DE2103544A1 - Einrichtung zur gleichzeitigen Zun dung von hintereinandergeschalteten Thyristoren - Google Patents

Einrichtung zur gleichzeitigen Zun dung von hintereinandergeschalteten Thyristoren

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Description

Patentanwälte
Dlpl.-lng. R. Q Ξ E T 2 sen.
DIpl.-ίπ=·. K- LA'^PriECHT Dr.-Ing. i-i. 3 .; .; ,· 2 jr>
8 München 12, Steincdorfetr. 10 53O-.l6.56OP 26.1.1971
1. Jury Ivanovich PETROV, Leningrad (UdSSR)
2. Boris Alexandrovich BUDILOV, Leningrad (UdSSR)
3. Anatoly Danilovich ZAITSEV, Leningrad (UdSSR)
Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung von hintereinandergeschalteten Thyristoren
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung von hintereinandergeschalteten Thyristoren, die beispielsweise zur Schaffung von Hochspannungsimpuls-Modulatoren oder -Generatoren verwendet werden kann.
Es ist eine Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung von hintereinandergeschalteten Thyristoren bekannt, die den Steuerelektroden üer Thyristoren mit Hilfe von Impulstransformatoren zugeführte Energie einer Hilfsquelle für Zündsignale ausnutzt.
Bei der bekannten Einrichtung sind die Primärwicklungen der 530-(PZJ0I28(I)-HdP (7)
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BAD
Transformatoren über Trennkondensatoren in Reihe geschaltet. Jede durch die Primärwicklung eines Transformators und einen Trennkondensator gebildete Kette ist über einen Widerstand zum entsprechenden Thyristor parallelgeschaltet. Die Sekundärwicklungen der Impulstransformatoren sind zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des entsprechenden Thyristors über Begrenzungswiderstände geschaltet und durch Dioden überbrückt. Der Pluspol der Zündsignalquelle ist an den Ilittelpunkt einer durch die Primärwicklungen der Transformatoren gebildeten Kette angeschlossen, während der I-.lnu:,pol der Zündsignalquelle über zusätzliche Trennkondensatoren mit Endpunkten dieser Kette gekoppelt ist,
Hauptmangel dieser Einrichtung ist die Unentb&hrlichkeit einer Zündsignalquelle, deren Leistung die zum Zünden eines einzelnen Thyristors erforderliche Leistung um ein Vielfaches übertreffen muß, wobei bei einer Erhöhung der Anzahl der hintereinandergeschalteten Thyristoren die Quellenleistung für Zündsignale gesteigert werden muß.
Ein weiterer Nachteil besteht in der Notwendigkeit einer Hochspannungsisolation zwischen den hintereinandergeschalteten Thyristoren und der Zündsignalquelle. Schließlich arbeitet ein Teil der Thyristoren unter ungünstigen Verhältnissen angesichts des Umstands, daß der Entladestrom der Trennkondensatoren an den Steuerelektroden dieser Thyristoren negative Impulse induziert.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung von hintereinandergeschalteten Thyristoren, bei der die Zündsignalleistung wesentlich niedriger als bei den bekannten Einrichtungen und unabhängig
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ist von der Anzahl der hintereinandergeschalteten Thyristoren trotz Beibehaltung einer optimalen Arbeitsweise für sämtliche Thyristoren, indem der Stromkreis aus den Primärwicklungen der Impulstransformatoren und den Trennkondensatoren derart geschaltet wird, daß die Zündung der Thyristoren durch den Laueatrom der Trennkondensatoren bei der Potentialumverteilung im Zündstromkreis zustande kommt.
