DE2400225C2

DE2400225C2 - Arrangement for controlling thyristors connected in series or in parallel

Info

Publication number: DE2400225C2
Application number: DE19742400225
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 1000 Berlin Lukanz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-01-03
Filing date: 1974-01-03
Publication date: 1983-12-01
Also published as: DE2400225A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ansteuerung in Reihe- oder parallelgeschalteter Thyristoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist aus der US-PS 36 46 578 bekannt.The invention relates to an arrangement for driving thyristors connected in series or in parallel according to the preamble of claim 1. Such an arrangement is from US Pat. No. 3,646,578 known.

Allgemein werden für die Zündung von Thyristoren Zündimpulse mit einer möglichst großen Steilheit und Höhe verlangt. Das gilt insbesondere für die Reihenoder Parallelschaltung von Thyristoren. Bei der Reihenschaltung ist ein gleichzeitiges Zünden der Thyristoren erforderlich, damit der zuletzt gezündete Thyristor nicht mit Überspannung 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 Zeit erhalten bleiben, weil die Thyristoren durch Stromschwingungen leicht verlöschen können. Um die Spannungszeitfläche des Zündimpulses für den Zündimpulsübertrager klein zu halten, formt man den Steuerstrom entsprechend diesen Erfordernissen in der Weise, daß die Steuerstromstärke in den ersten Mikrosekunden ein Mehrfaches des statischen Zündstromes beträgt und für den Rest der Impulsdauer über dem statischen Zündstrom bleibt.In general, for the ignition of thyristors, ignition pulses with the greatest possible steepness and Height required. This applies in particular to the series or parallel connection of thyristors. In the Series connection requires simultaneous triggering of the thyristors so that the last one triggered Thyristor is not subjected to overvoltage. In the case of parallel connection, the first ignited Thyristor are not overloaded in terms of current. After the thyristors have fired, the Ignition readiness is retained for some time, because the thyristors easily due to current oscillations can go out. To make the voltage-time area of the ignition pulse for the ignition pulse transformer small hold, one forms the control current according to these requirements in such a way that the control current strength in the first microseconds is a multiple of the static ignition current and for the rest of the Pulse duration remains above the static ignition current.

Aus der US-PS 36 46 578 ist eine Anordnung zur Ansteuerung eines Thyristors mit Zündimpulsen, die aus steilen Anfangsimpulsen und zu einem Dauerimpuls zusammengesetzten Reohteckimpulsen bestehen, bekannt. Die Anordnung besteht aus einem Hochfrequenz-Oszillator (Royer-Oszillator) zur Erzeugung von schmalen Rechteckimpulsen und einem Netzwerk zur Erzeugung eines steilen Impulses mit einer ausreichenden Amplitude. Die vom Hochfrequenz-Oszillator und dem Netzwerk erzeugten Impulse werden getrennt über zwei Übertrager und getrennte Gleichrichter in den Steuerkreis des Thyristors übertragen und dort zu der geforderten Impulsform zusammengesetzt.From US-PS 36 46 578 an arrangement for driving a thyristor with ignition pulses is made from steep initial pulses and Reohteck pulses combined to form a continuous pulse are known. The arrangement consists of a high-frequency oscillator (Royer oscillator) for generating narrow square pulses and a network for generating a steep pulse with a sufficient Amplitude. The pulses generated by the high frequency oscillator and the network are separated transferred via two transformers and separate rectifiers to the control circuit of the thyristor and there to composed of the required pulse shape.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einem einzelnen Gegentaktoszillator sowie nur je einem Impulsübertrager und Gleichrichter für jeden anzusteuernden Thyristor eine Anordnung zur Abgabe von aus Folgen von Rechteckimpulsen bestehenden Dauerimpuisen an in Reihe- oder parallelgeschaltete Thyristoren zu schaffen, wobei der erste Rechteckimpuls einer Folge von Rechteckimpulsen größer als die nachfolgenden Impulse sein soll.The object of the present invention is to use a single push-pull oscillator and only one each Pulse transformer and rectifier for each thyristor to be controlled an arrangement for the output of Sequences of square-wave pulses existing continuous pulses on thyristors connected in series or in parallel to create, the first square pulse of a series of square pulses being greater than the following Should be impulses.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöstThis object is achieved according to the invention by what is stated in the characterizing part of claim 1 Features solved

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, mit einem Gegentaktoszillator sowohl die hohe, steile Anfangsspitze als auch den Impulsrücken des Zündimpulses zur Ansteuerung von in Reihe- oder parallelgeschalteten Thyristoren zu erzeugen. Neben einer beträchtlichen Einsparung an Bauelementen ist auch eine einfachere Synchronisation des Anfangs- und des Dauerimpulses gegeben.With the solution according to the invention, it is possible to use a push-pull oscillator for both the high and steep Start peak as well as the pulse tail of the ignition pulse for the control of series or parallel connected Generate thyristors. In addition to a considerable saving in components is also a simpler synchronization of the start and the continuous pulse is given.

Anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden.On the basis of an embodiment shown in the single figure of the drawing, the aim of the invention underlying idea are explained in more detail.

