DE1588189A1

DE1588189A1 - Method and protection circuit for controlling anti-parallel connected thyristors

Info

Publication number: DE1588189A1
Application number: DE19671588189
Authority: DE
Inventors: Miklos Palfy; Antal Scheidl
Original assignee: ELEKTROIMPEX MAGYAR HIRADASTEC
Current assignee: ELEKTROIMPEX MAGYAR HIRADASTEC
Priority date: 1967-12-15
Filing date: 1967-12-15
Publication date: 1970-12-17

Description

VERFAHREN UND SCHUTZSCHALTUNG ZUM STEUERN VOR ANTIPMALLBL GESCHALTETEN THYRISTOREN Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schutzschaltung zum Steuern von antiparallel geschalteten Thyrietoren. PROCEDURE AND PROTECTIVE CIRCUIT FOR CONTROL BEFORE ANTIPM A LLBL SWITCHED THYRISTORS The invention relates to a method and a protective circuit for controlling anti-parallel connected thyria gates.

Wie bekannt, sind Leistungen zunächst durch gasgefüllte Röhren, sogenannte Thyratronen oder durch steuerbare Queckeilberdampfrichter geregelt worden. Inzwischen hat aber die Halbleitertechnik eine Stufe erreicht, bei welcher durch gesteuerte Silisiumgleichrichterg d.h. Thyri etoren bereits Leistungen ober- halb von 1000 kW geregelt werden können. As is known, services were initially regulated by gas-filled tubes, so-called thyratrons, or by controllable mercury vapor converters . Meanwhile, however, the semiconductor industry has reached a stage where by controlled Silisiumgleichrichterg ie Thyri services already etoren can be controlled above half of 1000 kW.

Zum Zündsteuern von Thyriatoren bestehen bekanntlich zwei Möglichkeiten. For Zündsteuern of Thyriatoren made known in two ways.

Gemäß dem einen Zündprinzip fließt Zündstrom in der Steuerelektrode dos Thyrietors vom Zündzeitpunkt an,solange bis die ßtärko der den gesteuerten Thyrietor durchfließenden Stromes unter den Kort der Grensetromstärke fällt. Gemäß dem anderen Zündprinzip werden die Schaltungen mit impulsartigen Zündsignalen betrieben. Diese wirken nur solange, bis die Zündung des Thyristors eintritt. Ihr Vorteil gegenüber den Schaltungen gemäß dem ersterwähnten Zündprinzip besteht darin, daß die Strecke zwischen Steuerelektrode und Kathode thermisch weniger belastet wird. According to an ignition principle flows ignition current in the control electrode dos Thyrietors from the ignition timing to, until the ßtärko of the controlled current flowing through Thyrietor falls below the Kort the Grensetromstärke. According to the other ignition principle , the circuits are operated with pulse-like ignition signals . This effect only until the ignition of the thyristor occurs. Their advantage over the circuits according to the first-mentioned ignition principle is that the path between the control electrode and cathode is less thermally stressed.

Diese Steuerimpulseignsle müssen periodisch wiederholt wer- den, wobei sie bei Einphasenstrom innerhalb von 180o verschiebbar sein müssen. This Steuerimpulseignsle must be periodically repeated advertising to where they need to be moved in single phase within 180o.

Die bekannten Phaeenechiebekreisemit RC- oder hR-Gliedern ermöglichen theoretisch eine Phasenverschiebung von 180o. Dien bedeutet in der Praxis einen Regelbereich von lediglich etwa 170o, der zu einer Feinregelung der Vorgänge nicht mehr ausreicht. The known phase shifting circles with RC or hR elements theoretically allow a phase shift of 180o. In practice, Dien means a control range of only around 170o, which is no longer sufficient for fine- tuning the processes.

