DE2427951B2

DE2427951B2 - Einrichtung zur gleichzeitigen zuendung einer anzahl von steuerbaren halbleiterventilen

Info

Publication number: DE2427951B2
Application number: DE19742427951
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Wien Frese
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-06-10
Filing date: 1974-06-10
Publication date: 1976-11-04
Also published as: ATA718374A; AT336135B; DE2427951A1; US3967244A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung einer Anzahl von steuerbaren Halbleiterventilen in einem Stromrichter für hohe Spannungen, bei der ein Hochfrequenzsender ein Sendesignal erzeugt, das aus einem Trägersignal besteht, das mit Unterträgerfrequenzen frequenzmoduliert ist die ihrerseits mit den Steuersignalen für die Halbleiterventile amplitudenmoduliert sind, wobei der Hochfrequenzsender das Sendesignal über eine mit ihm verbundene Antenne abstrahlt, und bei der den steuerbaren Halbleiterventilcn zugeordnete Hochfrequenzempfänger das Sendesignal jeweils über eine vorgeschaltete Antenne empfangen, demodulieren und das demodulierte Steuersignal auf die Steuerstrecke des betreffenden Halbleiterventils geben, wobei jeweils der Antenne des Hochfrequenzempfängers ein steuerbares reflektierendes Modulationsglied nachgeschaltet ist, das in Abhängigkeit von einem den stromsperrenden oder den stromleitenden Zustand des Halbleiterventils kennzeichnenden Zustandssignal einen Teil des empfangenen Scndesignals neu moduliert und als Rückmeldesignal über die Antenne reflektiert, und wobei der Antenne des Hochfrequenzsenders eine modulationsabhängige Signalweiche nachgeschaltet ist, die das Rückmeldesignal einem Rückme'dempfänger zuführt, der aus dem Rückmeldesignal ein Signal über den Zustand des Halbleiterventils erzeugt und einer Auswerteschaltung zuführt, nach Patentanmeldung P 23 60 670.4-32.

In der Hauptanmeldung ist als Signalweiche ein Zirkulator beschrieben. Bei Verwendung eines solchen Zirkulators ist es erforderlich, den Abstand zwischen der Sendeantenne des Hochfrequenzsenders und der Empfangsantenne des Hochfrequenz-Empfängers einzujustieren. Die Einjustierung muß so vorgenommen werden, daß das von der Sendeantenne abgestrahlte Sendesignal mit dem von der Sendeantenne empfangene Rückmeldesignal nach Möglichkeit völlig in Phase ist. Ist das nicht der Fall, so kann das vom Hochfrequenz-Sender herrührende Sendesignal das im allgemeinen amplitudenmodulierte Rückmeldesignal bei der Amplituden-Demodulation ganz oder teilweise unterdrücken. Der optimale Abstand muß mindestens auf λ/4 eingehalten werden, wobei λ die Wellenlänge der übertragenen Hochfrequenz-Trägerwelle ist, damit eine störsichere Auswertung gewährleistet ist.

Ein solcher Zirkulator besitzt einige Nachteile. An erster Stelle ist der relativ hohe Preis zu nennen. Weiterhin ist die mit dem Einsatz eines Zirkulators verknüpfte genaue Einjustierung des Abstands zwi-

sehen Sendeantenne und Empfangsantenne zeitraubend jnd daher unerwünscht Soll schließlich mit ein und demselben Hochfrequenz-Sender eine Vielzahl von Halbleiterventilen, die demselben Zweig isder verschiedenen Zweigen eines Stromrichters angehören und die jeweils mit einem eigenen Hochfrequenz-Empfänger und einer eigenen Rückmeldeeinrichtung ausgerüstet sind, gezündet werden, so muß der Abstand sämtlicher Empfangsantennen einjustiert werden. Neben dem erforderlichen Zeit- und Arbeitsaufwand können sich dabei Unterbringungsschwierigkeiten unangenehm bemerkbar machea Eine freizügige räumliche Anordnung der Empfangsantennen ist somit nicht möglich. Die dadurch bedingte Beschränkung kann wiederum nachteiligerweise zu einer Begrenzung der Anzahl von Halbleiterventilen führen, die von ein und demselben Hochfrequenz-Sender aus gezündet werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs genannte Einrichtung so auszugestalten, daß auf die Unterdrückung des amplitudenmodulierten Rückmeldesignals durch das vom Hochfrequenz-Sender herrührende Sendesigna! keine Rücksicht genommen zu werden braucht. Insbesondere soll auch eine Signalweiche angegeben werden, die bei einem einfachen und preisgünstigen Aufbau den größten Teil des von der Antenne des Hochfrequenzempfängers empfangenen Rückmeldesignals auskoppelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Signalweiche zwei Richtungskoppler vergesehen sind, die um V₈ der Wellenlänge der Trägerfrequenz des vom Hochfrequenzsender abgegebenen Trägersignals räumlich gegeneinander versetzt angeordnet sind, und daß bei amplitudenmoduliertem Rückmeldesignal dem senderseitigen Richtungskoppler ein erster AM-Demodulator und dem antennenseitigen Richtungskoppler ein zweiter AM-Demodulator nachgeschaltet ist, daß der Ausgang des ersten AM-Demodulators an den ersten Eingang eines ersten Mischgliedes angeschlossen ist, dessen zweiter Eingang von einem Cosinussignal vorgegebener Beimischfrequenz beaufschlagt ist, daß der Ausgang des zweiten AM-Demodulators an den ersten Eingang eines zweiten Mischgliedes angeschlossen ist, dessen zweiter Eingang von einem Sinussignal der vorgegebenen Beimischfrequenz beaufschlagt ist, und daß die Ausgänge der beiden Mischglieder über Tiefpaßfilter an je einen Eingang eines Additionsgliedes geführt sind, dessen Ausgangssignal abgegriffen ist.

Richtungskoppler sind in der Fern- oder Radarmeßtechnik an sich bekannt und gebräuchlich, Sie dienen zur Bestimmung der Amplitude einer hin- und rücklaufenden Welle, insbesondere in einem Hohlleiter (vergleiche »Lexikon der Hochfrequenz-, Nachrichten- und Elektrotechnik«, Porta-Verlag KG, München, 1959, Seite 100). Der Preis eines Richtkopplers liegt wesentlich unter dem Preis eines Zirkulators.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine Unterdrükkung des Rückmeldesignals durch das Sendesignal vermieden. Eine Einjustierung des Abstandes zwischen der Antenne des Hochfrequenzsenders und der Antenne des Hochfrequenzempfängers auf maximale Amplitude des Rückmeldesignals ist überflüssig. Man ist besonders bestrebt, mit handelsüblichen und preisgünstigen Bauelementen auszukommen. Dies wird gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß als Richtungskoppler solche in Hohlleitertechnik vorgesehen sind. Hohlleiter-Richtungskoppler sind gegenüber solchen in koaxialer Bautechnik preisgünstiger und schmalbandiger, wodurch die Störsicherheit weiter erhöht wird.

Die Ausgangssignale beider Richtungskoppler werden getrennt ampütuden-demoduliert Wegen der getroffenen räumlichen Anordnung der beiden Richtungskoppler zeigen die beiden amplituden-demodulier- ten Ausgangssignale der Richtungskoppler gegenläufiges Verhalten: während das eine amplitudendemodulierte Ausgangssignal mit zunehmendem Abstand Sendeantenne — Empfangsantenne zunimmt, nimmt das andere ab. Bei jedem beliebigen Abstand hat aber zumindest eines der beiden ampütuden-demodulierten Ausgangssignale eine nennenswerte Amplitude, so daß iramer eine störsichere Weiterverarbeitung und Auswertung möglich ist

Als AM-Demodulator kann jeweils eine Diode vorgesehen sein.

Sinussignal und Cosinussignal müssen nicht nur dieselbe Beimischfrequenz, sondern auch eine feste Phasenbeziehung zueinander besitzen. Um diesen Forderungen zu genügen, kann so vorgegangen werden, daß ein Oszillator, der ein Sinussignal der vorgegebenen Beimischfrequenz abgibt, an den zweiten Eingang des zweiten Mischgliedes direkt und an den zweiten Eingang des ersten Mischgliedes über ein Phasendrehglied, das eine Phasendrehung von 90° bewirkt, angeschlossen ist.

Bei Verwendung mehrerer Kennfrequenzen sollte die Beimischfrequenz änderbar sein. Zweckmäßigerweise benutzt man dann einen Oszillator, der stufenweise durchstimmbar ist. Um verschiedene Stufen einer Steuerspannung für den Oszillator zu erhalten, kann dessen Frequenzsteuereingang ein Potentiometer vorgeschaltet sein, an dem mittels eines Umschalters verschiedene Spannungen abgreifbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt.

Nach der schematischen Darstellung in der Figur ist ein Steuersender S vorgesehen, dem über eine Eingangsklcmme ein Steuersignal s 1 von beispielsweise 50 Hz zur Zündung eines Halbleiterventils Vl, insbesondere eines Thyristors, vorgegeben wird. Anstelle dieses einen Halbleiterventils Vl, das die Kennzahl 1 besitzen möge, können hier auch mehrere in Reihe oder parallel zueinander geschaltete Halbleiterventile vorgesehen sein, die gleichzeitig zu zünden sind. Dem Steuersender S ist über eine weitere Eingangsklemme ein weiteres Steuersignal s2 vorgegeben, das zur Zündung eines weiteren Halbleiterventils V2 das die Kennzahl 2 besitzen möge, herangezogen wird. Auch anstelle des Halbleiterventils V2 kann eine Gruppe gleichzeitig zu zündender Halbleiterventile vorgesehen sein. Die Frequenz des Steuersignals s2 beträgt im angeführten Beispiel ebenfalls 50 Hz.

In der Figur sind abweichend vom normalen Fall nur zwei Halbleiterventile Vl, V2 eingezeichnet. Es wird angenommen, daß beide Halbleiterventile Vl, V2 demselben Stromrichter für hohe Spannung, z. B. demselben Stromrichter für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, angehören, daß sie aber in verschiedenen Zweigen angeordnet sind und zu unterschiedlichen Zündzeitpunklen gezündet werden sollen. Das Steuersignal s2 ist dann gegenüber dem Steuersignal s 1 phasenverschoben, z. B. um 60° el bei einer Drehstrombrückenschaltung. Das Steuersignal s6 ist zur Zündung des in der Zündfolge letzten Halbleiterventils vorgesehen.

Der Steuersender S gibt über eine Signalwalze Z ein Sendesignal ρ an eine Sendeantenne A ab. Das Sendesignal ρ ist im Takte der Steuersignale si, s2 frequenzmoduliert Dem Steuersignal s 1 ist dabei eine Unterträgerfrequenz f\ und dem Steuersignal s2 ist eine Unterträgerfrequenz /2 zugeordnet, usw. Die Unterträgerfrequenzen /1, /2 sind deutlich voneinander und von den anderen Frequenzen verschieden und liegen beispielsweise im Bereich von 6,7 bis 11 MHz. Die Trägerfrequenz / des Trägersignals, das diesem Sendesignal ρ zugrunde liegt, liegt beispielsweise im GHz-Bereich und beträgt z. B. f = 2,450 GHz. Das Sendesignal ρ gelangt drahtlos zu einer Anzahl von Empfangsantennen Bl, B2..., von denen nur die beiden Empfangsantennen Bi, Bl dargestellt sind. Die drahtlose Übertragung des Sendesignals ρ ist durch die gewellten Pfeile in der Figur angedeutet Die Empfangsantennen BX, B 2 sind in einigem Abstand von der Sendeantenne A aufgestellt Der minimale Abstand ist im allgemeinen durch den Sicherheitsabstand bestimmt welcher bei der größten Spannung des Stromrichters von dessen Halbleiterventilen eingehalten werden muß. In der Figur sind nur zwei Empfangsantennen B i und B 2 dargestellt. Im allgemeinen wird man jedem der vorhandenen Halbleiterventile Vt, V2 eine solche Empfangsantenne BX, B 2 zuordnen.

Jede Empfangsantenne BX, B 2 ist zusammen mit einem Empfänger EX, E2, der jeweils einen Demodulator enthält einem der Halbleiterventile VI, V2 des Stromrichters zugeordnet. Die einzelnen Empfänger EX, E2 sind weitgehend gleich aufgebaut Sie haben die Eigenschaft daß sie aus einer Vielzahl von angebotenen Steuersignalen das ihnen zugeordnete Steuersignal s 1 bzw. s 2 selektieren und in Abhängigkeit dieses Steuersignals sX,s2 ein Zündsignal an die Steuerstrecke des Halbleiterventils Vl bzw. V2 geben.

Zwischen der Empfangsantenne Bl, B2 und dem Fmpfänger El, E2 ist jeweils ein steuerbares Impedanzglied /1 bzw. /2 angeordnet Als Impedanzglied IX, 12 kann jeweils eine Kapazitätsdiode oder eine PIN-Diode vorgesehen sein. Dessen Impedanz kann jeweils von einem Kennfrequenz-Oszillator O X, O 2 mit einer Kennfrequenz η 1 bzw. π 2 gesteuert werden. Die von den Kennfrequenz-Oszillatoren O X, O 2 abgegebenen Kennfrequenzen NX, π2 sind ein Kennzeichen für das betreffende Halbleiterventil V1 bzw. V 2. Es ist also die Kennfrequenz η X dem Halbleiterventil V1 und die Kennfrequenz π 2 dem Halbleiterventil V 2 zugeordnet Die einzelnen Kennfrequenzen at, η2 sämtlicher Halbleiterventile Vl, V2... sind voneinander verschieden und können z. B. jeweils um 1 kHz oder jeweils um 1OkHz auseinander liegen. Die Kennfrequenz η Χ beträgt z. B. 1,100 MHz. Sie ist deutlich verschieden von den anderen Frequenzen.

Das von der Empfangsantenne Bi, B 2 aufgenommene Sendesignal ρ gelangt über das Impedanzglied /1, /2 in den Empfänger El, E2 and wird hier demoduliert Dabei wird festgestellt, ob das demodulierte Signal zur Zündung des betreffenden Ventils Vl bzw. V2 auch wirklich vorgesehen ist Falls dies zutrifft, wird das demodulierte Signal zur Zündung des Halbleiterventils Vi oder V2 herangezogen.

Die Kennfrequenz-Oszillatoren Öl, O2 sind zur Rückmeldung einer Information über den Zustand des betreffenden Halbleiterventils Vl bzw. V2 vorgesehen. Zur Feststellung des Zustands der Halbleitervenale V1, V2 sind insbesondere Spannungsüberwachungsschaltungen Ui, U 2 vorgesehen, die die Anoden-Kathoden- Spannungen, d. h. jeweils die Spannung zwischen Anode und Kathode der Halbleiterventile Vl bzw. V2 messen. Falls die Anoden-Kathoden-Spannung Null ist, falls also eine Störung vorliegt, gibt die Spannungüberwachungs-

s schaltung UX, Ul als Ausgangssignal ul bzw. υ 2 ein Sperrsignal an den Kennfrequenz-Oszülator OX bzw. O2 ab. Dieses Sperrsignal ul, υ2 sperrt die Ausgangsspannung des Kennfrequenz-Oszillators OX, O 2, d. h. macht diese Ausgangsspannung zu Null.

ίο Im ungestörten Falle, wenn an den Halbleiterventilen Vl, V2 eine Sperrspannung anliegt gibt jede Spannungsüberwachungsschaltung UX, U2 kein Sperrsignal ab. Die Kennfrequenz-Oszillatoren OX, O 2 verändern dann den Wert des zugeordneten Impedanz-

■ 5 gliedes /1, / 2 nach Maßgabe der Kennfrequenz η 1, π 2. Das ankommende Sendesignal ρ wird dadurch moduliert. Diese Modulation bewirkt, daß das Sendesignal ρ an der steuerbaren Impedanz /1/2 teilweise reflektiert und über die Empfangsamenne B X, B2 als amplitudenmodulierte. Rückmeldesignal r 1, r 2 wieder abgestrahlt wird. Ein Teil der abgestrahlten Leistung gelangt über die Übertragungsstrecke zurück auf die Sendeantenne A. Dadurch, daß für das Sendesignal ρ und das Gemisch rückgestrahlter Rückmeldesignale rl, r2 verschiedene Modulationsarten vorgesehen sind, können sie sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die getroffene Wahl der Modulationsarten gewährleistet eine störsichere Zündung der Halbleiterventile Vl, V2 und eine störsichere Rückmeldung.

Das von der Sendeantenne A empfangene Gemisch von Rückmeldesignalen r 1, r2 wird über die Signalweiche Z in Form von zwei Empfangssignalen e 11, e 12 in einen Rückmeldeempfänger R geleitet. Dieser Rückmeldeempfänger R selektiert die von sämtlichen Empfangsantennen Bl, B2 moduliert reflektierten Rückmeldesignale rl. r2 nach ihren Kennfrequenzen ηX, η2.. Ist eines der Halbleiterventile Vl. V2 gestört so fehlt die entsprechende Kennfrequenz η 1 bzw. π 2 in den Empfangssignalen e 11. e 12.

Eine Auswerteschaltung W verarbeitet die vom Rückmeldeempfänger R abgegebenen Signale weiter, so daß man Aufschluß über Kennzahl, Ort und/oder Anzahl der fehlerhaften Halbleiterventile Vl. V2 erhält. Die Auswerteschaltung W gibt an ihren Ausgangsklemmen den Ventilen Vl. V2 zugeordnete Anzeigesignale a X bzw. a 2 ab. die zum Betrieb von Kontrollampen herangezogen werden können. Die Auswerteschaltung IV gibt ferner ein Summensignal w ab, das zur Auslösung eines Alarms benutzt werden

so kann.

Nach der Figur sind als Signalweiche Z zwei Richtungskoppler R11, R12 vorgesehen, die jeweils mit einem AbschluBwiderstand WXi bzw. W12 abgeschlos sen sind. Es handelt sich hierbei um Richtungskoppler Λ11. Λ12 in Hohlleitertechnik. Prinzipiell können auch handelsübliche koaxiale Richtungskoppler eingesetzt werden; sie sind jedoch recht breitbandig und im allgemeinen auch kostenaufwendiger. Ein Richtungskoppler besteht bekanntermaßen aus einer Haupt- oder Durchgangsleitung und einer Nebenleitung. Während sich in der Durchgangsleitung Wellen in beiden Richtungen bewegen können, kann sich bei reflexionsfreiem Abschluß in der Nebenleitung die eingekoppelte Welle nur in einer Richtung bewegen, vgl z. B. »Lexikon der Hochfrequenz-, Nachrichten- und Elektrotechnik«, Band 4, VEB Verlag Technik, Berlin, Porta Verlag KG, München, Seite 100. Die beiden Richtungskoppler RU und R12 messen die zur Sendeantenne A auslaufende

Trägerwelle und die von der Sendeantenne A rücklaufende Welle mit den Rückmeldesignalen r 1, r 2.

Besonders wichtig ist es, daß die beiden Richtungskoppler RIl und R 12 um V₈ der Wellenlänge der Trägerfrequenz f des vom Hochfrequenz-Sender 5 abgegebenen Trägersignals räumlich gegeneinander versetzt angeordnet sind. Mit anderen Worten: An der gemeinsamen Hauptleitung ist die Nebenleitung des senderseitigen Richtungskopplers RIl um V_B der besagten Wellenlänge gegenüber der Nebenleitung des antennenseitigen Richtungskopplers R 12 versetzt angeordnet.

Für die weitere Betrachtung wird folgendes vorausgesetzt: Die Kreisfrequenz Ω der Trägerfrequenz f beträgt

Ω = 2 π f.

Die Rückmeldesignale rl, r2 sind im Takte der Kennfrequenzen nl, π2... amplitudenmoduliert; im einfachsten Falle eines einzigen Halbleiterventils erhält man aber nur ein einziges Rückmeldesignal, das nach Maßgabe einer einzigen Kennfrequenz η amplitudenmoduliert ist. Für die entsprechende Kreisfrequenz ω gilt:

2 π η.

Der senderseitige Richtungskoppler RW liefert hiernach ein Rückmeldesignal eil, das sich darstellen läßt als:

eil = /4cosUt + .8(1 + COSCi)COs(Ut + y). (1)

A und B sind hierbei Konstanten, tist die Zeit, und der Phasenwinkel ψ kennzeichnet den Gangunlerschicd zwischen der von der Sendeantenne A abgestrahlten Trägerwelle und der reflektierten Rückmeldewelle. Der B-Teil, der die Rückmeldewelle beschreibt, besteht aus einem unmoduliert und einem moduliert reflektierten Bestandteil.

Entsprechend liefert der antennenseitige Richtungskoppler R12 ein Rückmeldesignal e 12, das sich darstellen läßt als:

el2 = /lcos(üt - 2.-7/8) + B(I + cosmt)
COS(Ut + 9 + 2.-1/8). (2)

Im Α-Teil ist hierbei berücksichtigt daß die auslaufende Trägerwelle im antennenseitigen Richtungskoppler R12 später eintrifft als im senderseitigen Richtungskoppler All. Und im B-Teil ist berücksichtigt daß die Rückmeldewelle im antennenseitigen Richtungskoppler R12 früher eintrifft als im senderseitigen Richtungskoppler R11. In Gleichungen (2) sind bei den beiden Zahlen 2π/8 folglich verschiedene Vorzeichen eingetragen, wodurch das gegenläufige Verhalten zum Ausdrack kommt

