DE1954664A1

DE1954664A1 - Constant DC pulse generator

Info

Publication number: DE1954664A1
Application number: DE19691954664
Authority: DE
Inventors: Helmut Berner; Gregor Watermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-10-30
Filing date: 1969-10-30
Publication date: 1971-05-06

Description

"Konstantgleichstromimpulsgeber" Die Erfindung betrifft einen Konstantgleichstromimpulsgeber mit einem mittels eines Halbleiterschalters an eine Gleichstromquelle und an einen Impulsempfanger geschalteten elektrischen Energiespeicher."Constant direct current pulse generator" The invention relates to a constant direct current pulse generator with one by means of a semiconductor switch to a direct current source and to one Impulse receiver switched electrical energy storage.

Bei derartigen Stromimpulserzeugern mit einem Energiespeicher stellt die Impulsbildung einen Ausgleichsvorgang dsr, welcher durch eine unstetige elektrische oder elektromagnetische Zustandsänderung, einer Schalhandlung, ausgelöst; wird. Vor und während eines Impulses herrschen im Energiespeicher ungleiche Zustände, indem z. B ein Kondensator, nachdem dieser aus einer Gleichstrosquellc geladen worden ist, elektrische Energie speichert und dabei stromfrei ist, sodann zur Bildung eines Stromimpulses dieser Kondensator durch Schließen eines Schalters über einen Impulsempfänger entlanden wird. Es sind meistens erhebliche Zusatzmittel und Schaltungsvorkehrungen erfolderlich, um REchteckimpulse mit zur steilen Flanken sowie mit während der Impulsdauer konstanter Amplitude zu erzeugen und schließlich auch, um an den Flankenenden ein Überschwingen zu unterdrücken. In such current pulse generators with an energy storage device the pulse formation a compensating process dsr, which by a discontinuous electrical or an electromagnetic change of state, a switching action, triggered; will. Before and during a pulse, there are unequal states in the energy store, by z. B a capacitor after it has been charged from a DC source is, stores electrical energy and is thereby current-free, then to form a Current pulse of this capacitor by closing a switch via a pulse receiver will be unlanded. There are usually significant additions and circuitry precautions Required for rectangular pulses with steep edges as well as with during the pulse duration constant amplitude to generate and finally also to one at the flank ends Suppress overshoot.

Diese Schwierigkeiten sollen durch die Erfindung umgangen werden. These difficulties are intended to be circumvented by the invention.

Ausgehend von den Erfindungsgedanken, wonech zur Lösung dieser Aufgabe angestrebt wird, daß der elektrische Zustand des Energiespeichers vor, während und auch nach dem Stromimpuls möglichst unverändert bleibt, besteht d:ie Erfindung darin, daß die Konstantgleichstromimpulse als Freilaufstrom einer von der GLeichstromquelle mittels eines Halbleiterschalters abgeschalteten Drosselspule gebildet werden, die eine sehr große Induktivität aufweist und die jeweils vor der Abschaltung und nach der Wiederanschaltung einen Konstantgleichstrom mit der gewünschten Strostärke führt, und daß im Freilaufstromzweig eine die Abschlltspannung der DrosseLspule begrenzende Spannungsbegrenzerdiode und. in bekannter Weise eine Freilaufdiode in Reihe geschaltet sind. Based on the inventive concept, wonech to solve this problem The aim is that the electrical state of the energy store before, during and remains as unchanged as possible even after the current pulse, the invention consists in that the constant direct current pulses as a freewheeling current from one of the DC direct current source be formed by means of a semiconductor switch switched off choke coil, the has a very large inductance and each before the shutdown and after the reconnection carries a constant direct current with the desired current strength, and that in the freewheeling current branch a cut-off voltage of the choke coil is used Voltage limiter diode and. a freewheeling diode connected in series in a known manner are.

Eine bevorzugte weitere Ausbildung der Erfindung wiril darin gesehen, daß als Impulsempfänger eine oder mehrere im Freilaufstromzweig der Drosselspule in Reihe geschaltete Spannungsbegrenzerdioden vorgesehen sind. A preferred further embodiment of the invention is seen in that as a pulse receiver one or more in the freewheeling current branch of the inductor series-connected voltage limiter diodes are provided.

