DE1763322B2 - Steuereinrichtung für einen Thyristorgleichstromschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für einen Thyristorgleichstromschalter mit zwei ine Steuereinncuung, die sich von der vorgenann-Steuereinrichtung nur dadurch untersche.det, daß H«rt An Einimoulsgeber für den Löschthyristor vorgehen fst!Ä^ vorgeschlagen worden (deutsches Patent .2 76 097).

Bei der vorgeschlagenen Steuereinrichtung .st stets nur einer der beiden Impulsgeber .n Betneb und g.bt Tür den betreffenden Thyristor Steuerimpulse ab, dh, daß die Impulsgeber gegenseitig verr.egelts.nd. D.es SSt auch zu. wenn ein Steuersg.nal von best.mmter Mindestgröße vorhanden oder nicht vorhanden ist, ja sogar wen., sich beide Mehnmpulsgeber bei unterschiedlichen Höhen des Steuersignals in der Impulsabgabe ablösen, was z. B. bei Verwendung eines hysteresebehafteten Spe.chergl.eds als steuernde E.ngangsstukfeSnun Anwendungen, bei denen es erwünscht ist daß die Steuereinrichtung keine Steuerimpulse zur Aufrechterhaltung des Einschaltzustandes des Thyn- «orschalters mehr abgibt, aber auch noch keine Steuermpuhe zum Ausschalten des Schalters l.e ert, wenn das größenmäßig abnehmende Steuersignal e.ne be stimmte Höhe unterschritten und eine bestimmte andere geringere Höhe noch nicht erreicht hat. Auch umgekehrt ist es erwünscht, daß die Steuereinrichtung keine Steuerimpulse zur Aufrechterhaltung des,Ausschaltzustands mehr abgibt und auch noch keine Steuerimpulse zum Einschalten des Thyristorschalters l.e ert, wenn das größenmäßig zunehmende Steuersignal e.ne bestimmte Höhe überschritten und eine bestimmte andere größere Höhe noch nicht erre.cht hat. Es ist also erwünscht, daß innerhalb eines bestimmten Bereichs der Höhe des Steuersignals weder Einschalt- noch Ausschaltsteuerimpulse von der Steuereinrichtung abgegeben werden, d h, daß in diesem Bereich die Steuereinrichtung ganz verriegelt ist.

Außerdem ist es erwünscht, daß zwischen dem Außerbetriebsetzen des einen Impulsgebers und dem Inbetriebsetzen des anderen eine bestimmte Mindest· wartezeit eingehalten wird, und wenn der Thyristorschalter auf eine überwiegend induktive Last arbeitet, daß die Impulsgeber angenäherte Rechteckimpulse mit ausreichender Impulslänge erzeugen. D.e gegenseitige Verriegelung der Impulsgeber und das Einhalten einer Mindestwartezeit sollen unabhängig von der Hohe, der Form und der Frequenz des Steuersignals bestehen

Die oben beschriebenen Steuereinrichtungen haben diese gewünschten Funktionsmerkmale nicht. Die Erfindung zeigt eine Lösung der Aufgabe, eine derartige Steuereinrichtung auf einfache Weise mit den gewünschten Funktionsmerkmalen auszustatten.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art darin, daß die Mehrimpulsgeber ständig an einer Betnebs-65 gleichspannung liegen, daß eine Verriegelungseinheit vorgesehen ist, die aus zwei hintereinandergeschalteten, von dem Steuersignal antivalent gesteuerten Transistorstufen in Emittcrbasisschaltung besteht, wo-

