DE1588762C3 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einstellbaren stabilisierten Gleichspannung aus einer Wechselspannung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einstellbaren stabilisierten Gleichspannung aus einer Wechselspannung unter Verwendung von zündwinkelgesteuerten Thyristoren und einer Steuerschaltung zur Zündwinkeleinstellung in Abhängigkeit von einer Summenspannung, gebildet von einer aus der Netzwechselspannung abgeleiteten konstanten dreieckförmigen Spannung und einer in der Anordnung gewonnenen veränderlichen Meßspannung, bei der am Ausgang ein LC-Siebglied mit einer im Querzweig angeordneten Freilaufdiode vorgesehen ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt (Siemens Zeitschrift, 1964, S. 252 und 253). Bei dieser Anordnung dient eine nicht näher beschriebene Kippstufe zur Erzeugung der Zündimpulse.

Es ist auch eine Zündwinkelsteuerung für Thyristoren bekannt, bei der die Primärwicklungen von zwei Zündimpulsübertragern über zwei im Gegentakt arbeitende Schalttransistoren an eine Gleichspanmmgsquelle angeschlossen sind (Automatik, Februar 1964, S. 51 bis 56, insbesondere Bild 11). Mit Rücksicht auf die Abmagnetisierung müssen hier die Impulsübertrager in nachteiliger Weise mit einem großen Luftspalt versehen werden.

Mit Schaltungen der beschriebenen Art können aus ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetzen unter Vermeidung von Netztransformatoren Gleichspannungen erzeugt werden, deren Größe durch Verschieben der zeitlichen Lage der Zündimpulse der Thyristoren in einem sehr weiten Bereich einstellbar ist. Diese Schaltungen erfordern jedoch unter Umständen einen erheblichen Aufwand und Leistungsbedarf zur Erzeugung der Zündimpulse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile bekannter Schaltungen eine einfache Steuerschaltung zur Erzeugung der Zündimpulse bei geringem eigenen Leistungsbedarf anzugeben. Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß ein Ende der Primärwicklung eines Zündimpulsübertragers über einen Kondensator an den Verbindungspunkt zweier mit gleicher Polung in Serie geschalteter Hilfsgleichspannungsquellen und ihr anderes Ende einerseits ständig über einen Widerstand mit einem freien Pol der Hilfsspannungsquellen und andererseits periodisch mit dem anderen freien Pol über einen Schalttransistor verbunden ist, der von der Summenspannung gesteuert ist.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

In der Figur ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einstellbaren- stabilisierten Gleichspannung aus einem Drehstromnetz mittels einer phasenanschnittgesteuerten Drehstromgleichrichterbrücke einschließlich aus mehreren Steuerteilen bestehende Steuerschaltung dargestellt.

Die aus den Thyristoren GrIO bis Gr 15 bestehende Brückenschaltung ist unter Vermeidung eines Netztransformators über die Kontakte eines Schaltschützes Sch an die Phasenleiter RST eines Dreiphasennetzes angeschlossen. Im Querzweig des Gleichstromausganges der Gleichrichterbrücke sind die Freilaufdiode Gr 16, der als Blockschaltbild dargestellte Regelverstärker R und ein Siebkondensator ClO angeordnet. Im Längszweig befindet sich wenigstens eine vom Laststrom durchflossene Speicherdrossel Dr.

Die für die Phasenanschnittsteuerung der Thyristoren in der Gleichrichterbrücke erforderliche Steuerschaltung ist nur für eine Phase dargestellt. Dieser im folgenden als Steuereinheit bezeichnete Schaltungsteil besteht aus zwei aus einem gemeinsamen Netztransformator TrI gespeisten, identisch gleich ausgebildeten Steuerteilen, die je zwei Steuerausgänge aufweisen. Diese Steuereinheit StI ist wiederum identisch gleich mit den Steuereinheiten St 2 und St 3 für die beiden anderen Phasen, die nur als Blockschaltbild dargestellt sind.