Der Zündverstärker erzeugt bei Ansteuerung der Transistoren 1I₁12 durch gegenphasige Rechteckspannung i7fl£ und Übe an seinem Ausgang, den Primärwicklungen di.r Zündimpulsübertrager 2, 3 bipolare Rechteckimpulse. Diese Zündimpulsübertrager 2,3 dienen der Potentialtrennung zwischen den Thyristor-Steuerkreisen und dem Zündverstärker. Auf der Sekundärseite der Zündimpulsübertrager 2,3 werden die Rechteckimpulse mittels Graetz-Brücken 7, 8 gleichgerichtet und zu einem Dauerimpuls mit kleinen Lücken zur Zündung der beiden in Reihe geschalteten Thyristoren 4, 5. Die Spannungsversorgung des Zündverstärkers erfolgt über die Batteriespannung ± Ub, die in diesem Beispiel an die Kollektoren der Transistoren 11, 12 gelegt ist. Die beiden Transistoren 11, 12 des Gegentaktzerhackers 1 leiten und sperren wechselseitig und laden bzw. entladen über die Primärwicklungen der Zündimpulsübertrager 2, 3 die beiden Kondensatoren 13, 14, die eine so große Kapazität aufweisen, daß die Spannung an ihnen während einer Periode praktisch konstant bleibt. Im stationären Zustand liegt an den Primärwicklungen der Zündimpulsübertrager 2, 3 die halbe Batteriespannung Ub und durch den jeweils leitenden Transistor 11 bzw. 12 und die Primärwicklungen der Zündimpulsübertrager 2,3 fließt der doppelte Batteriestrom, da der eine Kondensator 13 sich auflädt und der andere Kondensator 14 jeweils entladen wird. Die Resonanzfrequenz des aus den Kondensatoren 13, 14 und der Gesamtstreuinduktivität Ls der parallelgeschalteten Zündimpulsübertrager 2, 3 gebildeten Reihenschwingkreises muß mit der Ansteuerfrequenz f_z des Gegentaktzerhackers 1 übereinstimmen. Parallel zu den Transistoren 11,12 sind in Emitter-Kollektor-Richtung Freilaufdioden 15, 16 geschaltet, die zur Abmagnetisierung der Induktivitäten und damit auch zum Schutz der Transistoren 11, 12 dienen.The booster generated upon driving of the transistors 1I ₁ 12 by anti-phase square wave voltage i7fl £ and Practice, at its output, the primary windings di.r firing pulse transformer 2, 3 bipolar rectangular pulses. These ignition pulse transformers 2, 3 serve to isolate the potential between the thyristor control circuits and the ignition amplifier. On the secondary side of the firing pulse 2,3, the rectangular pulses by means of Graetz bridges 7, 8 rectified and carried to a continuous pulse with small gaps for ignition of the two series-connected thyristors 4, 5. The supply voltage of the booster via the battery voltage ± Ub, the in this example is applied to the collectors of the transistors 11, 12. The two transistors 11, 12 of the push-pull chopper 1 conduct and block alternately and charge or discharge via the primary windings of the ignition pulse transformers 2, 3 the two capacitors 13, 14, which have such a large capacity that the voltage across them is practically constant for one period remain. In the steady state, half the battery voltage Ub is applied to the primary windings of the ignition pulse transmitters 2, 3 and twice the battery current flows through the respective conductive transistor 11 or 12 and the primary windings of the ignition pulse transmitters 2,3, since one capacitor 13 charges and the other capacitor 14 is discharged in each case. The resonance frequency of the series resonant circuit formed from the capacitors 13, 14 and the total leakage inductance Ls of the ignition pulse transformers 2, 3 connected in parallel must match the control frequency f _{z of} the push-pull chopper 1. In parallel with the transistors 11, 12, free-wheeling diodes 15, 16 are connected in the emitter-collector direction, which are used to demagnetize the inductances and thus also to protect the transistors 11, 12.

Die gestellte Aufgabe der Anhebung des ersten Rechteckimpulses der mittelfrequenten Rechteckimpulsfolge wird erfindungsgemäß durch die Parallelschaltung eines Widerstandes 6 zu einem der beiden Kondensatoren 13 oder 14, in diesem Beispiel zum Kondensator 13 gelöst. Die Parallelschaltung bewirkt im ausgeschalteten Zustand des Gegentaktzerhackers 1 die Aufladung des anderen Kondensators 14 auf die volle Batteriespannung 2 Un, während der eine Konden-The stated object of increasing the first square pulse of the medium-frequency square pulse train is achieved according to the invention by connecting a resistor 6 in parallel to one of the two capacitors 13 or 14, in this example to the capacitor 13. When the push-pull chopper 1 is switched off, the parallel connection causes the other capacitor 14 to be charged to the full battery voltage 2 Un, during which one condenser

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sator 13 über den Widerstand 6 entladen ist Wird nun zuerst der Transistor 12 angesteuert so ist der erste Stromimpuls über die Primärwicklungen der Zündübertrager 2, 3 wesentlich stärker als die nachfolgenden Impulse, da am Transistor 12 die Batteriespannung 2 U_B liegt, während im stationären Zustand am selben Transistor 12 ungefähr die halbe Batteriespannung Ub ansteht. Schaltet jedoch zuerst der Transistor 11 durch, kann kein Strom fließen, da der Kondensator 13 spannungslos ist Erst nach der impulsdauerSator 13 is discharged through the resistor 6 If the transistor 12 is now activated first, the first current pulse through the primary windings of the ignition transformers 2, 3 is much stronger than the subsequent pulses, since the transistor 12 has the battery voltage 2 U _B while in the steady state about half the battery voltage Ub is present at the same transistor 12. If, however, the transistor 11 switches through first, no current can flow because the capacitor 13 is de-energized. Only after the pulse duration has elapsed

entsteht der erste Stromimpuls für die Thyristoren 4, 5. Will man diese zu einem bestimmten Zeitpunkt zünden, muß die Zündverstärkerfrequenz F_z erheblich höher als die Thyristornetzfrequenz f„ gewählt werden, um keine nennenswerte Verschiebung des Zündzeitpunktes durch die Impulsdauer t</zu erhalten.the first current pulse for the thyristors 4, 5 arises. If these are to be ignited at a certain point in time, the ignition amplifier frequency F _z must be selected to be considerably higher than the thyristor network frequency f " in order to avoid any significant shift in the ignition point due to the pulse duration t </ .

Die Zeitkonstante τ = Rt Q, wobei R\ der Wert des Widerstandes 6 und Q die Kapazität des einen Kondensators 13 ist, muß genügend klein gegenüber dem Zeitraum zwischen AUS- und EIN-Schaltzeitpunkt des Zündverstärkers sein, um zu verhindern, daß am Kondensator 13 im Einschaltaugenblick des Zündverstärkers eine kleine Spannung ansteht. Die Zeitkonstan-The time constant τ = Rt Q, where R \ is the value of the resistor 6 and Q is the capacitance of one capacitor 13, must be sufficiently small compared to the period between the OFF and ON switching times of the ignition amplifier in order to prevent the capacitor 13 A small voltage is present when the ignition amplifier is switched on. The time constant

20 te τ darf wiederum nicht so klein sein, daß sich der eine Kondensator 13 während der Impulsdauer td entladen kann. Das ist ein zweiter Grund, weshalb die Frequenzen f~ und /„ weit auseinanderliegen müssen. Es ergibt sich also folgende Forderung: 20 te τ must again not be so small that one capacitor 13 can discharge during the pulse duration td. This is a second reason why the frequencies f ~ and / "must be far apart. The following requirement arises:

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Widerstand 6 für den Fall, daß die Frequenzen f_z und f„ nahe beieinanderliegen, durch die Reihenschaltung eines Widerstandes 9 und eines Schalters 10, der beispielsweise aus einem Reedrelais oder einem gesteuerten Halbleiter bestehen kann, ersetzt werden.According to one embodiment of the invention, the resistor 6 can be replaced in the event that the frequencies f _z and f "are close to each other by the series connection of a resistor 9 and a switch 10, which can for example consist of a reed relay or a controlled semiconductor.

Im AUS-Zustand des Zündverstärkers ist der Schalter 10 geschlossen, der eine Kondensator 13 ist entladen. Nach Einschalten des Zündverstärkers öffnet der Schalter 10 und der Zündverstärker arbeitet wie ein normaler Gegentaktzerhacker. Nach Ausschalten des Zündverstärkers schließt der Schalter 10 wieder und entlädt den einen Kondensator 13. Die Zeitkonstante T = RQ, wobei R der Wert des Widerstandes 9 ist, kann nun genügend klein gehalten werden. Der Widerstand 9 dient dann nur zur Begrenzung des Entladungsstromes über den Schalter 10.When the ignition amplifier is in the OFF state, switch 10 is closed and one capacitor 13 is discharged. After switching on the ignition amplifier, the switch 10 opens and the ignition amplifier works like a normal push-pull chopper. After the ignition amplifier has been switched off, the switch 10 closes again and discharges one capacitor 13. The time constant T = RQ, where R is the value of the resistor 9, can now be kept sufficiently small. The resistor 9 then only serves to limit the discharge current via the switch 10.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

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1. Arrangement for the control of thyristors connected in series or in parallel with ignition pulses, which is a high, steep peak at the beginning and then one of a series of square pulses have composite continuous pulse, with a push-pull oscillator and each Thyristor assigned ignition pulse transmitter as well as one between ignition pulse transmitter and control connection of the thyristor arranged rectifier, characterized in that that the push-pull oscillator (1) consists of an asymmetrical bridge circuit with two on the input side Rectangular pulses applied to transistors (11, 12), two capacitors (13, 14), which in the Bridge diagonal located primary windings of the ignition pulse transformers (2, 3) and one Resistance (6) exists which is connected in parallel to one of the two capacitors (13 or 14).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that instead of the resistor (6) the Series connection of a semiconductor switch (10) and one used to limit the discharge signal Resistance (9) is provided.