DE1937060C3

DE1937060C3 - Anordnung zur Erzeugung von Zündimpulsen zur Steuerung eines steuerbaren Stromrichters

Info

Publication number: DE1937060C3
Application number: DE19691937060
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl.-Ing. 1000 Berlin Schraeder
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-07-16
Filing date: 1969-07-16
Publication date: 1980-01-10
Also published as: DE1937060B2; FR2051789B3; SE359414B; FR2051789A7; LU61244A1; BE753509A; DE1937060A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung von Zündimpulsen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Anordnung ist aus der polnischen Zeitschrift »PRZEGLAD ELEKTROTECHNICZNY«, Warschau, 1967, Heft 8, Seiten 321 bis 324 bekannt.

Bei der bekannten Anordnung wird der Kondensator über einen parallel zu diesem geschalteten Transistor mit vorgeschaltetem Entladewiderstand entladen. Wegen der Spannungsabfälle am Entladewiderstand und am Transistor kann der Kondensator nicht bis auf Null entladen werden. Auch besteht die Gefahr, daß gar kein Zündimpuls abgegeben wird, wenn der Eingang des Verstärkers übersteuert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Erzeugung von Zündimpulsen anzugeben, die auch bei einer Übersteuerung des Verstärkers mit Sicherheit einen Zündimpuls abgibt und bei der der Kondensator bis auf Null entladen werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Anordnung der eingangs angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Infolge der Reihenschaltung des Kondensators mit dem Stromkonstanthalter kanri der Kondensator exakt auf Null entladen werden. Durch entsprechende Einstellung des konstanten Stromes des Stromkonstanthalters kann der Kondensator sogar, wenn dieses aus irgendwelchen Gründen erforderlich sein sollte, auf negative Werte aufgeladen werden Vor allen Dingen weist die Anordnung nach der Erfindung jedoch den Vorteil auf. daß mit Sicherheit auch dann ein Zündimpuls abgegeben wird, wenn der Eingang des Verstärkers übersteuert wird. Mit Hilfe des ersten Widerstandes ist auf die Kondensatorspannung eine zusätzliche Spannung aufgesetzt. Diese Gesamtspannung bzw. der daraus resultierende Strom wird mit dem Steuersignal verglichen. Das bedeutet, daß die Steuerspannung /ur Ansteuerung des Steuerwinkels /x = 0 nicht exakt den Wert der definiert begrenzten Amplitude der Kondensatorspannung aufweisen muß, sondern auch etwas höher sein darf, wuil auch bei solcher Übersteuerung noch ein Gleichwerden der Steuerspannung mit der resultierenden Spannung möglich ist. wobei dann ein /ündimpuls ausgelöst wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den IJnteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. I zeigt teils in schcmatischer Darstellung den schaltungsmäßigen Aufbau und

F i g. 2 den zeitlichen Verlauf verschiedener Spannungen.

Der eine Belag eines Kondensators 7 ist mit einer ersten Stromschiene C verbunden, die das Potential Null aufweist und deshalb üblicherweise als Nullschicne bezeichnet wird, Der andere Belag des Kondensators 7 ist über einen ersten Widerstand 8 und die ISftiitter-Kol-

leklor-Strecke eines ersten Transistors 11 mit einer zweiten Stromschiene B, die negatives Potential aufweist, sowie über einen Stromkonstanthalter 1 mit einer dritten Stromschiene A, die positives Potential führt, verbunden. Der nur schematisch dargestellte Stromkonstanthalter 1 kann in bekannter Weise aus einer Transistoranordnung mit Konstantstromverhalten bestehen. Der Eingang eines Verstärkers 4 ist einerseits über einen zweiten Widerstand 3 mit einer Steuerspannung Ua beaufschlagt, die die Ausgangsspannung einer Regelanordnung sein kann. Andererseits ist der Eingang des Verstärkers 4 über einen dritten Widerstand 9 mit der dem Kondensator 7 zugewandten Elektrode des Transistors 11 verbunden. Zur Widerstandsanpassung ist ein als Impedanzwandler arbeitender zweiter Transistor 12 vorgesehen. Ober einen mit der Stromschiene A verbundenen vierten Widerstand 2 kann dem Verstärkereingang zusätzlich ein einstellbarer konstanter Strom zugeführt werden. Parallel zum Kondensator 7 ist eine Zenerdiode 5 geschaltet, zu der eine Diode 6 in Reihe liegt Eine den Transistor 11 steuernde netzsynchrone Spannung U_%y„ beaufschlagt über einen Vorwiderstand 10 den Steuereinr.ang des Transistors 11. Parallel zur Steuerstrecke ist darüber hinaus eine Diode 13 geschallet. Als Verstärker 4, der nur schematisch dargestellt ist, kann ein Differenz-Operations-Verstärker bzw. ein Komparator verwendet werden. Diese Verstärker arbeiten bekanntlich nach dem »Auf-Zu«-Prinzip. d. h„ bei positivem Eingang ist der Ausgang negativ und bei negativem Eingang ist der Ausgang positiv. Im vorliegenden Beispiel bedeutet das, daß der Ausgang des Verstärkers 4 schlagartig negativ wird, wenn die Steuerspannung Ua größer als eine Spannung LZ₁ wird, gleich große Widerstände 3 und 9 vorausgesetzt. Solange die Steuerspannung Ua kleiner ist als die Spannung Uu wäre die Verstärkerausgangsspannung Ub positiv. Durch bekannte Maßnahmen, z. B. Paralleldioden, kann die eine Polarität der Ausgangsspannung jedoch unterdrückt werden.

