DE2213612A1

DE2213612A1 - Schaltungsanordnung zur erzeugung einer einstellbaren gleichspannung

Info

Publication number: DE2213612A1
Application number: DE19722213612
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Dipl Ing Mall
Original assignee: Masing & Co KG Dr
Current assignee: Masing & Co KG Dr
Priority date: 1972-03-21
Filing date: 1972-03-21
Publication date: 1973-09-27
Also published as: DE2213612C2

Description

Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einstellbaren Gleichspannung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einstellbaren gleichspannung aus einer mehrphasigen Wechselspannung mit n Phasen unter Verwendung von zündwinkelgesteuerten Thyristoren und einer Steuerschaltung zur Er zeugung der Ansteuerimpulse zum Zünden der Thyristoren, insbesondere für Regel- und Steuerungszwecke mit schnelles Zeitverhaltetw.
Zur Erzeugung einer Gleichspannung, deren Größe sich über einen weiten Bereich verändern läßt, ist es bekannt, zündwinkelgesteuerte Thyristoren zu verwenden, wobei aufwendige Schaltungen erforderlich werden, um die in der Phasenlage zur Wechselspannung richtig liegenden Ansteuerimpulse für die Thyristoren zu erzeugen.
Um den Aufwand bei einer Gleichrichtung einer mehrphasigen Wechselspannung mit einer der Phasenzahl entsprechenden Anzahl von Thyristoren zu verringern, ist es bekannt, (siehe US-PS 3,526,789), Impulsspannungen zur Erzeugung des Ansteuerimpulses für einen Thyristor zur Steuerung eines anderen Thyristors auszunUtzen. oder die Steuerungsanordnungen für die Thyristoren über zusätzliche Transformatoren miteinander zu verknüpfen (deutsche OS i 533 693). Hierdurch lassen sich in weiten Grenzen einstellbare Gleichspannungen erzeugen Jedoch lßt es sich nicht vermeiden, daß schon bei geringfügigen Bauelemente-Toleranzen für die einzelnen Phasen untereinander sich Abweichungen des Zündwinkels ergeben, die eine ungleiche Belastung der einzelnen Phasen bewirken. Durch zusätzliche Abgleichelemente läßt sich für bestimmte Belastungsfälle (üblicherweise Maximallast) eine einigermaßen gleichartige Belastung der einzelnen Thyristoren einstellen, so daß z.B.
durch eine entsprechende Lastbegrenzung keine Oberlastung einzelner Bauelemente entsteht.
Für manche Falle, wie z.B. bei Geschwindigkeits-, Weg- oder anderen Stromregeikreisen mit hoher Genauigkeit, reicht ein derartiger einfacher Abgleich Jedoch nicht aus, da sich der Ausgangsgleichspannung schon durch geringfügige Abweichungen der einzelnen Zündwinkel untereinander eine Wechselspannung mit einer Frequenz der Netzwechselspannung überlagert. Diese der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung bewirkt Störungen, oder bedingt z.B. bei Regelkreisen eine Grenzfrequenz die wesentlich unter der Netzfrequenz von beispielsweise 50 Hz liegt. Legt man die Gre.nzRrequenz in die Nähe oder über die Netzfrequenz, können sich Vibrationen oder durch Rückkopplungen gestörte bzw. unstabile Regelungen ergeben. Die Vorteile, die durch eine Gleichrichtung einer mehrphasigen Wechselspannung dadurch erzielt werden sollen, daß sich der Gleichspannung ein Wechselspannur.gsanteii üDerlaDert, der eine um die Phasenzahl vervielfachte Frequenz aufweist, können hierdurch nicht mehr voll ausgenutzt werden. Die um ein mehrfaches über der Netzfrequenz liegenden Wechseispannungsanteiie können sich im allgemeinen nicht störend auswirken da z.B. die mechanischen Bauteile oder Stellglieder eine Trägheit aufweisen, die eine Beeinflussung mit diesen höheren Frequenzen nicht zuläßt Eine gegenseitige, meist ungünstige Beeinflussung der Zündwinkel bei der Ansteuerung der einzelnen Thyristoren läßt sich vermeiden, wenn man die Steuereinrichtung voneinander trennt (siehe z.B. deutsche OS 1 588 762) und die einzelnen Steuereinrichtungen durch entsprechende Einstellungen mit Hilfe von zusätzlichen Abgleichelementen aufeinander anpaßt.
Solche Schaltungsanordnungen sind sehr aufwendig und bedingen einen schwierigen Abgleich, der z.B. durch äußere Einwirkungen - wie Temperatur und Feuchtigkeit oder Alterung - sehr unbeständig ist.
Es ist eine der Aufgaben der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu ermöglichen, die eine Einstellung der Gleichspannung in weiten Grenzen erlaubt, ohne daß sich störende Wechselspannungsanteile mit Netzfrequenzen ergeben. Weiterhin soll eine sogenannte Phasenanschnittsteuerung mit einer Zündwinkelverstellung ermöglicht werden, die für eine Halbwelle einen Verstellbereich von mehr als 90° erlaubt, da für viele Fälle nur dann eine wirtschaftliche Strom- bzw. Leistungsausnützung möglich wird, wenn der Verstellbereich nahezu 120° beträgt.
Dies läßt sich gemäß der Erfindung erreichen, wenn die Steuerschaltung zur Erzeugung der Ansteuerimpulse für die Thyristoren einen für alle Phasen gemeinsamen Referenzspannungserzeuger aufweist, der mit Hilfe der mehrphasigen Wechselspannung eine -mit dieser phasensynchrone - Referenzimpulsspannung in n-facher Frequenz erzeugt, die einem Vergleicher zugeführt ist, welcher die Referenzimpulsspannung mit einer Steuerspannung vergleicht und. durch die Steuerspannung gegenüber der Referenzimpulsspannung um einen konstanten Betrag in der Phase verschiebbare Steuerimpulse zum Zünden der Thyristoren liefert, diese Steuerimpulse den entsprechenden Steuereingängen der Thyristoren über Und-Gatter zugeführt sind, die eine phasenrichtige Aufteilung der Steuerimpulse mit Hilfe von Schaltspannungen durchführen, die aus der mehrphasigen Wechselspannung erzeugt sind. Durch die Steuerung aus einer einzigen, digital über die Netzspannung synchronisierten Impulserzeugung können allen zur Gleichrichtung herangezogenen Thyristoren um den gleichen Betrag verschobene Ansteuerimpulse zugeführt werden, wobei sich durch Xnderung der Steuerspannung, der Toleranzensoder Änderungen einzelner Bauelemente bzw. Spannungen lediglich eine Verstellung des Phasenwinkels aller Ansteuerimpulse um den gleichen Winkel ergibt.
Der Referenzspannungserzeuger kann in einfacher, an sich bekannter Weise über eine Triggerschaltung synchronisiert sein, die z.B. einen monostabilen Multivibrator enthält, der durch gleichartige Nulldurchgänge der einzelnen Phasenspannungen angestoßen wird. Das Referenzsignal sollte hierbei in den einzelnen Zeitbereichen, die den Zündwinkelverstellbereichen entsprechen, weitgehend gleiche, sich stetig in der Größe ändernde Spannungsbereiche aufweisen, die einer Regelkennlinie angepaßt sein können. Für viele Anwendungsfälle eignet sich hierbei besonders gut eine sägezahnförmige Spannung. Zur phasenrichtigen Aufteilung der Steuerimpulse zum Steuern der Thyristoren können den Und-Gattern Schaltspannungen zugeführt werden, die durch Begrenzung und Verstärkung der einzelnen Phasenspannungen gewonnen werden. Bei der Gleichrichtung einer mehr als zweiphasigen Wechselspannung können durch die Kombination zweier derartiger Schaltspannungen - wobei eine Schaltspannung negiert sein kann - in einfacher Weise Offnungszeiten für die Und-Gatter erzielt werden, die eine Einschränkung des Zündwinkelstellbereiche auf 120° je Halbwelled ermöglichen. Hierzu kanneine Schaltspannung herangezogen werden, die aus einer Phasenspannung gewonnen ist, welche zeitlich vor der gleichzurichtenden Phasenspannung liegt, wobei diese Schaltspannung invers zur ersten Schaltspannung verwendet wird.
Die Schaltspannungen für die Und-Gatter können auch zur Erzeugung der Triggerimpulse herangezogen werden, wobei dann Jede vordere oder Jede hintere Impulsflanke einen Triggerimpuls erzeugt.
Um z.B. bei einer sich sprunghaft mit Extremwerten ändernden Steuerspannung ein Zünden des nachfolgenden Thyristors mit Sicherheit zu vermeiden, kann es von Vorteil sein, den Zündwinkelstellbereich geringfügig einzuschränken. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß mit Hilfe der Triggerimpulse die Referenzspannung entsprechend beeinflußt wird, oder die Triggerimpulse können gleichfalls an zusätzliche Eingänge der Und-Gatter geführt sein.
Werden monostabile Multivibratoren zur Erzeugung der Triggerimpulse verwendete kann die erforderliche Impulsbreite in bekannter Weise durch eine entsprechende Dimensionierung der Multivibratorschaltung eingestellt werden.
Der Vergleicher, der durch ein Vergleichen der Referenz- und Steuerspannung Impulse erzeugt t sich in einfacher Weise mit Operationsverstärkern aufbauen. Hierbei kann die Referenz-und die Steuerspannung dem Eingang oder den Eingängen eines ersten Operationsverstärkers zugeführt sein, an dessen Ausgang ein weiterer Operationsverstärker liege der als Schalter wirkt und bei Über- und Unterschreiten eines Bezugspegels umschaltet.
Als Bezugspegel kann @ierbs@ des Nullpegel dienen. Um ein Übersteuern des zweiten Operationsverstärkers zu vermeiden, können quer zum Eingang dieses Verstärkers zwei antiparallelgeschaltete Dioden vorgesehen werden6 Um zu vermeiden, daß bei extrem hoher Gleichspannung mit extremer Zündwinkeleinstellung insbesondere bei einer Zweiphasen-Gleichrichtung kein Zünden der Thyristoren mehr möglich ist, da die Gleichspannung höher ist als die be Eintreffen des Zündimpulses anliegende Phasenspannung, kann die Steuer-Impulsspannung auch dazu dienen, Impulse aus einem Oszillator zu schalten. Die Impulse des Oszillators - dessen Frequenz weit über der Netzfrequenz liegen sollte - erzeugen dann jeweils eine Impulsreihe, die bei einem Phasenwinkel beginnt; der dem Zündimpulswinkel entsprichti und erst abbricht, wenn die maximale Phasenspannung anliegt oder der Zündwinkelverstellbereich zu Ende ist. Hierdurch kann erreicht werden, daß sofort nachdem die Phasenspannung die Gleichspannung übertrifft eine Zündung des Thyristors erfolgt0 Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es, daß diese Art der Schaltungsanordnung in einfacher Weise auch zur Einstellung einer Gleichspannung mit unterschiedlicher Polung Anwendung finden kann. hierbei können dann für beide Polungen die Schaltspannungserzeuger zur phasenrichtigen Aufteilung und Erzeugung der Triggerimpulse für eine ansonsten gleichartig aufgebaute zweite Schaltungsanordnung (für die entgegengesetzte Polung) gemeinsam verwendet werden. Hierzu können die Vorderflanken der Schaltimpulse für die Erzeugung der ersten und die Rückflanken für die Erzeugung der zweiten Triggerimpulsspannung dienen. An die einzelnen Gatter für die zusätzlichen Thyristoren wird die Schaltimpulsspannung Jeweils zusammen mit einer weiteren negierten Schaltimpulsspannung in entsprechender Weise so ausgewählt gegeben, daß sich auch für die entgegengesetzt gepolten Phasenspannungen der richtige Zündwinkelverstellvereich ergibt.
Besonders vorteIlhaft läßt sich diese Schaltungsanordnung als Steuerverstärker verwenden, wobei sich durch die Phasenanschnittsteucrung der Thyrsstoren eine positive und negative Gleichspannung erzeugen läßt die sich weitgehend proportional mit einer angelegten Steuerspannung ändert. Mit der Gleichspannung läßt Sich sc ein Gleichstromverbraucher für größere Leistungen uber eine ieistungsschwache Steuerspannung mit hoher Genauigkeit steuert Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gleichstromstellglied mit einer Schaltungsanordnung dieser Art zu steuerns wobei das Stellglied auch bei einer Steuerspannung mit Nullpotential in seIner eingestellten Lage festgehalten wird. Ohne Steuerspannung (Steuerspannung = O) soll keine Gleichspannung entstehen, was einem NichtzAnden der Thyristoren entsprechen würde. Das Stellglied ist demnach lediglich über die dann sehr hochohmigen Thyristoren mit dem Netz verbunden und läßt sich - wie allgemein bei Motoren und Meßinstrumenten bekannt -leicht aus seiner Ruhelage bewegen. Da auf das Stellglied Jedoch häufig mechanische Kräfte einwirken, wird das Stellglied leicht durch diese Kräfte aus der eingestellten Lage gebracht bzw. ohne anliegende Gleichspannung weiterbewegt. Um dies zu vermeiden sind besondere Brems- oder Klemm-Anordnungen bzw. - Schaltungen bekannt, die nicht nur sehr aufwendig sind, sondern meist erst verzögert einsetzen. Bei sehr genauen Steuerungen muß Jedoch ein mit der Steuerspannung exakt übereinstimmender Zeitpunkt gewählt werden, zu dem ein Bremsen und Festklemmen des Stellgliedes erfolgt. Dies läßt sich meist nur mit Mitteln erreichen, die sehr störanfällig sind und häufig korrigiert werden müssen bzw. nur eine kleine Standzeit haben.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Er; findung lassen sich diese Nachteile weitgehend vermeiden, wenn den Thyristoren zur Erzeugung einer positiven-wie den Thyristoren zur Erzeugung einer negativen Gleichspannung - bei einer Steuerspannung mit annähernd Nullpotential - Ansteuerimpulse mit einer Phasenlage zugeführt werden, die eine Rest-Wechselspannung am Gleichstromverbraucher erzeugens welche eine um die Phasenzahl - oder um ein mehrfaches der Phasenzahl - höhere Frequenz als die mehrphasige Wechselspannung aufweist. Dies kann in einfacher Weise z.B. dadurch bewirkt werden, daß die den Vergleichen zugeführten sägezahnförmigen Referenzspannungen - bei fehlender Steuerspannung (Steuerspannung = Null) - einen Schaltpegel über- oder unterschreiten, der zum Auslösen eines Steuerimpulses führt.
In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei Einrichtungen verwenden, in denen mehrere getrennt einstellbare Gleichspannungen benötigt werden.
Hierbei ergeben sich wesentliche Einsparungen dadurch, daß dann nur ein Referenzspannungserzeuger sowie ein Schaltspannungserzeuger für die Gatter zur phasenrichtigen Aufteilung der Steuerimpulse vorgesehen werden braucht und die Referenzspannung sowie die Schaltspannung dieser Erzeuger den einzelnen Schaltungsanordnungen zur getrennten Gleichspannungseinstellung zugeführt werden kann. So werden z.B. bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen im allgemeinen mehrere Gleichstrom-Stellmotore erforderlich, welche über - von der numerischen Steuereinrichtung erzeugte - Steuerspannungen die Lage oder Richtung des Werkzeuges oder Werkstückes einstellen bzw. verändern. Häufig wird hierbei zur Steuerspannungserzeugung eine Soll-Istwert-Vergleichsstufe vorgesehen, der eine analoge Steuerspannung zur geregelten Einstellung der Gleichstromstellmotore entnommen werden kann.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltungsprinzip einer erfindungsgemäßen Gleichrichtung Fig. 2 einen Schaltspannungserzeuger zur phasenrichtigen Aufteilung Fig. 3a bis c Triggerstufen für die Referenzimpulsspannungserzeugung Fig. 4 ein Scnaltungsbeispiel zur Einstellung einer positiven und negativen Gleichspannung Fig. 5 den Kurvenverlauf mehrerer Spannungen aus einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 Fig. 6 den Schaltungsaufbau der Vergleicher aus Fig. 4 und Fig. 7 ene Schaltungsanordnung zur phasenrichtigen Aufteilung und Erzeugung der Zündimpulse für die Thyristoren In Fig. 1 sind die Anoden von drei Thyristoren 1; 2 und 3 Jeweils an eine Phasenleitung R; S und T eines Drehstromnetzes oder Drehstromtransformators angeschlossen. Die Katoden der Thyristoren 1 bis 3 sind zusammen an eine Gleichstromlast 4 angeschlossen, die z.B. ein Gleichstrommotor sein kann. Das andere Ende der Gleichstromlast 4 liegt am Mittelpunktleiter Mp dieses Drehstromnetzes oder Drehstromtransformators. Die Phasenleitungen R; S und T sind weiterhin mit einem Eingang Je eines Schaltspannungserzeugers 5; 6 und 7 verbunden, deren zweite Eingangsklemme am Mittelpunktleiter Mp liegt. Die Ausgänge der Schaltspannungserzeuger 5; 6 und 7 sind getrennt an einen Referenzspannungs-Erzeuger 8 geführt, der eine Referenzimpulsspannung - insbesondere eine Sägezahnspannung - mit gegenüber der Phasenspannung R; S oder T dreifachen Frequenz auf einen Vergleicher 9 gibt. Diesem Vergleicher 9 ist als Steuerspannung eine Stellgleichspannung oder Regelgleichspannung lo zugeführt. Der Vergleicher 9 erzeugt eine Steuerimpulsspannung, die auf Je einen Eingang von drei Und-Gattern 11; 12 und 13 gegeben wird, deren zweiter Eingang mit Je einem Ausgang der Schaltspannungsereuger 5; 6 und 7 verbunden ist. Die Ausgänge der Und-tter 11S 12 und 13 sind an die Eingänge von drei Zündimpulserzeugern 14; 15 und 16 geführt, deren Ausgänge an der Steuerelektrode Je eines der Thyristoren 1; 2 und 3 angeschlossen sind.
Die Schaltspannungserzeuger 5; 6 und 7 können, wie in Fig. 2 dargestellt, Operationsverstärker 17 enthalten, an deren einem Eingang die Phasenleitung R; S oder T über zwei Widerstände IS angeschlossen ist, während an zweiten Eingang der Mittelpunktleiter liegt. Vom Verbindungspunkt der beiden Widerstände 18 zum Mittelpunktleiter liegt ein Entstörkondensator 19, und parallel zu den beiden Eingängen des Operationsvertärkers sind zwei antiparallelgeschaltete Begrenzerdioden 20; 21 angeschlossen. Hierbei wird aus der anliegenden Phasenspannung eine phasengleiche Rechteckspannung am Ausgang des Operationsverstärkers gewonnen er Huber einen Widerstand 22 einer - mit der Anode an Masse liegenden Klemmdiode 23 zugeführt ist. An llemmdiode 23 kann diese Rechteckspannung 24 ausg @@@ ltspannung A oder die üb einen Negator 25 na g # abgegriffen werden Die drei um Jeweils 1200 gegeneinander versetzten Schaltspannungen A; B; C oder A; B; C werden einem Referenzspannungserzeuger 8 zugeführt, der aus diesen Schaltspannungen eine Referenzimpulsspannung erzeugen, welche eine gegenüber dem Drehstrom phasensynchrone Impulsspannung mit dreifacher Frequenz ist. Dies kann z.B. mit Hilfe einer monostabilen Kippstufe 26 oder 27 gemäß Fig. 3a; b oder c erfolgen, die einen Impulseingang aufweist, der auf positive oder negative Impulsflanken (d.h. die vordere oder hintere Impulsflanke der Schaltspannungen A; B; C oder A; B; C) anspricht, die über Kondensatoren 28; 29; 30 diesem Eingang zugeführt sind. Bei richtiger Wahl der entsprechenden Kippstufe wird an deren Ausgang immer dann ein kurzer Impuls mit konstanter Breite erzeugt, wenn eine der Phasenspannungen R; S; T vom Positiven in das Negative überwechselt. Mit Hilfe dieser Triggerimpulse läßt sich in bekannter Weise z.B. eine sägezahnförmige Impulsapannung erzeugen, die während des Impulses einen Maximalwert aufweist und kurz vor Eintreffen des nächsten Impulses einen Minimalwert erreicht. Diese Referenzimpulsspannung kann im Vergleicher 9 mit der Stell- oder Regelgleichspannung io verglichen werden, wobei der Vergleicher Jedesmal dann einen Impuls bzw. die Vorderflanke eines Impulses liefert, sobald Spannungsgleichheit herrscht. Die Referenzimpulsspannung kann Jedoch auch - wie später noch beschrieben - mit der Stell- oder Regelspannung überlagert und die Vorderflanke eines Impulses Jedesmal dann erzeugt werden, wenn die Gesamtspannung einen eingestellten Pegelwert über- oder unterschreitet.
Die so im Vergleicher erzeugte Impulsspannung wird auf Je einen Eingang der drei Und-Gatter li; 12; 13 gegeben, an deren zweiten Eingängen Je eine der Schaltspannungen A; B; oder C liegt. Hierbei werden jeweils die S ltspannungen gewählt, die ein Öffnen der Und-Gatter während eines Zeitraumes ermöglichen, in welchem der Zündwinkelbereits des jeweiligen Thyristors liegt. Die Zündung der Thyristorer erfolgt dann durch Zündimpule, die durch Impulsformung und Verstärkung in den Zündimpulserzeugern erzeugt werden.
Hierdurch wird eine Zündimpulserzeugung in einem ZUndwinkelbereich von 12 0 möglich, wobei der durch die Stell- oder Regelgleichspannung verstellbare Zündwinkel bei allen Thyristoren Jeweils weitgehend gleich ist, d.h. um genau a20 gegenüber den anderen Thyristoren versetzt ist, auch wenn die Bauelemente der einzelnen Stufen größere Toleranzen aufweisen oder durch äußere Einwirkungen unterschiedlich beeinflußt werden. Dies wird dadurch bewirkt, daß zur Zündwinkelverstellung lediglich ein Referenzimpulsspannungserzeuger 8 und ein Vergleicher 9 Verwendung finden, und die Impulserzeugung digital - d.h. lediglich durch zeitlich festgelegte Impulsflanken - erfolgt, wobei die Amplituden der Spannungen nur eine untergeordnete Rolle spielen. Toleranzen oder größere Änderungen an oder in den einzelnen Stufen können so lediglich den ZAndwflnkel für alle Thyristoren gleichzeitig und in gleicher Weise beeinflussen, was leicht durch eine entsprechende Korrektur der Stell- oder Regelspannung lo oder durch einen entsprechenden Aufbau des Regelkreises zur Erzeugung dieser Stell- oder Regelspannung ausgeglichen werden kann.
Durch die Zündung der Thyristoren bei stets gleichem Zündwinkel wird vermieden, daß der erzeugten Gleichspannung an der Gleichstromlast eine Wechselspannung überlagert ist deren Frequenz der Netzfrequenz entspricht.Insbsondere bei einer Verwendung der Gleichspannung in Regel- oder Steüerkreisen zenit schnellem Zeitverhalten kann eine derartige Überlagerung sich sehr nachteilig auswirken. Ist z.B. die Wirkung der Gleichspannung an der Gleichstromlast über einen Regelkreis mit der Regel spannung lo verknüpft, können sich instabil Verhältnisse ergeben, wenn die Grenzfrequenz in der Nähe oder gar über der Netzfrequenz liegt. Schon allein bei einer Verwendung der Gleichspannung für ein mechanisches Stellglied bzw eines Motors können sich Schwierigkeiten ergeben, da eine Netzfrequenz im Bereich um 50 Hz zu störenden Vibrationen führen kann, während eine Überlagerung der Gleichspannung durch eine Wechselspannung von loo Hz oder 150 liz, wie sie bei einer Gleichrichtung gemäß Fig. 1 entsteht , durch die mechanische Trägheit nicht mehr störend in Erscheinung tritt. Siebmittel wie LC-Glieder lassen sich bei größeren Leistungen nicht wirtschaftlich sinnvoll verwenden und bedingen eine Herabsetzung der Grenzfrequenz für die Regelung oder Steuerung vor allem, wenn diese auf die niedrige Netzfrequenz ausgelegt werden müßten.
