DE1920916C - Einrichtung zum Steuern eines statischen Wechselstromschalters mit zwei Thyristoren in Gegen-Parallelschaltung - Google Patents

Description

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Die Ei findung betrifft eine Einrichtung zum Steuern wechselspannung geladen, bei der der zuerst geeines statischen Wechselstromschalters mit zwei Tby- schaltete Thyristor mit Rückwärtsspanrtung belastet ristoren in Gegenparallelschaltung, bei der die Thy- ist, und der Steuerkondensator steuert mit seinem ristoren abwechselnd so lange bei jedem Nulldurch- Entladestrom den betreffenden Thyristor bereits am gang der Speisewechselspannung geschaltet werden 5 Ende der Halbperiode auf. Andererseits ist es mög- und dabei der Wechselstromschalter jeweils paket- lieb, daß der Steuerkondensator des jeweils durch weise Wechselstromperioden auf den Verbraucher Folgesteuerung geschalteten Thyristors noch nach schaltet, wie eine Steuerspannung bestimmter Größe einer letzten Stromflußhalbperiode genügend Ladung vorhanden ist und bei der die Thyristoren durch den hat, so daß der betreffende Thyristor während der Entladestrom je eines Steuerkondensators auf- io nun folgenden Belastung mit Rückwärtsspannung gesteuert und geschaltet werden, der jeweils während aufgesteuert bleibt. In beiden Fällen entstehen erder dem Schalten vorausgehenden Halbperiode der höhte Sperrverluste in den betreffenden Thyristoren, Speisewechselspannung über einen Gleichrichter und was nicht erwünscht ist.

einen Widerstand durch die Speisewechselspannung Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch

geladen wird, insbesondere der Steuerkondensator 15 vermieden, daß im Steuerstromkreis des jeweils zu-

des jeweils ruerst geschalteten Thyristors über ein erst geschalteten Thyristors in Reihe mit dem be-

von der Stcaerspannung gesteuertes Schaltelement treffenden Steuerkondensator ein Schalttransistor ge-

und des anschließend geschalteten Thyristors durch schaltet ist und diesem ein spannungsbegrenzendes

die Verbraucherspannung geladen wird (Folge- Element parallel geschaltet ist, daß zugleich auch die

steuerung). ao Spannung des Steuerkondensators begrenzt und daß

Die charakteristische Arbeitsweise des statischen der Schalttransistor erst kurz vor dem Nulldurch-Wechselstromschalters, ein schaltbares Steuermittel gang der Speisewechselspannung, wenn die Wechselzum Steuern der Leistung elektrischer Verbraucher, spannung die i?egrenzte Kondensatorspannung unter · besteht darin, daß eine Wechselspannung stets in den schreitet, den Steuerstrom einschaltet, daß ferner de Nulldurchgängen auf einen Verbraucher geschaltet as Steuerkondensator des durch Folgesteuerung geschal- und von diesem abgeschaltet wird, so daß jeweils teten Thyristors einen zweiten Entladestromkreis aufeine Gruppe zusammenhängender Schwingungszüge weist, der über einen Gleichrichter, einen Widerstand der Wechselspannung auf der Verbraucher geschaltet und den Verbraucherstromkreis führt, den statischen sind. Als solcher wird der statische Wechselstrom- Wechselstromschalter jedoch umgeht,
schalter von der Fachwelt auc : als Vollwellenschal- 30 Um zu verhindern, daß der Steuerkondensator des ter oder Nullspannungsschalier bezeichnet und wird durch Folgesteuerung geschalteten Thyristors beim im Unterschied zu Phasenanschnittschaltern regel- Entladen über den zweiten Entladestromkreis durch technisch dort angewendet, wo schnelle Veränderun- die Speisewechselspannung auf die entgegengesetzte gen einer Regelgröße nicht möglich und auch nicht Polarität, bei der der Stsuerkondensator den betrefnötig sind, insbesondere bei Wärmesteuerungen aller 35 fenden Thyristor nicht mehr aufsteuern kann, um-Art, gelegentlich auch für die Drehzahlverstellung geladen wird, ist die Steuerschaltung gemäß der Ervon Elektromotoren, bei denen der Anker als findung durch einen am Steuerkondensator einseitig Schwungmasse wirkt und die stromfreien Zeitab- stromleitenden Nebenschlußpfad mit einer Gleichschnitte überbrückt. richterdiode weiter ausgebildet, die die gleiche PoIa-

Bei Wärmesteuerungen mittels Wechselstromschal- 40 rität wie der Gleichrichter im zweiten Entladestrom-

ter ist zweierlei üblich. Einmal kann die Verbrau- kreis aufweist.

