DE1763751B2 - Impulsgenerator für eine mit einer Wechselspannung synchrone Impulsfolge mit einstellbarem Phasenwinkel - Google Patents

Impulsgenerator für eine mit einer Wechselspannung synchrone Impulsfolge mit einstellbarem Phasenwinkel

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Description

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eingangs genannten Art so aufzubauen, daß mit nur kondensator KI parallelzuschaltenden, veränderbaren
zwei Transistoren Impulse mit steilen Flanken Spannungsteiler abgegriffen werden.
erzeugbar sind. Weiterhin besteht der Impulsgenerator aus einem
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch zweiten Transistor p2, dessen Emitter-Kollektorgelöst, daß der ersten Diode die Reihenschaltung aus 5 Strecke über einen Widerstand an die Gkichspaneinem zweiten Widerstand und einer zweiten Diode nungsquelle und übsr eine Diode η 6 an die Steuerparallel geschaltet ist, wobei diese Diode so gepolt strecke eines Triacs/>3 angeschlossen ist und dessen ist, daß sich der Kondensator über sie, den zweiten Steuerstrecke über einen Widerstand r4 und eine Wide/stand und die Kollektor-Emitter-Strecke des Diode n4 einen Steuerstrom erhält, der diesen Tranersten Transistors entladen kann, daß zu der Steuer- io sistor öffnet Zwischen dan Widerstand r4 und der strecke des ersten Transistors außerdem der zweite Diode n4 liegt eine weitere Diode n3, deren Anode Widerstand parallel geschaltet ist, daß der Kollektor- mit dem Kollektor des Transistorspl verbunden ist Emitter-Strecke des ersten Transistors die Steuer- Ober die Laststrecke des Triac p3 ist eine Bespannungsquelle so über eine dritte derart gepolte lastung L an die Wechselspannungsquelle Un ange-Diode parallel geschaltet ist, daß die Spannung, auf is schlossen, an der auch der Gleichrichter G liegt
die sich der Kondensator auflädt, auf die Höhe der Zur Erläuterung der Funktion dieser Anordnung Steuergleichspannung begrenzt i=t, daß durch die wird auf die F i g. 2 verwiesen. In Zeile a der F i g. 2 Steuerstrecke des zweiten Transistors über sine vkrir ist der Verlauf der über den Widerstand rl an die Diode ein ihn öffnender Steuerstrom fließt, daß die Steuerstrecke des Transistors pl gelegten Steuergleich-Reihenschaltung aus der vierten Diode und der ao spannung Ug gezeigt Diese Spannung Ua ist die unSteuerstrecke des zweiten Transistors über eine geglättete, durch Vollweggleicluichtung aus der syufünfte, derart gepolte Diode der Emitter-Kollektor- chronisierenden Wechselspannung Un abgeleitete Strecke des ersten Transistors parallel geschaltet ist Gleichspannung. Mit Ausnahme eines kleinen Bedaß der ί t uerstrom über die fünfte Diode abfließt, reiches t, bis f, (F i g. 2, Zeile a), in dem die Spanwenn die Emitter-Kollektor-Spannung am ersten 35 nung fast oder ganz Null ist, ist die Spannung groß Transistor einen durch die Schwellwerte der vienen genug, um den Transistor pt über den Widerstand rl Diode und der Steuerstrecke des zweiten Transistors auszusteuern. Damit kann sich der Kondensator Kl bestimmten Wert unterschreitet. vom Zeitpunkt tt an über den Widerstand r3 auf den
Vorzugsweise kann der Impulsgenerator als Steuer- Wert der Vergleichsspannung Us aufladen, was in
satz für über eine Last an einer Wechselspannungs- 30 Fig. 2, Zeile b, die den Spannungsverlauf an der
quelle liegende steuerbare Halbleiterbauelement ver- Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors ρ 1 und
wendet werden. Insbesondere ist dabei an sogenannte den Verlauf der Kondensatorspannung darstellt,
Triacs gedacht, die sich von Thyristoren dadurch un- wiedergegeben ist. Der Widerstand r3 ist so bemessen,
terscheiden, daß ein Stromfluß in beiden Richtungen daß die Aufkdezeit des Kondensators im Vergleich
durch denselben Klemmen zugeführte Steuerimpulse 35 zur Dauer einer Halbwelle der Wechselspannung Un
steuerbar ist. sehr klein ist. Zum Zeitpunkt r, wird der Transistor ρ 1
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs- wieder leitend gesteuert, so daß sich der Kondensa-
beispieles in Verbindung mit den Figuren näher er- tor Kl über dessen Kollektor-Emitter-Strecke, die
läutert. Es zeigt Diode η 1 und den Widerstand r 2 entladen kann.
