DE1487763B2

DE1487763B2 -

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Publication number: DE1487763B2
Application number: DE19651487763
Authority: DE
Priority date: 1965-11-26
Filing date: 1965-11-26
Publication date: 1970-10-29
Also published as: DE1487763A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von elektrischen Impulsen. Bekannt ist, dazu Kondensatoren als Energiespeicher zu verwenden, die nach F i g. 1 oder 2 durch eine Gleichspannungsquelle 1 über eine Drossel 2 oder die Drosseln 2; 3 und ein Ventil 4 aufgeladen und über eine Entladeeinrichtung 5 auf den Entladekreis 7 entladen werden. Da im Ladekreis eine Drossel 2 oder die Drosseln 2; 3 angeordnet sind und der Verlustwiderstand des Ladekreises klein ist, erfolgt die Aufladung des Kondensators 6 in Form einer ungedämpften Schwingung. Zu Beginn dieser Aufladung liegt die Spannung der Gleichspannungsquelle 1 an den Drosseln 2; 3. Dadurch steigt der Ladestrom sinusförmig an und lädt den Kondensator 6 auf. Wenn dessen Spannung gleich der Spannung der Gleichspannungsquelle 1 ist, wird die Spannung an den Drosseln 2; 3 Null, und der Ladestrom erreicht sein Maximum. Die Drosseln 2; 3 geben dann ihre gespeicherte magnetische Energie wieder ab, wobei der Ladestrom sinusförmig absinkt, die Spannung der Drosseln 2; 3 sich umkehrt und sich zur Spannung der Gleichspannungsquelle 1 addiert. Wenn der Ladestrom den Wert Null erreicht, ist der Kondensator 6 auf den doppelten Wert der Spannung der Gleichspannungsquelle 1 aufgeladen. Um zu verhindern, daß der Ladestrom seine Richtung umkehrt und der Kondensator 6 seine Energie in den Ladekreis zurückliefert, ist das Ventil 4 vorgesehen. Es ist jedoch auch bekannt, die Umkehr der Ladestromrichtung dadurch zu verhindern, daß die Entladung eingeleitet wird, bevor sich der Kondensator 6 in den Ladekreis entladen kann.The invention relates to a circuit arrangement for generating electrical pulses. Known is to use capacitors as energy storage, which according to F i g. 1 or 2 by a DC voltage source 1 via a throttle 2 or the throttles 2; 3 and a valve 4 and charged via a Discharge device 5 can be discharged onto the discharge circuit 7. Since in the charging circuit a throttle 2 or the Chokes 2; 3 are arranged and the loss resistance of the charging circuit is small, charging takes place of the capacitor 6 in the form of an undamped oscillation. At the beginning of this charge is the Voltage of the DC voltage source 1 at the chokes 2; 3. This increases the charging current sinusoidally and charges the capacitor 6. If its voltage is equal to the voltage of the DC voltage source 1, the voltage at the chokes 2; 3 Zero and the charging current reaches its maximum. The throttles 2; 3 then give their stored magnetic Energy from again, the charging current falling sinusoidally, the voltage of the chokes 2; 3 reverses and adds to the voltage of the DC voltage source 1. When the charging current exceeds the When the value reaches zero, the capacitor 6 is charged to twice the value of the voltage of the direct voltage source 1. To prevent the Charging current reverses its direction and the capacitor 6 returns its energy to the charging circuit, the valve 4 is provided. However, it is also known to reverse the direction of the charging current thereby to prevent the discharge from being initiated before the capacitor 6 is in the charging circuit can discharge.

Die Drossel 2 ist in den bekannten Schaltungsanordnungen so bemessen, daß die Aufladung gerade in der zwischen zwei Entladeimpulsen zur Verfügung stehenden Zeit abläuft, da bei kleineren Aufladezeiten der Maximalwert des Ladestroms und damit dessen Effektivwert ansteigt. Die nach F i g. 2 im Ladekreis angeordnete Drossel 3 ist so ausgelegt, daß sie schon bei kleinem Ladestrom gesättigt wird, wodurch eine stromschwache Stufe im Aufladestrom erzeugt wird und eine gegenseitige Beeinflussung von Aufladung und Entladung vermieden wird.The throttle 2 is dimensioned in the known circuit arrangements so that the charging is straight expires in the time available between two discharge pulses, since with shorter charging times the maximum value of the charging current and thus its rms value increases. According to FIG. 2 in The choke 3 arranged in the charging circuit is designed so that it is saturated even at a low charging current which creates a low-current stage in the charging current and a mutual influence of charging and discharging is avoided.