Bei Phasenschiebekreisen mit RC- oder IC-Gliedern wird eine Phasenverschiebung dadurch hervorgerufen, daß einer der Parameter, und zwar zwecks praktischer Einfachheit meistens der Widerstand veränderlich ausgebildet und von Hand aus geregelt wird. Auf diese Weise wird von geeigneten Stellen der Sehaltungeanordnung ein Signal erhalten, dessen Phase im Verhältnis zur Phase der angelegten Spannung verschoben ist. Soll das Steuereignal nicht von Hand aus erzeugt werden, sondern $.B. gemäß einem Programm in einer Nemorieeinheit in der Form einer Spannung erhalten werden, so müßte ein Glied der Phasenechiebekreise mit RC- bzw. 10-Gliedern als ein spannungsabhängiger Widerstand, Kondensator oder eine spannungsabhängige Induktivität ausgebildet werden. Dies ist jedoch unausführbar, weil mit Rücksicht auf den großen Regelbereich ungeeignete Parameter gewählt werden miißten. In the case of phase-shift circuits with RC or IC elements , a phase shift is caused by one of the parameters, namely, for the sake of practical simplicity, usually the resistance being designed to be variable and controlled by hand . In this way , a signal is obtained from suitable points in the holding arrangement, the phase of which is shifted in relation to the phase of the applied voltage. If the Steuereignal not be created by hand, but $ .B. are obtained according to a program in a Nemorieeinheit in the form of a voltage, a member of the Phasenechiebekreise with RC or 10 members would have to be designed as a voltage-dependent resistor, capacitor or a voltage-dependent inductance. However, this cannot be carried out because unsuitable parameters would have to be selected in view of the large control range.

Die Erfindung bezweckt die Behebung dieser Unzulänglichkeiten und ermöglicht in Antiparallelschaltung betriebene Thyristoren bei in Form von Spannungen erhaltenen Steuersignalen durch eine Phasenverschiebung von theoretisch 270o der Zündimpulse zu steuern.The invention aims to remedy these shortcomings and enables thyristors operated in anti-parallel connection in the form of voltages obtained control signals by a phase shift of theoretically 270o the To control ignition pulses.

Dies wird gemäß der Erfindung- durch ein Verfahren zum Steuern von in Antiparallelschaltung mit Wechselstrom betriebenen Thyristoren, insbesondere zurverlustfreien Regelung von Lichtquellen erreicht, bei welchen gemäß der Erfindung durch Einweggleichrichter, die durch eine abwärts transformierte Netzspannung im Gegentakt betrieben werden, zwei Kondensatoren aufgeladen werden, wobei die jeweiligen Schwellenwerte der Öffnungsspannungen der Gleichrichter durch eine von einem Regelorgan erhaltene und in einer Invertereinheit umgeformte Gleichspannung eingestellt und die an den Kondensatoren auftretenden Signale über in Gegentakt betriebene Signalbildende Stromkreise, Differenzierstromkreise und Impuloleistungsveretärkeretufen den Steuerelektroden der Thyristoren zugeführt wurden.According to the invention, this is achieved by a method for controlling thyristors operated in anti-parallel connection with alternating current, in particular for the loss-free control of light sources, in which, according to the invention, two capacitors are charged by half-wave rectifiers that are operated in push-pull by a down-transformed mains voltage, The respective threshold values of the opening voltages of the rectifiers were set by a direct voltage obtained from a control element and converted in an inverter unit, and the signals occurring at the capacitors were fed to the control electrodes of the thyristors via push-pull signal-forming circuits, differentiating circuits and pulse power amplifiers.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch eine Schaltungsanordnung ausgeführt werden, bei welcher eine Gleichetrominvertereinheit mit dem Eingang einer Gleichrichtereinheit ver-bunden ist, die zwei im Gegentakt arbeitende Einweggleichrich- ter enthält, die je mit einer signalbildenden Einheit einer Differenziereinheit und, zweckmäßig, mit einer Verstärkereinheit in Reihe geschaltet liegen und über eine gemeinsame Primärseite eines Transformators geschlossen sind, dessen Sekundärseiten an die Steuerelektroden der Thyristoren angeschlossen sind, wobei die Thyristoren in Antiparallelschaltung mit einem Verbraucher in Reihe geschaltet liegen.The inventive method can be carried out by a circuit arrangement in which a Gleichetrominvertereinheit to the input of a rectifier unit ties in containing two working in push-pull Einweggleichrich- ter, which in each having a signal-forming unit of a differentiating unit and, advantageously, with an amplifier unit Are connected in series and are closed via a common primary side of a transformer, the secondary sides of which are connected to the control electrodes of the thyristors, the thyristors being connected in antiparallel with a consumer in series.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der .Zeichnung erläutert, wo das Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt ist.Further details of the invention are explained with reference to the drawing. where the block diagram of an embodiment of the circuit arrangement according to the invention is shown.