F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, 40 Wenn — wie vorausgesetzt — die Entladezeitkonstante
F i g. 2 den Spannungsverlauf an einigen Punkten wesentlich größer als die Ladezeitkonstante ist, er-
des Impulsgenerators nach F i g. 1 und gibt sich der in Zeile b der F i g. 2 für zwei Vergleichs-
F i g. 3 einen Wechselstromsteller mit drei Im- spannungen ί/siund Us3 wiedergegebene sägezahn-
pulsgeneratoren gemäß F i g. 1. artige Verlauf der Kondensator und der Tran-
Der in F i g. 1 gezeigte Impulsgenerator besteht 45 sistorspannung Un. Dieser Verlaif stellt in erster Anim wesentlichen aus einem Transistor ρ 1, dessen näherung einen Ausschnitt aus einer cos-Kurve dar Kollektor-Emitter-Strecke die Reihenschaltung eines und ist auf die differenzierende Rückführung über Kondensators K1 und einer Diode «2 parallel ge- Kondensator Kl und Widerstand r2 zurückzuführen, schaltet ist. Diese Reihenschaltung liegt über einem Solange das Potential am Kollektor von ρ 1 minderelativ niederohmigen Widerstand /O auch an einer 50 stens um den Schwellwert der Diode «3 größer als Gleichspannungsquelle, die aus einem Gleichrichter G, das Potential des Verbindungspunktes B der Dioden »3 einem Ventil n8 und einem Speicher-Kondensator Kl und n4 ist, ist «3 gesperrt und pt durchlässig. Sinkt besteht. Der Diode η 2 ist die Reihenschaltung aus die Kondensatorspannung auf einen Wert V1, bei einer weiteren Diode nl und einem Widerstand r2 dem das Potential an der Kathode der Diode «3 zuparallel geschaltet, wobei diese Diode so gepolt ist, 55 züglich ihres Schwellwertes kleiner als das Potential daß sich der Kondensator ΑΊ bei leitendem Tran- am Punkt B ist, so fließt der Steuerstrom für den sistor ρ 1 über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistor ρ 1 durch die Diode n3 ab. Der Transistor Transistorspl, die Diode «2 und den Widerstand r2 pl sperrt damit. Dieser Sperrvorgang erfolgt sehr entladen kann. Die Steuerstrecke des Transistors ρ I schnell, da sich der durch die Diode m3 fließende ist über einen Widerstand rl und den Gleichrichter G 60 Strom aufteilt und einerseits durch den Transistor pl an eine Wechselspannungsquelle Un und außerdem und andererseits in den schon teilweise entladenden an den Widerstand r2 angeschlossen. Dieser Wider- Kondensator Kl fließt. Der Steuerstrom für den Transtand ist relativ hothohmig, so daß die Entladezeit sistor pt reißt also sehr schnell ab, wodurch die gedes Kondensators Kl groß gegenüber seiner Auflade- wünschte Steilheit des Spannungseinsatzes an der zeit ist. An die Kollektor-Emitter-Strecke des Tran- 65 Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors pl erreicht sistors ρ 1 ist über eine Diode nl eine Steueispannungs- wird.
quelle augeschlossen, die eine einstellbare Vergleichs- Dieser Vorgang wiederholt sich in jeder Halbwelle
spannung Us liefert; sie kann von einem dem Speicher- der Wechselspannung. An der Emitter-Kollektor-
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Strecke entsteht dann eine Impulsfolge, deren Fre- beginnen, der der niedrigeren Vergleichsspannung Ust, quenz gleich der doppelten Frequenz der Wechsel- bezogen auf die Vergleichsspannung Usu entspricht, spannung ist. Die Spannung, auf die der Kondensa- Es ist ersichtlich, daß mit steigender Vergleichsspantor K1 aufgeladen wird, ist durch die Höhe der Steuer- nung Us der Transistor ρ 2 immer später sperrt, so gleichspannung Us bestimmt, die an der Kollektor- 5 daß der am Ausgang des Transistors p2 auftretende Emitter-Strecke des Transistors ρ 1 liegt. Je größer Spannungsimpuls immer kürzer wird. Die Impulse diese Steuergleichspannung ist, um so größer ist auch enden aber in jedem Fall zur Zeit /4, d. h. mit der der Spannungswert, auf den der Kondensator Kl auf- Sperrung des Transistors ρ 1. Mit dieser Anordnung geladen wird. Die Zeit, die die Kondensatorspannung lassen sich daher Steuerimpulse erzeugen, deren benötigt, um auf einen bestimmten Wert abzusinken, io Breite 180° —λ beträgt. Dabei ist « = ωί2 bzw. wird mit steigender Steuergleichspannung größer. eof,.