Eine Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung von hinter-
einandei^geöchalteten Thyristoren mit Impulstransformatoren, "
en
deren Sekundärwicklung jeweils zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des zugeordneten Thyristors liegen und deren Primärwicklungen über Trennkondensatoren zu einer Kette hintereinandergeschaltet sind, von der ein Ende mit der Anode einer Thyristor.;;ruppe gekoppelt ist und die zu der Thyristor gruppe parallelgeschaltet ist, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Ende der durch die Primärwicklungen der Impulstransformatoren gebildeten Kette ein steuerbarer Umschalter liegt, der mit der Frequenz des Zündsignals für die Thyristoren umgeschaltet wird und derartig ausgeführt ist, daß der Spannungsabfall am Umschalter im Sperrsustand nicht unter dem Wert einer an die Kette der g
Primärwicklungen der Impulstransformatoren zur Induktion in den Sekundärwicklungen von zur Zündung der Thyristoren ausreichenden Stromimpulsen angelegten Summenspannung liegt.
Bei einer derartigen Schaltung der Kette von Primärwicklungen der Impulstransformatoren werden die Thyristoren durch den Ladestrom der Trennkondensatoren gezündet, der durch eine Potentialumverteilung im Zündstromkreis beim Durchschalten des Umschalters bedingt ist, was eigentlich die Unabhängigkeit der QuellenleIstung für Zündsignale von der Anzahl der hintereinandergesEhalteten Thyristoren bestimmt, die
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Signalleistung der Zündsignalquelle zu vermindern gestattet, optimale Betriebsverhältnisse für die Thyristoren schafft und die Notwendigkeit einer Hochspannungsisolation zwischen den hintereinandergeschalteten Thyristoren und der Zündsignalquelle ausschließt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der steuerbare Umschalter als steuerbares Element einen Hochspannungstransistor aufweist, dessen Kollektor mit der Primärwicklung des Impulstransformators verbunden ist, dessen Emitter geerdet ist und in dessen Basiskreis ZUndsignale zum Durchschalten des Transistors des Umschalters gegeben werden, wobei parallel zum Transistor ein durch ein RC-Glied in Reihenschaltung überbrückter Widerstand liegt, während die Trennkondensatoren durch Widerstände überbrückt sind«
Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung äußert sich dadurch, daß der steuerbare Umschalter als steuerbares Element einen Thyristor aufweist, dessen Anode mit der Primärwicklung des Impulstransformators gekoppelt ist, dessen Kathode geerdet ist und an dessen Steuerelektrode Zündsignale zum Durchschalten des Thyristors des Umschalters gegeben werden, wobei parallel zum Thyristor ein durch ein RC-Glied in Reihenschaltung überbrückter Widerstand liegt, während die Trennkondensatoren durch Widerstände überbrückt sind.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Äusführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung von hintereinandergeschalteten Thyristoren;
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Pig. 2 eine Schaltungsanordnung eines Transistors als steuerbares Element des Umschalters der Einrichtung von Pig. Ij und
Fig. 3 eine Schaltungsanordnung eines Thyristors als steuerbares Element des Umschalters der Einrichtung von Pig. I.
Die Einrichtung nach Fig. 1 enthält Impulstransformatoren 1, 2, 3 und 4, deren Primärwicklungen 5 über durch Widerstände 9* | 10 und 11 überbrückte Trennkondensatoren 6, 7 und 8 in Reihe geschaltet sind. Die Sekundärwicklungen 12 der Transformatoren 1-4 sind je zwischen der Kathode und der Steuerelektrode eines zugeordneten von hintereinandergeschalteten Thyristoren Ij5, 14, 15 und 16 geschaltet. In Reihe mit den Sekundärwicklungen der Transformatoren 1-4 liegen Widerstände I7, 18, I9 und 20. Die Sekundärwicklungen 12 sind durch Dioden 21, 22, 23 und 24 überbrückt. Mit einem Ende ist die Kette der Primärwicklungen 5 der Transformatoren 1-4 mit der Anode der hintereinandergeschalteten Thyristoren 13-16 gekoppelt. Anode dieser Thyristorgruppe ist die Anode des Thyristors 13·
Am anderen Ende dieser Kette ist ein mit der Frequenz der ^j Zündsignale für die Thyristoren 13-16 von einer selbständigen Quelle (nicht gezeigt, jedoch durch ein Rechtecksignal angedeutet) gesteuerter Umschalter 25 angeordnet. Der Umschalter 25 soll derart ausgeführt sein, daß der Spannungsabfall an ihm im Sperrzustand nicht unter dem Betrag einer an die Kette der Primärwicklungen 5 der Transformatoren 1-4 zur Induktion in den Sekundärwicklungen 12 von zur Zündung der Thyristoren 13-16 ausreichenden Stromimpulsen angelegten Summenspannung liegt.
Als steuerbares Element des Umschalters 25 kommen ein Relais, eine Elektronenröhre, ein Transitor oder ein Thyristor in Frage. Bei Verwendung eines Halbleiterbauelements als steuerbares
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Element des Umschalters 25 ist es sinnvoll, die Trennkondensatoren 6-8 durch die Widerstände 9-11 (wie auch in Pig. I gezeigt) zu überbrücken.
Die Impulstransformatoren 1-4 bilden mit den Trennkondensatoren 6-8 den Nebenschluß- und Begrenzungswiderständen 9-11 bzw. 17-20, den Dioden 21-24 und dem Umschalter 25 einen Zündstromkreis.
Zur Verbesserung der Betriebsverhältnisse für die Thyristoren 15-16 und zur Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit der Gesamteinrichtung können in diese eingebaut sein ein durch zu den Thyristoren 13-16 parallel geschaltete Widerstände 26-29 gebildeter Teiler statischer Spannung und ein durch zu den Thyristoren 13-16 jeweils parallel geschaltete Widerstände 30-33 und Kondensatoren 34-37 aufweisende RC-Glieder gebildeter Wiederkehrspannungsteiler.
Die Schaltung eines npn-Hochspannungs-Transistors 38 als steuerbares Element des Umschalters 25 ist in Pig. 2 dargestellt.
Der Kollektor 39 des Transistors 38 ist mit der Primärwicklung 5 des Transformators 4 gekoppelt, der Emitter 40 geerdet und die Basis 41 mit der selbständigen Zündsignalquelle verbunden. Parallel zum Transistor 38 ist ein RC-Glied aus der Reihenschaltung eines Widerscands 43 unu eines Kondensators 44 und parallel zu dem RC-Glied e±n Widerstand 42 geschaltet. Der steuerbare Umschalter 25 ist also durch die Schaltung aus dem Transistor 38,, dem Widerstand 42 und dom RC-Glied 43, 44 gebildet.
Die Schaltungsanordnung eines Thyristors V> als steuer-
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bares Element des Umschalters 25 ist in Fig. 3 dargestellt.
Die Anode 46 des Thyristors 45 ist mit der Primärwicklung 5 des Transformators 4 gekoppelt, die Kathode 47 geerdet und. die Steuerelektrode 48 mit der selbständigen Zündsignalquelle verbunden. Parallel zum Thyristor 45 ist ein HC-Glied, bestehend aus der Reihenschaltung eines Widerstände 50 und eines Kondensators 51 und parallel dazu ein Widerstand 49 geschaltet. Auf diese Weise ist der Umschalter 25 d durch den Thyristor 45* den V/iderstand 49 und das RC-Glied 50, 51 gebildet.