Die zeitlichen Zusammenhänge werten anhand der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 mit den dazugehörenden Spannungsverläufen gemäß Fig. 5 näher beschrieben. Hier handelt es sich um eine auch in der Polarität veränderbare Gleichrichter-Einrichtung, die mit Hilfe einer in gleicher Weise sich ändernden Stell- oder Regelspannung U5 gesteuert wird. Hierzu sind an den Phasenleitungen R; S; T neben den wie in Fig. 1 mit ihren Anoden angeschlossenen Thyristoren 41; 42; 43 weitere drei Thyristoren 45; 46; 47 mit ihren Katoden angeschlossen, deren Anoden zusammengefaßt über eine Schutzdrossel 48 an einem Pol der Gleichstromlast 44 liegen, an den eine weitere Schutzdrossel 49 geführt ist, deren anderes Ende an den zusammengefaßten Katoden der Thyristoren 41; 42; 43 angeschlossen ist. Die Gleichstromlast liegt mit ihrem zweiten Anschluß am Mittelpunktleiter, der gleichfalls als Null oder Chassisleiter für die Steuerung dienen kann, wenn nicht durch besondere Sicherheitsforderungen genötigt eine z.B. in bekannter Weise über Transformationsglieder getrennt erzeugte Nullspannung an das Chassis geführt werden muß. Über diese Transformationsglieder,oder wie in Fig. 1 direkt an den Phasenleitungen R; S; T,sind drei Schaltspannungserzeuger 50; 51; 52 angeschlossen, welche zwei Ausgänge aufweisen, die z.B. gemäß Fig. 2 eine Rechteckspannung und eine negierte Rechteckspannung abgeben. Der mit der R-Phase verbundene Schaltspannungserzeuger 50 liefert hierbei die Schaltspannungen A und A, der mit der S-Phase verbundene Schaltspannungserzeuger 51 die Spannungen B und B und der dritte mit der T-Phase verbundene Schaltspannungserzeuger 52 die Spannungen C und C , die alle mit der Jeweiligen Phasenspannung R; S; T phasengleich oder um 1800 phasenversetzt sind.
Während alle Ausgänge mit den negierten Schaltspannungen A; B; C an eine Triggerstufe I gemäß Fig. 3c geführt sind, liegen die anderen Schaltspannungen A; B; C an einer zweiten Triggerstufe II. Die Triggerstufen erzeugen die in Fig. 5 dargestellten Impulszüge Trigg. I und Trigg. II, welche Jeweils einem Referenzimpulsgenerator 53; 54 zugeführt sind, der die hierzu phasengleichen, sägezahnförmigen Impulsspannungen Ref. I und Ref. II oder eine entsprechend negierte Impulsspannung erzeugt, deren Amplitude und/oder Mittelwertslage über ein Einstellpotentiometer 55; 56 einstellbar sein kann. Die Ausgänge der Referenzspannungserzeuger sind Jeweils mit einem Vergleicher 57; 58 verbunden,:der wie zu Fig. 1 oder später erläutert über Je einen Schaltspannungsverstärker 59; 60 verstärkte Zündsteuerimpulse P und N abgibt. Die den'Zündwinkel bestimmende Phasenlage dieser Impulse wird durch eine Stell- oder Regelspannung U5 bestimmt, die gleichfalls beiden Vergleichern 57; 58 zugeführt ist, wobei eine Grundeinstellung durch zusätzliche Stellglieder 61; 62 möglich ist.
Die Zündsteuerimpulse 7 aus dem Schaltspannungsverstärker 59 sind Jeweils an einen ersten Eingang von drei Und-Gattern 63; 64; 65 angeschlossen, an deren zweiten Eingängen Jeweils die Triggerimpulse Trigg. II der Triggerstufe II liegen. Am dritten Eingang liegt Jeweils eine der negierten Schaltspannungen Ã; B oder C, während am vierten Eingang eine der im Phasenverlauf davorliegende Schaltspannung C; A oder B zugeführt ist. Die Ausgänge dieser Und-Gatter 63; 64; 65 sind über Zündimpulserzeuger 66; 67; 68 mit Je einer Steuerelektrode der Thyristoren 41; 42; 43 zur Erzeugung einer positiven Gleichspannung verbunden. In gleicher Weise werden die Zündsteuerimpulse N; die Triggerimpulse Trigg.I und die Schaltspannung Ã; B; C und A; B; C den mit Je vier Eingängen aufweisenden weiteren drei Und-Gattern 69; 70; 71 zugeführt, deren Ausgänge über weitere drei Zündimpulserzeuger 72; 73; 74 mit den Steuerelektroden der Thyristoren 45; 46; 47 zur Erzeugung einer negativen Gleichspannung verbunden sind.
Die Wirkungsweise wird anhand der in Fig. 5 dargestellten Impulszüge erläutert. In den Schaltspannungserzeugern 50; 51; 52 werden die mit der Jeweiligen Phasenspannung R; S; T des Drehstromes um 18 0 phasenversetzten Rechteckspannungen A, B und C gewonnen, deren vordere Impulsflanken 75 genau beim Nulldurchgang der Jeweiligen Phasenspannung ins Negative liegen und deren hintere Impulsflanken 76 mit dem Nulldurchgang der Je -weiligen Phasenspannung ins Positive übereinstimmen. Durch die Vorderflanken der negierten Schaltspannungen A; B und C, die mit den Rückflanken 76 zeitlich übereinstimmen, werden die Triggerimpulse Trigg. I und durch die Vorderflanken der Schaltspannungen A; B und C die Triggerimpulse Trigg. II gebildet. Aus diesen Triggerimpulsen werden phasengleiche, sägezahnförmige Referenzimpulsspannungen Ref. I und Ref. II gebildet, deren steile Flanken 77 bzw. 78 bei Einsetzen der entsprechenden Triggerimpulse beginnen und vor der Hinterflanke 79 bzw. 80 der Je -weiligen Triggerimpulse enden.
Wird nun die negierte Referenzspannung Ref. I auf einen begrenzten Schaltverstärker ähnlich dem von Fig. 2 gegeben, kann bewirkt werden, daß dieser Zündsteuerimpulse N liefert, deren Vorderflanken 81 mit den Nulldurchgängen 82 der Referenzimpulsspannung zeitlich übereinstimmen. Das gleiche kann auch mit der Referenzspannung Ref. II bewirkt werden, wobei dann die Nulldurchgänge 83 die Vorderflanken 84 der Zündsteuerimpulse P erzeugen.
Diese Impulse (N und P) enden, sobald die steile Sägezahnflanke einen Nulldurchgang in entgegengesetzter Richtung bewirkt.
Die Nulldurchgänge 82; 83 können durch Überlagerung mit der Stell-oder Regelspannung Us zeitlich verändert werden, d.h., die sägezahnförmige Referenzspannung ändert ihre Lage zur Nullspa ung 85 (gestrichelt dargestellt). Es ergeben sich z.B. veränderte Nulldurchgänge 86 bei der Referenzimpulsspannung Ref. II, während die Referenzimpulsspannung Ref. I keinen Nulldurchgang mehr aufweist. Hierdurch entstehen verbreiterte Zündsteuerimpulse 87 (P) am Ausgang des Schaltspannungsverstärkers 59, während der Ausgang des zweiten Schaltspannungsverstärkers 60 keine Zündimpulse (N) mehr abgibt.
Am Und-Gatter 63 liegen neben den Zündsteuerimpulsen P die Schaltspannungen # # C, wodurch nur jeder dritte Zündsteuerimpuls # durchgeschaltet wird, der im Bereich von 120° vor dem Nulldurchgang der positiven Halbwelle der Phasenspannung R liegt. Mit Hilfe der Vorderflanken dieser Zündimpulse P werden im Zündimpulsverstärker 66 dann Zündimpulse 88 erzeugt, die den Thyristor 41 öffnen Jeweils der nächste durch das Und-Gatter gesperrte Zündsteuerimpuls (P) gelangt über das dann durch die Schaltspannungen B ' A geöffnete Und-Gatter 64, während der darauf folgende Impuls (P) mit Hilfe der Schaltspannungen C . B über das Und-Gatter 65 durchgeschaltet wird. Durch die -neben den phasengleich zur Jeweiligen Phasenspannung R; S; T liegenden Schaltimpulsspannungen Ã; B; C - zusätzlich zum Öffnen der Und-Gatter 63; 64; 65 erforderlichen Schaltimpulsspannungen C; A; B wird die Öffnungszeit der Gatter soweit eingeschränkt, daß ein im ersten Drittel der positiven Halbwelle der entsprechenden Phasenspannung liegender Impuls der Zündsteuerimpulse nicht über das Jeweilige Gatter gelangen kann. Dies wird bei Drehstrom erforderlich, wenn die Amplitude der Gleichspannung sich stark ändert oder geändert werden soll, kann jedoch z.B. bei einer zweiphasigen Brückenschaltung der Thyristoren entfallen.