bei der Kollektorwiderstand der zweiten Transistorstufe in dem an der Betriebsgleichspannung liegenden Ladestrompfad für das ftC-Glied des einen Mehrimpulsgebers liegt, während der Koliektorwiderstand der erjten Transistorstufe im Ladestrompfad des an der Beiriebsgleichspannung liegenden ÄC-Glieds des anderen Mehrimpulsgebers liegt und der zweite Transistor dem HC-GWed des einen Mehrimpulsgebers und der erste Transistor dem ÄC-Glied des anderen Mehrimpulsgebers parallel geschaltet sind, daß ferner das Steuersignal über einen ohmschen Eingangsspannungsteiler der Basis des Transistors der ersten Transistorstufe der Verriegelungseinheit zugeführt ist und daß die Spannungsteilungsverhältnisse vom Eingangsspannungsteiler so- »rie vom Kollektorwiderstand der ersten Transistors«!- fe und einem Basisvorwiderstand des Transistors der iweiten Traiisistorstufe derart gewählt sind, daß der eine Mehrimpulsgeber nur bei einem bestimmten Mindeststeuersignal und der andere Mehrimpulsgeber nur bei und unterhalb einem bestimmten, niedriger liegenden Steuersignal Steuerimpulse abgibt

Um als Steuersignal entweder die Spannung einer gesonderten elektronischen Steuereinheit oder die Betriebsspannung der Steuereinrichtung und des Thyristorschalters verwenden und diese Spannungen an den Eingang der Steuereinrichtung schatten und voneinander trennen zu können, dient gemäß einer Ausbildung der Erfindung als Steuersignal über einen einpoligen Schalter die Betriebsspannung oder bei geöffnetem Schalter die Spannung einer gesonderten elektronisehen Steuereinheit.

Um Steuerimpulse mit ausreichender Impulslänge, beispielsweise mit 50 bis 100 μ5 Impulslänge zu erzeugen, ist die Erfindung dadurch weiter ausgebildet, daß über das ÄC-Glied der Mehrimpulsgeber der Emitter des zugehörigen Doppelbasistransistors mit dem einen Pol der Betriebsgleichspannungsquelle verbunden, und der ohmsche Widerstand sowie der Kondensator des RC-GWeds größenmäßig entsprechend der gewünschten Länge der abzugebenden Steuerimpi'lse gewählt sind.

An einem Ausführungsbeispiel wird nun an Hand der F i g· 1 bis 3 im folgenden die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Schaltung der Steuereinrichtung für einen Thyristorgleichstromschal ter,

F i g. 2 eine Übersicht über die Arbeitsweise der Steuereinrichtung in Funktion von der Höhe eines Steuersignals,

F i g. 3 ein Diagramm mit einer Folge von Steuerimpulsen.

