DE1463760C - Spannungsgeregelte Gleichrichter anordnung - Google Patents

Description

zur Übertragung der erzeugten Triggerimpulse auf die Steuerelektrode (39) des Thyristors (14) aufweist.

Kondensatoren 9, 11 und 36, ein Potentiometer 32, Widerstände 8, 12, 13, 22, 24, 26, 28, 31 und 33 und «ine Spule 29.

Die Wechselstromquelle 1 ist mit der Primärwicklung 3 des Transformators 2 verbunden. Die Dioden 6 und 7 sind an entgegengesetzten Enden der Transformatorwicklung 4 angeschaltet und liefern einen pulsierenden Gleichstrom. Die Anode 37 des Thy-45 ristors 14 ist mit den Anoden der Dioden 6 und 7

verbunden, während die Kathode 38 des Thyristors

14 an der Last 34 liegt. Der andere Anschluß der Last 34 ist über die Spule 29 an die Mittelanzapfung 5 des Vollweg-Gleichrichters angeschaltet. Der Wider-Die Erfindung bezieht sich auf eine spannungs- 50 stand 8, die Zenerdiode 10 und die Widerstände 12 geregelte Gleichrichteranordnung mit mindestens und 13 bilden einen Spannungsteiler bezüglich der einem Thyristor, einer Triggereinrichtung zur Ab- gleichgerichteten Eingangsspannung. Die Reihenschalgabe von Zündimpulsen an den Thyristor und einer tung aus Zenerdiode 15 und Widerstand 8 liegt par-Einrichtung zur periodischen Auslösung der Trigger- allel zum Thyristor 14. Der Kondensator 9 liegt pareinrichtung synchron mit der Speisewechselspannung 55 allel zu der Reihenschaltung aus dem Widerstand 12 und mit einer Phasenlage, die von der Ausgangs- und der Zenerdiode 10. Der Kondensator 11 liegt gleichspannung der Anordnung gesteuert ist. parallel zum Widerstand 12. Der Emitter des Tran-

Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt (fran- sistors 16 ist an den Verbindungspunkt der Zenerzösische Patentschrift 1 270 740). Als Triggereinrich- diode 10 mit dem Widerstand 12 angeschaltet, wähtung wird eine Doppelbasis-Transistorschaltung ver- 60 rend der Kollektor des Transistors 16 über die Wick- · wendet, die einerseits über einen auf eine pulsierende lung 17 des Transformators 35 an den Verbindungs-Eingangsspannung ansprechenden Zeitsteuei kreis und punkt der Widerstände 12 und 13 angelegt ist. Die andererseits über einen die Ausgangsgleichspannung Basis des Transistors 16 ist über die Reihenschaltung feststellenden Schaltkreis steuerbar ist. Ferner ist ein der Wicklung 18 des Transformators 35 und des Kon-Energiespeicher in Form einer Spule vorgesehen, die 65 densators 36 an den Verbindungspunkt des Widerin Reihe zur Last und zu dem Zeitsteuerkreis liegt. Standes 8 und der Zenerdiode 10 angeschaltet. Die Die Zündung der Thyristoren erfolgt über die Basis Wicklung 19 des Transformators 35 liegt parallel zur des Doppelbasis-Transistors durch den die Ausgangs- Steuerelektrode 39 und der Kathode 38 des Thyristors

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14. Die Diode 20 führt vom negativen Pol der gleich- Rückkopplungsvorgang würde fortdauern, wenn nicht

gerichteten Eingangsspannung zur Kathode 38 des eine vorzeitige Beendigung durch andere Schalt-Thyristors 14. Die Diode 21, der Widerstand 22, die elemente verursacht würde, wie im folgenden beKollektor-Emitter-Strecke des Transistors 23 und der schrieben wird.