Das Löschen der Thyristoren erfolgt in bekannter Weise selbsttätig, sobald die an der Gleichstromlast anliegende Momentanspannung ausreichend weit unter dem Momentanwert der entsprechenden Phasenspannung liegt. Um mit Sicherheit zu vermeiden, daß eine Zündung eines Thyristors erfolgt bevor der zuvor gezündete Thyristor gelöscht ist, können - wie in Fig. 4 dargestellt - den Und-Gattern 63; 64; 65 die negativen Triggerimpulse Trigg. II und den Und-Gattern 69; 70; 71 die negativen Triggerimpulse Trigg.
I in einer Weise zugeführt werden, durch die das Jeweilige Und-Gatter gesperrt bleibt solange der Triggerimpuls anhält. Hierdurch wird der Beginn der öffnungszeit um die Breite 89 eines Triggerimpulses verzögert. Da die Breite der Triggerimpulse für die Steuerung nur eine untergeordnete Rolle spielt, kann sie z.B.
durch eine entsprechende Dimensionierung der monostabilen Kippstufe (Fig..3) so gewählt werden, daß mit Sicherheit ein Zünden des folgenden Thyristors erst erfolgt'wenn der zuvor gezündete Thyristor gelöscht ist.
Wird die Stell- oder Regelspannung U5 negativ, erfolgt eine Verlagerung der Referenzspannungen Ref. I und Ref. II in entgegengesetzter Richtung, wobei die Zündsteuerimpulse P verschwinden und die Zündsteuerimpulse N sich nach vorn verbreitern. Das öffnen der Und-Gatter 69; 70; 71 - an welchen diese Zündsteuerimpulse N anliegen - wird durch die Schaltspannung A C C (an 69); B ' W (an 70) und C ' B (an 71) bewirkt, wobei auch hier die Öffnungszeit Jetzt durch die Triggerimpulse Trigg. I verringert wird.
Von besonderem Vorteil ist die erfindungsgemäße Schaltung, wenn die Gleichstromlast 44 ein Stellmotor ist, der über eine leistungsschwache Stell- oder Regelspannung Us,z.B. aus einer numerischen Steuerung, genau gesteuert werden soll bzw. ein Stellglied in eine exakt festliegende Stellung bringen soll. Eine Schaltungsanordnung z.B. gemäß Fig. 4 wirkt dann als Leistungsverstärker mit hohem Verstärkungsfaktor, wobei sich die am Motor (44) liegende Gleichspannung annähernd linear mit der angelegten Stell- oder Regelspannung U5 ändert. Ist das Stellglied bzw. der Stellmotor z.B. Teil einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, wird es üblicherweise erforderlich, den Motor in einer eingestellten Lage bei einer Stell- oder Steuerspannung U5 = Null durch Überlagerung einer Wechselspannung festzuhalten. Weist diese Wechselspannung die Frequenz der Netzfrequenz von z.B. 50 Hz auf oder ist diese mit einer Wechselspannung in dieser Frequenz überlagert, so kann eine starke Vibration auftreten, die Rattermarken am Werkstück bewirkt, die Lager der Werkzeugmaschine übermäßig beansprucht oder die Steuerung stört. Bei einer überlagerten Wechselspannung hingegen, welche die doppelte oder eine noch höhere Frequenz aufweist, sind durch die mechanische Trägheit des Motors bzw. der Stellgieder derartige Nachteile im allgemeinen nicht zu erwarten.
Aus diesem Grunde können die Referenzimpulsspannungen Ref. I und Ref. II gemäß Fig. 5 derart gewählt werden, daß sie bei einer Stell- und Regelspannung = Null Nulldurchgänge aufweisen, die Zündsteuerimpulse P und N für die Thyristoren zur Bildung der positiven wie auch der negativen Gleichspannung erzeugen.
Hierdurch erfolgt ein öffnen der Thyristoren 41; 42j 43 in einem Bereich 9o kurz vor dem zweiten Nulldurchgang Jeder positiven Halbwelle der Phasenspannungen R; S; T und der Thyristoren 45; 46; 47; in einem Bereich 91 kurz vor dem zweiten Nulldurchgang Jeder negativen Halbwelle dieser Phasenspannungen. An der Gleichstromlast 44 ergibt sich durch die einzelnen Offnungsbereiche 9o und 91, wie in Fig. 5 bei der Phasenspannung T dargestellt, eine Wechselspannung 92 mit dreifacher Frequenz. Würde sich, wie dies bei den bekannten Schaltungsanordnungen mdglich ist, z.B. durch Bauelementetoleranzen oder Spannungsänderungen bei nur einer Phasenspannung eine zeitlich versetzt liegende Zündung ergeben können, überlagert sich dieser Wechselspannung 92 eine weitere Wechselspannung mit Netzfrequenz, die leicht die gleiche Größe wie die höherfrequente Wechselspannung 92 annehmen kann.
In Fig. 6 sind Ausführungsbeispiele für die Vergleicher 57; 58 und die Schaltspannungsverstärker 59; 60 gemäß Fig. 4 dargestellt. Die Vergleicher 57; 58 enthalten Jeweils einen Operationsverstärker 93; 94, die mit einem Eingang-an Masse liegen und an deren zweitem Eingang die Enden von Je fünf Widerständen 95; 96; 97; 98; 99 und loo; lol; 102; 1o3; 104 liegen, über welche die Grundeinstellung und Steuerung der Operationsverstärker 93; 94 erfolgt. Der Operationsverstärker 93 erhält über den Widerstand 95 die Referenzspannung Ref. II; den Widerstand 96 die Stell-oder Regelspannung Us; den Widerstand 97 eine veränderbare Gleichspannung von einem Potentiometer 105; über den Widerstand 98 eine weitere veränderbare Gleichspannung von einem weiteren Potentiometer 106 und über den einstellbaren Widerstand 99 eine Grundgleichspannung. In gleicher Weise erhält der Operationsverstärker 94 über den Widerstand loo die negierte Referenzspannung Ref.I; den Widerstand lol gleichfalls die Stell- oder Regelspannung Us; über den Widerstand 102 die Gleichspannung wie der Operationsverstärker 93 von dem Potentiometer 105; über den Widerstand 1o3 eine sich gegenläufig - zu dem am Potentiometer 106 abgegriffene - veränderbare Gleichspannung aus einem Potentiometer 107, das mit dem Potentiometer 1o6 mechanisch verbunden ist; und über den einstellbaren Widerstand 104 eine Grundgleichspannung.
Ist die Stell- oder Regelspannung Us = Null, erhalten die Operationsverstärker ihre Referenzspannung zusammen mit der veränderbaren Gleichspannung so, daß an ihrem Ausgang die in Fig. 5 dargestellten Sägezahnspannungen Ref. II und die negierte Sägezahnspannung Ref. I mit der dort angegebenen Lage zur Nullspannung 85 anliegen. Wie bei einer Änderung durch die Stell- oder Regelspannung U5 verändert auch die Einstellung über das Potentiometer loS die Lage, Amplitude und Steilheit der Sägezahnflanken, wobei - in der zuvor beschriebenen Weise - an der Gleichstromlast (44) eine Gleichspannung entsteht. Das Potentiometer 105 kann so zur Nulleinstellung dienen, aber auch dafür sorgen, daß bei einer Stell- oder Regelspannung = Null eine Gleichspannung entsteht, die z.B. einer mechanischen Kraft entgegenwirkt, welche auch bei stillstehendem Antrieb auf einen Motor einwirkt, der durch die Gleichspannung angetrieben wird. Dieser Kraftausgleich wird häufig bei Stellgliedern erforderlich, auf die eine Last z.B.