Damit wächst auch die Zeit, in der das Potential am Fig. 2d zeigt den zeitlichen Verlauf der Last-Kollektor des Transistors ρ 1 bis auf die Größe des spannungen Ujn die bei Phasenanschnittssteuerung Basispotentials des Transistors p2 abgefallen ist. Mit in den Zeitpunkten tt oder f, an der Last L liegen.
Hilfe der Größe der Steuergleichspannung Us kann 15 Besonders vorteilhaft läßt sich mit η Impulsgeneradaher der Zeitpunkt, zu welchem der Transistor ρ 2 toren die Leistungsaufnahme eines n-phasigen Verbezüglich der synchronisierenden Wechselspannung brauchers steuern, wenn in jeder Phasenleitung ein Un bzw. der Gleichspannung Ug sperrt, eindeutig steuerbarer Gleichrichter liegt In F i g. 3 ist die Verbestimmt werden. Wendung solcher Impulsgeneratoren für einen drei-Die Ausgangsspannung UPt des Transistors ρ 2 ist ao phasigen Verbraucher gezeigt. Dabei ist für jede in Zeile c der F i g. 2 dargestellt. Dabei ist mit ausge- Phase ein Impulsgenerator (r, s, 1) vorgesehen. Als zogener Linie eine Impulsfolge gezeigt, bei der die Synchronisierspannungen werfen diesen Impulsgene-Impulse jeweils im Zeitpunkt J8 beginnen, der der rela- ratoren jeweils die Spannung zwischen der entsprechentiv hohen Vergleichsspannung CZs1 entspricht. Mit den Phasenleitung und dem Sternpunkt des Vergestrichelten Linien ist eine andere Impulsfolge dar- 25 brauchers zugeführt. Die Vergleichsspannung Us isi gestellt, bei der die Impulse jeweils im Zeitpunkt tt allen Impulsgeneratoren gemeinsam.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Sternpunkt und der entsprechenden Phasenleitung Patentansprüche: zugeführt ist
1. Impulsgenerator, der eine mit einer Wechsel-
spannung synchrone Impulsfolge mit einstellbarem S
Phasenwinkel abgibt, mit einem periodisch, aufgeladenen und entladenen Kondensator, der in
Reihe mit einer ersten Diode und einem ersten Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulsgenera-
Widerstand an dne Gleichspannungsquelle auge- tor, der eine mit einer Wechselspannung synchrone schlossen und Ober die Diode und den Widerstand io Impulsfolge mit einstellbarem Phasenwinkel abgibt, mit einer Zeitkonstante aufladbar ist, die klein mit einem periodisch aufgeladenen und entladenen gegen die Wechselspannungsperiodendauer ist, Kondensator, der in Reihe mit einer ersten Diode und mit einem ersten Transistor, dessen Kollektor- einem ersten Widerstand an eine Gleichspannungs-Emitter-Strecke zu der Reihenschaltung aus der quelle angeschlossen und über die Diode und den ersten Diode und dem Kondensator ia gleicher 15 Widerstand mit einer Zeitkonstante aufladbar ist, die 'Polung wie die erste Diode parallel geschaltet ist klein gegen die Wechselspannungsperiodendauer ist, und parallel zu dessen Steuerstrecke sine Span- mit einem ersten Transistor, dessen Koliektor-Emitternungsquelle liegt, die eine aus der Wechselspan- Strecke zu der Reihenschaltung aus der ersten Diode nung abgeleitete, ungeglättete Gleichspannung und dem Kondensator in gleicher Polung wie die liefert, mit einer Steuerspannungsquelle, die eine ao erste Diode parallel geschaltet ist und parallel zu einstellbare Vergleichsspannung liefert, deren Höhe dessen Steuerstrecke eine Spannungsquelle liegt, die den Sperrzeitpunkt eines zweiten Trans stors in eine aus der Wechselspannung abgeleitete, ungeglätbezug auf die Wechselspannung bestimmt, wobei tete Gleichspannung liefert, mit einer Steuerspannungsan der Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten quelle, die eine einstellbare Vergleichsspannung Hefen, Transistors die Impulsfolge abgenommen wird, as deren Höhe den Sperrzeitpunkt t.nes zweiten Trandadurch gekennzeichnet, daß der sistors in bezug auf die Wechselspannung bestimn t, ersten Diode («2} die Reihenschaltung aus einem wobei an der Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten zweiten Widerstand (rl) und einer zweiten Diode Transistors die Impulsfolge abgenommen wird,