Mit 1 ist eine Gleichstrominvertereinheit bezeichnet, deren Eingang eine Gleichspannung zugeführt wird, die einem durch Thyristoren 7 regelbaren Strom (Leistung) proportional ist und die z.B. durch einen handbetätigten Potentiometer oder durch eine geeignete stufe einer signalspeichernden Einheit geliefert wird. Durch diese@Stufe 1 wird die erhaltene Gleichspannung in ein Gleichepannungssignal umgeformt, das bereits geeignet ist, eine Gleichrichtereinheit 2 zu regeln.1 with a DC inverter unit is referred to, the input a DC voltage is supplied to a current controllable by thyristors 7 (Power) is proportional and that e.g. by a manually operated potentiometer or by a suitable stage of a signal storage unit. This @ stage 1 converts the DC voltage obtained into a DC voltage signal formed, which is already suitable for regulating a rectifier unit 2.

Die Einheit 2 besteht aus einem Paar von im Gegentakt arbeitenden Einweggleichrichtern und erhält an ihrem Eingang als Speisespanniuzg eine abwärts transformierte Netzspannung. Das vom Netz erhaltene Signal wird derart gleichgerichtet,daß zwei spezielle Signale erhalten werden, die gegenseitig um 180° phasenverschoben Bind, wobei sie sinusförmige Vorderflanken ` und nach Erreichen einer maximalen Amplitude Rückflanken mit exponentiellem Verlauf aufweisen. Der Öffnungsschwellenwert beider Seiten der Gleichrichterstufe wird durch das von der vorherigen Stufe 1 erhaltene Regeleignal bestimmt. Auf diese Weise ist der Spitzenwert des aus dem Gleichrichter erhaltenen Wechselstromsignale vom Regelsignal abhängig. Die erhaltenen Signale werden signalbildenden Einheiten 3 und 3' zugeführt.The unit 2 consists of a pair of push-pull working Half-wave rectifiers and receives a downwards at their input as Speisespanniuzg transformed mains voltage. The signal received from the network is rectified in such a way that two special signals are obtained which are mutually 180 ° out of phase Bind, taking them sinusoidal leading edges `and after reaching a maximum Amplitude trailing edges with have an exponential course. Of the Opening threshold of both sides of the rectifier stage is determined by the previous level 1 obtained rule proper determined. That way is the peak of the alternating current signals received from the rectifier depends on the control signal. The signals obtained are fed to signal-forming units 3 and 3 '.

Hier werden die den Eingängen zugeführten Signale veränderlicher Amplitude in Rechtecksignale veränderlicher Breite umgewandelt, wobei die Signalbreite vom Steuersignal bzw. von der Regelapannung abhängt.Here the signals fed to the inputs are of variable amplitude converted into square-wave signals of variable width, the signal width being from Control signal or the control voltage depends.

Die Signale veränderlicher Breite gelangen dann in Differenzierstromkreise 4 bzw. 4', wo durch Differenzieren der Rechtecksignale Nadelimpulee erhalten werden.The signals of variable width then enter differentiating circuits 4 or 4 ', where needle pulses are obtained by differentiating the square-wave signals.

Die Nadelimpulee werden in Impulalei stungsverstärkern 5 bzw. 5' verstärkt, wobei die Zagen der in den Ausgängen der Impulsleistungeverstärker 5 bzw. 5' mittels der dem System zugeführten Gleichetromeignale theoretisch zwischen 0_und 270o, praktisch zwischen 0 und 240o derart verschoben werden können, daß die an den beiden Ausgängen der Verstärker 5 bzw. 5' erhaltenen Signale während der Regelung in einer starren Verbindung von 1$0o stehen.The needle pulses are amplified in Impulalei stung amplifiers 5 or 5 ', wherein the Zagen in the outputs of the pulse power amplifier 5 and 5 'by means of of the DC signals fed to the system theoretically between 0_ and 270o, in practice can be shifted between 0 and 240o in such a way that the at the two outputs the amplifier 5 or 5 'received signals during the regulation in a rigid Connection of 1 $ 0o stand.

Die Ausgänge der beiden Impuleleistungsverstärker 5 bzw. 5' speisen im Gegentakt einen Impulsübertragungstranaformator 6. Dan Steuersignal wird von zwei unabhängigen Wicklungen der Sekundärseite den Transformators 6 den Steuerelektroden der sntiparallel geschalteten Thyri storen 7 zugeführt. Auf diese Weise wird durch die Thyri storen die lei stungeaufnahme eines Verbrauchers geregelt.The outputs of the two pulse power amplifiers 5 and 5 'feed a pulse transmission transformer 6 in push-pull. In this way, the power consumption of a consumer is regulated by the thyri.