durch das Gewicht eines Maschinenteils einwirkt. Mit dem Potentiometer 105 kann die Ruhelage des Stellgliedes eingestellt werden, wobei dann bei einem Verstellen dieses Stellgliedes gegen die Lastrichtung eine erhöhte Gleichspannung entsteht, die diese Last weitgehend ausgleicht.
Durch die mechanische Verbindung der Potentiometer 106 und 107 werden gegenläufige, auf die Operationsverstärker einwirkende Spannungen erzeugen, durch welche sich die Breite der Zündsteuerimpulse verändern und so die Größe der Wechselspannung 92 einstellen läßt> die ohne eine Gleichspannung an der Gleichstromlast 44 anliegt. Anstelle oder zusätzlich zu den veränderbaren Gleichspannungen kann den Eingängen auch eine Regelspannung (z.B. zur Kompensation von Außeneinflüssen wie Temperatur- oder Spannungschwankungen) zugeführt werden.
Um eine Uberlastung der Gleichrichteranordnung und/oder der Gleichstromlast zu vermeidentkann die zusätzliche Regelspannung z.B. einem Widerstand im Laststromkreis entnommen sein und ab einem Schwellwert in positiver und negativer Richtung die Referenzspannung bzw. die beiden Operationsverstärker derart beeinflussen, daß ab einem maximalen Strom die Breite der Zündsteuerimpulse P oder N stark zurückgestellt werden. Durch die hierbei schnell zurückgehende Gleichspannung an der Gleichstromlast 44 kann die Leistung der Gleichstromerzeugung begrenzt werden, wobei Je nach Polung der entsprechenden Gleichspannung die Regelspannung sich nur auf den Jeweiligen Operationsverstärker 93 oder 94 auswirkt. Durch ein verzögertes Einsetzen dieser oder einer weiteren.Regelspannung,die z.B. über entsprechende RC-Glieder verzögert schon bei einem kleineren Schwellwert einsetzt, kann bewirkt werden, daß kurze nicht störende Lastspitzen kein Herabregeln der Gleichspannung bewirken.
Die an den Operationsverstärkern 93 und 94 liegenden Ausgangsspannungen Ref. II und Ref. I gelangen über Je einen Widerstand 108; 109 an den einen Eingang Je eines weiteren Operationsverstärkers 110; 111, deren zweite Eingänge an Masse liegen. Die beiden Eingänge Jedes der Operationsverstärker sind mit antiparallelgeschalteten Begrenzerdioden 112; 113 überbrückt. Die Operationsverstärker wirken als Schaltverstärker, wobei am Ausgang eine positive Spannung anliegt, sobald die Referenzspannungen den Nullpegel 85 unterschreiten. Während so am Ausgang des Operationsverstärkers 111 die Zündsteuerimpulse N entstehen, muß die am Ausgang des Operationsverstärkers llo erst über einen Negator 114 negiert werden, um die Zündsteuerimpulse zu erhalten.
In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Schaltung der Und-Gatter und Zündimpulserzeuger dargestellt. Die Schaltung und Wirkungsweise entspricht weitgehend dem entsprechenden Schaltungsteil in Fig. 4, wobei lediglich die Und-Gatter 69 bis 71 und 63 bis 65 Jeweils in ein erstes Und-Gatter 269 bis 271 und 263 bis 265 mit einem negierten. Ausgang (NAND-Gatter) und ein zweites Und-Gatter mit zwei negierten Eingängen aufgeteilt ist.
Jeweils das erste Und-Gatter 269 bis 271 und 263 bis 265 weist drei Eingänge auf, die wie in Fig. 4 geschaltet sind, wobei Jedoch Jeweils die nicht negierte Schaltspannung A; B; C fehlt.
Der negierte Ausgang dieser Nand-Gatter ist Jeweils mit dem ersten negierten Eingang des zweiten Und-Gatters 115 bis 120 verbunden, an dessen zweitem negierten Eingang die fehlende nun gleichfalls negierte Schaltspannung A; B oder C angelegt ist.
Die Wirkungsweise der beiden Schaltungen (Fig. 4 zu Fig. 7) bleibt gleich, wobei jedoch dieser Schaltungsgruppe nur noch drei Schaltspannungen A; B und C zugeführt werden müssen, die eine gleiche Amplitude aufweisen, da sie alle die gleiche Zah-l von Schaltstufen durchlaufen. In ähnlicher Weise können die Und-Gatter auch noch andersartig abgewandelt werden, z.B. so, daß nur nicht negierte Schaltspannungen erforderlich werden. Durch eine entsprechende Wahl der monostabilen Kippstufen, z.B. gemäß Fig. 3a und 3b, kann bewirkt werden, daß nur noch drei Schaltspannungen erforderlich sind.
In Fig. 7 sind hinter die impulsformenden und -verstärkenden Zündimpulserzeuger 272 bis 274 und 266 bis 268Trennübertrager 221; 222 geschaltet, die im Primärkreis mit - in bekannter Weise geschalteten - Freilauf-Dioden 223 und Kondensatoren 224 versehen sind. Die Sekundärwicklungen der Trennübertrager 221 sind in bekannter Weise an Steueranschlüssen der Thyristoren 41; 42; 43 und die Sekundärwicklungen der Trennübertrager 222 an die entsprechenden Steueranschlüsse der Thyristoren 45,; 46; 47 angeschlossen.
Häufig werden z.B. zur Steuerung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit mehreren Verstellachsen mehrere getrennt einstellbare Gleichspannungen erforderlich. In einem solchen Fall können für eine größere Anzahl von Steuereinrichtungen z.B. gem. Fig. 4 die Schaltspannungserzeuger 50; 51; 52, die Triggerstufen Trigg. I und II sowie die Referenzspannungserzeuger gemeinsam verwendet werden, d.h., sie brauchen nur einmal für die getrennt einstellbaren Gleichspannungserzeuger vorgesehen werden. Wird eine in gleicher Weise wirksame Verstellung aller getrennt vorzusehender Vergleicher gewünscht, kann für alle Stufen ein Potentiometer 105 (gemäß Fig. 6); bzw. ein Doppelpotentiometer 106; 107 für alle Stufen 58; 59 vorgesehen werden oder eine Verstellung des Mittelwertes über Potentiometer 55; 56 an den gemeinsamen Referenzspannungserzeugern 53; 54 erfolgen.
Die erfindungsgemäße Schaltung läßt sich, in entsprechender Weise abgeändert, auch bei Drehstrombrücken-Gleichrichterschaltungen oder Sechsphasenschaltungen z.B. mit Drehstrom-Zickzack-Transformatoren verwenden oder in entsprechender Weise auch bei Zweiphasen-Doppelweggleichrichterschaltungen mit Thyristoren anwenden.
Vor allem bei einer zweiphasigen Gleichrichtung besteht die Möglichkeit, daß die Vorderflanken sehr breiter Zündsteuerimpulse P oder N Zündimpulse am Thyristor-zu einem Zeitpunkt erzeugen, bei dem die Gleichspannung einen größeren Wert aufweist als der Momentanwert der Phasenspannung. Hierdurch wird ein Zünden des Thyristors verhindert und erfolgt auch zu einem späteren Zeitpunkt der gleichen Halbwelle nicht mehr. Erst wenn die Gleichspannung auf einen Wert absinkt, der niedriger ist als dieser Momentanwert, kann eine Zündung der Thyristoren erfolgen.
Dies kann eine ungünstigere Leistungsausnützung der Thyristoren zufolge haben, die durch einen zusätzlichen Oszillator vermieden werden kann, der Impulse mit einer Frequenz liefert, die um ein vielfaches höher liegt als die Frequenz der Referenzimpulsspannung. Dieser Oszillator oder ein hinter dessen Ausgang liegendes weiteres Und-Gatter kann dann durch die Zündsteuerimpuls spannung P oder N derart gesteuert werden und anstelle dieser Zündsteuerimpulsspannung über die Und-Gatter 63; 64; 65 bzw. 69; 70; 71 den Zündimpulserzeugern.zugeführt werden, daß im Zeitbereich der Zündsteuerimpulse eine ganze Impulsreihe von Zündimpulsen erzeugt wird. Liegt dann der erste Zündimpuls bei einem zu niedrigen Momentanwert der Phasenspannung, erfolgt durch einen der folgenden Impulse ein Zünden des Thyristors, sobald der Momentanwert der Phasenspannung den Gleichspannungswert unterschreitet.

