DE1613648A1

DE1613648A1 - Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE1613648A1
Application number: DE19671613648
Authority: DE
Inventors: Murray Walter Ashmore; Price Derek Alfred Charles
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1962-12-19
Filing date: 1967-12-05
Publication date: 1971-04-15
Also published as: DE1413483A1; JPS4534728B1; GB1136620A; GB1066541A; FR94509E; JPS4628733B1; US3324375A; FR1378464A

Description

8 MÜNCHEN 2, *·««ΓΖ 1970

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The English Electric Company Limited

S ehaltungsanor dnung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Modifizierung einer elektrischen Wechselspannungsquelle und zur Lieferung eines Laststromes bestimmter Frequenz oder Polarität.

Schaltungsanordnungen dieser Art sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1 109 783 bekannt, welche eine elektrische Wechselspannungsquelle beschreibt, die eine Primärwicklung eines Modulationstransformators jener Art speist, bei der relativ zueinander drehbare Primär- und Sekundärwicklungen vorgesehen sind, wobei der modulierte Ausgang von der Sekundärwicklung der Primärwicklung eines weiteren Transformators zugeführt wird, der mit einer mit Mittelanzapfung versehenen Sekundärwicklung ausgestattet ist, wodurch eine Verbindung mit der Last hergestellt wird, die zwischen der Mittelabzapfung der Sekundärwicklung und beiden Enden der Sekundärwicklung über einen in Brückenschaltung liegenden Gleichrichter erfolgt, wobei die Brückenschaltungen entgegengesetzt polarisiert sind und bei abwechselnden Halbwellen der Weohselspannungsquelle im Leitfähigkeitszustand befindlich sind, indem die Wechselspannungsquelle zwischen die Diagonalverbindungen jeder Brücke gelegt wird.

Neue Unterlagen ^n^a-r.i .»3doa*««.*4.·.io 109816/0311

Es ist außerdem bekannt (Control Engineering 1962 No.8, Seiten 79-81) den Leitfähigkeitszustand einer Brückenschaltung dieser Art dadurch zu steuern, daß ein steuerbarer Gleichrichter, insbesondere ein Thyristor oder ein gesteuerter Siliziumgleichrichter zwischen die diagonal gegenüberliegenden Verbindungen geschaltet wird und indem der Leitfähigkeitszustand dieses Thyristors gesteuert wird.

Bei Schaltungsanordnungen dieser Art wird der Strom aus der Spannungsquelle der Last zugeführt, nachdem er einer Doppelweggleichrichtung und einer Modulationsfrequenz bei der Rotationsfrequenz des Modulationstransformators unterworfen wurde bzw.wenn der Transformator stationär ist, nachdem Polarität und Amplitude des durch Doppelweggleichrichtung gleichgerichteten Stroms, der der Last zugeführt wird, bestimmt wird. Schaltungsanordnungen dieser Art, bei denen die Brückenschaltungen durch Thyristoren gesteuert werden, sind in der Lage, sehr zufriedenstellend in Verbindung mit ohm¹ sehen Lasten zu arbeiten, in Verbindung mit einer induktiven Last kann es jedoch vorkommen, daß der Thyristor am Ende jeder Halbwelle des Wechselstromsignales nicht abschaltet, wie es für einen ordnungsgemäßen Betrieb erforderlich ist. Auch wenn die der Last zuzufüh-

renden Ströme nur klein sind, besteht eine gewisse Schwierigkeit, die Thyristoren leitfähig zu halten, nachdem sie einmal angeschaltet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Brückenschaltungen durch steuerbare Oleichrichter gesteuert werden, die zwischen diagonal gegenüberliegende Verbindungen geschaltet sind; es sollen weiter die steuerbaren Oleichrichter in der Weise gesteuert werden, daß bei Verbindung der Schaltung an eine induktive Last die Arbeitsweise nicht beeinträchtigt wird und die Gleichrichter, immer, wenn es erforderlich ist, zünden. Weiter liegt der

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Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen Schaltungsanordnung eine betriebssichere Anschaltung der steuerbaren Gleichrichter zu erzielen, wenn dies erforderlich ist, sogar dann,wenn der Strom, der hierdurch der Last zugeführt wird, selbst am Anfang noch nicht ausreicht, um die Anschaltbedingung

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betriebssicher aufrechtzuerhalten.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Jeder der steuerbaren Gleichrichter im leitfähigkeitszustand einen zugeordneten Kondensator auflädt, wodurch gewährleistet ist, daß ein genügender Strom fließt, der ausreicht,nach Anschaltung die steuerbaren Gleichrichter im Leitfähigkeitszustand zu halten und außerdem ein schnelles Abschalten am Ende der Halbwelle des Wechselstromsignales gewährleisten, wobei jedem gesteuerten Gleichrichter ein weiterer steuerbarer Gleichrichter zugeordnet ist, durch den die Kondensatoren sich entladen können und der gleichzeitig mit dem anderen steuerbaren Gleichrichter geschaltet wird.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer bevorzugten elektrischen Schaltungsanordnung anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung üeigt ein Schaltbild dieser Schaltungsanordnung.

