Art mit einem Impulsübertrager über zwei getrennte Sekundärwicklungen des Impulsübertragers. Der Impulsgeber ist an der Iletriebswechselspaunung U₁ des Wechselströmkreises angeschlossen. In den Steuerstromkreisen 1 und 2, weiche den Impulsformerschaltkreis im Sinne der Erfindung darstellen,- ist mit dem Thyristorschalter Il bzw. 21 ein Transistor 13 bzw. 23 in Reihe geschaltet, die beide in einer Gleichstromzuleitung 16 bzw. 26 angeordnet sind. Die Steuerstromkreise sind an je eine nicht dargestellte Gleichspannungsqiielle M bzw. 24 mit einer Gleichspannung U_1x bzw. U₂₁ angeschlossen. Über einen Kondensator 15 bzw. 25 ist der zwischen Transistor und Thyristorschalter verlaufende Teil der Zuleitung 16 bzw. 26 mit der anderen Gleichstromzuleitung 17 bzw. 27 der Steiierstromkreise verbunden. Die Transistoren 13 und 23 werden im Gegentakt auf und zu gesteuert durch zwei mittels Gleichrichter 18 und 28 in Mittelpunktschaltunggleiehgerichtete Wechselspannungen {/,, U₃, die um 60° el gegeneinander phasenverschoben in je zwei den Gleichrichtern 18 und 28 zugeordneten Transforniatorwicklungen 19, 19' und 29, 29' in Mittelpiinktschaltung erzeugt werden. Diese Wechselspannungen verlaufen synchron mit der Betriebswechselspannung U₁. Die Wechselspannungen U₁, U.,, U₃ können mit einem Dreiphasensystem Un, Us, Ut in Sternanordnung nach Vektordiagramm der F i g. 3 erzeugt werden, in dem beispielsweise für £/., die Phasenspannung Ur, für U₃ die umgepolte Phasenspannung — Us und für U₁ die verkettete Spannung Un — Us mit ausgezogenen Sinushalbwellen und die Wechselspannung U₁ mit strichlierten Sinushalbwellcii dargestellt sind. F i g. 2 zeigt, daß die Halbwellen der Bctriebswcchselspannung U_x beiderseits von den Halbwelten der Wechselspannungen i/_a und U₃ um je 30^J el überdeckt sind. Damit wird erreicht, daß die von den aufeinanderfolgenden gleichgerichteten llalbwelleh der Wechselspaniuingen U._it i/_;, abwechselnd gesteuerten Transistoren 13 und 23 jeweils während einer ganzen 1 lalbwellc der Hetriebswcchselspannung U₁ voll aufgcsteuert sind. F.s stellt somit zum Steuern der Thyristorschalter 11 und 21 und des Thyristorstellgliedes Tl, Tl jeweils der ganze Sleuerhereich von 180" el zur Verfügung. Werden nun die Thyristorschalter II, 21 jeweils unter einem Sleuerwinkel ν durch Züudiinpulse Z₁, /₃ gezündet, dann werden in ilen Steuerstromkreisen 1, 2 nahezu rechteckförmige verstärkte Züiul·- stromimpulse Z₁ und V₂ auf die Steuerstrecken der Thyristoren Tl. und Tl geschaltet und letztere im Gegentakt gezündet. Diese Zündiinpulse dauern jeweils bis zum Ende der Halb wellen der Wechselspannung U₃, wo die Transistoren 13, 23 wieder zugesteuert werden. Die Impulsdauer ist daher langer als 180° el —λ. Sie kann mit dem Steuerwinkel«, d. h.

ίο durch ein zeitliches Verschieben der Zündimpulse Z₁, /₃, durch weiche die vordere Flanke der rechteckförmigen Impulse I₁, L festgelegt sind, in einem Bereich, der größer als 180° el ist, verändert werden. Die vordere Impulsflanke kann spätestens in den Zeitpunkten /.' vorgegeben werden. -

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Impulsformerschaltkreis zur Erzeugung von nahezu rechteckförmigen Zündimpulsen für in ohmisch-induktiven Wechselstromkreisen gegenparallelgeschalteten Thyristoren mit einer mit dem Steuerwinkel veränderlichen Impulsdauer, der einem oder mehreren Impulsgebern eines von den Wechselstromkreisen galvanisch getrennten Steuergerätes zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Steuerstromkreise ~(1, 2) der gegenparallelgeschalteten Thyristoren (Tl, Tl) eines Wechselstromkreises je einen in der Flußrichfiing des Steuerstromes gepolten Thyristorschalter (11, 21) und je einen Transistor (13, 23) in Reihenschaltung enthalten und an je eine Gleichspannungsquelle (14, 24) angeschlossen sind und daß die Thyristorschalter (11, 21) in den Zeitpunkten, welche mit dem für den Wechselstromkreis vorgegebenen Steuerwinkel festgelegt sind, durch wenigstens einen gemeinsamen Impulsgeber (G₁, G>) über einen Impulsübertrager (12, 22) und je eine gesonderte Sekundärwicklung (12, 22) gezündet werden, während die zugehörigen Transistoren (13, 23) jeweils durch zwei mittels Gleichrichter (18, 28) in Mittelpunktschaltuug gleichgerichtete, um 60° el gegeneinander phasenverschobene Wechselspannungenit/o, U₃) leitend gesteuert sind, welch letztere, von zwei Phasenspaniumgen (Ur, —Us) eines symmetrischen Dreiphasennetzes (R, S, T) gebildet, zusammen die Wechselspannung (U₁) des Wechselstromkreises als Resultierende bilden.

2. Impulsformerschaltkrcis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristorschalter (11, 21) und der Transistor (13, 23) in einer Gleichstromzuleitung (16, 26) des Steuerstromkreises (I, 2) angeordnet sind und daß sie mittels eines Kondensators (15, 25) mit der anderen Gleichstromzuleitung (17, 27) verbunden sind.

3. Impulsformerschaltkreis nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er in Verbindung mit einem Zweipuls-Steuergcr.it (G₁, G_-.) zur Steuerung eines mit einem ohmisch-induktiven Wechselstromkreis geschalteten Emphasen-Wechselstromstellgliedes aus zwei gegenparallelgesehaltelen Thyristoren (Tl, Tl) verwendbar ist.

4. lmpulsfornierschaltkreis nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dall er in Verbindung mit mehreren Zweipuls-Steuergeräten zur Steuerung mehrerer in einem ohmisch-iiuluktiven Wechselstromkreis geschalteter Wechselstromstellglieder je zwei gegenparallelgesdialteter Thyristoren (Tl, Tl) verwendbar ist.

5. Impulsformerschaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er in Verbindung mit drei Zwcipuls-Steuergeräten zur Steuerung dreier in einem ohmisch-induktiven Wechselstromkreis geschalteter Wechselstromstellglieder aus je zwei gegenparallelgeschalteten Thyristoren (Tl, Tl) verwendbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen