DE1613004C - Ansteuerschaltung fur einen Thyristor bei Gleichstrombetneb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuerschaltung für einen Thyristor bei Gleichstrom betrieb mit einem dem Thyristor über eine Torschaltung parallelgeschalteten Kondensator, dessen Entladestromstoß bei Öffnung der Torschaltung den Thyristor sperrt, wobei der Kondensator über einen Ladewiderstand dem Verbraucher parallelgeschaltet ist und wobei ferner der Thyristor und die Torschaltung von einer gemeinsamen Signalquelle gesteuert werden.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist z. B. aus den AEG-Mitteilungen 56 (1966), 2, S. 118, Bild 4, bekannt. Diese bekannte Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß eine galvanisch vom Laststromkreis getrennte Ansteuerung des Schaltthyristors nur über einen z. B. durch ein Relais betätigten mechanischen Schalter möglich ist, der bekanntlich nur begrenzte Schaltgeschwindigkeiten zuläßt. Ein höhere Schaltgeschwindigkeiten zulassender elektronischer Schalter würde dagegen wieder eine zwar hochohmige, jedoch immer noch galvanische Verbindung zwischen Last- und Steuerkreis darstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und zuverlässige Ansteuerschaltung für einen in einen Gleichstromkreis eingeschalteten Thyristor anzugeben, die eine einwandfreie galvanische Trennung vom Laststromkreis zuläßt und trotzdem erhebliche Schaltgeschwindigkeiten ermöglicht. -

Ausgehend von einer Ansteuerschaltung für einen Thyristor der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß — bei Verwendung eines Impulstransformators mit einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen, von denen die Primärwicklung mit einer Steuersignalquelle verbunden ist und die erste Sekundärwicklung über eine Diode an der Steuerstrecke des Thyristors liegt — die beiden Wicklungsenden der zweiten Sekundärwicklung mit den Anoden zweier kathodenseitig zusammengeschalteter Dioden verbunden sind und daß der kathodenseitige Verbindungspunkt der Dioden und der Verbindungspunkt von Ladewiderstand und Kondensator über eine als Torschaltung vorgesehene Vierschichtdiode miteinander verbunden sind und daß ferner ein Wicklungsende der zweiten Sekundärwicklung mit der Anode des Thyristors verbunden ist.

Zwar ist zur Ansteuerung von Thyristoren auch bereits die Verwendung von Impulstransformatoren bekannt (vgl. »Silicon Controlled Rectifier Manual« der General Electric, 2. Auflage, 1961, S. 41 bis 44), jedoch haben die bei diesen bekannten Schaltungen verwendeten Impulstransformatoren einen ummagnetisierbaren Kern mit rechteckiger Hystereseschleife, so daß diese Transformatoren je nach Sättigungszustand ihres Kerns als Schalter dienen. Bei diesen bekannten Schaltungen wird mit den als Schalter wirkenden Impulstransformatoren eine Phasenanschnittsteuerung jeweils eines Thyristors in einem von einer Wechselspannung gespeisten Laststromkreises durchgeführt. Obwohl also auch die bei diesen bekannten Schaltungen verwendeten Impulstransformatoren den Steuerkreis galvanisch vom Laststromkreis abtrennen, dienen diese jedoch der Lösung einer grundsätzlich anderen Aufgabe, da infolge der den Laststromkreis speisenden Wechselspannung eine Löschung des Schaltthyristors bei jeder negativen Halbwelle der Wechselspannung stattfindet.