Eine Last 15, z.B. ein Niederfrequenzwechselstrommotor zum Antrieb der Steuerstäbe eines Kernreaktors, ist zwischen den Mittelabgriff der Sekundärwicklung eines Eingangstransformators 11 und einer Wechselstromverbindung "d" eines jeden zweier gleicher Brückengleichrichterschaltungen 16,17 geschaltet.Die anderen Wechselstromverbindungen "c" der Schaltungen 16,17 sind an die beiden Enden der Sekundärwicklung des Transformators 11 angeschaltet.

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Die Primärwicklung 10 des Transformators 11 wird aus einer Quelle 20 mit einem Wechselstrom konstanter Frequenz über den durch einen Motor 65 angetriebenen Rotor 62 und den Stator eines Modulationstransformators 60 angetrieben. Der Rotor 62 bildet die Primärwicklung des Modulationstransformators und der Stator und die Sekundärwicklung 61 weist drei Wicklungen

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auf, die Jeweils um 120° versetzt sind und die Anordnung ist so getroffen, daß bei Drehung des Rotors 62 der Stator 61 einen resultierenden Ausgang liefert, dessen Spannung sich zyklisch gemäß der Drehzahl der erwähnten Drehung ändert· Derartige Modulationstransformatoren sind allgemein unter dem Warenzeichen "Selsyn" bekannt.

Die Oleichstromverbindungen a,b der Schaltung 16 sind über einen steuerbaren Oleichrichter 28,der einen Triggerkreis 29 aufweist, angeschlossen. Die Verbindungen a,b der Schaltung 17 sind in gleicher Weise über einen steuerbaren Oleichrichter 22 angeschlossen, der einen Triggerkreis J4 aufweist. Die steuerbaren Oleichrichter sind bei diesem Ausführungsbeispiel gesteuerte Siliziumgleichrichter.

Ein Kondensator 44 1st zwischen die Kathode des gesteuerten Slliiiumgl eichriehters 28 und^die Kathode eines weiteren gesteuerten Siliziumgleichrichters 40 geschaltet, der einen Triggerkreis 4l besitzt. Die Anoden der gesteuerten Siliziumgleichrichter 28 und 40 sind miteinander verbunden.

An den gesteuerten Sillzlumglelchriohter 40 ist eine Quelle eines Halbwellenwechseistroras angeschaltet, bestehend aus einer Sekundärwicklung 21. eines Transformators 18 und einem Oleichrichter 46, wobei der letztere Strom von dem Transformator 18 ,naoh dem Kondensator 44 nur in der Leltfähigkeitsriohtung des gesteuerten Siliziumgleichrichters 28 führt.

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Die Primärwicklung 19 des Transformators 18 wird von einer Wechselspannungsquelle 20 mit konstanter Frequenz gespeist·

Eine glelohe Schaltung ist dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 22 zugeordnet und diese besteht aus einem Kondensator 45, einem weiteren gesteuerten Siliziumgleichrichter 42 mit einer Triggerschaltung 42> einer weiteren Sekundärwicklung 24 des Transformators 18 und einem Gleichrichter 47« die in gleicher Weise zueinander und zu dem gesteuerten Siliciumgleichrichter 23 angeordnet sind, wie die Schaltungselemente 44,40,41,21,46 zueinander und zu dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 28.

Die Triggtrstufen 29,24,41,42 können auch als "Gatter"-Stufen bezeichnet werden. Die Stufen 24 und 41 sind elektrisch In der Weise miteinander verbunden, daß sie gleichzeitig wirksam werden, um entsprechende gesteuerte Siliciumgleichrichter y^ und 40 leitfähig zu machen. Die Stufen 29 und 42 sind in der gleichen Welse miteinander verbunden, um die gesteuerten Silizlumgleichrichter 28 und 42 gleichzeitig In den Leitfähigkeitszustand zu Überführen. Die Triggerotufen sind so geschaltet, daß sie auf dl· Phase der Speisung aus der Quelle 20 ansprechen» so daß Jede Triggers tu f β den entsprechenden gesteuerten Siliziumgleichriehter jeweils einmal während einer Perlode des vom Transformator 18 herrührenden Eingangs in den Leitfähigkeitszustand

.V. schaltet· Die Stufen 29 und 41 sind um 180° außer Phase, wie diet . auoh bei .den Stufen 24 und 42 der Fall ist.

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Am Beginn einer Halbperiodo der Speisung nach dem Transformator 18,während der der Gleichrichter 46 leitfähig ißt, arbeitet die Triggerstufe 29 so, daß der gesteuerte Siliziumgleichrichter leitfähig wird. Der gesteuerte Siliziumgleichrlohter 40 sperrt und.so wird während dieser Halbperiode der Kondensator 44 von der Wicklung 21 über den. gesteuerten Siliziumgleiohriohter 28 geladen.

Ebenfalls während dieser Halbperiode wird die Last 15 mit einem Laststrom aus der Quelle 20 über das Selsyn 60, den Transforma· tor 11, die Schaltstufe 16 und den gesteuerten Siliziumgleichrienter 28 gespeist. Die Richtung dieses Laststromes hängt von der Phase des Eingangs des Transformators 11 ab·

Am Ende dieser ersten Halbperiode wird dl· Spannung an der Sekundärwicklung 21 Null und gleichzeitig bewirkt dl· Trigger« stufe 41, daß der gesteuerte Siliziumgleichrichter 40 leitfähig wird. Der Kondensator 44 entlädt sich daraufhin üb«r dl· Stuf· 16 und den gesteuerten Siliziumgleiohriohter 40, wodurch gewährleistet wird, daß die Spannung über dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 28 Null wird, so daß er schnell in den Sperrzustand übergehen kann, selbst wenn eine wesentlich· induktive Komponente im Lastetrom enthalten 1st. Nach Entladung d«s Kondensators wird die Spannung über dem gesteuerten Siliziumgleichrichter :40 Null und so wird dieser gesteuert· Siliziumgleiohrichter nicht leitend.

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Für die nächste, d.h. zweite, Halbperlode der Speisung des Transformators 19 fließt daher kein Strom in dem gesteuerten Sllitiumgleichrichter 28: Stattdessen arbeitet die dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 22 zugeordnete Schaltung in der gleichen Weise wie die dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 28 zugeordnete Schaltung, die während der ersten Halbperiode wirksam war. Die Last 15 wird demgemäß in der zweiten Halbperlode über die Stufe 17 und den gesteuerten Siliziumgleichrichter gespeist«

Diese Arbeitswelse setzt sich Periode um Perlode fort, solange " eine Speisung von der Quelle 20 stattfindet. Die Last wird mit einem Strom gespeist, dessen Frequenz Vollständig von der Drehzahl des Rotors 62 abhängt*

Da bei der dargestellten Schaltung die Kondensatoren 44 und über die gesteuerten Siliziumgleichrichter 28 bzw. y^ geladen . werden, steigt die Spannung an den gesteuerten Silizluragleichriohtern mit einer Geschwindigkeit an, mit der auch die Speisung von der Quelle 20 ansteigt. Diese Geschwindigkeit ist immer } größer als jene,mlt der die Spannung über dier Last ansteigt, so daß, wenn die Lastspannung Null 1st oder in der Nähe von Null liegt, der gesteuerte Siliziumgleichrichter schnell auf einen Wert ansteigt, an dem diese Leitung aufrechterhalten werden kann, bis die Leitung durch die Lastapannung aufrechterhalten -.wird. .

ii ■' - ·/·

Patentanspruch t

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Claims

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. CURT WALLACH 1613S48

DlPL.-1NG. GÜNTHER KOCH '

DR. TINO HAIBACH

8 München 2, 4. März 1970

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Patentanspruch:

Schaltungsanordnung mit einem Modulationstransformator,, dessen Primärwicklung an eine Wechselspannungsquelle anschließbar und dessen drehbare Sekundärwicklung einen mit der Frequenz der Drehung modulierten Ausgang liefert, dessen Polarität und Amplitude von der Drehstellung abhängt, und mit einem ä

weiteren Transformator, dessen Primärwicklung an die drehbare Sekundärwicklung des Modulationstransformators angeschaltet ist und dessen Sekundärwicklung einen Mittelabgriff aufweist, wobei zwei Ausgangsklemmen mit dem Mittelabgriff und über jeweils einen Doppelweggleichrichter mit entsprechenden Enden der mittelangezapften Sekundärwicklung verbunden ist, und mit zwei steuerbaren Gleichrichtern, die zwischen zwei diagonal gegenüberliegende Verbindungen der Brückenschaltungen geschaltet sind und so steuerbar sind, daß ihre Brückenschaltungen leitfähig werden,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung für die steuerbaren Gleichrichter (28,29;33,54) vorgesehen ist, die einen Transformator (l8) aufweist, dessen Primärwicklung (19) an die Wechselspannungsquelle angeschlossen ist und dessen getrennte Sekundärwicklungen (21,24) an den steuerbaren Gleichrichtern über Einweggleichrichter (46,47) und Kondensatoren (44,45) angeschaltet sind, welch letztere über jeweils einen steuerbaren Gleichrichter und den zugeordneten Einweggleichrichter aufgeladen werden, und daß jeder Kondensator (44,45) über die betreffende BrUcken-

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schaltung (l6,17) und einen weiteren steuerbaren Gleichrichter (40,4lj42,43) steuerbar ist, der gleichzeitig mit Jenem steuerbaren Oleichrichter leitfähig wird, der in der jeweils anderen Brückenschaltung liegt.

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