Claims

Patentanprüche

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einstellbaren Gleichspannung aus einer mehrphasigen Wechselspannung mit n Phasen unter Verwendung von zündwinlcelgesteuerten Thyristoren und einer Steuerschaltung zur Erzeugung der Ansteuerimpulse zum Zünden der Thyristoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen für alle Phasen gemeinsamen Referenzspannungserzeuger (8 oder 53; 54) aufweist, der mit Hilfe der mehrphasigen Wechsel-.

spannung eine - mit dieser phasensynchrone - Referenzimpulsspannung mit einer Steuerspannung (U5) vergleicht und durch die Steuerspannung gegenüber der Referenzimpulsspannung um einen konstanten Betrag in der Phase verschiebbare Steuerimpulse (P; N ) zum Zünden der Thyristoren liefert, diese Steuerimpulse den entsprechenden Steuereingängen der Thyristoren über Und-Gatter (11; 12; 13 oder 63; 64; 65) zugeführt sind, die eine phasenrichtige Aufteilung der Steuerimpulse (P; N) mit Hilfe von Schaltspannungen (A; B; C;) durchführen, die aus der mehrphasigen Wechselspannung (R; S; T) erzeugt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzspannungserzeuger (53; 54) über eine Triggerschaltung (Trigg. I; II) synchronisiert ist und die Triggerimpulse aus gleichartigen Nulldurchgängen der einzelnen Phasen der mehrphasigen Wechselspannung gewonnen sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerimpulse einem monostabilen Multivibrator (26; 27) entnommen sind, der durch n Impuls spannungen (A; B; C) angestoßen wird, die aus den einzelnen Phasen der mehr -phasigen Wechselspannung gewonnen sind und beim Nulldurchgang der entsprechenden Wechselspannung eine steile Flanke aufweisen.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Re.ferenzspannungserzeuger (8; 53; 54) ein Sägezahnspannungsgenerator ist, welcher im Zeitbereich der in der Phase verschiebbaren Steuerimpulse (P;N) eine sich annähernd linear ändernde Spannung aufweist, und dem Referenzspannungserzeuger über eine instelleinrichtung (55; 56) eine konstante Gleichspannung zugeführt ist, die den Pegel des Gleichspannungsmittelwertes der Sägezahnspannung bestimmt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Jeweils eine Phasenleitung (R; S oder T) und ein Nullpunktleiter (mop) der mehrphasigen Wechselspannung einem Spannungsverstärker (17; 50; 51; 52) mit Spannungsbegrenzer zugeführt ist, an dessen Ausgang eine phasengleiche Rechteckimpulsspannung liegt, die den Und-Gattern (11; 12; 13. oder 63; 64; 65) zur phasenrichtigen Aufteilung der Steuerimpulse (P; N) zugeführt ist und deren eine Impulsflanke zur Synchronisierung des Referenzspannungserzeugers (8; 53; 54) dient.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsverstärker (17; 50; 51; 52) mit Spannungsbegrenzer einen inversen zweiten Ausgang aufweist, der gleichfalls den Und-Gattern (63; 64; 65) zur phasenrichtigen Aufteilung der Steuerimpulse (P; N) zugeführt ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Thyristoren Jeweils eine Phasenspannung (R; S oder T) der mehrphasigen Wechselspannung zugeführt ist, der entsprechende Thyristor über das Und-Gatter (63; 64 oder 65) Jeweils dann einen Steuerimpuls (P) erhält, wenn am Und- Gatter eine erste mit der Phasenspannung (R; S oder T) phasengleiche Impulsspannung (A; B oder C) einen positiven oder negativen Wert aufweist und gleichzeitig am Gatter eine zweite mit einer zweiten Phasenspannung (R; S oder T) der mehrphasigen Wechselspannung phasengleiche negierte Impulsspannung (A; B oder C) einen negativen oder positiven Wert aufweist, wobei als zweite Phasenspannung der mehrphasigen Wechselspannung eine Phasenspannung gewählt ist, die vor der ersten Phasenspannung einen gleichartigen Nulldurchgang aufweist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch-5, dadurch gekennzeichnet, daß zur phasenrichtigen Aufteilung der Steuerimpulse zwei Und-Gatter (269 u. 115) vorgesehen sind, einem Eingang des ersten Und-Gatters eine phasengleiche Rechteckimpulsspannung (A) einer ersten Phase (R) zugeführt ist, der Ausgang dieses ersten Und-Gatters (269) mit einem Eingang des zweiten Und-Gatters (115) verbunden ist, an dessen weiterem Eingang eine zweite phasengleiche Rechteckimpulsspannung (C) einer anderen Phase (T) zugeführt ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Und-Gattern (63; 64; 65) eine dritte Impulsspannung (Trigg. II) zugeführt ist, deren Impulsvorderflanken durch gleichartige Nulldurchgänge der mehrphasigen Wechselspannung synchronisiert sind und diese Impulse (Trigg. II) eine Weitergabe der Steuerimpulse (P) bei extrem weiter Zündwinkeleinstellung verzögern.