Die Steuereinrichtung umfaßt einen Mehri.npulsgeber 1 für den Hauptthyristor und einen Mehrimpulsgeber 2 für den Löschthyristor eines Thyristorgleichstromschalters, welchen eingangsseitig eine Verriegelungseinheit 3 gemeinsam zugeordnet isi, die in Abhängigkeit von der Höhe eines am Eingang dieser Einheit zugeführten Steuersignals Usi entweder nur den Impulsgeber 1 oder nur den Impulsgeber 2 in Betrieb setzt oder beide Impulsgeber im Ruhezustand hält. Die Impulsgeber sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit je einem Oszillator 11 bis 15 bzw. 21 bis 25, der einen Doppelbasistransistor 11 bzw. 21 enthält, und je einem Transistorverstärker 16 bzw. 26 einstufig aufgebaut. Am Ausgang der Verstärkerstufen 16 und 26 ist zur Übertragung der Steuerimpulse an die betreffenden Thyristoren ein Impulsübertrager 17 bzw. 27 mit je einem dazu parallelgeschalteten Freilaufventil 18 bzw. 28 angeschlossen. Die Verriegelungseinheit 3 ist zweistufig aufgebaut und besteht aus zwei gleichen nacheinandergeschalteten Transistorstuien 31, 32 und 37, 38. Dem Eingang der vorderen Transistorstufe wird da-» Steuersignal Ust über einen ohmschen Spannungsteiler 33, 34 zugeführt Als Steuersignal kann entweder die Ausgangsspannung einer in F i g. 1 nicht eingezeichneten gesonderten elektronischen Steuereinheit oder die Betriebsgleichspannung Ub für die Steuereinrichtung herangezogen werden. Da diese Betriebsgleichspannung, an der alle drei Teile 1 bis 3 der Steuereinrichtung gemeinsam angeschlossen sind, mit beispieisweise etwa 30 Volt wesentlich höher ist als die beispielsweise 5 bis 7 Volt betragende Spannung einer nicht dargestellten gesonderten Steuereinheit ist zwischen dem positiven Pol der Betriebsspannung und der Basiszuleitung zum Transistor 31 ein einpoliger mechanischer Schalter 35 vorgesehen. Beim Schließen desselben gibt der Impulsgeber 1 Steuerimpulse an den Hauptthyristor ab, beim öffnen gibt der Impulsgeber 2 Steuerimpulse an den Löschthyristor ab. Gleiches gilt bei vorhandenem bzw. n>cht vorhandenem Steuersignal aus der gesonderten Steuereinheit wobei der Schalter 35 geöffnet ist Diese Wirkungszuordnung ergibt sich daraus, daß der Kollektor des Transistors 31 über einen ohmschen Widerstand 36 mit dem Emitter des Doppelbasistransistors 21 verbunden ist, welcher zusammen mit einem ÄC-Glied 22,23 sowie den ohmschen Widerständen 24 und 25 den Steueroszillator des Mehrimpulsgebers 2 bildet und daß der Kollektor des Transistors 37 mit dem Emitter des Doppelbasistransistors 11 verbunden ist der zusammen mit entsprechenden Elementen 12 bis 15 den Steueroszillator des Mehrimpulsgebers 1 bildet. Bei diesen Oszillatoren liegt das RC-Glied 12, 13 bzw. 22, 23 zwischen dem negativen Pol der Betriebsgleichspannung und dem Emitter des Doppelbasistransistors 11 bzw. 21. Die Widerstände 14, 15 bzw. 24. 25 sind die Basis 1- bzw. Basis !!-Widerstände der Doppelbasistransistoren 11 und 21. Zur Erzeugung leistungsstarker Steuerimpulse ist den Oszillatoren je eine Verstärkerstufe mit Schalttransistor 16 bzw. 26 nachgeschaltet, die am Widerstand 14 bzw. 24 gesteuert ist und in ihrem Kollektorkreis einen Impuls-Übertrager 17 bzw. 27 enthält. Die Impulslänge der rechteckförmigen Steuerimpulse wird maßgebend durch die Kapazität 12 bzw. 22 der RC-Glieder und durch die Größe der ohmschen Widerstände 13 bzw. 23 und 14 bzw. 24 vorgegeben.

Erscheint am Eingang der Verriegelungseinheit 3 ein Steuersignal mit ausreichender Größe, so wird der Transistor 31 aufgesteuert und der Transistor 37 gesperrt. Die Kapazität 12 wird jetzt über die Widerstände 38 und 13 geladen. Die Emitterdurchbruchspannung der Doppelbasistransistoren 11 und 21 ist aber niedriger als die Betriebsspannung, so daß der Transistor 11 aufgesteuert und der Impulsgeber 1 in Betrieb gesetzt wird und Impulse abgibt, bevor die Kapazität 12 Betriebsspannung angenommen hat. Der impulsgeber 1 wird gegenüber dem Erscheinungszeitpunkt des Steuersignals verzögert in ßetrieb gesetzt und die Verzögerung ist hauptsächlich durch die Kapazität 12, die Größe des Widerstands 38 und die Emitterdurchbruchspannung des Doppelbasistransistors 11 bestimmt. Geht man davon aus, daß vor dem Erscheinen des Signals die Steuereinrichtung und somit auch der Impulsgeber 2 bereits an Betriebsspannung gelegt, der Transistor 31 gesperrt und der Transistor 37 ausgesteuert ist, so ist in diesem Zustand, d. h. bei nicht vorhandenem

