DE2413164B2 - Einrichtung zur gleichzeitigen zuendung einer anzahl von steuerbaren halbleiterventilen, insbesondere thyristoren, in einem stromrichter fuer hohe spannungen - Google Patents
Einrichtung zur gleichzeitigen zuendung einer anzahl von steuerbaren halbleiterventilen, insbesondere thyristoren, in einem stromrichter fuer hohe spannungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung einer Anzahl von steuerbaren
Halbleiterventilen, insbesondere Thyristoren, in einem Stromrichter für hohe Spannungen, bei der ein
Hochfrequenzsender mit einer Sendeantenne und den Halbleiterventilen zugeordnete Hochfrequenzempfänger
mit Empfangsantennen vorgesehen sind. Derartige Einrichtungen sind bekannt (DT-OS 15 38 257, CH-PS
413 993).
Bei der Hochfrequenzübertragung von Zündsignalen für die Halbleiterventile in Stromrichtern für hohe
Spannungen besteht die Gefahr, daß infolge des großen Potentialunterschieds zwischen den Halbleiterventilen
untereinander bzw. zwischen den Halbleiterventilen und Erde Sprühentladungen auftreten. Diese Sprühentladüngen
werden durch metallische Teile mit spitzen und scharfen Kanten begünstigt In bezug auf Sprühentladungen
sind die Empfangsantennen der den steuerbaren Halbleiterventilen zugeordneten Hochfrequenzempfänger
besonders gefährdet
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Übertragungsstrecke für die Hochfrequenzübertragung
von Zündsignalen anzugeben, die einerseits nur einen geringen Raumbedarf für die
Empfangsantennen aufweist und bei der andererseits Sprühentladungen an den Empfangsantennen trotz des
hohen Potentialunterschieds gegen Erde vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sendeantenne zur Abstrahlung zirkulär so
polarisierter Hochfrequenzstrahlung eingerichtet ist und daß als Empfangsantennen metallische Wendelantennen
vorgesehen sind, die in ein dielektrisches Material eingebettet sind.
Die Verwendung von Wendel- oder Spulenantennen ist in der Hochfrequenztechnik bekannt (Meink,
Gundlach »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik«, 1968, Seiten 613, 614). Als Vorteil der zirkulären
Polarisation wird in der Hochfrequenztechnik die Verminderung von Echoerscheinungen angesehen, die
von reflektierenden Gegenständen auf dem Übertragungsweg herrühren. Diese Eigenschaft ist in bezug auf
die vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Wesentlich ist vielmehr, daß Wendelantennen eine
geringe Baugröße besitzen und insbesondere eine geringere Ausdehnung senkrecht zur Abstrahlrichtung
aufweisen als beispielsweise vergleichbare Dipolantennen, z. B. gekreuzte Dipole. Da zwischen den einzelnen
fimpfangsantennen ein bestimmter Sicherheitsabstand
eingehalten werden muß, ist die Baugröße und insbesondere die Ausdehung senkrecht zur Abstrahlrichtung
der Empfangsantennen bestimmend für den gesamten Raumbedarf eines derartigen Stromrichters.
Da derartige Stromrichter oft eine große Anzahl von steuerbaren HalbleiterventileB enthalten, ist man
bestrebt, die Hochfrequenzempfänger und ihre Empfangsantennen möglichst dicht anzuordnen. Dazu ist es
erforderlich, daß die Hochfrequenzempfänger und ihre Empfangsantennen möglichst klein sind. Die Baugröße
eines Hochfrequenzempfängers und der nachgeschalteten Zündschaltung läßt sich durch Verwendung von
miniaturisierten elektrischen Bauelementen klein haltea Durch die erfindungsgemäße Verwendung von
Wendelantennen wird nunmehr auch für die Empfangsantennen der Hochfrequenzempfänger nur wenig Platz
benötigt
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß die metallischen Wendelantennen in ein
dielektrisches Material eingebettet sind. Diese Maßnahme ist zwar in der Hochfrequenztechnik bereits
bekannt wurde jedoch dort bisher nur angewendet um die Wendelantenne mechanisch zu stützen (»Electronic
Engineering«, April 1957. Seiten 181 -183) oder um die
Wendelantenne vor Wettereinflüssen, wie Eis und Schnee, zu schützen (»Communicatioi. Engineering«,
1953, Juli-August Seiten 19, 20). Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine Eigenschaft einer in
dielektrisches Material eingebetteten Wendelantenne ausgenutzt die in der Hochfrequenzfechnik keine Rolle
spielt. Da in der Hochfrequenztechnik üblicherweise kein wesentlicher Potentialunterschied zwischen einer
Empfangsantenne und Erde besteht, tritt auch nicht die Gefahr von Sprühentladungen an der Antenne auf. Es
sind daher keine Hinweise bekannt, daß derartige Sprühentladungen durch Verwendung von metallischen
Wendelantennen verhindert werden können, die in ein dielektrisches Material eingebettet sind. Die vorliegende
Erfindung beinhaltet somit die Erkenntnis einer neuen Wirkung einer bekannten, in dielektrisches
Material eingebetteten metallischen Wendelantenne, die es ermöglicht bei der Hochfrequenzübertragung
von Zündsignalen an die gesteuerten Halbleiterventile eines Stromrichters für hohe Spannungen die störenden
Sprühentladungen an den Empfangsantennen der den Ventilen zugeordneten Hochfrequenzempfänger zu
verhindern. Diese Sprühentladungen werden insbesondere an der Spitze der metallischen Wendelantenne
wirksam verhindert.
