DE1942359C3 - Anordnung zur Zündung von steuerbaren elektrischen Ventilen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Zündung von steuerbaren elektrischen Ventilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Anordnung ist durch die DE-OS 88177 bekannt. Dort wird zur Vermeidung einer Überlastung einzelner steuerbarer Halbleiterventile, die in Stromrichterschaltungen in Reihen- und/oder Parallelschaltung zum Einsatz kommen, der Zündimpuls für diese Ventile in Abhängigkeit vom Erreichen einer Durchlaß-Spannung am Ventil gegeben. Eine Sperrvorrichtung, die abhängig von der an der Ventilschaltung liegenden Wechselspannung gesteuert wird verzögert erforderlichenfalls die Auslösung der Zündimpulse. Der Einfluß einer eventuell vorhandenen Gegenspannung auf die Kommutierung der Ventile wird hierbei nicht berücksichtigt.

Um auch bei lückendem Strom die elektrischen Ventile ordnungsgemäß zu zünden, wurde bereits an die folgenden Maßnahmen gedacht:

a) Der Zündimpuls wird in den Schnittpunkt der pulsierenden Gleichspannung uc und der größtmöglichen Gegenspannung Ui 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 überdecken. Hierdurch wird aber in unerwünschter Weise die Steuerleistung erhöht, und der Aufwand für die Impulsübertrager steigt

c) Es wird eine starke Induktivität in den Lastkreis eingeschaltet. Der hierfür notwendige Aufwand

wird dann jedoch wesentlich größer als beim Eingreifen in die Gittersteuerung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Unzulänglichkeiten zu beheben.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine selbsttätige Anpassung des vom tatsächlichen Spannungsnulldurchgang am Ventil aus gemessenen Sicherheitswinkels bis zur Zündfreigabe in Abhängigkeit von den jeweils herrschenden Spannungsverhältnissen erreichbar ist, wobei'eventuell vorhandene Gegenspannungen berücksichtigt werden. Es läßt sich damit eine größere Spannungyzeitfläche und somit ein besserer Wirkungsgrad der Ventile erreichen.

Die nachfolgenden Ausführungen lassen auch die bei lückendem Strom auftretenden Probleme erkennen.

F i g. 1 gibt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung wieder;

F i g. 2a zeigt ein Spannungs-Zeit- Diagramm;
F i g. 2b zeigt ein Strom-Zeit-Diagramm;
F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Freigabegeräts.
In Fi 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 ÄC-Glieder bzw. C-Glieder) sind bekanntlich wegen des Trägerspeichereffektes notwendig. Eine Gegenspannungsquelle 5, beispielsweise eine Batterie oder eine Gleichstrommaschine und eine hierzu reihengeschaltete Induktivität 6 liegen an den Gleichstromklemmen der aus den Elementen 1,2,3,4 gebildeten Gleichrichterbrücke, die man als unsymmetrisch und halbgesteuert bezeichnet, weil nur die Thyristoren 3, 4 steuerbar sind. Eine Sekundärwicklung 7 eines Stromrichtertransformators ist mit den Wechselstromanschlüssen der Brücke verbunden. Mit der Bezugsziffer 8 wird ein Freigabegerät bezeichnet, das den Zündimpuls eines nicht wiedergegebenen Zündgeräts unter vorbestimmten Bedingungen freigibt. Für den Thyristor 3 ist ein gleiches Gerät 8 vorgesehen, das zu demselben Abgriff der Wicklung 7, jedoch zur Anode des Thyristors 3 führt.

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 f, und auf der Ordinate sind Spannungen u aufgetragen. Hierbei bedeutet Uc die pulsierende Gleichspannung der Gleichrichterbrücke, l/₅ eine konstante Spannung der Gegenspannungsquelle. Vom Zeitpunkte an überwiegt die Spannung u_G die Spannung Ui, so daß der die Last 5, 6 durchfließende Strom ic (F i g. 1 und F i g. 2b) ansteigt. Sofern die durch den nicht unterbrochenen Pfeil Uj des Gleichrichtertransformators gegebenen Potentiale gelten, schließt sich der Stromkreis über die Elemente 4,6, 5,1, 7. Die Ventile 2, 3 sind gesperrt. Bei U ist ua = £Λ· Der Strom k, hat seinen Maximalwert erreicht und fällt danach, je nach der Größe der Drossel 6, mehr oder weniger rasch wieder ab. Kurz nach h treten die durch den gestrichelten Pfeil Uj gegebenen Potentiale auf. Der Zeitpunkt h ist also der natürliche Zündzeitpunkt für den Thyristor 3. Kurz nach h kann die Zündung dieses Thyristors erfolgen. Das Ventil 3 wird aber zwischen /3

bis U wieder stromlos, da in diesem Zeitraum der Gleichstrom ic lOckt, d. h. auf den Wert 0 absinkt, weil Us nach wie vor die Spannung Uc überwiegt und die Induktivität nicht ausreicht, um den Strom aufrechtzuerhalten.

Gemäß F i g. 1 ist das Freigabegerät 8 an einen Abgriff der Sekundärwicklung 7 des Stromrichtertransformators und an die Kathode des Thyristors 4 gelegt. Es dient demnach nicht das Merkmal positiven Potentials an der Anode des Thyristors 4 allein zur Freigabe des Zündimpulses, es wird vielmehr mit Hilfe des genannten Abgriffs, der sich insbesondere experimentell leicht richtig einstellen läßt, sin tieferes Potential mit dem Potential der Gegenspannungsquelle 5 verglichen. Auf solche Weise ist es erreichbar, daß bei Lückbetrieb die Zündung auch bei Veränderung der Spannung Us stets kurz nach dem Zeitpunkt U erfolgt. Es kann sich hierbei um einen Nachimpuls zu einem vorgängigen Impuls zum Zeitpunkt h oder bei dessen Fehlen um einen ersten Impuls handeln (F i y. 2a).

In Fig.3 ist mit 9 ein erster, mit 10 ein zweiter Transistor, mit 11 ein erster, mit 12 ein zweiter Kondensator bezeichnet. Die Sezugszahl 13 betrifft eine Zenerdiode, die Bezugszahl 14 einen Transformator. Weitere Widerstände und Dioden sind nicht besonders bezeichnet. Kollektor, Emitter und Basis der Transistoren sind mit dem Buchstaben K, E, B versehen. Die Klemmen A, B stellen den Eingang des Freigabegerätes 8 dar, die Klemmen Q D den Ausgang, der auf das Steuergerät wirkt A führt liber einen nicht gezeigten Vorwiderstana zum Abgriff an der Wechselspannungsquelle, Bzu einer Elektrode des Thyristors.

Nimmt man an, daß zu einem bestimmten Zeitmoment an der Klemme A ein positives Potential, an der Klemme B ein negatives Potential besteht und der Transistor 9 öffnet, so fließt im Transformator 14 ein Strom von der Mittelanzapfung in Pfeilrichtung a. Über den Kondensator 12 wird dann in bekannter Weise der Transistor 10 geöffnet, so daß im Transformator 14 ein Strom in Pfeilrichtung b auftritt Der astabile Multivibrator schwingt und erzeugt in der Sekundärwicklung des Transformators 14 eine Wechselspannung e, die an den Klemmen C, D als Gleichspannung Uf in Erscheinung tritt Sobald diese Gleichspannung einen vorbestimmten Wert überschreitet, gibt das Gerät den Zündimpuls frei, und der zugehörige Thyristor kann gezündet werden.

In F i g. 1 ist eine einphasige, halbgesteuerte, unsymmetrische Brückenschaltung wiedergegeben. Die beschriebene Zündanordnung läßt sich aber auch auf mehrphasige oder vollgesteuerte oder symmetrische Schaltungen anwenden, und zwar sowohl auf Brückenais auch auf Mittelpunktschaltungen. Weiterhin könnten an die Stelle der Anzapfungen am Transformator 7 Anzapfstellen eines Hilfstransformators bzw. eines Spannungsteilers treten, welche zum Transformator parallel liegen. Schließlich kann die Gegenspannung Us auch oberwellenhaltig sein.

Hierzu 2 JJlatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Zündung von steuerbaren elektrischen Ventilen, die in einer Stromrichterschaltung mit lückendem Strom liegen, umfassend ein Zündgerät und ein Freigabegerät, das seinerseits von einer Freigabespannung gesteuert ist, die aus mindestens einem Teil der die Stromrichterschaltung speisenden Wechselspannung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabespannung (Uf) aus der Ventilspannung und dem Teil der die Stromrichterschaltung speisenden Wechselspannung besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Freigabegerät (8) mit einer Klemme an einen Abgriff der Wechselspannungsquelle (7) und mit der anderen Klemme an die Kathode oder die Anode eines steuerbaren elektrischen Ventils (3,4) geschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle für das Freigabegerät (8) ein Hilfstransformator vorgesehen ist, der mit dem Stromrichtertransformator (7) verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle für das Freigabegerät (8) ein Spannungsteiler vorgesehen ist, der mit dem Stromrichtertransformator (7) verbunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Freigabegerät (8) einen astabilen Multivibrator (9, 10, 11, 12), einen Transformator (14) und eine mit diesem verbundene Gleichrichteranordnung aufweist.