Widerstand 31 liegen in Reihe zwischen der Kathode 5 Die in der Wicklung 19 induzierte Spannung zündet

38 des Thyristors 14 und dem negativen Anschluß den Thyristor 14, so daß ein Strom aus der Sekundär-

der Last 34. Der Widerstand 24 ist in Reihe zwischen wicklung 4 des Transformators 2 über eine der

die Kathode 38 des Thyristors 14 und den positiven Dioden 6 oder 7, den Thyristor 14, den Widerstand

Anschluß der Last 34 gelegt. Der Verbindungspunkt 24, die Last 34, die Spule 29 und zurück zur Mittel-

der Diode 21 und des Widerstandes 22 ist mit dem io anzapfung 5 der Sekundärwicklung 4 fließt. Man be-

Verbindungspunkt der Wicklung 18 des Transfor- achte, daß der Punkt, an dem der Thyristor zündet,

mators 35 und des Kondensators 36 verbunden. Die sowohl durch die Eingangsgleichspannung als auch

Reihenschaltung aus Diode 25, Widerstand 26 und durch den Zündstrom der Wicklung 19 bestimmt

Emitter-Basis-Strecke des Transistors 27 liegen par- wird. Die Halbwelle der Eingangsgleichspannung muß

allel zum Widerstand 24. Der Widerstand 28 ver- 15 sich im ansteigenden Spannungsbereich befinden,

bindet den Kollektor des Transistors 27 mit dem wenn der Zündimpuls an den Thyristor 14 angelegt

Emitter des Transistors 23. Die Zenerdiode 30 und wird.

der Widerstand 31 sind in Reihe und parallel zur Last Wenn die Spannungszeitfläche einer Halbwelle ab-34 geschaltet. Das Potentiometer 32 und der Wider- nimmt, wird die Spannung an der Kathode 38 des stand 33 liegen ebenfalls in Reihe und parallel zur ao Thyristors 14 in gleicher Weise wie der Strom in Last 34. Die Basis des Transistors 23 ist an den Ver- dem Stromkreis kleiner, der aus der Sekundärwickbindungspunkt des Potentiometers 32 mit dem Wider- lung 4, den Dioden 6 oder 7, dem Thyristor 14, der stand 33 angeschaltet. Last 34 und der Spule 29 besteht. Die Spule 29 wider-Die Schaltung arbeitet wie folgt: Wenn die Span- setzt sich jedoch jeder Änderung des Stromes und nung an der Last 34 abnimmt, erscheint die Span- 25 versucht, den Stromfluß in der gleichen Richtung aufnungsänderung auch an den beiden, zur Last parallel- rechtzuerhalten. Die in der Spule induzierte Spangeschalteten Spannungsteilern. In dem aus dem nung spannt die Diode 20 in Durchlaßrichtung vor, Potentiometer und dem Widerstand 33 bestehenden so daß sich die in der Spule 29 gespeicherte Energie Spannungsteiler hängt der Teil der Lastspannungs- über die Last 34 entladen kann. Da der Spannungsänderung, der an dem Widerstand 33 auftritt, von 30 abfall an der Diode 20 in Durchlaßrichtung vernachdem Widerstandswert des Potentiometers 32 und des lässigbar ist, liegt die Kathode 38 des Thyristors 14 Widerstandes 33 ab. In dem aus der Zenerdiode 30 im wesentlichen auf dem induzierten Potential an den und dem Widerstand 31 bestehenden Spannungsteiler Anschlüssen der Spule 29. Die Polarität der in der bleibt der Durchbruchs-Spannungsabfall an der Zener- Spule 29 induzierten Spannung ist die in der Zeichdiode 30 verhältnismäßig konstant, und die gesamte 35 nung angegebene. Der Thyristor 14 wird in Sperr-Lastspannungsänderung erscheint an dem Wider- richtung vorgespannt und sperrt. Das Leitfähigkeitsstand 31. Da die Spannung am Basis-Emitter-Über- Intervall des Thyristors 14 wird auf diese Weise gang des Transistors 23 gleich der Differenz der an schnell und wirksam beendet.