Bei der gemäß der Erfindung geschaffenen neuen Ansteuerschaltung für Thyristoren dient dagegen der Impulstransformator bei Übertragung eines ersten Steuerimpulses zum Ansteuern, also öffnen des Schaltthyristors und bei Auftreten eines weiteren gegenüber dem ersten Steuerimpuls umgekehrte PoIarität aufweisenden zweiten Steuerimpulses zum Öffnen einer die Löschung des Schaltthyristors bewirkenden Torschaltung. Gegenüber den bisher bei Gleichstrombetrieb verwendeten Ansteuerschaltungen für Thyristoren wird daher erstmals eine galvanische ίο Trennung des Steuerkreises vom Laststromkreis erreicht, ohne daß dadurch die Schaltgeschwindigkeiten zum öffnen und Schließen des Schaltthyristors durch Verwendung mechanischer Kontakte nachteilig klein werden. Im Ruhezustand der Schaltung — also bei gesperrtem Thyristor — wird keine Energie von der Schaltung verbraucht, so daß sie für Anwendungen in der Raumfahrttechnik mit den dort nur relativ geringen zur Verfügung stehenden Energievorräten besonders vorteilhaft ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Steuersignalquelle und der Primärwicklung des Impulstransformators ein Kondensator vorgesehen. Bei Abgabe von Rechtecksignalen von ( einer Steuersignalquelle werden daher von der Primärwicklung des Impulstransformators den Flanken des Rechtecksignals entsprechende positive und negative Nadelimpulse auf die beiden Sekundärwicklungen des Impulstransformators übertragen. Je nach Wahl des Wicklungssinns der einzelnen Wicklungen des Impulstransformators wird der Schaltthyristor daher von der differenzierten einen Flanke des Rechtecksignals geöffnet und von der differenzierten jeweils anderen Flanke des Rechtecksignals durch Öffnung der Vierschichtdiode wieder gesperrt.
Eine derartige Thyristorschaltung eignet sich besonders für das kurzzeitige und zeitlich genau definierte Einschalten von induktiven Verbrauchern, wie z. B. hydraulischen oder pneumatischen Ventilen und Schützen in der Regelungs- und Steuertechnik oder Relais und Betätigungsmagneten in der Vermittlungsund Fernschreibtechnik.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Ein von einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle mit einer Spannung +U gespeister Thyristor 1 arbeitet auf einen beliebigen hier als induktive Last dargestellten Verbraucher 2. Der Steuereingang des Thyristors 1 ist über eine Diode 3 mit dem einen Ende einer ersten Sekundärwicklung 42 eines Impulstransformators 4 verbunden, wobei das andere Ende der Wicklung 42 mit der Kathode des Thyristors 1 zusammengeschaltet ist.. Eine Primärwicklung 41 des Impulstransformators 4 ist über einen Kondensator 5 mit einer Steuersignalquelle 6 verbunden, die Rechtecksignale abgibt. Das andere Ende der Primärwicklung 41 ist mit Erde verbunden.

Eine zweite Sekundärwicklung 43 des Impulstransformators 4 ist mit ihrem einen Enden mit der hier nicht dargestellten Gleichspannungsquelle, also auch mit der Anode des Thyristors 1 verbunden. Gleichzeitig sind die beiden Enden der zweiten Sekundärwicklung 43 über zwei gegeneinander in Serie geschaltete Dioden 7 und 8 miteinander verbunden. Mit dem kathodenseitigen Verbindungspunkt der Dioden 7 und 8 ist die Anode einer Vierschichtdiode 9 verbunden, deren Kathode mit dem einen Pol eines Kondensators 10 verbunden ist, dessen anderer Pol mit der Kathode des Thyristors 1 zusammengeschaltet ist.

Der mit der Kathode der Vierschichtdiode 9 verbundene Pol des Kondensators 10 ist außerdem über einen Ladewiderstand 11 mit Erde verbunden, dem eine weitere in Sperrichtung geschaltete Diode 12 parallelgeschaltet ist.

Dem Verbraucher 2 ist eine mit einem Widerstand 13 in Serie und ebenfalls in Sperrichtung geschaltete Diode 14 parallelgeschaltet.

Die Wirkungsweise der Ansteuerschaltung ist folgende: Bei Auftreten der vorderen Flanke eines von der Steuersignalquelle 6 abgegebenen Rechtecksignals erscheint an der Primärwicklung 41 des Impulstransformators 4 ein durch Differentiation entstandener positiver Nadelimpuls, der auf die beiden Sekundärwicklungen 42 und 43 des Impulstransformators übertragen wird. Über die erste Sekundärwicklung 42 wird der Impuls über die Diode 3 am Steuereingang des Thyristors 1 wirksam und Öffnet diesen, so daß der Verbraucher 2 über den leitenden Thyristor 1 an die hier nicht gezeigte Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Der an der zweiten Sekundärwicklung 43 des Impulstransformators 4 auftretende Nadelimpuls erreicht zwar über die Diode 7 die Anode der Vierschichtdiode, kann diese aber wegen seiner Polarität nicht beeinflussen. Eine Bedämpfung des Impulstransformators 4 wird über die gegensinnig geschaltete Diode 8 vermieden.