Mittels der Erfindung können beliebige Lei stungsregelungen vorgenommen werden. Da durch die Erfindung möglich ist, die Phasenverschiebung von 180o des Steuersignale restlos zu erreichen, kann zwischen Null und maximaler Leistung eine vollkommene Regelang erreicht werden.By means of the invention, any power control can be made will. Since the invention enables the phase shift of 180o des Achieving control signals completely can be between zero and maximum power perfect regularity can be achieved.

Ein großer Vorteil der Erfindung besteht darin, da8 Netzspannungsechwankungen bis zu einem gewiesen Grad-ausgeglichen werden können. Sie können in vielen Fällen wie z.B. bei der li ehtstärkeregelung von Lichtquellen sehr störend wir- ken, da durch sie der durch ein Steuersignal eingestellte Zichtstärkewert in positiver oder negativer Richtung abgeändert wird.A great advantage of the invention is that mains voltage fluctuations can be compensated to a certain degree. In many cases, such as regulating the intensity of light from light sources, they can have a very disruptive effect , as they change the intensity value set by a control signal in a positive or negative direction.

Die Amplitude des Ausgangseignalg der Gleichrichtereinheit 2 wird dabei infolge der Schwankungen der Netzspannung abgeändert. Eine Abänderung der Amplitude führt über eine Abänderung der Breite des Rechteeksignals in der Einheit 3, wodurch dann such der Zündzeitpunkt verschoben wird. Wenn demnach die Netzspannung z.B. abnimmt, wird auch die Amplitude des Ausgangssignale an der Gleichrichtereinheit geringer, wobei der Zündzeitpunkt innerhalb der Netzperiode derart verschoben wird, daß die Thyrietoren früher zünden werden. Der Effektivwert des durch die Thyristoren zum Verbraucher 8 hindurchgelassenen Stromes nimmt deshalb im Gegensatz zu den bekannten Regelungen zu, da dort ein Ausgleich dieser Art nicht stattfinden kann. Somit kann in empfindlichen Fällen, wie z.B. bei der Regelung der Lichtstärke in Fernseh- und Filmstudios von der Anwendung eines Systems zum Ausgleich der Netzspannungsschwankungen durch Rückregelung abgesehen werden.The amplitude of the output signal g of the rectifier unit 2 is changed as a result of the fluctuations in the mains voltage. A change in the amplitude leads to a change in the width of the square wave signal in the unit 3, which then shifts the ignition time. Thus, when the mains voltage, for example, decreases, the amplitude of the output signals is less in the rectifier unit, wherein the ignition timing is moved within the line cycle such that the Thyrietoren will ignite earlier. The rms value of the current allowed to pass through the thyristors to the consumer 8 therefore increases in contrast to the known regulations, since a compensation of this kind cannot take place there. This means that in sensitive cases, such as when regulating the light intensity in television and film studios, the use of a system to compensate for the mains voltage fluctuations by means of reverse regulation can be dispensed with.

Claims

PATENT CLAIM 1. A method for controlling operated in anti-parallel connection with AC Thyrietoren, in particular for lossless control of light sources, characterized ge k hen -z e i without t that by half-wave rectifier (2) which are operated by a abwärtetransformierte mains voltage in push-pull, two Capacitors are charged and the respective opening axis value of the rectifier is adjusted by a balancing voltage obtained by a control element and converted in an inverter unit , the signal occurring at the capacitors being fed to the control electrodes of the thyrietors via push-pull , signal-generating circuits, differentiating current circuits and pulse power amplifiers. 2. A circuit arrangement for carrying out the Method E according to claim 1, characterized gekennzeiohnet that a Gleichetrominvertereinheit (1) the unit converter to the input of a DC (2) is connected, contains the two arbei- in push-pull tends wave rectifier, each Denden with a signalbil- unit (3, 3 '), a differentiating unit (4 or 4') and, advantageously, 'are connected in series and closed by a common primary side of a transformer (6) eindf with a Veretärkereinheit (5 and 5)' whose Bekundäreeiten are connected to the control electrodes of the thyristors (7) , the thyristors in anti-parallel connection with a consumer (8) are connected in series.