cherleistung durch ein taktweises Schalten des Ver- Im Steuerstromkreis des jeweils zuerst geschalteten brauchers an die Stromquelle dosiert werden mit Thyristors kann als spannungsbegrenzendes Element Hilfe eines Taktgebers, z. B. eines astabilen Multi- eine Z-Diode verwendet werden. Ferner ist zur Bevibrators, der das Taktverhältnis und/oder die Takt- 45 grenzung des Entladestromes des Steuerkondensators frequenz — letztere von einer Steuergröße ge- ein Widerstand mit dem Schalttransistor in Reihe gesteuert — angibt. Des weiteren kann die Verbrau- schaltet.

chcrlcislung beispielsweise nach dem Zweipunkt- Zur näheren Beschreibung der Erfindung wird auf

Rcgelverfahren dosiert werden, wobei zwei Schwell- die Zeichnung Bezug genommen. In der Zeichnung

wrrte den Regelbereich begrenzen sowie das Sehlie- 50 ist das Schaltbild eines Wechselstromschalters mit

ßen und rtlfnen des Wcchselstromschaltcrs vorgeben. zwei antiparallelgeschalteten Thyristoren 1 und 2 und

Cicgcnübcr einem Phasenanschnittschaltcr hat der einer Steuereinrichtung dargestellt, mit Aufnahme Wechselstromschalter einige gewichtige Vorteile. Er- des Steuerspannungsgebers 3 sowie der erfindungswiihnt sei hier nur, daß er auch bei Verwendung von mäßigen Schaltungsteile wie die bekannte Steuer-Thyristoren als Stellglieder keine Funkstörungen ver- SS schaltung ausgeführt ist. Die betreff enden Schaltungsufsachcn kann, daß die Einschaltverluste der Thyri- teile sind in der Zeichnung deutlich hervorgehoben, stören gering sind und daß das Wechselstromnetz mit Mit dem Wechselstromschalter ist ein Wechsel' vollen .Schwingungszügen gleichmäßig durch den stromverbraucher 4 in Reihe geschaltet und an eine Verbraucher belastet wird. Speisewechselspannung, beispielsweise zwischen der

Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung zum 60 Phase P und dem Mittelpunkt MP eines Wechsel-Steuern eines statischen Wcchselstromschaltcrs mit Stromnetzes, angeschlossen. Mit Hilfe der Steuerein' zwei Thyristoren in Ciegenparallelschaltung und geht richtung des Wechselstromschalter wird nach dem aus von einer bekannten Steuerschaltung der ein- Eintreffen eines Schaltbefehles aus dem Steuerspan' leitend bezeichneten Art, bei der der Wechselstrom- nungsgeber3 jeweils in einem Nulldurchgang der schultur von einem frei laufenden Multivibrator 65 Wechselspannung zuerst der Thyristor 1 und im (Taktgeber) gcstcucrl wird. nächsten Nulldurchgang durch Folgesteuerung der

Hui dieser Steuerschaltung wird der Stcucrkoiiden- Thyristor 2 aufgestcucrt. Bei fortbestehender Steuer-

sutor jeweils während der Halbperiode der Speise- spannung werden abwechselnd in jedem Nulldurch'