lo. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Impulsspannung aus Triggerimpulsen (Trigg.II) zur Synchronisation der Referenzimpulsspannung (Ref. II) gebildet ist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß im Vergleicher eine aus Dreieckimpulsen gebildete Referenzimpulsspannung (Ref. II) zusammen mit der Steuerspannung (U5) den eingängen eines Operationsverstärkers (93) zugeführt ist, ein Ausgang des Operationsverstärkers an einen Impulserzeuger (Go) angeschlossen ist, der bei Über- oder Unterschreiten eines festen Spannungspegels (85) die Voraerflanke eines Impulses (P) erzeugt.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulserzeuger gleichfalls als Operationsverstärker (llo) ausgebildet ist, dieser Operationsverstärker (mio) als Schalter arbeitet, an dessen Ausgang eine positive oder negative Signalspannung liegt, wenn die Eingangsspannung einen Mullpegel (85) über- oder unterschreitet.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß einem Eingang des Operationsverstärkers (93) zusätzlich zur Steuerspannung noch eine Regelgleichspannung zugeführt ist, die dem Laststromkreis insbesondere über ein Schwellwertglied entnommen ist.

14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß einem Eingang des Operationsverstärkers zusätzlich eine einstellbare Gleichspannung (105; io6; 107) zugeführt ist.

15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator vorgesehen ist, der eine Wechselspannung erzeugt, die eine Frequenz aufweist welche um ein vielfaches höher liegt als die Frequenz der Referenzimpulsspannung (Ref. II), und diese Wechselspannung gesteuert durch die Impulsspannung des Vergleichers unterbrochene Steuerimpulsreihen zum Zünden des Jeweiligen Thyristors erzeugt, wobei der Beginn Jeder Impulsreihe durch die Impulse der Impulsspannung (P) bestimmt ist.

16. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einstellbaren Gleichspannung mit entsprechend einer Steuerspannung veränderbaren Polarität nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Referenzspannungserzeuger (53; 54) vorgesehen sind, die Jeweils über eine Triggerschaltung (Trigg. I und II) synchronisiert sind, und die Triggerimpulse (Trigg. I) für den einen Referenzspannungserzeuger (54) durch die in das Positive gehenden Nulldurchgänge der einzelnen Phasen (R; S; T)der mehrphasigen * Wechselspannung.gewonnen sind, während die Triggerimpulse (Trigg.II) für den zweiten Referenzspannungserzeuger (53), durch die in das Negative gehenden Nulldurchgänge gewonnen sind.

17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß für Jede Phase (R; S; T) der mehrphasigen Wechselspannung zumindest zwei Thyristoren vorgesehen sind, der eine Thyristor (all; 42; 43) zur Erzeugung einer positiven Gleichspannung, der andere Thyristor (45; 46; 47) zur Erzeugung einer negativen Gleichspannung an einem Gleichspannungsausgang (44) dient, jeder dieser Thyristoren durch Steuerimpulse über getrennte Gatter (63 bis 65 u. 69 bis 70) gezündet wird, und diesen Gattern zur phasenrichtigen Aufteilung Schaltspannungen (A; B; C) aus einer gemeinsamen Schaltungsgruppe zugeführt sind, die der Zahl der Phasen entsprechende Rechteckimpulsspannungen erzeugt.

18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsamen Schaltungsgruppe die einzelnen Phasenspannungen der mehrphasigen Wechselspannungen getrennt zugeführt sind, und aus diesen Phasenspannungen sowohl phasengleiche (A; B; C)als auch negierte Rechteckspannungen (A; B; C) gewonnen sind.

19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die phasengleichen und die negierten Rechteckspannungen (A; B; C ) neben den Gattern zur phasenrichtigen Aufteilung zwei monostabilen Multivibratoren (26; 27) zur Erzeugung von Triggerimpulsen gleicher Impulsbreite zugeführt sind, wobei die phasengleichen Rechteckspannungen (A; B; C) durch die vordere oder die hintere Impulsflanke den ersten Multivibrator und die negierten Recnteckspannungen (Ã; B; C) den zweiten Multivibrator in gleicher Weise setzen.

20. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung als Steuerverstärker für größere Leistungen einem Gleichstromverbraucher vorgeschaltet ist, und die durch die Thyristoren erzeugte positive und negative Gleichspannung sich annähernd proportional mit einer angelegten Steuerspannung (U5) ändert.

21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromverbraucher ein Gleichstromstellglied ist, den Thyristoren zur Erzeugung einer positiven wie den Thyristoren zur Erzeugung einer negativen Gleichspannung - bei einer Steuerspannung mit annähernd Nullpotential - Ansteuerimpulse mit einer Phasenlage zugeführt werden, die eine Rest-Wechselspannung (92) am Gleichstromverbraucher erzeugen, welche eine um die Phasenzahl - oder um ein mehrfaches der Phasenzahl - höhere Frequenz als die mehrphasige Wechselspannung aufweist.

22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die den Vergleichern (57;58) zugeführten sägezahnförmigen Referenzspannungen (Ref. I u. II) bei fehlender Steuerspannung (Steuerspannung = Null) einen Schaltpegel (85) über-oder unterschreiten, der zum Auslösen eines Steuerimpulses

23. Schaltungsanordnung zur Erzeugung mehrerer getrennt einstellbar Gleichspannungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzspannungserzeuger sowie n Schaltungspannungserzeuger für die Gatter zur phasenrichtigen Aufteilung der Steuerimpulse vorgesehen sind, und die Referenzspannung sowie die Schaltspannungen dieser Erzeuger den einzelnen Schaltungsanordnung zur getrennten Einstellung der Gleichspannungen zugeführt sind.

24. Schaltungsanordnung nach Anspruch 23, dadruch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungen (US) zur Einstellung der getrennt einstellbaren Gleichspannungen einer numerischen Steuereinrichtung für Werkzeugmaschinen entnommen sind, und die einstellbaren Gleichspannungen des Stellmotoren für die einzelnen Verstellachsen der Werkzeugmaschine zugeführt sind

25. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 22 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstelleinrichtung insbesondere mit einem Potentiometer vorgesehen ist, welche den Schaltpegel zum Auslösen eines Steuerimpulses, bei einer Nullsteuerspannung für mehrere Vergleicher getrennt einstellbarer Gleichspannungen, in gleicher Wirkrichtung verstellt.

26. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 22 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eins.telleinrichtung insbesondere mit einem Potentiometer (105 oder los u. 107 vorgesehen ist, welche die Amplitude und/oder den Gleichspannungsmittelwert der Ausgangsspannung des Referenzspannungserzeugers für mehrere getrennt einstellbare Gleichspannungen in gleicher Wirkrichtung verstellt.