Es sei jetzt die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung für den Fall der Verwendung eines Thyristors 38 als steuerbares Element des Umschalters 25 betrachtet:
Im Ausgangszustand liegt der Zündstromkreis auf einem Potential, das dem Potential der Anode des Thyristors 1J> gleich ist. Die am Zündstromkreis angelegte Spannung, die der Spannung an den hintereinandergeschalteten Thyristoren 13-16 gleich ist, wird auf die Kondensatoren 6-8 und 51 proportional dem Wert der zu ihnen parallelgeschalteten Widerstände 9-H und 49 verteilt. Die Spannung am Thyristor 45 wird durch den Wert des Widerstandes 49 bestimmt. Beim Zuführen eines Zündimpulses zur Steuerelektrode 48 des Thyristors 45 schaltet dieser durch, d. h. er wird leitend. Der Kondensator 51 beginnt sich über den Thyristor 45 und den Begrenzungswiderstand 50 zu entladen. Mit Beginn der Entladung des Kondensators 51 erfolgt eine Potentialumverteilung im Zündstromkreis, und die Kondensatoren zeigen sich auf einem höheren Potential. Die Potentialumverteilung löst einen Strom im Zündstromkreis , aus, der die Kondensatoren 6-8 auflädt und, indem er die
Primärwicklungen 5 der Impulstransformatoren 1-4 durchfließt, in den Sekundärwicklungen 12 Stromimpulse induziert, die
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gleichzeitig an die Steuerelektroden der Thyristoren 13-16 gelangen und diese Thyristoren in einen leitenden Zustand versetzen.
Dadurch, daß das Zündsignal nur einen Umschalter ansteuert, ist die Leistung der ZUndsignalquelle um ein Vielfaches niedriger als bei der bekannten Einrichtung. Da
hierbei über den Umschalter kein Kraft- oder Leistungsstrom fließt, kann als Steuerelement des Umschalters ein Schwachstromelement eingesetzt werden.
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Claims (2)

  1. Patentansprüche
    ί1J Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung von hintereinandergeschalteten Thyristoren mit Impulstransformatoren, deren Sekundärwicklungen jeweils zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des zugeordneten Thyristors liegen und deren Primärwicklungen über Trennkondensatoren zu einer Kette hintereinandergeschaltet sind, von der ein Ende mit der Anode einer * ^ Thyristorgruppe gekoppelt ist und die zu der Thyristorgruppe parallelgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Ende der durch die Primär- \ wicklungen (5) der Impulstransformätoren (1-4) gebildeten : Kette ein steuerbarer Umschalter (25) liegt, der mit der Frequenz des Zündsignals für die Thyristoren umgeschaltet wird und derartig ausgeführt ist,'daß der Spannungsabfall am Umschalter im Sperrzustand nicht unter dem Wert einer an die Kette der Primärwicklungen der Impulstransformatoren zur Induktion in den Sekundärwicklungen von zur Zündung der Thyristoren (13-I6) ausreichenden Stromimpulsen angelegten Summenspannung liegt (Pig. l).
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Umschalter (25) als steuerbares Element einen Hochspannungstransistor (38) aufweist, dessen Kollektor (29) mit der Primärwicklung (5) des Impulstransformators (4) verbunden ist, dessen Emitter (40) geerdet ist und in dessen Basiskreis (41) Zündsignal zum Durchschalten des Transistors (j58) des Umschalters gegeben werden, wobei parallel zum Transistor Bin durch ein RC-Glied (43, 44) in Reihenschaltung Uberbrückter Widerstand (42) liegt, während die Trennkondensatoren (6-8) durch Widerstände (9-U) überbrückt sind (Fig. 1,2).
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    - ίο -
    3« Einrichtimg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der steuerbare Umschalter (25) als steuerbares Element einen Thyristor (45) aufweist, dessen Anode (46) mit der PrimärT wicklung (5) des Impulstransformators (4) gekoppelt ist, dessen Kathode (47) geerdet ist und an dessen Steuerelektrode (48) Zündsignäle zum Durchschalten des Thyristors (45) des Umschalters gegeben werden, wobei parallel zum Thyristor (45) ein durch ein RO-Glied (50, 51) in Reihenschaltung überbrückter Widerstand (49) liegt, während die Trennkondensatoren (6-8) durch Widerstände (9-U) überbrückt sind (Pig. 1,3).
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DE19712103544 1970-01-26 1971-01-26 Einrichtung zur gleichzeitigen Zun dung von hintereinandergeschalteten Thyristoren Pending DE2103544A1 (de)

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