Der Kondensator 10 wird über seinen Widerstand 11 von der am Verbraucher 2 liegenden positiven Spannung aufgeladen.

Wird von der Steuersignalquelle 6 nun die Rückflanke des Rechtecksignals abgegeben, so bildet sich an der ersten Wicklung 41 des Impulstransformators 4 ein negativer Nadelimpuls, der aber über die erste Sekundärwicklung 42 und die für ihn in Sperrichtung geschaltete Diode 3 den Thyristor 1 nicht beeinflussen kann.

Über die zweite Sekundärwicklung 43 und die Diode 8 gelangt er dagegen als positiver Impuls an die Anode der Vierschichtdiode 9, deren Schwellspannung überschritten wird, so daß sie leitend wird. Bei leitender Vierschichtdiode 9 entlädt sich der Kondensator 10 über die Diode 7 und die Vierschichtdiode 9, so daß der Thyristor 1 durch einen dem durch den Verbraucher fließenden Gleichstrom entgegengerichteten Impulsstrom gesperrt wird. Nach Entladung des Kondensators 10 sperrt die Vierschichtdiode selbsttätig, da über den Ladewiderstand 11 der Stromfluß über die Vierschichtdiode 9 nicht aufrecht erhalten werden kann.

Die Diode 7 ist für den an der Vierschichtdiode 9 wirksamen Öffnungsimpuls in Sperrichtung geschaltet, so daß dieser nicht über die Gleichspannungsquelle abgeleitet werden kann. Die dem Ladewiderstand 11 in Sperrichtung parallelgeschaltete Diode 12 dient zur Ableitung der bei Sperrung der Vierschichtdiode 9 auftretenden Spannungsspitze.

Die dem Verbraucher 2 über den Widerstand 13 in Sperrichtung parallelgeschaltete Diode 14 dient ebenfalls zur Ableitung der bei Sperrung des Thyristors 1 am Verbraucher 2 auftretenden Spannungsspitze und schützt damit die Halbleiterbauelemente der Ansteuerschaltung vor Überlastung.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ansteuerschaltung für einen Thyristor bei Gleichstrombetrieb mit einem dem Thyristor über eine Torschaltung parallelgeschalteten Kondensator, dessen Entladestromstoß bei Öffnung der Torschaltung den Thyristor sperrt, wobei der Kondensator über einen Ladewiderstand dem Verbraucher parallelgeschaltet ist und wobei ferner der Thyristor und die Torschaltung von einer gemeinsamen Signalquelle gesteuert werden, d a durch gekennzeichnet, daß — bei Verwendung eines Impulstransformators (4) mit einer Primärwicklung (41) und zwei Sekundärwicklungen (42, 43), von denen die Primärwicklung (41) mit einer Steuersignalquelle (6) verbunden ist und die erste Sekundärwicklung (42) über eine Diode (3) an der Steuerstrecke des Thyristors (1) liegt — die beiden Wicklungsenden der zweiten Sekundärwicklung (43) mit den Anoden zweier kathodenseitig zusammengeschalteter Dioden (7, 8) verbunden sind und daß der kathodenseitige Verbindungspunkt der Dioden (7, 8) und der Verbindungspunkt von Ladewiderstand (11) und Kondensator (10) über eine als Torschaltung vorgesehene Vierschichtdiode (9) miteinander verbunden sind und daß ferner ein Wicklungsende der zweiten Sekundärwicklung (43) mit der Anode des Thyristors (1) verbunden ist.

2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Steuersignalquelle (6) und Primärwicklung (41) des Impulstransformators (4) ein Kondensator (5) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen