DE1613668A1 - Steuerschaltung fuer induktive Belastung - Google Patents

Steuerschaltung fuer induktive Belastung

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DE1613668A1 DE1967G0049467 DEG0049467A DE1613668A1 DE 1613668 A1 DE1613668 A1 DE 1613668A1 DE 1967G0049467 DE1967G0049467 DE 1967G0049467 DE G0049467 A DEG0049467 A DE G0049467A DE 1613668 A1 DE1613668 A1 DE 1613668A1
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    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/081—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC source

Description

Patentanwalt
0i>lng. Wilhelm Reiche!
Fiankiuii/Main-1
General Electric Company, Seheneetedy K.Y./UBA Steuerschaltung für induktive Belastungen
Die Erfindung betrifft Phasensteuersehaltungen mit Halbleiterbauelementen β die mit Hilfe steuerbarer Gleichrichter den einer induktiven Belastung zugeführten Strom beeinflussen?
Die bekannten Schaltungen dieser Art enthalten einen Auelösekreis, der über einen Impulstransformator mit dem Klemm« elektrodenkreia eines Silieiumechaltgleichrienters verbunden istB Diese Schaltungen liefern einen stetigen Klemmetrois für den steuerbaren Gleichrichter,während der StromfluS durch die induktive Belastung den Haitestrom dieses Gleichrichters aufbauto Diese. Schaltungen benutzen unförmige s kostspielige Trenntransforraatoren9 um die Eingangsspannung des klemmelektrodenkrei® herunter mx transformierenu wShrend die Silieiumschaltgleichrichter nit einer'.Stromquelle versehen sind. Mit Hilfe eines solchen/ ireimtransforraators. wird auch oft die Spannung zum Ausliisekreis heruntertransformiert und eine gemeinsame neutrale Sammelleitung zur gleichzeitigen Steuerung mehrerer AualÖsekreise gebildet ο
G-eniäß der Erfindung ist eine steuerbare Gleichrichterschaltung vorgesehen^ mit der einer induktiven Belastung der Strom einstellbar zugeführt werden kanno Mit dem Gleichrichter ist ein AuslÖsekreis zur Einstellung, des. Punktes in einem Spannungsz.vklus verbunden» an dem der gesteuerte Gleichrichter eingeschaltet werden soll» Der Auslösekreis / enthält eine Vorrichtung, die einen phasengesteuerten Impulszug in Abhängigkeit von der Quellenspannung erzeugt. Außerdem werden die Impulse des Zuges so an die Klemraelektrode des steuerbaren Gleichrichters herangeführt, daß der Sti:ömv£ii#. die Klemmelektröde allein dem Impulszug entnommen wird,
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Die Erfindung wird nun euch anhand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle »us der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgebe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Villen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden·
Es zeigen:
Figur 1 das Schaltbild einer Ausführungafonn der Erfindung und
Figur 2 die Spannungewellen zur Erläuterung der Arbeite» weise der Schaltung nach Figur 1«
Me Schaltung der Figur 1. dient der Steuerung dee Stroms, der von einer mehrphasigen Stromquelle aus (nicht gezeigt) abgegeben und über Eingangsklemmen 1, 1* μηα 1" und steuerbare Gleichrichter P9 2' und 2" einer induktiven Belastung 3 zugeführt wird, Als Belastung ist bei dieser Ausführungsform ein Breiphaseniao tor gewählt. Den Gleichrichtern 2, ?% und 2" ist. je eine Diode 4, 4' beziehungsweise 4" entgegengeachaltet, über die ein Hückstromweg aus der Belastung gebildet ifttt Zwischen den. Stromzuleitungen liegen RC-FiI t-erschaltungen 5, 5' und 5", um die auf die verschiedenen steuerbaren Gleichrichter wirkenden induktiven Ausgleichströme zu verringern und eine Haltestromquelle für diese Gleichrichter zu bildeno
Jedem steuerbaren Gleichrichter ist ein entsprechender Auslösekreis 6, 6' beziehungsweise 6" zugeordnet, von dem der Gleichrichter unter einem gewissen Phaaenverzögerungswinkel oC bezüglich der dem Gleichrichter zugeführten Spannung gezündet wird.