Außer der Erzeugung der Zündimpulse GrIO bis Gr 15 besteht die Aufgabe der Steuerschaltung in der Steuerung des Zündwinkels, d. h. der zeitlichen Lage der Zündimpulse. Der in der Regelschaltung durch Vergleich der Ist-Spannung am Ausgang der Schaltung mit der Soll-Spannung gewonnene Meßwert muß in eine Zündimpulsverschiebung umgesetzt werden. Außer den Regelabweichungen kann die Steuerschaltung im Betrieb auftretende Störgrößen, z. B. Kurzschluß oder Phasenunsymmetrie, durch entsprechende Änderung des Zündwinkels der Zündimpulse verarbeitung.

Die in jedem Steuerteil benötigten Hilfsspannungen werden aus den Wechselspannungen an den Sekundärwicklungen I und II des Netztransformators TrI gebildet. Die von der Sekundärwicklung I abgenommene Wechselspannung wird nach Gleichrichtung an der Diode GrI, Glättung an der i?C-Kombination Ri, Cl und Stabilisierung an der Zenerdiode Gr2 zur Erzeugung einer mit der Netzspannung synchronen dreieckförmigen Spannung konstanter Amplitude be-

nutzt. Die stabilisierte Spannung lädt über den Widerstand/?! den Kondensator C 2 auf. Paralell zum Kondensator C 2 ist die Reihenschaltung aus der Emitter-Kollektorstrecke des npn-Transistors TsI und einen Widerstand R 3 geschaltet. Die Steuer-, strecke des Transistors TiI liegt an einer kleinen Wechselspannung, die an einem Abgriff der Sekundärwicklung I abgenommen wird. Die Wirkungsweise dieses Schaltungsteils ist folgende: Der Transistor TsI wird im Rhythmus der Netzfrequenz abwechselnd in den leitenden bzw. in den gesperrten Zustand gesteuert. Solange der Transistor gesperrt ist, kann sich der Kondensator Cl auf einen bestimmten Wert aufgeladen. Zu Beginn der nächsten Halbwelle, die den Transistor leitend steuert, wird der Kondensator C 2 schnell über den Widerstand R 3 entladen. Am Widerstand/? 4, der dem Kondensator C2 parallel geschaltet ist, entsteht so eine periodische dreieckförmige Spannung, deren Impulslänge etwa gleich der halben Netzperiode ist. Durch Einfügen einer Diode in den Steuerkreis des Transistors TiI kann diese Impulslänge bei Bedarf vergrößert werden. Die Dreieckspannung stellt die Voraussetzung für die Verschiebung der zeitlichen Lage der Zündimpulse dar, die im nachfolgend beschriebenen Schaltungsteil erzeugt werden: Die Hilfsspannung zur Impulserzeugung wird in einer Gleichrichter-Mittelpunktschaltung, bestehend aus der Sekundärwicklung II des Transformators TrI, einer Gleichrichterbrückenschaltung Gr 4 und den beiden Kondensatoren C3, CA, gewonnen. An den Verbindungspunkt der beiden in Reihe liegenden Kondensatoren sind hintereinander ein Speicherkondensator C 5 und die Primärwicklung eines Impulsübertragers Tr 2 angeschlossen. Diese Reihenschaltung ist sowohl über einen Widerstand mit dem anderen Pol des Kondensators C 3 als auch über die Kollektor-Emitterstrecke des Schalttransistors TsI mit dem zweiten Pol des Kondensators C 4 verbunden. Die zwei gleich ausgebildeten Sekundärwicklungen des Impulsübertragers Tr 2 liefern die Zündimpulse für die Thyristoren GrIO bis Gr 15. Der Schalttransistors Ts2 wird von einem Vorstufentransistor Ts3 gesteuert, in dessen Basis-Emitterkreis die öffnende Dreieckspannung und die entgegengesetzt gepolte, vom Regler R gelieferte Regelspannung überlagert werden. Die Erzeugung der Zündimpulse erfolgt, solange der Dreieckspannung keine Gleichspannung überlagert ist, in der Weise, daß der Vorstufentransistor Ti 3 und der Schalttransistor Ti 2 im Rhtyhmus der Dreieckspannung abwechselnd in den leitenden und in den gesperrten Zustand gesteuert werden. Dieser Schaltvorgang erfolgt phasensynchron mit der Netzspannung.