Als dielektrisches Material, in das die metallische Wendelantenne eingebettet ist, kann ein Kunststoff
vorgesehen sein, insbesondere ein Epoxy-Resin-Harz. Man kann die metallische Wendelantenne in einen
zylindrischen Körper aus dielektrischem Material einbetten. Der Abstand der Wendelantenne von allen
äußeren Begrenzungsflächen dieses Körpers soll so gewählt sein, daß keine Sprühentladungen auftreten
können. Eine besonders wirksame Auskopplung der empfangenen Hochfrequenzenergie läßt sich dadurch
erzielen, daß die Wendelantenne mit einer metallischen Grundplatte abgeschlossen ist, und daß das Verbindungskabel,
das die Wendelantenne mit dem zugehörigen Hochfrequenzempfänger verbindet, ein Koaxialkabel
ist, dessen Innenleiter mit der Wendel und dessen Außenleiter mit dieser Grundplatte elektrisch leitend
verbunden ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei anhand
zweier figuren beschrieben Es zeigt
Fig. 1 eine Anordnung zur drahtlosen Übertragung
von Steuersignalen an die Steuerstrecken mehrerer Halbleiterventile eines Stromrichters und
F.ig.2 eine Wendelantenne in einer Schnittdarstelhing.
Nach Fig. 1 sind zwei miteinander in Reihe geschaltete steuerbare Halbleiterventile 2a und 26
sowie zwei weitere miteinander in Reihe geschaltete steuerbare Halbleiterventile 5a und 56 vorgesehen. Die
Halbleiterventile 2a, 26 und 5a, 56 sollen Bestandteile
eines Stromrichters mit Halbleiterventilen, insbesondere Thyristoren, in Drehstrombrückenschaltung sein. Die
jeweils zwei Halbleiterventile 2a, 26 und 3a, 36 gehören
verschiedenen Zweigen des Stromrichters an. Jeder dieser Zweige besitzt im allgemeinen beträchtlich mehr
als nur zwei Halbleiterventile 2c 26 bzw. 5a, 56, da der
Stromrichter für hohe Spannung vorgesehen ist Es kann sich insbesondere um einen Stromrichter für die
Hochspannungs-Gieichstrom-Übertragung handeln.
Ein nicht gezeigter Steuersignalgeber liefert Steuersignale in vorgegebener Reihenfolge und Frequenz für
sämtliche Zweige des Stromrichters. Von diesen Steuersignalen sind in Fig. 1 nur die Steuersignale ρ 2
und ρ 5 vermerkt, die zur drahtlosen Zündung der Halbleiterventile 2a, 26 bzw. 5 a, 56 verwendet werden.
Die Übertragung der Steuersignale ρ 2, ρ 5 an die
Steuerstrecken der Halbleiterventile 2a und 26 bzw. 5a,
56 erfolgt dabei nacheinander mittels einer Hochfrequenzübertragungsstrecke. Zunächst wird die gemeinsame
Zündung der Halbleiterventile 2a und 26 betrachtet, die demselben Zweig im Stromrichter
angehören.
Nach F i g. 1 wird das Steuersignal ρ 2 für die Halbleiterventile 2a, 26 in einen Hochfrequenz-Sender
10 gegeben, der mit einer Sendeantenne 9 und einem Reflektor 9r ausgerüstet ist Der Hochfrequenz-Sender
10 gibt ein zirkularpolarisiertes Ausgangssignal ab, dessen Trägerfrequenz /Ό z. B. 2,45 GHz beträgt. Durch
das in den Modulationseingang eingegebene Steuerstgnal ρ 2 wird hier eine Amplitudenmodulation vorgenommen.
