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Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Zündimpulsen Für die Zündung
von steuerbaren Stromrichterventilen, insbesondere von Thyristoren, werden Zündimpulse
mit einer möglichst großen Steilheit und Höhe verlangt. Das gilt besonders fur'die
Reihen- oder Parallelschaltung von Thyristoren.
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Bei der Reihenschaltung ist ein gleichzeitiges Zünden der Thyristoren
erforderlich, damit der zuletzt gezündete Thyristor nicht mit Uberspannung beansprucht
wird. Bei der Parallelschaltung darf der zuerst gezündete Thyristor nicht strommässig
überlastet werden. Nach dem Zünden der Thyristoren soll außerdem die Zündbereitschaft
noch einige Mikrosekunden erhalten bleiben, weil die Thyristoren durch Stromschwingunget
leicht verlöschen können. In der Praxis werden daher Zündimpulse verwendet, wie
sie in Figur 1 der Zeichnung dargestellt sind. Da die eigentlichen Impulserzeuger
(Steuersätze) meistens ein relativ leistungsscbwaches Ausgangssignal liefern, ist
diesen Impulserzeugern im allgemeinen ein Impulsverstärker nachgeschaltet,in dem
der vom Impulserzeuger gelieferte Impuls leistungsmässig verstärkt
und
auf die gewünschte in Figur 1 dargestellte Form gebracht wird. Bekannte Impulsverstärker
enthalten für die Impulsverstärkung Thyristoren oder Transistoren. Transistoren
werden dabei jedoch nur in einem begrenzten Leistungsbereich eingesetzt, weil ihre
Schaltleistung nicht beliebig gesteigert werden kann. In der Siemens-Zeitschrift,
März 1965, Seite 187, Bild 4 ist ein Transistoren verwendender Impulsverstärker
dargestellt. Für größere Leistungen werden als Verstärkerelemente Thyristoren bevorzugt.
Diese haben aber den Nachteil, daß sie entsprechend der geforderten Zündimpulsbreite
nach einer bestimmten Zeit wieder zwangsweise gelöscht werden müssen. Das erfolgt
üblicherweise durch Schwingkreise oder durch besondere Löschschaltungen, die im
allgemeinen aus einem aufgeladenen Kondensator bestehen, der dem zu löschenden Thyristor
mit Hilfe weiterer Hilfsthyristoren parallelgeschaltet wird. Entsprechende Anordnungen
sind aus der deutschen Patentschrift 1 206 999 und aus der Dis 1 250 870 bekannt.
Der Aufwand dieser bekannten Anordnungen ist relativ groß und soll durch die Erfindung
vermieden werden. Demzufolge betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur
Erzeugung von Zündimpulsen mit einer hohen steilen Spitze und einem Impulsrücken
zur Zündung von steuerbaren Stromrichterventilen, in der mindestens eine Zündspannungsquelle,
ein Thyristor und die Primärwicklung eines Impulsübertragers, über dessen Sekundärwicklung
den steuerbaren Stromrichterventilen die Zündimpulse zuführbar sind, in Reihe geschaltet
sind. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß den Thyristor mindestens ein Transistor
parallelgeschaltet ist, der je nach Impulsspitzenbreite etwas später
als
der Thyristor stromdurchlässig geschaltet wird, und daß zwischen der Zündspannungsquelle
und dem Impulsübertrager eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode angeordnet ist,
welcher ein Kondensator parallel geschaltet ist, der auf eine die Diode sperrende
Polarität aufgeladen ist. Der Thyristor übernimmt den steilen und hohen Impulsspitzenstrom,
während der oder die Transistoren den niedrigeren aber dafür länger fliessenden
Rückenstrom - übernehmen.
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An Rand der Figuren, die ein Ausführungsbei'spiel des Gegenstandes
der Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung veranschaulichen, soll der der Erfindung
zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden.
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In Fig. 1 ist die gewünschte Impulsform dargestellt.
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Fig. 2 gibt den prinzipiellen Aufbau einer Schaltungsanordnung gemaß
der Erfindung wieder. In Fig. 3 sind die im Thyristor und den Transistoren fliessenden
Ströme dargestellt.
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Fig. 4 gibt den zu Bufbau eines weiteren Ausführungsbeispieles gemäß
der Erfindung wieder.
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In Fig. 2 sind eine Zündspannungsquelle 9, hier eine Batterie, ein
Thyristor 2, dem. ein Transistor 3 parallelgeschaltet ist, und die Primärwicklung
eines Impulsübertragers 4 in Reihe geschaltet. tber die Sekundärwicklung'dieses
Impulsübertragers werden den zu zündenden steuerbaren Stromrichterventilen die benötigten
Zündinpulse zugeführt. Diese steuerbaren Stromrichterventile und deren Beschaltung
sind nicht besonders dargestellt. Zwischen der Zündspannungsquelle 9 und der Primärwicklung
des Impulsübertragers 4: ist
eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode
5 angeordnet. Dieser Diode ist ein Kondensator 6 parallelgeschaltet. Der Kondensator
ist auf eine die Diode sperrende Polarität aufgeladen.
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Dem Kondensator 6 ist über eine Impedanz 7 eine Zusatzspannungsquelle
8 parallelgeschaltet. Der vom nicht dargestellten Steuersatz abgegebene Steuerimpuls
wird einer Einrichtung 1 zugeführt. Diese Einrichtung 1 kann beispielsweise eine
Eippstufe enthalten, mit deren Hilfe der Eingangs impuls auf eine bestimmte einstellbare
Länge gebracht werden kanrqund ein Verzögerungsglied, mit dem der auf die gewünschte
Länge gebrachte Impuls verzögert weitergeleitet werden kann. Diese Einrichtung 1
ist so ausgebildet, daß sie den vom Steuersatz abgegebenen Impuls dem Thyristor
2 unverzögert zuführt, wohingegen der Transistor 3 erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit,
die durch die gewünschte Impulaspitzenbreite gegeben ist, durchgeschaltet wird.
Nach dem Durchzünden des Thyristors 2 entlädt sich der aufgeladene Kondensator 6
über die Primärwicklung des Inpulsübertragers 4. ueber den Thyristor 2 und den Impulsübertrager
4 fließt der in Fig. 3 dargestellte Strom i Die Höhe dieses Stromes ist durch die
Spannung des Kondensators 6 und die Spannung der dazu in Reihe liegenden Zundapannungsquelle
9 einerseits und durch die Impedanz des Impulsübertragers 4 andererseits bestimmt.
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Entsprechend der Entladung des Kondensators 6 klingt der Impulsstron
ab. Nach dem Abklingen der Impulsspitze wird der Transistor 3 durch die Einrichtung
1 durchgeschaltet.
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Der aus der Zündspannungsquelle 9 über die Diode 5 und den Impulsübertrager
4 fließende Strom wird dann von den Thyristor 2 auf den Transistor 3 kommutiert,
weil der Spannungsabfall
des Transistors 3 niedriger ist als der
dqs Ehyristors 2. Sobald der durch den Thyristor 2 fließende Strom i den sogenannten
Haltestrom unterschreitet, verlischt der Thyristor 2. Die Dauer des durch den Transistor
3 fließenden Impulsrückens i2 wird durch die Einrichtung 1 bestimmt, die den Steuerstrom
des Transistors 2 nach der gewünschten Impulsdauer unterbricht. Falls mehrere steuerbare
Stromrichterventile gleichzeitig gezündet werden müssen, z.B. bei mehreren in Reihe
geschalteten oder parallelgeschalteten Stromrichterventilen, reicht die Schaltleistung
eines einzigen Transistors u.U. nicht mehr aus. In diesem Fall werten zwei oder
mehrere Transistoren parallelgeschaltet. In Fig. 4 ist eine entsprechende Anordnung
dargestellt. Zur besseren Stromaufteilung-auf die parallelgeschalteten Transistoren
31 und 32 sind die Emitterwiderstänle 11 und 12 vorgesehen. Um den Thyristor 2 sicher
zu sperren, ist eine zusätzliche Spannungsquelle 10 mit einer im Vergleich zur Zündspannungsquelle
9 niedrigen Spannung vorgesehen. Die Höhe der Spannung kann einige Volt betragen.
Diese Spannungaquglle liegt in Reihe zum bzw. zu den parallelgeschalteten Transistoren
und ist so gepolt, -daß am Thyristor 2 bei leitendem Transistor eine negative Spannung
anliegt. Die Spannung dieser zusätzlichen Spannungs quelle 10 uß geringfügig größer
sein als die Spannungsabfälle an den Emitterwiderständen 11 und 12 und den Durchlaßspannungsabfällen
der Transistoren 31 bzw. 32.
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Diese geringe am~Thyristor 2 liegende negative Sperrspannung ist ausreichend,
weil die Sperrzeit etwa der Impulsbreite entspricht. Diese zusätzliche niedrige
Spannung ist nicht
nur bei einer Anordnung gemäß Fig. 4 von Vorteil.
Auch bei einer Anordnung mit nur einem parallelgeschalteten Transistor wirkt sie
sich vorteilhaft aus.
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Die beanspruchten Schaltungsanordnungen vereinen die Vorteile des
Thyristors, nämlich die Schaltbarkeit hoher Leistung und niedriger Preis, mit den
Vorteilen des Transistors, nämlich einfache Sperrmöglichkeit. Da die aufwendigen
Löschkreise für den Thyristor vermieden werden und auch keine besonderen Schwingkreise
erforderlich sind, ist der wirtschaftliche Vorteil erheblich.
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6 Seiten Beschreibung, 4 Patentanspruche und 1 Blatt Zeichnungen mit
4 Figuren