DE1538099C

DE1538099C - Arrangement for igniting an electric valve, in particular a thyristor

Info

Publication number: DE1538099C
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing 8520 Erlangen Hoffmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1972-08-03

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Zündung eines elektrischen Ventils, insbesondere eines Thyristors, dem eine Reihenschaltung eines Beschaltungskondensators mit einem Beschaltungswiderstand zugeordnet und dessen Sperrspannung als Ladespannung für einen Impulsköndensator vorgesehen ist, dessen Entladestrom über ein kontaktloses Schaltelement den Thyristor zündet.The invention relates to an arrangement for igniting an electric valve, in particular a thyristor to which a series connection of a wiring capacitor associated with a wiring resistor and its reverse voltage provided as a charging voltage for a pulse capacitor whose discharge current ignites the thyristor via a contactless switching element.

Es ist bekannt, zur Erzeugung von Zündimpulsen für zündstiftgesteuerte Entladungsgefäße einen Impulskondensator vorzusehen, der von einer Wechselspannungsquelle über eine Ladediode periodisch auf- . geladen und über die Reihenschaltung einer gittergesteuerten Gleichrichterröhre mit der Steuerstrecke des Entladungsgefäßes entladen werden kann. Ferner. kann zu der Wechselspannung noch eine Gleichspannung addiert werden. Die Gleichspannungsquelle bedeutet jedoch einen zusätzlichen Aufwand. Als Steuerwechselspannung kann auch die Sperrspannung eines zu steuernden Stromrichterventils verwendet werden, und als kontaktloses Schaltelement für die Entladung des Impulskondensators kann auch eine Doppelbasisdiode oder eine Shockley-Diode vorgesehen sein. Diese bekannten Anordnungen haben aber den Nachteil eines begrenzten Steuerbereiches, weil ein ausreichender Sicherheitsabstand von den Nulldurchgängen der Wechselspannung eingehalten werden muß.It is known to use an impulse capacitor to generate ignition pulses for discharge vessels controlled by ignition pins to provide that periodically up from an AC voltage source via a charging diode. loaded and via the series connection of a grid-controlled rectifier tube with the control path of the discharge vessel can be discharged. Further. a direct voltage can be added to the alternating voltage can be added. However, the DC voltage source means an additional effort. When AC control voltage can also use the reverse voltage of a converter valve to be controlled be, and as a contactless switching element for the discharge of the pulse capacitor can also be a Double base diode or a Shockley diode provided being. However, these known arrangements have the disadvantage of a limited control range, because a sufficient safety margin is maintained from the zero crossings of the alternating voltage must become.

Es ist weiterhin aus der Patentschrift Nr. 17 628 des Amtes für Erfindung und Patentwesen in Ost-Berlin bekannt, zur Ladung eines für die Stoßmagnetisierung von Dauermagneten vorgesehenen Impulskondensators . eine ,■■ Spannungsverdopplerschaltung einzusetzen. Zwar wird der Entladestrom des Impulskondensators durch ein steuerbares Ventil freigegeben, die Sperrspannung dieses Ventils jedoch nicht als Steuerspannungsquelle benutzt.It is also from patent no. 17 628 of the Office for Invention and Patents in East Berlin known to charge a pulse capacitor provided for the impact magnetization of permanent magnets . to use a ■■ voltage doubler circuit. True, the discharge current of the pulse capacitor released by a controllable valve, but the blocking voltage of this valve not used as a control voltage source.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art bereits vor dem Nulldurchgang der Sperrspannung eine ausreichende Steuerspannung sicherzustellen.It is the object of the invention, in an arrangement of the type mentioned at the outset, already before the zero crossing ensure a sufficient control voltage for the reverse voltage.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß eine Ergänzung zu einer Spannungsverdopplerschaltung derart vorgesehen ist, daß parallel zur Anoden-Kathoden-Strecke des elektrischen Ventils (2) eine Reihenschaltung, bestehend aus den Beschaltungselementen, einer Ladediode und dem Impulskondensator, geschaltet ist, daß der Beschaltungskondensator als Schubkondensator der Spannungsverdopplerschaltung vorgesehen ist und daß der Reihenschaltung von Ladediode und Impulskondensator eine Sperrdiode parallel geschaltet ist.This object is achieved according to the invention in that an addition to a voltage doubler circuit it is provided that parallel to the anode-cathode path of the electric valve (2) a series circuit, consisting of the wiring elements, a charging diode and the pulse capacitor, is connected that the wiring capacitor as a boost capacitor of the voltage doubler circuit is provided and that the series connection of charging diode and pulse capacitor, a blocking diode is connected in parallel.