Die Funktionsweise der dargestellten Schaltungsanordnung ist Mgende: Die net/synchrone Spannung i/„„ mit der in F i g. 2a dargestellten Kurvenform schaltet den Transistor 11 über den Vorwiderstand 10 ein. Die Diode 13 verhindert, daß die zulässige Basis-Emitter-Spannung des Transistors 11 überschritten wird. Der Transistor 11 kann auch über einen an die Nullschiene C angeschloss?nen Schalttransistor g\ schaltet werden, wenn die synchrone Spannung U^_n aus irgendeinem Grund potentialmäßig mit der Nullschiene verbunden ist. Beim Durchschalten des Transistors 11, z.B. im Zeitpunkt r₀. springt ü," Spannung U\ über dem Kondensator 7 und dem Widerstand 8 auf den Wert der Versorgungsgleichspannun^ Lh- Dabei lädt sich der Kondensator 7 über den Widerstand 8 nach etner e-Funktion auf. Die Spannung am Kondensator 7 ist mit lh bezeichnet WiL₁IUg ist, daß der Kondensator 7 vor dem Polaritiiiswechsel der Netzspannung, also vor dem Zeitpunkt f,, die Durchbruchspannungen der Zenerdiode 5 und der Diode 6 erreicht. Das ist in F i g. 2b am waagerechten Verlauf der Spannung II·, vor dem Zeitpunkt /, /u erkennen. Damit die Zenerdiode 5 und die Diode 6 leitend werden, muß in diesem Zeitabschnitt der über den Widerstand 8 fließende Strom größer sein als der des Stromkonstanthalters 1. Zum Zeitpunkt ι, wird die netzsynchrone Spannung U_sr„ negativ, so daß der Transistor U sperrt. Der Kondensator 7 wird somit durch den Stromkonstanthalter 1 linear entladen. Durch Verändern der Größe des Konstantstromes kann die Steilheit der Entladungskennlinie geändert werden. Der konstante Entladestrom kann so eingestellt werden, daß der Schnittpunkt der Kondensatorspannung i/s mit der Nullinie im Zeitpunkt it oder schon davor erfolgt Der

to Konstanthalter 1 kann auch durch einen Widerstand ersetzt werden, wenn in Kauf genommen wird, daß dann die Entladung des Kondensators 7 nach einer e-Funktion verläuft, von der aber nur der Anfangsbereich interessiert, so daß die Änderung der Steigung nicht sehr groß wird. In dem Zeitraum t\ bis it, in dem der Transistor 11 gesperrt ist, ist die Kondensatorspannung Us praktisch gleich der Spannung Uj, weil über den Widerstand 8 während dieser Zeit nur ein sehr kleiner Strom fließt. Der durch die Steuerspannung U* bestimmte Strom wird mit dem durch die Spannung Uj bestimmten Strom verglichen und dem Verstärker 4 zugeführt. In dem Augenblick, in üia.i der durch die Steuerspannung Ut hervorgerufene Strom größer wird als der durch die Spannung U\ hervorgerufene Strom, wird am Ausgang des Verstärkers 4 ein Impu's U_b erzeugt, deich große Widerstände 3 und 9 vorausgesetzt, erfolgt die Impulserzeugung also in dem Zeitaugenblick, in dem der Betrag der Spannung Ua größer wird als der der Spannung Uj. Dabei sind Ua

3ö positiv und Ui negativ.