Steuersignal, der Impulsgeber 2 in der gleichen Weise wie jetzt der Impulsgeber 1 in Betrieb. Beim Erscheinen des Steuersignals wird, wie oben dargelegt, der Transistor 31 aufgesteuert und dabei das RC-Glied 22. 23 zusammen mit dem ohmschen Widerstand 36 durch den aufgesteuerten Transistor 31 kurzgeschlossen. Es wird dadurch die Kapazität 22 entladen und damit die periodische Folge des Entladens und Widerladens dieser Kapazität unterbrochen, d. h. der Impulsgeber 2 außer Betrieb gesetzt. In der gleichen Weise wird umgekehrt beim Wegnehmen des Steuersignals und Aussteuern des Transistors 37 der in Betrieb befindliche Impulsgeber 1 außer Betrieb gesetzt, während der Impulsgeber 2 in Betrieb gesetzt wird.

Die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung weist verschiedene Vorteile auf. Dadurch, daß die Widerstände 36 und 23 bzw. 13 im Vergleich zum Widerstand 32 bzw. 38 niederohmig sind, kann der eine Mehrimpulsgeber noch vor dem Einsetzen des anderen Impulsgebers außer Betrieb gesetzt werden, wenn sich das Steuersignal sehr schnell ändert.

Weiter kann die Spannungsaufteilung am Spannungsteiler 33,34 in Verbindung mit der Spannungsaufteilung an den Widerständen 32 und 39, letzterer ist der Basiswiderstand des Transistors 37, so gewählt werden, daß, wie es die F i g. 2 zeigt, einerseits der Impulsgeber 2 erst in Betrieb gesetzt wird, wenn das abnehmende Steuersignal weniger als 2 Volt beträgt, und andererseits der impulsgeber 1 erst in Betrieb gesetzt wird, wenn das zunehmende Steuersignal mindestens beispielsweise 5 Volt beträgt. Zwischen den Signalhöhen von 2 bis 5 Volt liegt ein Bereich, in welchem keiner der beiden Impulsgeber 1, 2 in Betrieb ist. Mit der Verriegelungseinheit 3 wird daher sichergestellt, daß nicht nur die Abgabe von Steuerimpulsen durch einen der Impulsgeber verhindert ist, solange der andere Impuls liefert, sondern auch daß entsprechend der F i g. 2 zwischen den Arbeitsbereichen I und 2 der beiden Impulsgeber ein ausreichender Sicherheitsabstand 3 liegt, in welchem beide Impulsgeber in Ruhe sind, und daß außerdem jeder Impulsgeber schneller außer Betrieb als in Betrieb gesetzt wird.

F i g. 3 zeigt eine zeitliche Folge der rechteckförmigen Steuerimpulse 1, zuerst vom Impulsgeber 2 und anschließend vom Impulsgeber 1 in Funktion von der Höhe des Steuersignals Usi abgegeben. Mit (2 ist die kurze zeitliche Verzögerung bezeichnet, mit der der Impulsgeber außer Betrieb gesetzt wird, nachdem das zunehmende Steuersignal 2 Volt erreicht hat. <i und a sind die Verzögerungen beim Inbetriebsetzen der entsprechenden Impulsgeber, η ist der Zeitraum, in welchem beide Impulsgeber außer Betrieb sind.

Zum gleichzeitigen Steuern mehrerer Hauptthyristoren werden Steuerimpulse mit entsprechend hoher Leistung insbesondere solche mit größerer Stromstärke erforderlich. In diesem Falle kann der Verstärkerstufe 16 des Impulsgebers 1 über eine Umkehrstufe eine zusätzliche Verstärkerstufe nachgeschaltet werden, die in ihrem Kollektorstromkreis den lmpulsübertager 17 enthält.