Eine andere Ausbildung der Erfindung besteht schließlich darin, daß zwischen den Stromanschlüssen des Impulsempfängers eine Spannungsbegrenzerdiode mit einer entsprechend hohen Begrenzungsspannung geschaltet ist, als Schutzdiode gegen Überspannungen, wenn der Impulsempfänger nicht angeschlossen ist. Another embodiment of the invention is that a voltage limiter diode between the power connections of the pulse receiver is connected with a correspondingly high limiting voltage, as a protective diode against overvoltages if the pulse receiver is not connected.

7ur näheren Erläuterung der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel wird im folgenden auf die Figuren 1 und ' Bezug genommen. 7 for a more detailed explanation of the invention using an exemplary embodiment reference is made in the following to Figures 1 and '.

Figur 1 zeigt die Schaltung eines Konstantstromimpulswelchem gebers, bei dem ein Thyristor in an sich bekannter Weise feine Kondensatorlöschschaltung sowie ein Thyristorladestromkreis fir den iöschkondensator zugeordnet sind, den Hableitorschalter bildet, mit dem Konstangleichstromimpulse erzeugt werden, welche zur Prüfung und zur Spannungsklassierung von Sp-innungsbegrenzerdioden verwendbar sind.Figure 1 shows the circuit of a constant current pulse generator, in which a thyristor is fine capacitor quenching circuit in a manner known per se and a thyristor charging circuit are assigned to the extinguishing capacitor Semiconductor switch forms, with which constant direct current pulses are generated, which Can be used for testing and for voltage classification of voltage limiter diodes are.

Figur P zeigt Diagramme a) bis e) zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 1. Figure P shows diagrams a) to e) to explain the mode of operation the circuit of Figure 1.

Da Schaltung nach Figur 1 enthält einen Hauptstromkreis mit einer Drosselspule 1, welche mit Hilfe eines Thyristors 2 an eine Gleichstromquelle 3 beliebig schaltbar und von dieser beliebig luc.h wieder abschaltbar ist, Die Drosselspule 1 ist nicht sättigbar und hat eine sehr große, bis zu einigen hundert Ampere Erreger-Stromstärke konstante Induktivität. The circuit of Figure 1 includes a main circuit with a Choke coil 1, which is connected to a direct current source 3 with the aid of a thyristor 2 can be switched as required and can be switched off again from this as desired, the choke coil 1 is not saturable and has a very large excitation current strength of up to a few hundred amperes constant inductance.

Dieser Strom wird von der Gleichstromquelle 3 geliefert. Zur Abschaltung des Stromes i.st dem Thyristor 2 eine Löschschaltung bekannter Art, bestehend aus einem Löschthyristor 4 und einem Löschkondensator 5, zugeordnet. Ferner ist ein mittels eines weiteren Thyristors 6 schaltbarer Ladestromkreis für den Löschkondensator 5 vorgesehen, dessen Ladestrom einer Gleichstromquelle 3' und einem Kondensator 7 entnommen wird. Der Drosselspule 1 ist in bekannter Weise ein nur in der einen Richtung stromleitender Freilaufstromzweig mit einer Halbleiterdiode 9 parallelgeschaltet. Dieser Stromzweig enthält erfindungsgemäß eine Spannungsbegrenzerdlode 9, die so gepolt ist, daß sie den Freilaufatrom als Sperrstrom führt. Da die erzeugten Konstantgleichstromimpulse als Freilaufstrom gebildet werden und in der Sperrichtung der Spannungsbegrenzerdiode 9 fließen, werden diese Gleichstromimpulse zur Messung der Begrenzungsspannung der Begrenzerdioden 9 verwendet. Nach dem vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiels stellt daher die Spannungsbegrenzerdiode 9 den Impulsstromempfönger dar und erfüllt gleichzeitig die spannungsbegrenzende Funktion. Eine weitere Spannungsbegrenzerdiode 9' mit einer weitaus höheren Begrenzungsspannung als die Diode 9 ist der Begrenzerdiode 9 als Schutzdiode parallelgeschaltet. Diese Diode führt den Freilaufstrom erst dann, wenn bei nicht angeschlossener Begrenzerdiode 9 eine entsprechend hohe Uberspannung an der Drossel 1 auftritt.This current is supplied from the direct current source 3. To shutdown of the current i.st the thyristor 2 a quenching circuit of a known type, consisting of a quenching thyristor 4 and a quenching capacitor 5, assigned. Furthermore is a by means of a further thyristor 6 switchable charging circuit for the quenching capacitor 5 provided, the charging current of a direct current source 3 'and a capacitor 7 is taken. The choke coil 1 is only one in a known manner Direction of the current-conducting free-wheeling current branch connected in parallel with a semiconductor diode 9. According to the invention, this current branch contains a voltage limiting diode 9 which is thus is polarized that it leads the free-wheeling current as reverse current. Because the generated constant DC pulses are formed as a freewheeling current and in the reverse direction of the voltage limiter diode 9 flow, these DC pulses are used to measure the limiting voltage of the Limiter diodes 9 used. According to the exemplary embodiment described here therefore the voltage limiter diode 9 represents the pulse current receiver and fulfills simultaneously the voltage-limiting function. Another voltage limiter diode 9 'with a much higher limiting voltage than the diode 9 is the limiter diode 9 connected in parallel as a protective diode. This diode only conducts the freewheeling current if a correspondingly high overvoltage occurs when the limiter diode 9 is not connected occurs at throttle 1.