In einer derartigen Schaltung hat der ImpuJskondensator bereits in den Nulldurchgängen der Eingangswechselspannung eine zur Impulsbildung aus- reichende Spannung. Die Anordnung ermöglicht somit die Erzeugung von Impulsen in einem Bereich, der größer ist als 180° der Eingangswechselspannung.In such a circuit the pulse capacitor already in the zero crossings of the input alternating voltage a pulse formation sufficient tension. The arrangement thus enables pulses to be generated in an area which is greater than 180 ° of the AC input voltage.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Spannungsverdopplung mit einem Hilfsthyristor als kontaktloses Schaltelement. Die F i g. 2 zeigt eine Anordnung zur Zündung eines elektrischen Ventils mit einer Spannungsverdopplerschaltung gemäß Fig. 1 und mit einem lichtgesteuerten Thyristor als kontaktloses Schaltelement.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Fig. 1 shows an arrangement for doubling the voltage with an auxiliary thyristor as a contactless switching element. The F i g. 2 shows an arrangement for igniting an electric valve with a voltage doubler circuit according to FIG. 1 and with a light-controlled thyristor as a contactless switching element.

Gemäß Fig. 1 ist eine Wechselspannungsquelle mit einer Wechselspannung U_w zwischen den Klemmen R und O einer Spannungsverdopplerschaltung mit einem Schubkonderisator 4, einer Sperrdiode 5, einer Ladediode 6 und einem Glättungskondensator 7 angeschlossen. Der Glättungskondensator 7 ist zur Lieferung der Impulse vorgesehen und soll deshalb in der folgenden Beschreibung als Impulskondensator bezeichnet werden. Er kann- zu diesem Zweck über einen in der Ausgangsleitung der Anordnung angeordneten Hilfsthyristor 15 entladen werden und liefert dann Impulse mit einer Spannung U_A. According to FIG. 1, an AC voltage source with an AC voltage U _{w is connected} between the terminals R and O of a voltage doubler circuit with a push capacitor 4, a blocking diode 5, a charging diode 6 and a smoothing capacitor 7. The smoothing capacitor 7 is provided for supplying the pulses and will therefore be referred to as a pulse capacitor in the following description. For this purpose it can be discharged via an auxiliary thyristor 15 arranged in the output line of the arrangement and then supplies pulses with a voltage U _A.

/Der Hilfsthyristor 15 kann in bekannter Weise, beispielsweise durch einen in der Figur angedeuteten Steuerübertrager 16, dessen Primärwicklung die Zündimpulse vorgegeben sind, gesteuert werden./ The auxiliary thyristor 15 can in a known manner, for example by one indicated in the figure Control transformer 16, the primary winding of which the ignition pulses are predetermined, can be controlled.

Durch die in Pfeilrichtung gerichtete Halbwelle der Wechselspannung, Vψ wird der Schubkondensator 4 auf den Scheitelwert der Eingangswechselspannung U_w aufgeladen. Eine Entladung in der folgenden Halbwelle wird durch die Sperrdiode 5 verhindert, so daß die Kathode der Sperrdiode 5 immer mindestens das Potential der Eingangsklemme O hat. In der folgenden Halbwelle wird die Ladung über die Lade- ( diode 6 zum Impulsköndensator 7 abgeleitet. Am Im- ^* pulskondensator 7 liegt somit eine pulsierende Gleichspannung, die beim Scheitelwert der positiven Halbwelle der Eingangswechselspannung i/_r den doppelten Betrag dieser Eirigangsspannung U_w und beim negativen Scheitelwert der Eingangswechselspannung den Betrag 0 und in den Nulldurchgängen der Eingangswechselspannung U_w den Scheitelwert dieser Spannung hat. Da die Ladezeit des Kondensators wesentlich kürzer ist als eine Halbschwingung der Wechselspannung, so kann der Hilfsthyristor 15 nahezu während der gesamten Schwingung der Wechselspannung zwecks Impulsbildung gezündet werden. Nach der Entladung des Impulskondensators 7 erlischt der Hilfsthyristor 15 wieder.Due to the half-wave of the alternating voltage, Vψ , directed in the direction of the arrow, the thrust capacitor 4 is charged to the peak value of the input alternating voltage U _w. A discharge in the following half-wave is prevented by the blocking diode 5, so that the cathode of the blocking diode 5 always has at least the potential of the input terminal O. In the following half-cycle, the charge on the charge (to be diode 6 derived for Impulsköndensator. 7 At the import ^ * pulse capacitor 7 is thus a pulsating DC voltage at the peak value of the positive half-wave of the AC input voltage i / _r twice the amount of this Eirigangsspannung U _w and at the negative peak value of the AC input voltage the amount 0 and at the zero crossings of the AC input voltage U _{w has} the peak value of this voltage After the discharge of the pulse capacitor 7, the auxiliary thyristor 15 goes out again.

F i g. 2 zeigt eine Anordnung zur Zündung eines elektrischen Ventils 2, das beispielsweise eine Spannung mit einem Scheitelwert von 400 V sperren soll und vorzugsweise ein Thyristor ist. Diesem Thyristor ist in bekannter Weise ein /?C-Glied mit einem Kondensator 4 mit einer Kapazität von beispielsweise etwa 2 μΡ und ein Widerstand 3 von etwa 20 Ohm zugeordnet. Der Kondensator 4 wird nach der Erfindung zugleich als Schubkondensator für die Zündanordnung verwendet. Zu diesem Zweck wird er über die .Sperrdiode 5 an eine Hauptelektrode des Thyristors 2 angeschlossen. In Reihe mit der Steuerstrecke des Thyristors 2 und dem als kontaktloses Schaltelement vorgesehenen Hilfsthyristor 15 ist noch ein Entladewiderstand 10 mit etwa 50 Ohm vorgesehen. Durch diesen Entladewiderstand 10 wird die Entladezeitkonstante des Entladekreises für den Impulskondensator, vergrößert und die Amplitude des Entladestromes festgelegt. Dem Impulskondensator 7, der eine Kapazität von etwa 20 μΡ haben soll, ist ferner eine Zenerdiode 11 mit einer Zenerspannung von beispielsweise 40 V sowie ein i?C-Glied mit einem Kondensator 14 mit einer Kapazität von etwa 2 μΡ und einem Widerstand 13 von etwa 10 Ohm parallel geschaltet. Der Hilfsthyristor 15 soll beispielsweise ein lichtgesteuerter. Thyristor sein, der durch Lichteinstrahlung von einer Lichtquelle gezündet werden kann, die in der Figur als Lampe 17 angedeutet ist. Eine derartige Steuerung ermöglicht den Betrieb des Thyristors 2 auf einem hohen Potential von beispielsweise 100 kV. Zur VerminderungF i g. 2 shows an arrangement for igniting an electric valve 2, which for example a voltage should block with a peak value of 400 V and is preferably a thyristor. That thyristor is in a known manner a /? C element with a capacitor 4 with a capacitance of, for example about 2 μΡ and a resistor 3 of about 20 ohms assigned. According to the invention, the capacitor 4 is also used as a thrust capacitor for the ignition arrangement used. For this purpose it is connected via the blocking diode 5 to a main electrode of the Thyristor 2 connected. In series with the control path of the thyristor 2 and the non-contact Switching element provided auxiliary thyristor 15 is also a discharge resistor 10 with about 50 ohms intended. Through this discharge resistor 10, the discharge time constant of the discharge circuit for the Pulse capacitor, increased and the amplitude of the discharge current determined. The pulse capacitor 7, which should have a capacity of about 20 μΡ, is also a Zener diode 11 with a Zener voltage of 40 V, for example, and an i? C element with a capacitor 14 with a capacity of about 2 μΡ and a resistor 13 of about 10 ohms connected in parallel. The auxiliary thyristor 15 should for example a light-controlled one. Be a thyristor ignited by exposure to light from a light source which is indicated in the figure as lamp 17. Such a control enables the operation of the thyristor 2 at a high potential of, for example, 100 kV. To reduce

der Sperrspannung für den Hilfsthyristor 15 kann vorteilhaft die Zenerdiode 11 und der kapazitive Spannungsteiler der Kondensatoren 4 und 7 vorgesehen sein. Durch die Wahl der Zenerspannung der Zenerdiode 11 und der Größe der .Kapazität der Kondensatoren 4 und 7 kann die Betriebsspannung für den Hilfsthyristor 15 nahezu frei%ewählt und somit ein Thyristor oder ein entsprechendes Schaltelement, beispielsweise ein Transistor, mit entsprechend geringer Sperrspannung verwendet werden. Das i?C-Glied 13,14 kann vorzugsweise so bemessen sein, daß der Kondensator 14 beim Zünden des Hilfsthyristors 15 mit eirier kleinen Zeitkonstante und einer verhältnismäßig großen Amplitude von beispielsweise 3 Ampere entladen wird. Der Zündstrom über die Steuerelektrode des Thyristors 2 erhält somit am Anfang eine kurze Stromspitze mit einem steilen Anstieg, der eine schnelle Zündung und einen geringen Einschaltverzug des Thyristors 2 ermöglicht. Demgegenüber wird die übrige Form des Ausgangsimpulses im wesentlichen durch den-Entladewiderstand 10 in Verbindung mit der Zenerdiode 11 bestimmt. Zu diesem Zweck kann der Kondensator 14 vorzugsweise weniger als die halbe Kapazität, insbesondere etwa 10 bis 20% der Kapazität des Impulskondensator 7, erhalten.the reverse voltage for the auxiliary thyristor 15 can advantageously be the Zener diode 11 and the capacitive Voltage dividers of the capacitors 4 and 7 can be provided. By choosing the Zener voltage of the Zener diode 11 and the size of the .Kapacity of the capacitors 4 and 7, the operating voltage for the auxiliary thyristor 15 almost freely% selected and thus a thyristor or a corresponding switching element, for example a transistor, with corresponding low reverse voltage can be used. The i? C element 13, 14 can preferably be dimensioned in this way be that the capacitor 14 when the auxiliary thyristor is triggered 15 with a small time constant and a relatively large amplitude of, for example 3 amps is discharged. The ignition current via the control electrode of the thyristor 2 thus receives at the beginning a short current spike with a steep rise, fast ignition and a low one Turn-on delay of the thyristor 2 allows. In contrast, the rest of the form of the output pulse essentially determined by the discharge resistance 10 in connection with the Zener diode 11. For this purpose, the capacitor 14 can preferably be less than half the capacitance, in particular about 10 to 20% of the capacity of the pulse capacitor 7 is obtained.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for igniting an electric valve, in particular a thyristor, the one Series connection of a wiring capacitor assigned to a wiring resistor and whose reverse voltage is provided as the charging voltage for a pulse capacitor, whose Discharge current via a contactless switching element ignites the thyristor, characterized in that that an addition to a voltage doubler circuit is provided that parallel to the anode-cathode path of the electrical valve (2) a series circuit, consisting of the wiring elements (3, 4), a charging diode (6) and the pulse capacitor (7) is connected that the wiring capacitor (4) is provided as a boost capacitor of the voltage doubler circuit and that the Series connection of charging diode (6) and pulse capacitor (7), a blocking diode (5) connected in parallel is.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that to limit the voltage of the pulse capacitor (7) a Zener diode (11) is provided.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the pulse capacitor (7) at least twice, in particular ten times the amount of the capacity of the thrust capacitor (4) has.

4. Arrangement according to, .einem of claims 1 to 3, characterized in that an auxiliary thyristor (15) is provided as a contactless switching element and that the series connection of auxiliary thyristor (i5) and control path of the valve (2) has an RC element (13 , 14) is connected in parallel.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that that the capacitance of the capacitor (14) of the jRC element is less than half, in particular less than a fifth of the capacitance of the pulse capacitor (7).

1 sheet of drawings