(nl) parallel geschaltet ist, wobei diese Diode (nl) Ein solcher Impulsgenerator ist bekannt (US-PS
so gepolt ist, daß sich der Kondensator (Kl) 30 3 243 711, insbesondere Fig. 10). Bei diesem beüb <"r sie, den zweiten Widerstand (rl) und die kannten Impulsgenerator wird eine der Differenz-Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors spannung aus der Kondensatorspannung und *W (pl) entladen kann, daß zu der Steuerstrecke des einstellbaren Vergleichsspannung entsprechende S anersten Transistors (pl) außerdem der zweite nung in einer Brückenschaltung gebildet. Diese Span-Widerstand (rl) parallel geschaltet ist, daß der 35 nung liegt an der Steuerstrecke des zweiten Tran-Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors sistors. Dieser wird dann gesperrt, wenn die Konden-(pl) die Steuerspannungsquelle so über eine dritte satorspannung einen durch die Vergleichsspannung derart gepolte Diode (n7) parallel geschaltet ist, bestimmten Wert unterschreitet. Zu Beginn jeder daß die Spannung, auf die sich der Konden- Periode der Wechselspannung wird der Kondensator sator (Kl) auflädt, auf die Höhe der Meuergleich- 40 infolge eines kurzzeitigen Sperrens des ersten Transpannung begrenzt ist, daß durch die Steuer sistors und damit während eines kurzzeitigen Aufstrecke des zweiten Transistors (pl) über eine hebens des durch den ersten Transistor bewirkten vierte Diode («4) ein ihn öffnender Steuerstrom Kurzschlusses des Ladekreises schnell aufgeladen, fließt, daß die Reihenschaltung aus der vierten worauf der zweite Transistor wieder leitend wird. An Diode (m4) und der Steuerstrecke des zweiten 45 der Kollektor-Emitter-Strecke dieses Transistors tre-Transistors (pl) über eine fünfte, derart gepolte ten also Impulse auf, deren Folgefrequenz von der Diode (n3) der Emitter-Kollektor-Strecke des Frequenz der Wechselspannung und deren Phasenlage ersten Transistors (pl) parallel geschaltet ist, daß von der Vergleichsspannung abhängt. Bei dem der Steuerstrom über die fünfte Diode (n3) abfließt, bekannten Impulsgenerator wird mit den an der wenn die Emitter-Kollektor-Spannung am ersten 50 Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors abTransistor (pl) einen durch die Schallwelle der genommenen Impulsen ein frei laufender Sperrvierten Diode («4) und der Steuerstrecke des schwinger angesteuert. Der frei laufende Sperrzwiiten Transistors (pl) bestimmten Wert unter- schwinger erzeugt Reihenimpulse großer Impulsschreitet, frequenz, die entweder direkt oder nach Gleichrich-
2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, gekenn· 55 tung als Impulsfolgen des Impulsgenerators beispielszeichnet durch die Verwendung als Steuersatz für weise für Steuerzwecke verwendet werden. Die Reihenüber eine Last an einer Wechselspannung liegende impulse besitzen eine steile Anstiegsflanke. Die steuerbare Halbleiterelemente. Anstiegsflanke der am zweiten Transistor abge-
3. Steuersatz nach Anspruch 2, dadurch gekenn- nommenen Impulse sind weniger steil und können für zeichnet, daß zur Steuerung von η steuerbaren 60 manche Steuerzwecke nicht eingesetzt werden. Um Halbleiterbauelementen, von denen jeweils eines ihre Steilheit zu vergrößern, ist dem zweiten Tranin einer Phasenleitung eines n-phasigen Ver- sistor ein dritter nachgeschaltet, der den Sperrbrauchers mit zusätzlichtai Sternpunkt liegt, schwinger ansteuert. Mit dem bekannten Impulsn Impulsgeneratoren vorgesehen sind, denen die- generator werden zwar Impulsfolgen mit steilen selbe steuerbare Gleichspannung (Us) zugeführt 65 Anstiegsflanken erhalten, ab?r es ist hierfür ein gesonist, und daß diesen als die zur Erzeugung der derter Sperrschwinger vorzusehen, womit der bekannte ungeglätteten Gleichspannung benötigte Wechsel- Impulsgenerator im Aufbau kompliziert und teuer ist. spannung jeweils die Wechselspannung zwischen Es besteht die Aufgabe, einen Impulsgenerator der
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