Ist das Steuersignal ρ 2 ungleich Null, so wird die Trägerfrequenz Z-O mit einer Modulationsfrequenz
(2 beispielsweise von 10 MHz amplitudenmoduliert. Die Sendeantenne 9 strahlt dann ein Übertragungssignal
11 ab. welches neben der Trägerfrequenz /0 die Frequenzen (Z-O ±t2) enthält. Das Übertragungssignal
11 wird von der Sendeantenne 9 in paralleler Bündelung
oder — wie eingezeichnet — radial in Richtung auf die Halbleiterventile 2a, 26 abgestrahlt. 5c
In einigem Abstand von der Sendeantenne 9 befinden sich Hochfrequenz-Empfänger 12a, 126, von denen
jeder einem der Halbleiterventile 2a, 26 zugeordnet ist. Ihre Empfangsantennen 13;. bzw. 136 sind als
Empfangsantennen für zirkulär polarisierte Hochfre· quenz-Strahlung ausgebildet und der Sendeantenne 9
zugewandt, so daß das Übertragungssignai 11 mit maximaler Stärke empfangen werden kann. Die
Hochfrequenz-Empfänger 12a, 126 besitzen denselben Aufbau. Sie enthalten jeweils einen Demodulator,
dessen Ausgangssignal — gegebenenfalls über eine Kippschaltung und/oder eine Zündschaltung, z. B. nach
der deutschen Patentschrift 15 38 099 - auf die Steuerstrecke des zugeordneten Halbleiterventils 2a
bzw. 26 gegeben ist. Als Demodulator dient hier die Kombination eines Gleichrichters mit einem auf die
Modulationsfrequenz /2 abgestimmten Filter. Die Hochfrequenz-Empfänger 12a, 126 wirken somit selektiv,
so daß andere Frequenzen keine Störeinflüsse ausüben können. Sobald also ein Steuersignal ρ 2 am
Modulationseingang des Hochfrequenz-Senders 10 anliegt, werden die beiden Halbleiterventile 2a, 26
gezündet Die Übertragung der Zündinformation wird durch das hochfrequente Übertragungssignal 11 potentialfrei
vorgenommen. Große Potentialunterschiede zwischen Hochfrequenz-Sender 10 und Halbleiterveniilen
2a, 26 wirken sich also nicht störend aus.
Aus Fig. 1 ist weiter ersichtlich, daß der Hochfrequenz-Sender
10 einerseits zur drahtlosen Übertragung des Steuersignals p2 an die Steuerstrecken der
Halbleiterventile 2a, 26, andererseits aber auch zur drahtlosen Übertragung des weiteren Steuersignals ρ 5
an die Steuerstrecken der weiteren Halbleiterventile 5a, 56 vorgesehen ist Das Steuersignal ρ 5 ist zu anderen
Zeitpunkten ungleich Null als das Steuersignal ρ 2. Die
Halbleiterventile 5a, 56 sollen also zu anderen Zeitpunkten gezündet werden als die Halbleiterventile
2a, 26. Dieses weitere Steuersignal ρ 5 sorgt nun, falls es ungleich Null ist dafür, daß die Trägerfrequenz /Ό des
Hochfrequenz-Senders 10 mit einer weiteren Modulationsfrequenz /5, die z. B. 20 MHz betragen kann,
moduliert wird. Das Übertragungssignal 11 hat dann die
Frequenz (/0± /5).
Jedem der Halbleiterventile 5a, 56 ist ebenfalls ein
Hochfrequenz-Empfänger 15a, 156 mit Empfangsantenne 16a, 166 zugeordnet. Diese Hochfrequenz-Empfänger
15a, 156 zeigen denselben Aufbau wie die Hochfrequenz-Empfänger 12a, 126; sie sind ebenfalls für
den Empfang zirkulär polarisierter Hochfrequenz-Strahlung eingerichtet, ihre Demodulatoren sind jedoch
nicht auf die Modulationsfrequenz /2, sondern auf die Modulationsfrequenz /5 abgestimmt Sie geben daher
nur dann ein Zündsignal an die Halbleiterventile 5a, 56 weiter, wenn das Übertragungssignal einen Anteil mit
der Modulationsfrequenz /5 besitzt Der Durchgang anderer Frequenzen durch das Filter wird weitgehend
gesperrt, so daß eine unbeabsichtigte Zündung praktisch ausgeschlossen ist
Es wurde bereits erwähnt, daß die Halbleiterventile 2a, 26 und 5a, 56 Bestandteile eines Stromrichters für
hohe Spannung, z. B. für eine Spannung von 1 MeV, sind.
In einem solchen Stromrichter besteht die Gefahr, daß zwischen den einzelnen Halbleiterventilen oder zwischen
einem Halbleiterventil einerseits und Masse oder Erde andererseits infc'ge der hohen Potentialunterschiede
Entladungen auftreten. Um dieser Gefahr zu begegnen, müssen die einze'nen Halbleiterventile samt
Beschattung voneinander und von Masse und Erde einen ausreichenden Sicherheitsabstand besitzen. Weiterhin
muß darauf geachtet werden, daß die einzelnen Bauteile nicht zu scharfe Spitzen und Kanten besitzen,
damit Sprühentladungen vermieden werden. Solche Sprühentladungen könnten auch auftreten, wenn jeweils
als Empfangsantenne 13a, 136 sowie 15a, 156 eine Dipolantenne aus metallischem Werkstoff verwendet
wird.
Um eine möglichst dichte Anordnung der Hochfre:
quenz-Empfänger 12,15 und Empfangsantennen 13,16
zu ermöglichen, sind die Empfangsantennen 13,16 nach F i g. 2 als Wendelantennen zum Empfang für zirkularpolarisierte
Strahlung ausgebildet
Nach F i g. 2 umfaßt die allgemein mit 20 bezeichnete Empfangsantenne eine Wendel 21 aus Metall, deren
Achse 22 in Richtung auf die Sendeantenne ausgerichtet ist. Das hochfrequente Übertragungssignal 11 fällt axial
auf die Wendel 21 auf. Je mehr Windungen die Wendel
21 besitzt, umso besser ist die· Richtwirkung der Empfangsantenne 20.
Die Wendel 2t ist an den Innenleiter 23 eines
koaxialen Verbindungskabels 24 angeschlossen, das die Wendelantenne 20 mit dem zugehörigen Hochfrequenz-Empfänger
verbindet Der Außenleiter 25 dieses Verbindungskabels 25 ist mit einer metallischen
Grundplatte 26 elektrisch leitend verbunden. Die Grundplatte 26 kann z. B. aus Kupfer bestehen. Sie ist
mit einer Öffnung 27 versehen, durch welche der Innenleiter 23 hindurchgeführt ist.
Die Grundplatte 26 schließt das hintere Ende der Wendel 21 ab. Sie ermöglicht eine besonders wirksame
Auskupplung der einfallenden Hochfrequenz-Strahlung. Gleichzeitig kann sie als Trageplatte für weitere
Bauelemente, z.B. für die zugehörige Zündschaltung, dienen.
Nach Fig.2 ist die Wendel 21 vollständig in ein dielektrisches Material, insbesondere in einen Kunststoff
wie Epoxyresinharz, eingebettet. Das Material ist zu einem zylindrischen Körper 28 gegossen, dessen
Zylinderachse mit der Achse 22 der Wendel 21 zusammenfällt. Beim Eingießen der Wendel 21 wurde
darauf geachtet, daß der Abstand der Wendelantenne von der zylindrischen Außenfläche und den beiden
Kreisflächen jeweils einen vorgegebenen Sicherheitsabstand nicht unterschreitet. Dadurch ist gewährleistet,
daß an der Empfangsantenne 20 trotz des hohen Potentialunterschieds gegenüber Masse oder gegenüber
anderen Bauteilen keine Sprühentladungen auftreten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:, Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung einer Anzahl von steuerbaren Halbleiterventileo, insbesondere Thyristoren, in einem Stromrichter für hohe Spannungen, bei der ein Hochfrequenzsender mit einer Sendeantenne und den Halbleiterventilen zugeordnete Hochfrequenzempfänger rait Empfangsantennen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeantenne (9) zur Abstrahlung zirkulär polarisierter Hochfrequenzstrahlung eingerichtet ist und daß als Empfangsantennen (13a, Vib, 16a, 166; 20) metallische Wendelantennen (21) vorgesehen sind, die in ein dielektrisches Material eingebettet sind.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742413164 DE2413164C3 (de) | 1974-03-19 | Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung einer Anzahl von steuerbaren Halbleiterventilen, insbesondere Thyristoren, in einem Stromrichter für hohe Spannungen | |
AT651974A AT335568B (de) | 1974-03-19 | 1974-08-09 | Schaltungsanordnung zur drahtlosen ubertragung eines steuersignals an die steuerstrecke eines steuerbaren halbleiterventils |
FR7504533A FR2265210A1 (en) | 1974-03-19 | 1975-02-13 | H.V. static converter control signal transmitter - emitter and receiver aerial use circularly polarised beams |
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JP50032861A JPS50128911A (de) | 1974-03-19 | 1975-03-18 |
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Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2413164B2 true DE2413164B2 (de) | 1976-07-29 |
DE2413164C3 DE2413164C3 (de) | 1977-03-10 |
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ATA651974A (de) | 1976-07-15 |
FR2265210B3 (de) | 1977-10-28 |
SE7502986L (de) | 1975-09-22 |
BE826756A (fr) | 1975-07-16 |
FR2265210A1 (en) | 1975-10-17 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |