DE1942358C3 - Verfahren zur Zündung von elektrischen Ventilgruppen und Anordnung zur Durchführung der Verfahren - Google Patents

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren zur Zündung von elektrischen Ventilgruppen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bis 3. Die Erfindung hat auch eine Schaltungsanordnung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren zum Gegenstand.

Bei Stromrichterschaltungen, die auf Gegenspannung arbeiten, besteht die Gefahr, daß nach der Zündung einzelne Ventile wieder löschen und die noch leitenden Elemente den vollen Laststrom übernehmen müssen, wodurch sie überlastet und zerstört werden können. Dies beruht darauf, daß der Haltestrom für die Ventile von einem Exemplar zum anderen verschieden ist. Um diesen Mangel zu beheben, wurden bereits die folgenden Maßnahmen vorgeschlagen:

a) Der Zündimpuls wird in den Schnittpunkt der pulsierenden Gleichspannung und der größtmöglichen Gegenspannung gelegt. Diese Lösung hat den erheblichen Nachteil, daß bei kleinerer Gegenspannung ein beträchtlicher Verlust an Spannungszeitfläche auftritt.

b) Es finden Dauerimpulse Verwendung, welche den ganzen Zeitraum möglicher Zündungen überdekken. Hierdurch werden aber in unerwünschter Weise die Steuerleistungen erhöht, und der Aufwand für die Impulsübertrager steigt

c) Es wird eine starke Induktivität in den Lastkreis eingeschaltet Der hierfür notwendige Aufwand ist dann wesentlich größer als beim Eingreifen in die Gittersteuerung.

Durch die deutsche Patentschrift 8 52 577 ist ein Verfahren zur Zündung elektrischer Baugruppen bekannt, bei dem zum Steuern von Gleichrichtern oder Wechselrichtern in Dreiphasen-Brückenschaltung an das Gitter jedes Ventils bzw. jeder Ventilgruppe Doppelimpulse angelegt werden, wobei der zweite sog. Nachzündimpuls vom ersten sog. natürlichen Zündzeitimpuls einen vorbestimmten Abstand von z. B. 60 elektrischen Graden aufweist. Dabei sind relativ lange Nachzündimpulse erforderlich, um den Zeitraum, in dem Nachzündungen erforderlich werden, sicher zu überdekken. Dies erfordert relativ hohe Steuerleistungen und hohen Aufwand für Impulsübertrager.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei elektrischen Ventilgruppen der eingangs genannten Art mit relativ geringen Steuerleistungen für Nachzündungen auszukommen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1,2 oder 3 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 ist im Anspruch 4 gekennzeichnet.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Nachzündimpulse erst so spät wie möglich bzw. nicht früher als nötig gegeben werden und somit relativ kurz sein können. Die Auslösung dieser Nachzündimpulse erfolgt zu stromabhängigen und somit veränderlichen Zeitpunkten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine halbgesteuerte, symmetrische Brückenschaltung,

F i g. 2a ein Spannungs-Zeit-Diagramm und F i g. 2b ein Strom-Zeit-Diagramm.

In F i g. 1 ist mit 1 eine erste Diode, mit 2 eine zweite Diode, mit 3 ein erster Thyristor und mit 4 ein zweiter Thyristor bezeichnet. Die zugehörigen Beschaltungselemente Γ, 2', 3', 4' (vorzugsweise /iC-Glieder, bzw. C-Glieder) sind bekanntlich wegen des Trägerspeichereffektes notwendig. Eine Gegenspannungsquelle 5, beispielsweise eine Batterie oder eine Gleichstrommaschine und eine hierzu in Reihe geschaltete Induktivität 6 liegen an den Gleichstromklemmen der aus den Elementen 1,2,3,4 gebildeten Gleichrichterbrücke, die man halbgesteuert nennt, weil nur die Thyristoren 3, 4 steuerbar sind. Eine Wechselstromquelle 7 ist mit den Wechselstromanschlüssen der Brücke verbunden.

Zur Erläuterung der bei einer Schaltung gemäß F i g. 1 auftretenden Vorgänge sei die F i g. 2 betrachtet.

In Fig. 2a ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate sind Spannungen u aufgetragen. Hierbei bedeutet uc die pulsierende Gleichspannung der Gleichrichterbrücke, Us die konstante Spannung einer Gegenspannungsquelle. Vom Zeitpunkt k an überwiegt die Spannung Uc die Spannung Us, so daß der die Last 5, 6 durchfließende Strom ic (F i g. 1 und F i g. 2b) ansteigt. Der Stromkreis schließt sich unter Annahme der durch den nichtunterbrochenen Spannungspfeil Uj der Wech-