gang die Thyristoren X und 2 erneut aufgesteusrt, so daß im Verbraucher 4 der volle Wechselstrom fließt. Beide Thyristoren werden in bekannter Weise durch den Entladestrom je eines Kondensators 51 bzw. 61 (Steuerkondensator) aufgesteuert und der S betreffende Kondensator während der Halbperiode der Speisewechselspannung, die der Durchlaßhalbperiode der Thyristoren unmittelbar vorausgeht, durch die Netzspannung geladen. Der Teil der Steuereinrichtung, der den Thyristor 1 steuert, ist in der Zeichnung mit 5 und der andere Teil, der den Thyristor 2 steuert, ist mit 6 bezeichnet. Durch einen von der Steuerspannung stromleitend gesieuerten Schalttransistor 7 wird für den Steuerkondensator 51 der Ladestrom eingeschaltet, sobald an der Phase P die Speisewechselspannung gegenüber dem Mittelpunkt negativ wird. Dann fließt über den Schalttransistor?, den Kondensator Sl, einen Widerstand 52 und einen Gleichrichter 53 der Ladestrom. Der Entladestromkreis des Steuerkondensators 51 und zu- ao gleich Steuerstromkreis des Thyristors 1 geht aus vom Kondensator 51 über eine Gleichrichterdiode 54 und die Steuerstrecke des Thyristors 1, der ein Wider- «tand55 parallel geschaltet ist, des weiteren über einen erfindungsgemäß vorgesehenen Schalttransistor 57 mit Vorwiderstand 56, dem eine spannungsbegrenzende Diode 58 so gepolt parallel geschaltet ist, daß sie die Ladespannung des Kondensators 51 auf einem Niveau unterhalb des Scheitelwertes der Wechselspannung und ferner die Spannung am Schalttransistor 57 begrenzt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Entladestrom des Steuerkondensators 51 mit Hilfe des Transistors 57 gesperrt ist und damit das Aufsteuern des Thyristors 1 während der Halbperiode, in der die Wechselspannung in der Rücl tfärtsrichtung am Thyristor 1 liegt und dieser gesperrt ist, verhindert wird. Erst kurz vor dem Spannungsnulldurchgang wird an der Phase P die Wechselspannung positiver als die Ladespannung des Kondensators 51, so daß der Schalttransistor 57 den Entladestrom einschaltet und den Thyristor 1 aufiteuert. Lade- und Entladezeit der beiden Steuerkondensatoren 51 und 61 können so gewählt werden, daß der Steuerstrom genügend lange andauert, damit die Thyristoren einen gegenüber der Wechsel-Spannung nacheilenden Strom einschalten können. Wenn mittels des Thyristors 1 der Verbraucherstrom eingeschaltet ist, wird im Teil 6 der Steuereinrichtung durch die Spannung am Verbraucher 4 über eir.en Gleichrichter 63 und einen Widerstand 62 der Steuerkondensator 61 geladen. Währenddessen liegt am Thyristor 2 nur eine geringe Sperrspannung, so daß hier gegen ein vorzeitiges Aufsteuern des Thyristors 2 kein sperrender Schaller vorgesehen zu sein braucht. Beim nächsten Nulldurchgang der Speisewechselspannung schaltet der aufgesteuerte Thyristor 2 dsn Verbraucherstrom ein, so daß am Thyristor 1 eine geringe Sperrspannung liegt. Indessen wird der Steuerkondensator 61 über den Entladestromkreis 61, 66, 2 entladen, während der Steuerkondensator 51 über den weiterhin angesteuerten Transistor? und die Diode S3 wieder geladen wird. Für den Kondensator 61 ist erftndungsgemiSß noch ein zweiter Entladestromkreis vorgesehen, über den eine beim Kondensator 61 am Ende der Schließzeit des Schalters, wenn Thyristor 1 nicht mehr aufgesteuert ist, etwa noch vorhandene Ladung über einen Gleichrichter 69 mit Vorwiderstand 68, ferner über die Speisewechselspannungsquelb und den Verbraucher 4 entladen werden kann. Eine Gleichrichterdiode 64 mit der ersichtlichen Polung parallel zum Steuerkondensator 61 verhindert, daß der Steuerkondensator 61 bei diesem Entladen in der entgegengesetzten Polarität geladen werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Steuern eines statischen Wechselstromschalters mit zwei gegenparallelgeschalteten Thyristoren, bei der die Thyristoren abwechselnd so lange bei jedem Nulldurchgang der SpeisewechselsF^nnung geschaltet werden und dabei der Wechselstromschalter jeweils paketweise Wechselstromperioden auf den Verbraucher schaltet, wie eine Steuerspannung bestimmter Größe vorhanden ist und bei der die Thyristoren durch den Entladestrom je eines Steuerkondensators aufgesteuert und geschaltet werden, der jeweils während der dem Schalten vorausgehenden Halbperiode der Speisewechselspannung über einen Gleichrichter und einen Widerstand durch die Speisewechselspannung geladen wird, insbesondere der Steuerkondensator des jeweils zuerst geschalteten Thyristors über ein von der Steuerspannung gesteuertes Schaltelement und der des anschließend geschalteten Thyristors durch die Verbraucherspannung geladen wird (Folgesteuerung), dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerstromkreis des jeweils zuerst geschalteten Thyristors (1) in Reihe mit dem Steuerkondensator (51) ein Schalttransistor (57) geschaltet ist und diesem ein spannungsbegrenzendes Element (58) parallel geschaltet ist, das zugleich auch die Spannung des Steuer-, kondensators (51) begrenzt, und daß der Schalttransistor (57) erst kurz vor dem Nulldurchgang der Speisewechselspannung, wenn die Wechselspannung die begrenzte Kondensatorspannung unterschreitet, den Steuerstrom einschaltet, daß ferner der Steuerkondensator (61) des durch Folgesteuerung geschalteten Thyristors (2) einen zweiten Entladestromkreis aufweist, der über einen Gleichrichter (69) mit Vorwiderstand und den Verbraucherstromkreis führt, den statischen Wechselstromschalter (1, 2) jedoch umgeht.

2. Hinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkondensator (61) des durch Folgesteuerung geschalteten Thyristor (2) einer einseitig siromleitenden Nebenschluß mit einer Gleichrichterdiode (64) hat, der die gleiche Polung wie der Gleichrichter (69) des zweiten Entladestromkreises aufweist,

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung einer Z-Diode als spannungsbegrenzendes Element.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Entladestromes des Steuerkondensators (51) ein Widerstand (56) mit dem Transistor (57) in Reihe liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen