DE2360653B2 - Einrichtung zum gleichzeitigen zuenden einer anzahl von steuerbaren halbleiterventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum gleichzeitigen Zünden einer Anzahl von steuerbaren Halbleiterventilen in einem Stromrichter für hohe Spannungen, bei der ein Sender für elektromagnetische Strahlung mit einem Strahler und einem Reflektor vorgesehen ist und bei der den Zündkreisen der steuerbaren Haibleilerventile jeweils ein Detektor zugeordnet ist.

Es ist bereits bekannt, zur Zündung eines elektrischen Ventils, insbesondere eines Thyristors, eine Zündschaltung zu verwenden, welche die Zündenergie aus der Spannung über der Anoden-Kathoden-Strecke des betreffenden Ventils ableitet (DT-PS 15 38 099). Hierbei wird ein Impulskondensator verwendet, der mittels dieser Spannung aufgeladen und bei Bedarf über ein Schallelement auf die Steuerstrecke des Ventils entladen wird. Eine derartige Zündschaltung wi.-d man bevorzugt zur Zündung von elektrischen Ventilen für hohe Spannungen verwenden, insbesondere von Hochspannungs-Thyristoren, da die übertragung der Zündsignale potentialfrei durch elektromagnetische Strahlung erfolgen kann.

Bei einer bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art werden Mikrowellenimpulse zur Übertragung der Zündsignale verwendet (DT-OS 15 38 257). Die Mikrowellenimpulse können in Form gebündelter Strahlen übertragbar sein, wobei der Übertragungsweg an seinem Sende- und an seinem Empfangsende richtungsempfindliche Antennen mit Reflektoren aufweist. Bei dieser bekannten Einrichtung ist nachteilig, daß zur gebündelten Übertragung der Mikrowellenimpulse für jedes einzelne Ventil sowohl eine einen Reflektor aufweisende Sendeantenne wie auch eine einen Reflektor aufweisende Empfangsantenne vorhanden sein müssen. Es wird daher eine der Anzahl der Ventile entsprechende Anzahl von senderseitigen Antennen benötigt, die jeweils exakt auf die empfängerseitigen Antennen ausgerichtet sein müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfacher aufgebauten Übertragungsweg für elektromagnetische Strahlung zu schaffen, bei dem ein möglichst großer Anteil der vom Sender abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung auf die Detektoren gelangt, damit be; einem Zündbefehl ein ausreichend großes Eingangssignal an der Zündschaltung anliegt. ^h5

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Reflektor als elliptischer Teilzylinder ausgebildet ist, in dessen erster Brennlinie der Strahler und in dessen zweiter Brennlinie die Detektoren angeordnet

Bei der erfindungsgemäfaen Einrichtung erfolgt eine scharfe Bündelung der vom Strahler emittierten elektromagnetischen Strahlung in Richtung auf die einzelnen Detektoren der Zündschaltungen. Durch die Anordnung des Strahlers in der ersten und die Anordnung der Detektoren in der zweiten Brennlinie einer Ellipse gelangt ein möglichst großer Anteil der vom Sender abgegebenen Strahlung auf die Detektoren. Die übertragene Zündimpulsinformation reicht dann zur störsicheren Zündung der einzelnen Ventile aus. Gegenüber der bekannten Einrichtung kann die Leistung des Senders kleiner gewählt und/oder die Übertragungsstrecke zwischen Sender und Detektoren größer gewählt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kann ein punktförmiger Strahler verwendet werden. Der Strahler kann jedoch auch stabförmig ausgebildei sein, wobei die Achse seiner maximalen Abstrahlung in der ersten Brennlinie des als elliptischer Teilzylinder ausgebildeten Reflektors liegt.

Die elektrischen Ventile können in einem Vcntilstapel zusammengefaßt sein, dessen Stapelachse parallel zur Linie der einzelnen Detektoren ausgerichtet isi Dadurch läßt sich ein besonders einfacher Aufbau mit kurzen Verbindungsleitungen erzielen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand von zwei Figuren näher erläuten. Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung zur Zündung einer Anzahl von elektrischen Ventilen mit einem Sender mit Reflektor, der in einem Schnitt dargestellt ist, und

F i g. 2 die Anordnung nach F i g. 1 Jn einem Blick von oben auf den elliptisch ausgebildeten Reflektor.

In F i g. 1 und 2 ist eine Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung einer Anzahl von elektrischen Ventilen 11, ?2, 13 und i4 schematisch dargestellt. Diese Ventile t\ bis f4 können insbesondere Thyristoren sein. Sie sind miteinander in Reihe geschaltet. Die dargestellte Reihenschaltung kann Bestandteil eines Stromrichters für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung sein. Die einzelnen Ventile /1 bis f4 können unter Zwischenlage nicht gezeigter Kühlkörper aufeinander gestapelt sein. Die Stapelachse steht vorzugsweise lotrecht, so daß F i g. 1 einen seitlichen Blick auf die .Stapelanordnung bietet.

Zur Zündung der Ventile 11 bis r4 ist ein Zündsteuersignal ζ vorgesehen, das beispielsweise in einem Regelkreis zur Spannungs- oder Frequenzkonstanthaltung des Stromrichters gebildet wird. Dieses Zündsteuersignal ζ ist in einen Sender c gegeben, der mit einem Strahlkopf oder Strahler 5 versehen ist. Bei dem Sender e kann es sich beispielsweise um eine durch das Zündsteuersignal ζ ein- und ausschaltbare Spannungsquellc und bei dem Strahler 5 um eine Glühlampe oder eine Lumineszensdiode handeln. Als Sender e kann aber auch ein Hochfrequenz-Sender vorgesehen sein, der eine Hochfrequenz-Strahlung, z. B. mit einer Frequenz von 2,4 GHz, über eine als Strahler s verwendete Antenne abstrahlt. Der Strahler s ist im vorliegenden Falle punktförmig ausgebildet. Die abgegebene elektromagnetische Strahlung kann im sichtbaren Spektralbereich, im Infrarotspektralbereich, im UV-Spektralbereich oder im Hochfrequenz-Spektralbereich liegen.

Aus den F i g. 1 und 2 geht hervor, daß der Strahler s im Innenraum eines Reflektors /angeordnet ist. Dieser

Reflektor r ist als elliptischer Teilzylinder ausgebildet Es kann sich dabei um einen metallischen Spiegel han dein. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Strahler s in der ersten Brennlinie des elliptischen Teilzylmders angeordnet ist. Er befindet sich etwa in der Mitte diesel ersten Brennlinie des Reflektros r. Diese Anordnung gewährleistet, daß ein groüer Anteil der vom Sender c abgegebenen Leistung als elektromagnetisch·? Strahlung gebündelt auf der zweiten Brennlinie des Reflek tors r zusammengefaßt wird. In F i g. 2 stehen die bei den Brennlinie senkrecht auf der Papierebene.

In einigem Abstand vom Strahler s ist eine Anzahl von Detektoren dl, dl, di und d4 angeordnet. Diese Detektoren d 1 bis d4 sind in der Lage, die von dem Strahler .s abgegebene elektromagnetische Strahlung aufzunehmen und jeweils an eine nachgeschakete Zündschaltung .ζ 1, ζ 2, /3 bzw. /4 ein Signal weiterzugeben. Die einzelnen Detektoren J'. bis d4 sind in einer Linie angeordnet. Diese Linie ist im wesentlichen parallel zur reflektornahen ersten Biennlinie ausgerichtet. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Linie dei einzelnen Detektoren c/1 bis c/4 genau mit der /weiten Biennlinie des Reflektors r zusammenhalt. Dadurch ist gewährleistet, daß die vom Sender s abgestrahlte elek tromagnetischc Strahlung über die Überiragungsstrekke auf the Oberfläche der Detektoren c/1 bis c/4 fokussiert wird. Wie aus F i g. 2 hervorgehl, handelt es sich um eine symmetrische Anordnung von Strahler s. Reflektor rund Detektoren t/1 bis t/4. Infolge de. Lokus sierung tier elektromagnetischen Strahlung kann man auch bei einer größeren Überiragungssirecke mit einer geringen Sendeleistung auskommen.

Um Störungen und Freindeiustreuung zu vermeiden, ist es angebracht, tlie einzelnen Zündschaltungen / 1 bis /4 in unmiltelbarer Nähe der Ventile /1 bis ;4 an zuordnen. Dieser Forderung kann insbesondere dann (!einige getan werden, wenn die Stapelachse der Venn Ie ; 1 bis i4 parallel zur Linie tier einzelnen Detektoren / 1 bis ! 4 ausgerichtet ist.

Wird Licht als elektromagnetische Strahlung verwendet, so können die Detektoren dl bis c/4 Fototransistoren oder Fotothyristoren sein. Als Zündschaltung ι / 1 bis jf4 iaßt sich eine solche verwenden, die ihre Zündenergie aus der Anoden-Kathoden-Spannung des betreffenden Ventils /1 bis (4 gewinnt. Line solche Zündschaltung ist beispielsweise in der bereits erwähn ten deutschen Patentschrift 15 38 099 beschrieben. Um

ίο die Gewinnung der Zündenergie aus dieser Anoden-Kaihoden-Spannung schemalisch in F-' i g. 1 zu verdeutlichen, ist dort zwischen der Anode des Ventils ί 1 und der Zündschaltung /. I eine elektrische Verbindung eingezeichnet. Die Verbindung zur Kai.hode ist ohnehin

is für die Übertragung der Zündimpulse eingezeichnet.

Ist als elektromagnetische Strahlung eine Hochfrequenz-Strahlung vorgesehen, so sind die Detektoren dl bis d4 als Antennen ausgebildet. Die auf die Detek- loren dt bis d4 ausgerichtete Innenfläche des Reflektors / sollte dann metallisch sein. Lntweder ist der Reflektor r dann insgesamt als Metallspiegel ausgebildet, oder seine Innenfläche ist mit e Her metallischen Schicht belegt. Die einzelnen Ziindschaltungcn / 1 bis /4, die wiederum entsprechend der deutschen l'atent-

iS schrift 15 38 094 ausgebildet scm können, enthalten dann noch eine Hochlrequenz Lmplangerschakung. die das über die Überiragungssirecke gelielerle Amdsieuersignal ausweiten und in einen Zündsieiierbelehl Iur die Zündschaltung - 1 bis /4 umsetzen.

Die in den F i g. I und .' gezeigte Anordnung wird zur Zündung einer Reihenschaltung von Ventilen ' 1 bis /4 verwendet. Die Zündung dieser Ventile /i bis /4 soll dabei gleichzeitig ei token. Abweichend davon läl.k sich die dargestellte Anordnung der Bauelemente r. s

is und c/1 bis t/4 auch dann verwenden, wenn tue einzel nen Ventile /1 bis /4 verschiedenen. Zweigen des Stromrichters angehören und somit /.u verschiedenen Zeitpunkten gezündet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum gleichzeitigen Zünden einer Anzahl von steuerbaren Halbleiterventilen in einem Stromrichter für hohe Spannungen, bei der ein Sender für elektromagnetische Strahlung mit einem Strahler und einem Reflektor vorgesehen ist und bei der den Zündkreisen der steuerbaren Halbleiterventile jeweils ein Detektor zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (r) als elliptischer Teilzylinder ausgebildet ist, in dessen erster Brennlinie der Strahler (s) und in dessen zweiter Brennlinie die Detektoren (d \ bis d4) angeordnet sind. '5