Damit bei einer Spannung Ut = O mit Sicherheit immer vor dem Zeitpunkt /4 ein Impuls erzeugt wird, kann dem Verstärker 4 über den Widerstand 2 ein konstanter Strom zugeführt werden der im Sinne des von der Steuerspannung Lh gelieferten Stromes wirkt In Fig. 2c ist ein Impuls mit der Breite 180° -a. im Zeitabschnitt /2 bis U dargestellt. Durch den Verstärker 4 nachgeschaltete bekannte Transistoranordnungen kann die Impulslänge im Bedarfsfalle unabhängig von der Aussteuerung, d. h. unabhängig vom Zündverzögerungswinkel ix konstantgehalten werden. Im Zeitabschnitt /2 bis f) ist ein derartiger Impuls angedeutet. An Hand der F i g. 2b und 2c läßt sich leicht erkennen, daß zwischen der Steuerspannung Ut und dem Zündverzögerungswinkel λ ein linearer Zusammenhang besteht und daß ein Schwenkbereich von nahezu 180° elektrisch, der für spezielle Fälle noch erweiterbar ist, vorliegt. Weitere Vorteile sind, daß eine Übersteuerung im Gleichrichterbetrieb bei zu hoher Steuerspannung Ua verhindert wird und daß die Möglichkeit besteht, die Impulsendlage im Wechselrichterbetrieb bei einer definierten Steuersp^nnung. z. B. 0 V, einzustellen.

Das beschriebene Prinzip der Impulserzeugung is*, auch für den Aufbau eines mehrpulsigen Steuergerätes geeignet. Dabei wird zweckmäßigerweise nur eine einzige, allen Kondensatoren des mehrpulsigen Ste'iergerätes gemeinsame Zenerdiode verwendet, so daß der erreichbare Endwert der Kondensatorspannung Lh bei sämtlichen Kondensatoren gleich groß ist. Damit ist die Gewähr für eine gute Impulssymmetrie im Gleichrichterbetrieb gegeben. Die Symmetrie im Wechselrichterbetrieb wird durch die Entladung der Kondensatoren bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erzeugung von Zündimpulsen zur Steuerung eines steuerbaren Stromrichters, bei der ein synchron zur Netzwechselspannung auf eine Spannung definierter Höhe aufgeladener Kondensator netzsynchron mittels eines Stromkonstanthalters linear entladen wird und ein der Kondensatorspannung und ein einer Steuerspannung proportionaler IU Strom miteinander verglichen und dem Eingang eines Verstärkers zugeführt werden, der einen zur Zündung des Stromrichters vorgesehenen Impuls erzeugt, wenn der der Steuerspannung proportionale Strom größer wird als der der Kondensatorspannung proportionale Strom, wobei der eine Belag des Kondensators an eine das Potential Null aufweisende erste Stromschiene angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Belag des Kondensators (7) einerseits über einen ersten Widerstand! [S) und einen ersten im Schaltbetrieb arbeitenden Transistor {!!) an eine zweite Stromschiene (B)der einen Polarität und andererseits über den Stromkonstanthalter (1) an eine entgegengesetzte Polarität aufweisende dritte Stromschiene (A) angeschlossen ist und daß der Eingang des Verstärkers (4) einerseits über einen zweiten Widerstand (3) mit der Steuerspannung (U₄) beaufschlagt und andererseits über einen dritten Widerstand (9) mit der dem Kondensator (7) zugewandten Elektrode des ersten Transistors (11) verbunden is' und daß der Steuereingang des ersten Transistors (11) über einen Vorwiderstand (10) mit einer netzsyuchronen Spannung (LJ„„) beaufschlagt ist.

2. Anordnung nach Anspruch ., dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Steuereingang des ersten Transistors (11) eine ein Überschreiten der zulässigen Basis-Emitter-Spannung verhindernde Diode (13) geschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung von drittem Widerstand (9) und dem Kondenstor (7) zugewandter Elektrode des ersten Transistors (11) die Emitter-Basis-Strecke eines als Impedanzwandler wirkenden zweiten Transistors (12) vorgesehen ist, dessen Kollektor mit der zweiten Stromschiene fZy verbunden ist

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator (7) eine Reihenschaltung, bestehend aus einer Z-Diode (5) und einer zu ihr umgekehrt gepolten Diode (6), geschaltet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des Verstärkers (4) ein zusätzlicher, im Sinne des von der Steuerspannung (U₄) gelieferten Stromes wirkender Strom zugeführt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Verstärkers (4) über einen einstellbaren vierten Widerstand (2) mit der dritten Stromschiene (A) verbunden ist.

7 Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbau eines n-pulsigen Steuergerätes mit n-Kondensatoren, n-Stromkonstanthaltern. η-Transistoren und n-Verstärkern eine ein/ige, allen η-Kondensatoren gemeinsame Z-Diode vorgesehen ist.