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Der Aüslögekreia 6 enthält ein Bntladungsgerät 7 mit einem durch die Spannung ausgelösten, negativen Widerstand, zum Beispiel einen Unijunction-Transistory der einen Kondensator 8 jedesmal entladet/* wenn die Spannung am Emitter das A"bBtandsspannüngsv'.irhältnis multipliziert mit der ZwisehenbaBisapannung, erreicht. Der Kondensator 8 wird über einen Teil der Verbindung zwischen dem Auslosekreis und der klemmschaltung des Gleichrichters 2 entladen. Bei der beechriebenen Ausführungsforra findet die Entladung durch, eine Primärwicklung 9 eines IrapulBtransforrmtors 9 statt, an die eine Diode Io angeschlossen istp die als leerlaufender Gleichrichter arbeitet und die in der Primärwicklung am Ende eines Erttladungsayklus induzierten Spannungen unterdrückt. Die Spannung in der Primärwicklung 9 wird über eine Sekundärwicklung 9„ an die Klemmschaltung des CTleichrichters 2 gelegt und über eine Diode 11 zur Einschaltungdee Gleichrichters 2 benutzte
Im Auslöselcreio 6 selbst wird zweekiaäUigerv/eiee an einem 'Potentiometer 1? die Spannung zwischen der Basis Il und der Basis I des Uni junction-Transistors 7 eingestellt. Vori einer Einrichtung T3 des AuslSsekreises wird ein phasengesteuerter Impulszug erzeugt«, Der Auslösekreis 6 ist mit einer neutralen Sammelleitung 14 verbunden und wird über eine Leitung mit einer halbwellengleichgeriehteten, regulierten Spannung versorgt« Der Ladestrom für den Kondensator'1 8 wjLrd über einen verstellbaren Rheostaten 16 und einen widerstand 17- herangeführt ο Ein Widerstand 18 und ein niederspannungsgeeteuerter Siliciumgleichrichter 19oder eine andere Art eines Auslasesehalters überbrücken den, Rheostaten 16 iedesmal, wenn der Stromfluß durch eine Diode ?o den SiIiciumgleichrichter 19 einschaltet.
Der Einschaltwinkel OC der steuerbaren Gleichrichter 2, 2« und 2" wird von einer Vorriphtung beeinflußt, die nun erlliutert sei,, An eineia Verbindungspunkt 21 wird mit Hilfe eines
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Widerstands 2?, von Dioden ?3 und 24, eines Widerstandes und eines Transistors ?6 eine anfängliche Spannung aufrechterhalten. Die Diode 24 bringt einerseits Spannungeänderungen an den Verbindungspunkt 21 heran und isoliert andererseits den Auslösekreis 6 gegen die Auslösekreiae 6' und 61V. Ein Kondensator 27 filtert die an einem Verbindungspunkt 28 beibehaltene Spannung. Der Leitun&szustand des Transistors kann mit Hilfe einer Spannung beeinflußt werden, die von einer äußeren Spannungsquelle Klemmen ?o zugeführt wird; die wirkung der titeuerspannung wird zweckmäßigerweise an einem Rheostaten ?9 eingestellte Wenn beispielsweise die Motordrehzahl gerade reguliert wird, kann eine sich mit der Drehzahl ändernde Spannung an den Klemmen 3o angelegt wer-* dem Andererseits kann ein veränderlicher Steuerstrom, eine Impedanz oder ein anderes Hilfsmittel, das einen abgefühlten Zustand wiedergibt, an den Klemmen 3o angeschlossen werden* Die Kollektorspannung des Tranaistors ?6 wird an einem Verbindungspunkt 31 mit Hilfe einer Zenerdiode 32 und eines Filterkondensators 33 aufrechterhalten, der zwischen dem Punkt 31 und der Saromelleitung 14 liegt.
Die Auslösekreise erhalten ihren Strom aus der dreiphasigen Stromquelle über mehrere Kopplungswiderstände, die die Spannung gegenüber der Spannung an den Klemmen 1, 1' und 1" und der neutralen Leitung 14 reduzieren. Der Strom kommt also von der Klemme 1 und fließt durch einen Widerstand 34 und eine Diode 35 zur Leitung 15 und durch eine Entkopplungsdiode 36 zum Punkt 31 ο wegen der Diode 36 beziehungsweise der entsprechenden Dioden 36c und 36" kann die halbwellengleichgerichtete, regulierte Spannung an den Leitungen 15, 15' und 15" unter Benutzung,der einzigen Zenerdiode 32 beibehalten werden, Die Dioden 36 ,, 36' und 36" verhindern, daß höhere Spannungen aus den anderen Leitungen die Spannungen in den betreffenden Leitungen nachteilig beeinflussen. Zwischen den Klemmen 1, 11 und 1" und der neutralen Sammelleitung 14 sind Widerstände 37, 371 und 37" angeschlossen.
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Hinsichtlich, der Arbeitsweise-der Schaltung nach Figur 1 eei auf die Figuren 2a - d hingewiesen. In Figur 2a sind die Spannungen der drei Phasen an den klemmen 1t 1 Λ und 1" dargestellt· Me hleramsignale, die vom AuslÖeekreis 6, 6' beziehungsweise 6" für die Phasen erzeugt werden, sind in den Figuren 2b, 2c und 2d dargestellt.
Um den steuerbaren Gleichrichter 2 einzuschalten, wird die Spannung der Klemme T über den Widerstand 34 und die Diode 35 zur Leitung 15 geleitet, wenn sie positiv beeüglioh der neutralen Sammelleitung 14 is.to
Der Transistor 26 hält die gleichgerichtete Spannung an Verbindungspunkt 28 unter der Steuerung der Spannung an den Klemmen Jo auf einer Größe, die von seinem Leitungezustand τ unabhängig ist ο Zu Beginn einer positiven Halbwelle der Spannung an der Klemme 1 ladet sich der Kondensator 8 schnell über den widerstand 29 bis auf eine anfängliche Spannung auf, die mit der Gleichspannung am Punkt 28 übereinstimmt» Einer weitere Aufladung über den Wideretand 22 wird unter der Klemmwirkung der Mode 24 vermieden.
Gleichzeitig wird ein zusätzlicher Ladestrom Übtr den Rheostaten 16 mit der ziemlieh hohen Impedanz herangeführt, um den Kondensator 8 über den Widerstand 17 weiter aufzuladen« Dementsprechend ist die Spannung am Widerstand 17 positiv und hat dieselbe Polung wia der Emitter deB Unijunction-Traneistors 7 bezüglich des Kondensators 8. Hierdurch wird die Anode der Mode 2o negativ vorgespannt, so daß die Diode 2o den Stromfluß aus öem KlemmelektroGlen^Kathodenkreis des gesteuerten·Siliciumgleiohrichters 19 blockiert. Wenn öle Spannung am Emitter die Spitzenspannung des Unijunction-Transistore 7 nach einer Zeitspanne erreicht, die in Figur ?b als Einschaltwinfeal OC angegeben ist, wird der Kondensator 8 vom Unijunction-Transistor 7 über die Primärwicklung "9 entladen«. Der erste Impulszug mit dem Klemmeignal
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in der Phase nach Figur ?b wird durch den Impulstransformator 9 auf die Sekundärwicklung 9_ gekoppelt und durch die Diode 11 und der Klemmelektrode und Kathode des Gleichrichters 2 zugeführte Dieser Impuls sucht den Gleichrichter 2 einzuschalten und den Strom von der Klemme 1 durch die Kathode und Anode des Gleichrichters 2 hindurchzuleiten, vorausgesetzt, daß seine Anode positiv zu seiner Kathode ieto Da die Belastung 3 induktiv ist und eine Phasenverschiebung zwischen der zugeführten Spannung und den Strom verursachen kann, kann die Anodenspannung des Gleichrichters 2 noch nicht positiv sein» so daß dieser nicht bei diesem ersten Impuls eingeschaltet wirdo
Um. sicherzustellen, daß der gesteuerte Gleichrichter 2, wenn erwünscht, eingeschaltet wird, wird von dem Auslfieekreie 6 ein Impulszug, erzeugt. Wenn der Kondensator 8 vom Unijunction-Transistor 7 entladen wird, kehrt sich die Polung der Spannung am Widerstand 17 um, so daß die Diode 2o nun in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Der Strom fließt durch diese Diode und die Kleramelektrode und Kathode dee Gleichrichters 19» um diesen während der Erzeugung des ereten Einschaltimpulses einzuschalten« Der Siliciumgleichrichter 19 über brückt plötzlich über den Widerstand 18 den Rh®οstaten16 mit hoher Impedanz, wodurch die Zeitkonstante dieses Ladungsweges merkbar verringert wird, Infolgedessen fließt ein größerer Strom durch den widerstand 17, um den Kondensator 8 schneller auf die Spitzenspannung des Unijunction-Transistors 7 zu bringen* Die Schaltung verhält sich dann'als Kipposzillator; dieser zweite Impuls und die nachfolgenden Impulse des phasengesteuerten Impulszug werden in Zeit spannen erzeugt, die sehr kurz und nahezu gleich sind« Hierdurch ergibt sich eine schnelle Folge von Gatterirapuleen, so daß der steuerbare Gleichrichter 2 in oder kurz nach dem Zeitpunkt ausgelöst wird, in dem seine Anode poeitiv hinsichtlich der Kathode wird. Die Impulsfolge dient auch dazu, den βteuerbaren Gleichrichter leitend zu halten, bis der induktive Belastungsstrom sein Halteniveau erreicht.
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Claims (1)

  1. P a t e η t an β ρ r Ü c h β
    Schaltung zur Steuerung dee zu einer induktivenBelastung fließenden Stroms, in derzwischen der Stromquelle und der Belastung ein steuerbarer Gleichrichter liegt» an den und an die Quelle eine Klemmschaltung und ein Auslasekr eIs angekoppelt sind und das Einschalten des Gleichrientere in einer seitlichen Beziehung zur Spannung der Quelle bewirken» d a d u r oh g e k β η η ζ ei ο h η β t , da13 der Au·» lösekreis (6) eine Schaltung (13) «ur Erzeugung eines Inpulseuges enthält» weloh letztere? in Abhängigkeit Tön einem Zustand phasengesteuert wird» und daß der Impulseug an die Klemmschaltung dee steuerbaren Gleichrichters (?) von einem Gerät (9) derart ankoppelbar let» daß der für die Klemmschaltung benötigte Strom allein dem Impuls sug entnommen wird» " ■■'■:,'"-■"""' - ;■-..· > '-■:"■ ■
    2o Schaltung nach Anspruch 1, d a du r c h g β k e η η -ζ e i ch η e t , daß mit <üem Auslösekreis (6) ein Spannungskreis (?2 - 26 ) in Verbindung steht, der den Eineohaltwinkel ( oC) des CTleichrichters (?) in Abhängigkeit vom abgetasteten Zustand beeinflußt.
    3« Schaltung naoh Anspruch 1 oder ?» d a d u r ο h g β -ken η ze i c h η et ,daß die Schaltung (13) zur Erzeugung des phaBengesteuertenImpulszügeθ einen Kipposzillator mit einer ersten Impedane(16)» mit einer Reak-. tanz (Θ) und rait einem durch eine Spannung auslösbaren, negativen wideratand (7)^^ enthält, daß die^^ Reaktanz (8) bis zur Entladung durch den negativen widerstand (7) über die erste Impedanz (16) aufgeladen wird» und daß eine weitere Impedanz (17, 19) und ein Überbrückungskreie (18) an die Reaktanz (8) derart angeschlossen sind, daß die weiter· Irapedanz (17, 19) 4ie erste (16) bei einer Entladung der Reaktanz (8) Avährend eines Zyklus der von der Quelle (1)
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    abgegebenen Spannung überbrückt! wodurch der phasengesteuerte Irapulszug entsteht,.
    4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der negative Widerstand (7) von einem Unijunction-Transistor gebildet ist, mit dessen Emitterkreis die Reaktanz (8) in Form eines Kondensators in Verbindung steht, und daß das koppelnde Gerät (9) ein Impulstransformator is to.
    5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Impedanz aus einem steuerbaren Siliciumgleichrichter (19) und einer mit der Kleraraelektrode des Gleichrichters (19) verbundenen Impedanz (17) zusammengesetzt ist, welch letztere mit der Reaktanz (8) in Reihe liegt, so daß die bei der Entladung der Reaktanz (8) an der Impedanz (17) entwickelte Spannung den steuerbaren Siliciumgleichrichter (?) einschaltet«
    6. Schaltung nach Anspruch 1,dadurch ge ken nz e i ohne t , daß der Auslösekreis (6) zwei Dioden (35, 36) enthält, von denen die eine zwischen der Stromquelle (1) und der Schaltung (13) zur Erzeugung des Iropulezuges und die andere av/iachen dieser Schaltung (13) und dem einen Anschluß einer Zenerdiode (3?) derart angeschlossen ist, daß in der Schaltung (13) von der Zenerdiode (3?) aus eine beschnittene Spannung auftritt.
    7. Schaltung nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet , daß die Reaktanz (8) zusätzlich entsprechend der Grolle der Spannung aus dem Spannungskreis (22 - 26) aufgeladen wird· '
    8. Schaltung nach Ansprüchen 1-7,dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (1) mehrphasig ist und jeder Thase (1, 1', 1 "^iftabhänjiger, gesonderter Auslösekreia (6. 6·, 6" ) zugeordnet ist«-
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    abgegebenen Spannung überbrückt, wodurch der phaaenge-Bteuerte Irapulszug entsteht«
    4. Schaltung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k β η η-ze lehnet, daß der negative widerstand (7) von einem Unijunction-Transistor gebildet ist, mit dessen Emitterkreis die Reaktanz (8) in Form eines Kondensators in Verbindung steht, und daß das koppelnde Gerät(9) ein Impulstransformator ist«,
    5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e -
    k e η η ζ e lc h η e t , daß die weitere Impedanz aus einem steuerbaren ivliciumgleichrichter (19) und einer mit der Klemmelektrode des Gleichrichters (19) verbundenen Impedanz (17) zusammengesetzt ist, welch letztere mit der Reaktanz (8) in Reihe liegt, so daß die bei der Entladung der Reaktanz (8) an der Impedanz (17) entwickelte Spannung den steuerbaren Siliciumgleichrichter (?) einschaltet.
    6. Schaltung nach Anspruch 1, da durch g e k β ri η- ■ zeichnet ,daß der Aualösekreis (6) zwei Dioden (35, 36) enthalt, von denen die eine zwischen der Stromquelle (1) und der Schaltung (13) zur Erzeugung des Impulszuges und die andere zv/isehen dieser Schaltung (13) und dem einen Anschluii einer Zenerdiode (3?) derart angeschlossen ist, daß in der Schaltung (13) von der Zenerdiode (32) aus eine beschnittene Spannung auftritt.
    7. Schaltung nach Anspruch 3» d a d u r c h ge k en nzeichnet, daß die Reaktanz (8) zusätzlich entsprechend der Gröi3e der Spannung aus dem Spannungskreis (22 - 26) aufgeladen wird ο
    8. Schaltung nach Ansprüchen 1 - 7» d a du rc h g β kennzeichnet , daß die Stromquelle (1) mehrphasig ist und jeder Phase (1,-. 11, 10^uftäbhängiger, gesonderter Auslösekreis (6, 6% 6" ) zugeordnet ist*
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    9β Schaltune nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungskreis (2? - ?6) gleichzeitig den Einschaltwinkel ( <£■ ) aller eteuerbaren Gleichrichter (2, P1, 2") beeinflußt. -
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    Leerseite
DE1613668A 1966-04-25 1967-03-02 Schaltungsanordnung zur Steuerung des von einer Wechselstromquelle zu einer induktiven Last fließenden Stromes Expired DE1613668C3 (de)

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