den Widerständen 31 und 33 auftretenden Spannung Eine vorzeitige Beendigung des Rückkopplungsist, ist diese Spannung der Größe der Lastspannungs- 40 Vorgangs im Sperrschwinger wird auf folgende Weise änderung proportional, und im Falle abnehmender erreicht: Wenn der Thyristor 14 zündet, wird die Lastspannung ist sie so gerichtet, daß sie den Tran- Diode 21 in Durchlaßrichtung vorgespannt und bringt sistor 23 weiter in den Leitfähigkeitsbereich treibt. die Basis des Transistors 16 auf das Potential der Ka-Ein zunehmender Stromfluß durch die Kollektor- thode 38 des Thyristors 14, so daß der Transistor 16 Emitter-Strecke des Transistors 23 führt zu einer 45 sperrt. Die Diode 21 bildet außerdem einen Entladehöheren Aufladung des Kondensators 36 über die Stromkreis für den Kondensator 36 über den WiderWiderstände 8, 22 und 31. Der Kondensator 36 sucht stand 8 und den Thyristor 14. Es ist zu beachten, daß sich auf den Wert der »Stufen«-Spannung aufzuladen, die Stromleitung durch den Transistor 16 auf diese die an der Kombination aus dem Widerstand 8 und Weise vorzeitig beendet wird und daß der Transistor der Zenerdiode 15 erscheint. Im weiteren Verlauf 50 16 nur für einen Zeitabschnitt leitet, der ausreicht, übersteigt die Spannung, auf die sich der Konden- um einen Zündimpuls für den Thyristor 14 abzusator 36 auflädt, die an der Zenerdiode 10 liegende geben. Sobald der Thyristor 14 zu leiten beginnt, Spannung und spannt dann, wie sich aus den in der sperrt er den Transistor 16. Es wird außerdem darauf Zeichnung angegebenen Polaritäten ergibt, die Basis- hingewiesen, daß die Zündschaltung nur für einen Emitter-Strecke des Transistors 16 in Durchlaß- 55 verhältnismäßig kurzen Zeitabschnitt in Tätigkeit ist richtung vor. Die Vorspannung der Basis-Emitter- und schnell wieder für die nächste Halbperiode der Strecke des Transistors 16 in Durchlaßrichtung ergibt pulsierendenEingangsgleichspannungvorbereitetwird. wiederum einen Stromfluß über die Emitter-Kollek- Die Spule 29 liefert während der Zeitabschnitte, in tor-Strecke des Transistors 16, den Widerstand 12 denen der Thyristor 14 nicht leitet, über die Diode 20 und die Wicklung 17 des Transformators 35. Der 60 Strom an die Last 34 und hält auf diese Weise die Stromfluß durch die Wicklung 17 induziert Span- Lastspannung auf einem im wesentlichen konstanten nungen in den Wicklungen 18 und 19. Wie sich aus Wert.

dem Punktsymbol ergibt, führt die Induzierung einer Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist eine

Spannung in der Wicklung 18 zu einer weiteren Vor- schnelle und daher genaue Regelung erreichbar. Das

spannung des Transistors 16 in Durchlaßrichtung, 65 ergibt sich hauptsächlich aus der Tatsache, daß die

wodurch wiederum ein größerer Emitter-Kollektor- Zündung des Thyristors 14 schnell eingeleitet wird,

Strom des Transistors 16 und folglich eine höhere wobei die Zündschaltung sehr schnell wieder für die

Spannung in der Wicklung 18 induziert wird. Dieser nächste Halbperiode der Eingangsspannung vor-

bereitet wird, während der stromleitende Zeitabschnitt ebenso schnell am Ende jeder Halbperiode der Eingangsspannung durch die Spule und die Rücklaufdiode beendet wird.

Die Widerstände 24, 26 und 28, die Diode 25 und der Transistor 27 bilden ein herkömmliches Überstromschutz-Netzwerk. Wenn der durch den Widerstand 24 (der nur einen sehr kleinen Widerstandswert besitzt) fließende Laststrom einen Wert erreicht, für den der Spannungsabfall größer ist als der Spannungsabfall an der Diode 25, wird der Transistor 27 leitend. Es fließt dann ein Strom vom Ausgang der Dioden 6 und 7 durch den Thyristor 14 und teilt sich dann auf zwei parallele Zweige auf. Ein Zweig besteht aus der Last 34, während der andere Zweig die Diode 25, die Widerstände 26, 28 und 31 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 27 enthält. Der durch die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 27 und den Widerstand 31 fließende Strom ist so groß, daß die Zenerdiode 30 nicht mehr leitet und der Transistor.23 bis dicht an den Sperrbereich vorgespannt wird, wodurch wiederum der Ladekreis für den Kondensator 36 unterbrochen wird. Es wird somit eine Zündung des Thyristors 14 verhindert und die Schaltung auf wirksame Weise außer Tätigkeit gesetzt. Die Widerstände 12 und 13 sind Vorspannungs-Widerstände. Der Kondensator 11 wirkt als Speicher, um Energie zur impulsförmigen Beaufschlagung der Wicklung 17 bereitzustellen, wenn der Transistor 16 leitend wird. Der Kondensator 9 dient ebenfalls als

ίο Speicher und liefert Energie für die im Durchbruchsbereich arbeitende Zenerdiode 10.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich zur Vereinfachung der Beschreibung auf einen geregelten Einphasen-Gleichrichter. Es ist jedoch zu beachten, daß die erfindungsgemäße Anordnung auch bei einer dreiphasigen Ausführung vorgesehen werden kann, indem ähnliche Einheiten in jeder Phase mit der Ausnahme vorgesehen werden, daß eine gemeinsame Einrichtung zur Erfassung der Änderung der Ausgangsspannung und ein gemeinsames Überstromschutz-Netzwerk benutzt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: gleichspannung feststellenden Schaltkreis. Dieser Vorgang kann nicht mit der wünschenswerten Geschwindigkeit durchgeführt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 5 spannungsgeregelte Gleichrichteranordnung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß hohe Schaltgeschwindigkeiten und eine hohe Zuverlässigkeit beim Zünden der Thyristoren erzielt werden. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß da-

1. Spannungsgeregelte Gleichrichteranordnung mit mindestens einem Thyristor, einer Triggereinrichtung zur Abgabe von Zündimpulsen an den Thyristor und einer Einrichtung zur periodischen Auslösung der Triggereinrichtung synchron mit der Speisewechselspannung und mit

einer Phasenlage, die von der Ausgangsgleich- io durch gelöst, daß als Triggereinrichtung ein Sperrspannung der Anordnung gesteuert ist,' dadurch schwinger verwendet und dessen Steuereingang mit gekennzeichnet, daß als Triggereinrichtung der Ausgangsspannung des Thyristors derart beaufein Sperrschwinger (9 bis 13, 16 bis 19, 35) ver- schlagt ist, daß jeweils der Schwingungsvorgang des wendet und dessen Steuereingang mit der Aus- Sperrschwingers sofort nach dem Zünden des Thygangsspannung des Thyristors (14) derart beauf- 15 ristors durch dessen Ausgangsspannung unterbrochen schlagt ist, daß jeweils der Schwingungsvorgang wird.

des Sperrschwingers" (9 bis 13, 16 bis 19, 35) so- Bei spannungsgeregelten Gleichrichteranordnungen

fort nach dem Zünden des Thyristors (14) durch mit Thyristoren ist e"s zwar bereits bekannt, einen dessen Ausgangsspannung unterbrochen wird. Sperrschwinger zur Erzeugung der Zündimpulse für

2. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, 20 die Thyristoren zu verwenden (japanische Patentdadurch gekennzeichnet, daß der Sperrschwinger schrift 37-2271). Es wird jedoch nur für die Gesamteinen Transistor (16) aufweist, dessen Basis einer- heit der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale Schutz seits mit einem auf die gleichgerichtete Speise- begehrt.

wechselspannung ansprechenden Zeitsteuerkreis Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

(8, 15, 36), andererseits mit einem die Ausgangs- 35 Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher gleichspannung feststellenden Schaltkreis (22, 23, beschrieben.

30 bis 33) und außerdem über eine Diode (21) Wie sich aus der Zeichnung ergibt, enthält die spannut der Kathode (38) des Thyristors (14) ver- nungsgeregelte Gleichrichteränordnung eine Wechselbunden ist. stromquelle 1, einen Transformator 2 mit Wicklun-

3. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 2, 30 gen 3 und 4, von denen die letztere eine Mitteldadurch gekennzeichnet, daß der Zeitsteuerkreis anzapfung 5 aufweist, einen Vollweg-Gleichrichter

mit Dioden 6 und 7, einen Thyristor 14 mit einer Anode 37, einer Kathode 38 und einer Steuerelektrode 39, eine Last 34, Transistoren 16, 23 und 27, Zener-

(8, 15, 36) so angeordnet ist, daß er vom Entlädestrom einer im Laststromkreis liegenden Spule (29) unbeeinflußt bleibt.

4. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 2 35 dioden 10, 15 und 30, Dioden 20, 21 und 25, einen oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperr- Transformator 35 mit Wicklungen 17, 18 und 19, schwinger (9 bis 13, 16 bis 19, 35) einen Transformator (35) enthält, der eine Wicklung (17) zur
Rückkopplung des Stromes des Transistors (16)
auf dessen Steuereingang und eine Wicklung (19) 4°