Die Wirkungsweise des Konstantstromimpulsgebers ist die folgende: Der Konstantstromimpulsgeber wird durch einen Zündbefehl an den Thyristor 2 in Betrieb gesetzt, so daß der Gleichstrom I in der Drosselspule 1 langsam bi.s zu einem Nennwert z. B. The principle of operation of the constant current pulse generator is as follows: The constant current pulse generator is activated by an ignition command to the thyristor 2 set so that the direct current I in the choke coil 1 slowly to a nominal value z. B.

500 A zunimmt. Sodann wird durch einen Zündbefehl an den Thyristor 6 der Ladestrom für den Löschkondensator 5 eingeschaltet. Ist dieser auf die Spannung der Stromquelle 3' geladen, dann verschwindet der Ladestrom und der Thyristor 6 löscht sich dabei selbsttätig. Für den Thyristor 4 ist nun der Löschkondensator 5 löschbereit geladen. Zur Bildung eines ersten Gleichstromimpulses im Freilaufstromzweigder Drosselspule 1 wird dann zunächst der Löschthyristor 4 gezündet und dadurch der Thyristor 2 zwangsweise gelöscht. Der zuvor mittels des Thyristors 2 eingeschaltete Drosselstrom I fließt nun über den Thyristor 4 und den Löschkondensator 5 als Umladestrom IC weiter. Diagramm b) der Fig. 2 zeigt den rechteckförmigen Verlauf des über den Lösehkondensator 5 fließenden Stromes Ic.500 A increases. Then an ignition command is sent to the thyristor 6 the charging current for the quenching capacitor 5 switched on. Is this one on the tension the current source 3 'is charged, then the charging current disappears and the thyristor 6 will be deleted automatically. The quenching capacitor is now for the thyristor 4 5 loaded ready for deletion. For the formation of a first direct current pulse in the freewheeling current branch of the Choke coil 1 is then initially ignited the quenching thyristor 4 and thereby the Thyristor 2 forcibly deleted. The previously switched on by means of the thyristor 2 Choke current I now flows through the thyristor 4 and the quenching capacitor 5 as a charge reversal IC further. Diagram b) of FIG. 2 shows the rectangular course of the over the Release capacitor 5 flowing current Ic.

Diagramm e) zeigt den Verlauf des Drosselstromes 1. Beim Zünden des Löschthyristors 4 im Zeitpunkt t4 wird die Kondensatorspannung Uc, die z. B. 400 V beträgt, deren Verlauf in Diagramm a) der Fig. 2 dargestellt ist, an die Drosselspule 1 geschaltet, so daß die Drosselspannung U den in Diagramm c) gezeigten Verlauf aufweist. Der Drosselstrom I wird infolge dieses Schaltens nur sehr geringfügig erhöht, wenn die Induktivität der Drosselspule 1 sehr groß ist. Während des Umladens des Kondensators 5 nehmcn Spannung UC und Drosselspannung U, da in der Drosselspule 1 der Strom konstant bleibt linear ab und erden schließlich negativ.Diagram e) shows the course of the choke current 1. When the Erase thyristor 4 at time t4, the capacitor voltage Uc, the z. B. 400 V, the course of which is shown in diagram a) of FIG. 2, to the choke coil 1 switched so that the inductor voltage U has the course shown in diagram c) having. The inductor current I becomes only very slight as a result of this switching increases when the inductance of the choke coil 1 is very large. While of Charging of the capacitor 5 take voltage UC and inductor voltage U, as in the Choke coil 1 the current remains constant linearly and ultimately negative ground.