selstromquelle 7 gegebenen Potentiale über die Elemente 3,6,5,2,7. Die Ventile 1,4 sind gesperrt. Zum Zeitpunkt h ist uc = Us- Der Strom ic hat seinen Maximalwert erreicht und fällt im weiteren Verlaufe, je nach Größe der Drossel 6, mehr oder weniger rasch wieder ab. Kurz nach dem Zeitpunkt fe gelten die durch den gestrichelten Pfeil U₁ bedingten Potentiale. Um eine möglichst große Spannungszeitfläche, d. h. einen möglichst großen Gleichspannungsmittelwert der Gleichrichterbrücke zu erhalten, wird der Thyristor 4 möglichst nahe zum Zeitpunkt h, den man natürlichen Zeitpunkt nennt, gezündet. Der Rechteckimpuls in F i g. 2a deutet dies an. Der Strom ic sinkt weiter, da Uc im Zeitraum f2 bis u kleiner ist als Us. Nach Ablauf des für die vorliegenden Zusammenhänge nicht wesentlichen Kommutierungsvorganges schließt sich der Stromkreis über 4, 6, 5, 1, 7. Die Ventile 2, 3 sind gesperrt Der Strom /_c beginnt erst zum Zeitpunkt h wieder zu steigen, da dann die Spannung Uc die Spannung Us überwiegt

Bei großen Lastströmen ist es erforderlich, die Gleichrichterbrücke nicht aus Einzelventilen, sondern aus Ventilgruppen aufzubauen, die eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Einzelventilen umfassen. Falls nun der Strom ic unter einen Grenzwert Vg fällt, können einzelne Ventile infolge ungleicher Strom-Spannungs-Kennlinien den Wert ihres Haltestromes unterschreiten und löschen. Beim Wiederanstieg des Stromes ic müssen die nicht gelöschten Ventile den Gesamtstrom übernehmen, was zu ihrer Beschädigung oder Zerstörung führen könnte. Dies wird durch Nachzündimpulse vermieden.

Zur Erzeugung dieser Nachzündimpulse sind verschiedene Methoden möglich:

1) Es wird der Laststrom gemessen, der beim Oberschreiten des Grenzwertes i'c zur Auslösung eines Zündimpulses dient

2) Es wird der Ventilgruppenstrom gemessen, der ebenfalls beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes zur Auslösung des Zündimpulses dient

3) Es wird der Strom der Einzelventile gemessen und beim Überschreiten des maximal zulässigen Stromwertes ein Nachzündimpuls erzeugt

In F i g. 1 ist eine einphasige, halbgesteuerte, symmetrische Brückenschaltung wiedergegeben. Die beschriebenen Verfahren sind aber auch auf mehrphasige oder vollgesteuerte oder unsymmetrische Schaltungen anwendbar. Weiterhin könnte der Nachzündimpuls auch wesentlich später als zum Zeitpunkt U abgegeben werden, beispielsweise beim Überschreiten einer vorbestimmten oberen Schwelle von ic, welche dem zulässigen Belastungsstrom eines Einzelventils entspricht Schließlich sind die Verfahren nicht nur bei Brückenschaltungen, sondern auch bei Mittelpunktschaltungen anwendbar, und statt der konstanten Gegenspannung könnte eine oberwellenhaltige Gegenspannung vorhanden sein.

Als Gerät zur Ausführung des Verfahrens findet zweckmäßigerweise ein solches Verwendung, das einen Hallgenerator, einen Schmitt-Trigger und ein Zündgerät umfaßt. Der Hallgenerator signalisiert das Abfallen und Wiederansteigen des Stromes, der Schmitt-Trigger spricht beim Überschreiten einer vorbestimmten Größe der Hallspannung an und gibt den Zündimpuls frei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zündung von Gruppen elektrischer Ventile, die aus parallelgeschalteten Einzelventilen bestehen und auf eine Gegenspannung arbeiten, wobei bereits gezündeten Ventilgruppen in zeitlichem Abstand vom natürlichen Zündzeitpunkt ein Nachzündimpuls erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des Nachzündimpulses jeweils bei ansteigendem Laststrom im Zeitpunkt des Überschreitens eines vorbestimmten Laststrom-Grenzwertes (i'c) eingeleitet wird.

2. Verfahren zur Zündung von Gruppen elektrischer Ventile, die aus parallelgeschalteten Einzelventilen bestehen und auf eine Gegenspannung arbeiten, wobei bereits gezündeten Ventilgruppen in zeitlicheni Abstand vom natürlichen Zündzeitpunkt ein Nachzündimpuls erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des Nachzündimpulses jeweils bei ansteigendem Ventilgruppenstrom im Zeitpunkt des Überschreitens eines vorgegebenen Grenzwertes (i'c) des Ventilgruppenstromes eingeleitet wird.

3. Verfahren zur Zündung von Gruppen elektrischer Ventile, die aus parallelgeschalteten Einzelventilen bestehen und auf eine Gegenspannung arbeiten, wobei bereits gezündeten Ventilgruppen in zeitlichem Abstand vom natürlichen Zündzeitpunkt ein Nachzündimpuls erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des Nachzündimpulses jeweils bei ansteigendem Strom eines jeden Einzelventils im Zeitpunkt des Überschreitens eines vorbestimmten Grenzwertes (i'c) dieses Einzelventilstromes eingeleitet wird.

4., Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hallgenerator zur Bestimmung des den Nachimpuls auslösenden Stromes sowie ein die Ventilzündgeräte steuernder Schmitt-Trigger für die Bestimmung des auslösenden Stromgrenzwertes vorgesehen ist.