Den bekannten Schaltungsanordnungen nach Fig. 1 und 2 haftet jedoch der Nachteil an, daß der Aufladestrom stets sinusförmig ist. Für die Ladungsmenge, die dem Kondensator 6 bei der Aufladung zugeführt wird, ist der arithmetische Mittelwert des Ladestromes maßgebend. Bei sinusförmiger Aufladung ist sowohl der Maximalwert, der für die Auslegung des Ventils 4 entscheidend ist, als auch der Effektivwert des Ladestroms, der die Auslegung des gesamten Ladekreises beeinflußt, wesentlich größer als der Mittelwert, wodurch der Ladekreis relativ schlecht ausgenutzt wird. Hinzu kommt, daß bei Verwendung eines Gleichrichters als Gleichspannungsquelle bei ungünstigen Verhältnissen zwischen Impulsfolgefrequcnz und Netzfrequenz des Gleichrichters durch die ungleichmäßige Anodenbelastung bei sinusförmigem Ladestrom Gleichrichter in der Magnetisierung des Stromrichtertransformators auftreten, die eine Vormagnetisierung und damit ein starkes Ansteigen des Magnetisierungsstroms zur Folge haben.The known circuit arrangements according to FIGS. 1 and 2, however, have the disadvantage that the Charging current is always sinusoidal. For the amount of charge that the capacitor 6 is charged with is supplied, the arithmetic mean value of the charging current is decisive. With sinusoidal charging is both the maximum value, which is decisive for the design of the valve 4, as well as the The rms value of the charging current, which influences the design of the entire charging circuit, is much greater than the mean value, as a result of which the charging circuit is used relatively poorly. In addition, when using a rectifier as a DC voltage source in the case of unfavorable conditions between the pulse repetition frequency and mains frequency of the rectifier due to the uneven anode loading with sinusoidal charging current in the rectifier Magnetization of the converter transformer occur, which is a premagnetization and thus a result in a sharp increase in the magnetizing current.

Der Zweck der Erfindung ist es, statt einer sinusförmigen Aufladung eine Aufladung mit annähernd konstantem Ladestrom bei geringstem technischem Aufwand zu erreichen.The purpose of the invention is, instead of a sinusoidal charge, a charge with approximately to achieve a constant charging current with the least technical effort.

Erfindungsgemäß wird in den Ladekreis, der, wie bekannt, aus einer Reihenschaltung von Gleich-Spannungsquelle, Kondensator, ungesteuertem Ventil und einer Drossel besteht, ein Strommeßglied geschaltet. Dabei ist die Drossel so dimensioniert, daß die halbe Periodendauer einer vollständigen Aufladeschwingung größer ist als die Zeit zwischen zweiAccording to the invention, in the charging circuit, which, as is known, consists of a series connection of DC voltage source, There is a capacitor, an uncontrolled valve and a throttle, a current measuring element is connected. The throttle is dimensioned so that half the period of a complete charging oscillation is greater than the time between two

ίο Entladeimpulsen. Die Kapazität des Kondensators ist zwar für die Periodendauer mitbestimmend, sie ist aber vorgegeben. Um zu verhindern, daß der Kondensator auf unzulässig hohe Spannungen aufgeladen wird, ist ihm eine Überwachungseinrichtung parallel geschaltet, die bei Überschreiten der maximalen Kondensatorenspannung die Gleichspannungsquelle abschaltet und ein Ventil zündet, das unmittelbar oder über eine Hilfswicklung parallel zur Drossel angeordnet ist.ίο discharge pulses. The capacitance of the capacitor is decisive for the period, but it is specified. To prevent the capacitor is charged to impermissibly high voltages, a monitoring device is parallel to it switched, which switches off the DC voltage source when the maximum capacitor voltage is exceeded and ignites a valve which is arranged directly or via an auxiliary winding parallel to the throttle is.

Zur weiteren Sicherheit kann zweckmäßigerweise parallel zum Kondensator und zur Überwachungseinrichtung außerdem ein Überspannungsschutz angeordnet werden, der durch einen nichtlinearen Widerstand oder einen linearen Widerstand mit vorgeschaltetem Ventil oder eine Funkenstrecke mit Fremdzündung gebildet wird. Beim Überschreiten der maximalen Kondensatorenspannung spricht dieser Überspannungsschutz an, verhindert einen weiteren Anstieg der Kondensatorenspannung und bewirkt ein Abschalten der Gleichspannungsquelle.For further safety, it is expedient to run in parallel with the capacitor and the monitoring device In addition, a surge protection can be arranged by a non-linear Resistance or a linear resistance with an upstream valve or a spark gap with Spark ignition is formed. This speaks when the maximum capacitor voltage is exceeded Overvoltage protection, prevents a further increase in capacitor voltage and causes switching off the DC voltage source.

Der Entladekreis besteht aus der an sich bekannten Reihenschaltung von Kondensator, gesteuertem Ventil mit angeschlossenem Steuerglied und Verbraucher. The discharge circuit consists of the known series connection of a capacitor, controlled Valve with connected control element and consumer.

Erfindungsgemäß wird dem Steuerglied ein Ladestromwert zugeleitet, der durch das Strommeßglied gewonnen wird. Bei Unterschreitung eines im Steuerglied eingestellten Wertes wird die Entladung des Kondensators über das gesteuerte Ventil ausgelöst.According to the invention, the control member receives a charging current value supplied, which is obtained by the current measuring element. When falling below one in the control element the set value, the discharge of the capacitor is triggered by the controlled valve.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen F i g. 3 ist eine Schaltungsanordnung mit linearer Drossel im Ladekreis dargestellt. Nach F i g. 3 ist eine Gleichspannungsquelle 1 mit einer Drossel 14, einem Kondensator 6, einem Strommeßglied 18 und einem ungesteuerten Ventil 4 in Reihe geschaltet. Den zur F i g. 3 gehörenden Impulsplan zeigt die F i g. 4. Dabei wird der Stand der Technik durch die Funktion »1« und die erfindungsgemäße Lösung durch die Funktion »2« gekennzeichnet. Der Entladevorgang wird nur vereinfacht dargestellt. Die Drossel 14 ist so dimensioniert, daß die halbe Periodendauer 772 einer vollständigen Aufladeschwingung größer ist als die Zeit zwischen zwei Entladeimpulsen. Dadurch wird erreicht, daß der Ladestrom i_c im eingeschwungenen Zustand zu Beginn der Ladung bereits einen von Null verschiedenen Anfangswert besitzt. Während der Aufladung des Kondensators 6 steigt der Strom i_c im Ladekreis unter der Wirkung der treibenden Differenzspannung zwischen Gleichspannung und Kondensatorspannung u_c zunächst an, erreicht sein Maximum, wenn die Kondensatorenspannung u_c gleich der Gleichspannung ist, und sinkt mit fortschreitender Ladung des Kondensators 6 wieder ab. Erreicht der Ladestrom i_c seinen Anfangswert, so liegt am Kondensator 6 eine Spannung u_c, die gleich oder größer als der doppelte Wert der Gleichspannung ist. In diesem ZeitpunktThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the associated FIG. 3 shows a circuit arrangement with a linear throttle in the charging circuit. According to FIG. 3, a DC voltage source 1 with a choke 14, a capacitor 6, a current measuring element 18 and an uncontrolled valve 4 is connected in series. The f i g. FIG. 3 shows the pulse plan belonging to FIG. 4. The state of the art is characterized by the function “1” and the solution according to the invention by the function “2”. The discharge process is only shown in a simplified manner. The choke 14 is dimensioned so that half the period 772 of a complete charging oscillation is greater than the time between two discharge pulses. This ensures that the charging current i _c in the steady state at the beginning of the charging already has an initial value other than zero. While the capacitor 6 is charging, the current i _c in the charging circuit rises under the effect of the driving differential voltage between DC voltage and capacitor voltage u _c , reaches its maximum when the capacitor voltage u _{c is} equal to the DC voltage, and decreases as the capacitor 6 charges off again. When the charging current i _{c reaches} its initial value, the capacitor 6 has a voltage u _c which is equal to or greater than twice the value of the direct voltage. At this point in time

wird, ausgelöst durch ein Meßglied 18 und ein Steuerglied 19, die Entladung des Kondensators 6 über das gesteuerte Ventil 5 eingeleitet. Bei ausreichend kleiner Entladezeit ändert sich der Ladestrom i_c während des Entladevorganges nicht wesentlich, so daß der folgende Ladevorgang sich in der beschriebenen Weise wiederholt.triggered by a measuring element 18 and a control element 19, the discharge of the capacitor 6 via the controlled valve 5 is initiated. If the discharge time is sufficiently short, the charging current i _c does not change significantly during the discharging process, so that the subsequent charging process is repeated in the manner described.

Bedingung für die einwandfreie Funktion der Schaltung nach F i g. 3 ist, daß der Entladestrom Null wird und daß die' Steilheit des Entladestromes beim Nulldurchgang desselben größer ist als die maximale Steigung des Ladestromes i_c. Condition for the proper functioning of the circuit according to FIG. 3 is that the discharge current is zero and that the 'steepness of the discharge current at the zero crossing of the same is greater than the maximum slope of the charging current i _c .

Bleibt die Entladung des Kondensators 6 nach Abschluß der Aufladung aus, so hält die Drossel 14 den Stromfluß zum Kondensator 6 aufrecht, und die Kondensatorspannung steigt auf höhere Werte, die die maximal zulässigen Werte überschreiten können, an. Um das zu verhindern, ist parallel zum Kondensator 6 eine Überwachungseinrichtung 16 angeordnet, die beim Ansprechen ein Ventil 15 zündet, welches unmittelbar oder über eine Hilfswicklung parallel zur Drossel 14 geschaltet ist und diese dann kurzschließt.If the discharge of the capacitor 6 does not take place after charging has been completed, the choke 14 holds the current flow to the capacitor 6 upright, and the capacitor voltage increases to higher values, the can exceed the maximum permissible values. To prevent this, it is parallel to the capacitor 6 a monitoring device 16 is arranged which, when responding, ignites a valve 15, which is connected directly or via an auxiliary winding in parallel to the choke 14 and this then shorts.

Eine weitere Möglichkeit, den Kondensator 6 zu schützen, besteht darin, ihm ein Überspannungsschütz 17 parallel zu schalten. Um ein fortdauerndes Einspeisen der Gleichspannungsquelle 1 auf das Überspannungsschütz 17 zu verhindern und ein unzulässiges Ansteigen des durch die kurzgeschlossene Drossel 14 fließenden Ladestroms zu vermeiden, wird die Gleichspannungsquelle 1 beim Ansprechen des Überspannungsschützes 17 abgeschaltet.Another way to protect the capacitor 6 is to give it an overvoltage contactor 17 to be connected in parallel. In order to continuously feed the DC voltage source 1 to the To prevent overvoltage contactor 17 and an unacceptable increase in the short-circuited To avoid throttle 14 flowing charging current, the DC voltage source 1 when responding to the Overvoltage contactor 17 switched off.

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for generating electrical pulses by controlled discharge a capacitor, consisting of a charging circuit with a series connection of a DC voltage source, Capacitor and uncontrolled valve and a throttle, as well as a discharge circuit, which contains a controlled valve which is connected to a control member, characterized in that that a current measuring element (18) is located in the charging circuit, the throttle (14) being dimensioned in this way is that half the period of a complete charging oscillation is greater than the time between two discharge pulses and the capacitance of the capacitor (6), although a determining factor for the period, it is specified that the capacitor (6) also has a monitoring device (16) is connected in parallel and that finally the discharge of the capacitor (6) through the controlled valve (5) then takes place when the current measuring element (18) the control element (19) of the controlled valve (5) a Charging current value which falls below a value set in the control element (19).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the throttle (14) for Limitation of overvoltages a valve (15) is connected directly or in parallel via an auxiliary winding, which when exceeded the maximum capacitor voltage through the monitoring device connected in parallel with the capacitor (6) (16) is ignited, and that when the monitoring device (16) responds, the DC voltage source (1) is switched off will.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the capacitor (6) an overvoltage protection (17) is connected in parallel through a non-linear resistor or a linear resistor with an upstream valve or a spark gap with external ignition is formed, and that when the response value of the overvoltage protection is exceeded (17) the DC voltage source (1) is switched off.

1 sheet of drawings