Sobald nun die negative Spannung U die Begrenzungsapannung der Begrenzerdiode 9 erreicht, beginnt im Freilaufzweig der Drosselspule 1 über die Gleichrichterdiode 8 und durch die Begrenzerdoide 9 in der Sperrichtung ein Freilaufstrom IF zu fließen, dessen Verlauf in Diagramm d) der Fig. 2 dargestellt ist. Der Strom I setzt sich unmittelbar als Freilaufstrom IF fort. Durch das Einsetzen des Freilaufstromes fällt im Stromkreis 4, 5, 3 der Strom vollständig aus, so daß der Löschthyristor 4 sich selbsttätig löscht. Der Freilaufstrom IF kann als Konstantgleichstromimpuls verwendet werden. Durch Wiederzünden des Thyristors 2 im Zeitpunkt t2 kann dieser Impuls abgebrochen werden. In der Drosselspule 1 fließt dann der Strom nach kurzer Zeit wieder mit der Stromstärke 1, die vor der Abgabe des Konstantstromimpulses eingestellt war.As soon as the negative voltage U is the limiting voltage of the limiter diode 9, begins in the freewheeling branch of the inductor 1 via the rectifier diode 8 and a freewheeling current IF to flow through the limiter doide 9 in the reverse direction, the course of which is shown in diagram d) of FIG. The current I continues immediately continues as a freewheeling current IF. The onset of the freewheeling current drops in the circuit 4, 5, 3 of the current completely, so that the quenching thyristor 4 itself automatically clears. The freewheeling current IF can be used as a constant direct current pulse will. This pulse can be interrupted by re-igniting the thyristor 2 at time t2 will. In the choke coil 1, the current then flows again after a short time the current strength 1, which was set before the delivery of the constant current pulse.

Der beschriebene Vorgang kann durch wiederholtes Zünden der Thyristoren 6, 4 und 2 in der angegebenen Reihenfolge beliebig fortgesetzt werden und es kann dadurch eine Folge von Konstantstromimpulsen erzeugt werden. Im Zeitpunkt t6 wird jeweils der Thyristor 6 gezündet und der Kondensator 5 auf Löschspannugs umgeladen. Es können mehrere Spannungsbegrenzerdioden 9 im Freilaufstromzweig in Reihe geschaltet werden, etwa um die Summe ihrer Begrenzungspannungen bei konstantem Strom zu messen. Die Zeit, während der die Impulsstromstarke nicht unter eine vorgegebene Toleranzgren7e absinkt, ist durch den Spannungswert der Begrenzerdiode 9 und durch die Drosselinduktivität gegeben. The process described can be carried out by repeatedly firing the thyristors 6, 4 and 2 can be continued in the order given and it can as a result, a sequence of constant current pulses can be generated. At time t6 the thyristor 6 is ignited and the capacitor 5 is reloaded to extinguishing voltage. Several voltage limiter diodes 9 can be connected in series in the freewheeling current branch be used, for example, to measure the sum of their limiting voltages at constant current. The time during which the pulse current strength does not fall below a specified tolerance level decreases, is due to the voltage value of the limiter diode 9 and the inductance given.

5 Seiten Beschreibung 4 Patentansprüche 1 Bl. Zeichnung5 pages description 4 claims 1 sheet. Drawing

Claims

Patent claims: 1) Constant DC pulse generator with an on a direct current source and to a pulse receiver by means of a semiconductor switch switched electrical energy store, characterized in that the constant direct current pulses as freewheeling current (IF) one from the direct current source (3) by means of the semiconductor switch (2) disconnected choke coil (1) are formed, which have a very high inductance has and the each before the shutdown and after the restart to the Direct current source (3) a constant direct current with the desired amperage (I) leads and that in the freewheeling current branch of the inductor (1) a cut-off voltage the choke coil limiting voltage limiter diode (9) and in a known manner a freewheeling diode (8) are connected in series.

2) constant direct current pulse generator according to claim 1, characterized in that that one or more voltage limiting diodes connected in series in the freewheeling current branch (9) represent the pulse receiver.

3) constant direct current pulse generator according to claim 1 and 2, characterized characterized in that as a protection diode against overvoltages when in the free-wheeling current branch the pulse receiver is not connected, a voltage limiter diode (9 ') with a correspondingly high limiting voltage between the power connections of the pulse receiver (9) is switched.

4) constant direct current pulse generator according to claim 1 to 3, characterized characterized in that a thyristor, which in a known manner a capacitor quenching circuit (4, 5) and a thyristor charging circuit (3 ', 6, 5) for the quenching capacitor (5) are assigned, forms the semiconductor switch (2).

L e r s e i t e