Die Steuereinrichtung gemäß der F i g. 1 kann selbstverständlich, wenn die Polarität der Betriebsspannung entgegengesetzt ist, auch mit Transistoren des komplementären Typus aufgebaut sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspiüche:

   1. Steuereinrichtung für einen Thyristorgleichstromschalter mit zwei oszillierenden Mehrimpulsgebern, welche jeweils einen Doppelbasistransistor und ein diesen periodisch steuerndes ÄC-Glied aufweisen, und gemeinsam so gesteuert sind, daß bei einem vorhandenen Steuersignal bestimmter Größe nur der eine Mehrimpulsgeber Steuerimpulse für einen Hauptthyristor und bei nicht vorhandenem Steuersignal nur der andere Mehrimpulsgeber Steuerimpulse für einen Löschthyristor des Thyristorgleichstromschalters jeweils über einen Impulsübertrager abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrimpulsgeber (1, 2) ständig an einer Betriebsspannung (Ub) liegen, daß eine Verriegelungseinheit (3) vorgesehen ist, die aus zwei hintereinander geschalteten, von dem Steuersignal (Usi) antivalent gesteuerten Transistorstufen (31,32; 37, 38) in Emitterbasisschaltung besteht, wobei der Kollektorwiderstand (38) der zweiten Transistorstufe (37, 38) in dem an der Betriebsgleichspannung (Ub) liegenden Ladestrompfad für das ÄC-Glied (13, 12) des einen Mehrimpuisgebers (1) liegt, während der Kollektorwiderstand (32) der ersten Transistorstufe (31,32) im Ladestrompfad des an der Betriebsgleichspdnnung (Ub) liegenden KC-Glieds (23, 22) des anderen Mehrimpulsgebers (2) liegt und der zweite Transistor (37) dem KC-Glied (13, 12) des einen Mehrimpulsgebers (1) und der erste Transistor (31) dem KC-Glied (23, 22) des anderen Mehrimpulsgebers (2) parallel geschaltet sind, daß ferner das Steuersignal (IAr) über einen ohmschen Eingangsspannungsteiler (33, 34) der Basis des Transistors (31) der ersten Transistorsstufe (31, 32) der Verriegelungseinheit (3) zugeführt ist und daß die Spannungsteilungsverhältnisse vom Eingangsspannungsteiler (33, 34) sowie vom Kollektorwiderstand (32) der ersten Transistorstufe (31, 32) und einem Basiswiderstand (39) des Transistors (37) der zweiten Transistorstufe (37, 38) derart gewählt sind, daß der eine Mehrimpulsgeber (1) nur bei einem bestimmten Mindeststeuersignal (Usi) und der andere Mehrimpulsgeber (2) nur bei und unterhalb einem bestimmten, niedriger liegenden Steuersignal (Usi) Steuerimpulse abgibt.

   2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuersignal (Usi) über einen einpoligen Schalter (35) die Betriebsgleichspannung (Ub) oder bei geöffnetem Schalter (35) die Spannung einer gesonderten elektronischen Steuereinheit dient.

   3. Steuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geKeiit.zeichnet, daß übei das RC-Glied (13,12 bzw. 23. 22) der Mehrimpulsgeber (1 bzw. 2) der Emitter des zugehörigen Doppelbasistransistors (11 bzw.

   21) mit dem einen Pol der Betriebsgleichspannungsquelle (Ub) verbunden, und der ohmsche Widerstand (13 bzw. 23) sowie der Kondensator (12 bzw.

   22) des /?C-Glieds größenmäßig entsprechend der gewünschten Länge der abzugebenden Steuerimpulse gewählt sind.

   oszillierenden Mehrimpulsgebern, welche jeweils einen nTopelbasistransistor und ein diesen per.od.sch «eierndes ÄC-Glied aufweisen und geme.nsam so ge-Ξη sSd daß bei einem vorhandenen Steuersignal Smtrner Größe nur der eine Mehnmpulsgeber Steuerimpulse für einen Haupttyhnstor und be. nicht vorhandenem Steuersignal nur der andere Mehnmpuls-Ser Steuerimpulse für einen Löschtynstor des Thynftorgleictatromschalters jeweils über e.nen lmpuls-