Dem senderseitigen Richtungskoppler RW ist ein erster AM-Detektor oder AM-Demodulator DIl und dem antennenseitigen Richtungkoppler R12 ist ein zweiter AM-Detektor oder AM-Demodulator D12 nachgeschaltet Als AM-Demodulator DlI, D12 können Dioden, insbesondere Halbleiterdioden, verwendet werden. Diese AM-Demodulatoren DU, D12 sind zur Amplitudenmodulation der Rückmeldesignale eil bzw. e 12 vorgesehen. Ihre amplitudendemodulier-

len Ausgangssignale g 11 bzw. g 12 sind unabhängig von der Kreisfrequenz Ω = 2 π f. Die AM-Demodulatoren D 11, D12 wirken gleichzeitig als Quadrierglieder.

Für die Beträge der amplituden-demodulierten Ausgangssignale #11 und g\2 läßt sich unter Berücksichtigung der Quadrierung näherungsweise schreiben:

K11 = 0.5(ClI)²= 0.5/4ßcos.,(l +cosf.f)
und (3)

gl2 = 0.5(cl2)^:;=0.5/lBsinv(l +cos.·>!). (4)

Bei der Quadrierung gibt das Glied mit A² nur einen Gleichspannungsanteil, und B² ist vernachlässigbar gegen 2 AB. Die Berechtigung dieser Vereinfachung konnte experimentell belegt werden: im Experiment war A etwa 40 dB größer als B.

An den Gleichungen (3) und (4) sind zwei Tatsachen von besonderem Interesse: (1.) Sowohl die Amplitude des Ausgangssignals gW als auch die Amplitude des Ausgangssignals g 12 ist vom Phasenwinkel φ abhängig. Würde man nur einen einzigen Richtungskoppler, z. B. den Richtungskoppler Λ11, in der Signalweiche Z verwenden, so würde man den Abstand Sendeantenne Λ — Empfangsantenne B1, B 2 genau justieren müssen, damit man nach der AM-Demodulation z. B. nicht das Ausgangssignal #11 =0. sondern das maximale Ausgangssignal

gW =0,5 AB(I + cos ω t)

erhält, was für die weitere Signalverarbeitung erwünscht ist. Diese Justierung wird durch die Verwen-

dung der beiden Richtungskoppler RH, R12 im gegenseitigen Abstand von Vs der Wellenlänge der Trägerfrequenz f überflüssig, wie sich noch aus den folgenden Darlegungen ergeben wird. (I.) Die Wahl des gegenseitigen Abstands von Ve der Wellenlänge der

Trägerfrequenz /"hat zur Folge, daß im Ausgangssignal g W nach Gleichung (3) der Phasenwinkel φ als cos φ und daß im Ausgangssignal g 12 nach Gleichung (4) der Phasenwinkel φ als sin ψ erscheint. Diese um 90° unterschiedliche Berücksichtigung des Phasenwinkels ψ

ist besonders bedeutsam. Selbst wenn der Abstand Sendeantenne A - Empfangsantenne Bl, B 2 jetzt zufällig so gewählt ist, daß cos ψ = 0 und g W =6 gilt, kann eine störsichere Signalauswertung erfolgen, da jetzt das Ausgangssignal g 12 seinen maximalen Wert

g\2 = 0,5 AB(I + cos ω t)

annimmt Entsprechend kann auch eine voll wirksame Auswertung erfolgen, wenn zufällig sinqo=0 und #12=0 gelten sollte. Mit anderen Worten: Völlig unabhängig vom Abstand Sendeantenne A - Empfangsantenne B1, B 2 und damit vom Phasenwinkel φ steht für die Auswertung immer zumindest eines der beiden Ausgangssignale #11 und #12 mit nennenswerter und störsicher weiterzuverarbeitender Amplitude zur Verfugung.

Der Ausgang des ersten AM-Demodulators DH ist an den ersten Eingang eines ersten Mischgliedes AfIl angeschlossen, dessen zweiter Eingang von einem Cosinussignal vorgegebener Beimischfrequenz m beaufschlagt ist Entsprechend ist der Ausgang des zweiten AM-Demodulators D12 an den ersten Eingang eines

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zweiten Mischgliedes M12 angeschlossen. Dessen zweiter Eingang ist von einem Sinussignal der vorgegebenen Beimischfrequenz m beaufschlagt. Die Beimischfrequenz m liegt hier speziell unter der Kennfrequenz n. Die Wahl der Beimischfrequenz m ist so getroffen, daß die Differenzfrequenz (n-m) deutlich verschieden ist sowohl von der Kennfrequenz η als auch von der Beimischfrequenz m selbst. Bei einer Kennfrequenz /7= 1,100MHz kann die Beimischfrequenz m beispielsweise m—0,900 MHz betragen.

Wird μ = 2πηι gesetzt, so erhält man für die Ausgangssignale Λ 11 und h 12 der beiden Mischglieder MIl bzw. M12, die als Multiplizierglieder in integrierter Technik ausgeführt sein können:

/ill = 0,5/4BCOS7 (1 + cosc<f)cosμ/ (5)

und

/il2 =■= 0,5,45 sin </ (1 + cos of) sin μ/. (6)

Zur Abgabe des Sinussignals der vorgegebenen Beimischfrequenz m ist ein Oszillator 012 vorgesehen. Er ist ausgangsseitig an den zweiten Eingang des zweiten Mischgliedes M12 direkt angeschlossen. Zur Herstellung eines Cosinussignals gleicher Beimischfrequenz m aus dem Sinussignal dient ein Phasendrehglied Pll, das eine Phasendrehung um 90° el bewirkt. Der Oszillator 012 ist ausgangsseitig über dieses Phasendrehglied PH an den zweiten Eingang des ersten Mischgliedes M11 angeschlossen.

Nach der Schaltungsanordnung in der Figur ist die Beimischfrequenz m änderbar. Das ist für den allgemeinen Fall vorgesehen, daß man statt einer einzigen Kennfrequenz η eine Vielzahl von Kennfrequenzen η 1, /7 2... rückgemeldet erhält. Die Beimischfrequenz /77 des Oszillators 012 läßt sich durch Vorgabe einer stufenweise veränderten Steuerspannung an seinem Frequenzsteuereingang stufenweise durchstimmen, z.B. jeweils um 1OkHz. Jeder Stufe der Steuerspannung entspricht die Kennzahl 1, 2... eines der Halbleiterventile Vl, V2... Die einzelnen Stufen der Steuerspannung werden durch ein Potentiometer R 12 erzeugt und durch einen Schalter Q12 abgegriffen. Der Schalter Q 12 kann von elektronischer Bauart und insbesondere selbsttätig zyklisch umschaltbar sein, so daß die Beimischfrequenz m nacheinander ihre sämtlichen Stufenwerte m 1, m 2... m 6, m 1... durchläuft. Es gibt dabei genauso viel Stufenwerle ml, m2... wie es Kennfrequenzen π 1, η2... gibt. Wählt man die Stufenwerte m 1, m 2, m 3 ... nach der Beziehung

so kommt man mit besonders geringem Filteraufwand aus, da sämtliche Filter — die im folgenden näher beschrieben werden — nur auf die Differenzfrequenz (η — /7?) abgestimmt zu sein brauchen.

Nach der Figur ist der Ausgang des ersten Mischgliedes M11 über ein erstes Tiefpaßfilter F11 mit dem ersten Eingang eines Additionsgliedes A 11 verbunden. Und der Ausgang des zweiten Mischgliedes M12 ist über ein zweites Tiefpaßfilter F12 mit dem zweiten Eingang des Additionsgliedes A 11 verbunden. Das Additionsglied Λ11 kann insbesondere ein Operationsverstärker sein. Seine beiden Eingangswiderstände sind in der Figur nicht näher bezeichnet.

Die an den Ausgängen der Tiefpaßfilter FIl, F12 abgegriffenen Eingangssignale y 11 bzw. j 12 des Additionsgliedes Λ 11 lassen sich, nach Umformung der

ίο Gleichungen (5) bzw. (6), folgendermaßen schreiben:

711 = 0,25 AB cos _f/ cos (ω - μ)ί (7)

und

/12 = 0,25 AB sin 7 siniV. - _μ)ί. (8)

Hierbei ist berücksichtigt, daß Signalanteile der Kennfrequenz /7 = ω/2 «τ und der Beimischfrequenz

/77= μ/2 .τ > (n-m)

durch die Tiefpaßfilter FIl und F12 nicht durchgelassen werden.

Die Summation der beiden Eingangssignale j i\,j 12 im Additionsglied A 11 ergibt das Ausgangssignal all:

-^ all = /11 + /12 = 0,25^5cos((,.. - μ)ί - _v).

Dem Additionsglied A 11 kann noch ein Filter nachgeschaltet sein, das auf die Differenzfrequen2 (n-m) scharf abgestimmt ist und nur diese durchläßt.

Bemerkenswert am Ausgangssignal all nach Gleichung (9) ist, daß seine Amplitude vom Phasenwinkel g völlig unabhängig ist. Die räumliche Stellung der einzelnen Empfangsantennen 51, 52 bezüglich der Sendeantenne A ist also für die Größe des Ausgangssignals all und damit für die weitere Auswertung in der Auswerteschaltung W völlig unerheblich. Die Empfangsantennen 51, 52 können daher räumlich weitge hend freizügig angeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur gleichzeitigen Zündung einer Anzahl von steuerbaren Halbleiterventilen in einem Stromrichter für hohe Spannungen, bei der ein Hochfrequenzsender ein Sendesignal erzeugt, das aus einem Trägersignal besteht, das mit Unterträgerfrequenzen frequenzmoduliert ist, die ihrerseits mit den Steuersignalen für die Halbleiterventile ι ο amplitudenmoduliert sind, wobei der Hochfrequenzsender das Sendesignal über eine mit ihm verbundene Antenne abstrahlt, und bei der den steuerbaren Halbleiterventilen zugeordnete Hochfrequenzempfängci das Sendesignal jeweils über eine voigeschal- ' tetc Antenne empfangen, demodulieren und das demodulierte Steuersignal auf die Steuerstrecke des betreffenden Halblerterventiis geben, wobei jeweils der Antenne des Hochfrequenzempfängers ein steuerbares reflektierendes Modulationsglied nachgeschaltet ist, das in Abhängigkeit von einem den stromsperrenden oder den stromleitenden Zustand des Halbleiterventils kennzeichnenden Zustandssignal einen Teil des empfangenen Sendesignals neu moduliert und als Rückmeldesignal über die Antenne reflektiert, und wobei der Antenne des Hochfrequenzsenders eine modulationsabhängige Signalweiche nachgeschaltet ist, die das Rückmeldesignal einem Rückmeldeempfänger zuführt, der aus dem Rückmeldesignal ein Signal über den Zustand des Halbleiterventils erzeugt und einer Auswerteschaltung zuführt, nach Patentanmeldung P 2360670.4-32, dadurch gekennzeichnet, daß als Signalweiche (Z) zwei Richtungskoppler (R 11, Ä12) vorgesehen sind, die um Ve der Wellenlänge der Trägerfrequenz (f) des vom Hochfrequenzsender (S) abgegebenen Trägersignals räumlich gegeneinander versetzt angeordnet sind, und daß bei amplitudenmoduliertem Rückmeldesignal (rl, r2) dem senderseitigen Richtungskoppler (R 11) ein erster AM-Demodulator (D 11) und dem antennenseitigen Richtungskoppler (R 12) ein zweiter AM-Demodulator (D 12) nachgeschaltet ist, daß der Ausgang des ersten AM-Demodu!ators (D 11) an den ersten Eingang eines ersten Mischgliedes (M 11) angeschlossen ist, dessen zweiter Eingang von einem Cosinussignal vorgegebener Beimischfrequenz (m) beaufschlagt ist, daß der Ausgang des zweiten AM-Demodulators (D 12) an den ersten Eingang eines zweiten Mischgliedes (M 12) angeschlossen ist, dessen zweiter Eingang von einem Sinussignal der vorgegebenen Beimischfrequenz (m) beaufschlagt ist, und daß die Ausgänge der beiden Mischglieder (Mit, M 12) über Tiefpaßfilter (FIl, F12) an je einen Eingang eines Additionsgliedes (A 11) geführt sind, dessen Ausgangssignal (a 11) abgegriffen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Richtungskoppler (All, R12) solche in Hohlleitertechnik vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als AM-Demodulator (DIl, D12) jeweils eine Diode vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator (012), der ein Sinussignal der vorgegebenen Beimischfrequenz (m) abgibt, an den zweiten Eingang des zweiten Mischgliedes (M 12) direkt und an den zweiten Eingang des ersten Mischgliedes (MIl) über ein Phasendrehglied (Pi 1), das eine Phasendrehung von 90° el bewirkt, angeschlossen ist

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimischfrequenz (m) änderbar ist

6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet daß der Oszillator (O12) stufenweise durchstimmbar ist

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet daß dem Frequenzsteuereingang des Oszillators (012) ein Potentiometer (R 12) vorgeschaltet ist, an dem mittels eines Schalters (012) verschiedene Stufen einer Steuerspannung abgreifbar sind.