Wenn der Schalttransistor Ts2 sperrt, liegt das transistorseitige Ende der Primärwicklung des Impulsübertragers Tr 2 potentialmäßig am Pluspol des Kondensators C3. Der Speicherkondensator C5 wird

ίο über den Widerstand R 5 auf die Spannung am Kondensator C 3 aufgeladen. In der nachfolgenden Schaltphase des Transistors Ts2 wird die Primärwicklung des Impulsübertragers an den negativen Pol des Kondensators C 4 geschaltet. Die in Reihe geschalteten Kondensatoren C 4 und C 5 entladen sich über die Primärwicklung des Impulsübertragers, dessen Sekundärwicklungen dann einen Zündimpuls an die Steuerstrecken zweier Thyristoren liefern. Durch die Verwendung des Speicherkondensators C 5, der hierbei ständig umgeladen wird, steht an der Primärwicklung des Impulsübertragers nahezu die Summenspannung der Mittelpunktschaltung zur Verfügung. Es werden daher besonders günstige Bemessungen bezüglich des Impulsübertragers und der Kondensatoren erzielt, da der Luftspalt im Übertragerkern wegen der schnellen Abmagnetisierung des Impulsübertragers sehr klein gehalten werden kann. Zur Verbesserung der Schaltsteilheit ist der Emitter-Basisstrecke des Transistors Ts2 ein Widerstand R6 parallel geschaltet, der das Durchschalten des Transistors durch Einstreuungen und sonstige Störeffekte verhindert.

Ist der Dreieckspannung eine sperrende Gleichspannung überlagert, dann verschiebt sich in Abhängigkeit von der Größe dieser Spannung der Schalt-Zeitpunkt des Transistors Ts 2 und damit der Zündzeitpunkt. Die Steuerschaltung ermöglicht es, nicht nur die aus der Regelschaltung zugeführte Regelabweichung zur Zündwinkelsteuerung auszunutzen; es kann auch jede andere, z. B. von einer Störgröße abgeleitete Spannung zur Beeinflussung des Zündzeitpunktes der Dreieckspannung überlagert werden.

Die Eingänge der einzelnen Steuerteile aller Steuereinheiten St 1, St2 und A3 sind untereinander durch Dioden, z. B. Gr3, entkoppelt. Die beschriebenen Steuerteile sind ohne Änderung in allen mit zündwinkelgesteuerten Thyristoren arbeitenden Stromversorgungsschaltungen mit ein- oder mehrphasigem Netzanschluß zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einstellbaren stabilisierten Gleichspannung aus einer Wechselspannung unter Verwendung von zündwinkelgesteuerten Thyristoren und einer Steuerschaltung zur Zündwinkeleinstellung in Abhängigkeit von einer Summenspannung, gebildet von einer aus der Netzwechselspannung abgeleiteten konstanten dreieckförmigen Spannung und einer in der Anordnung gewonnenen veränderlichen Meßspannung, bei der am Ausgang ein LC-Siebglied mit einer im Querzweig angeordneten Freilaufdiode vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Primärwicklung eines Zündimpulsübertragers (Tr 2) über einen Kondensator (C 5) an den Verbindungspunkt zweier mit gleicher Polung in Serie geschalteter Hilfsgleichspannungsquellen (GnX, C3, C4) und ihr anderes Ende einerseits ständig über einen Widerstand (R 5) mit einem freien Pol der Hilfsspannungsquellen und andererseits periodisch mit dem anderen freien Pol über einen Schalttransistor (Ti 2) verbunden ist, der von der Summenspannung gesteuert ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors (Ts2) zur Verbesserung der Schaltsteilheit ein Widerstand (R 6) parallel geschaltet ist.