DE910925C

DE910925C - Arrangement for regulating the modulation of gas or vapor discharge paths for high operating voltages

Info

Publication number: DE910925C
Application number: DES4410D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johannes Falk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1945-01-27
Filing date: 1945-01-27
Publication date: 1954-05-06

Description

Anordnung zur Regelung der Aussteuerung von Gas- oder Dampfentladungsstrecken für hohe Betriebsspannungen Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Gas- oder Dampfentladungsstrecken, die mit hohen Betriebsspannungen arbeiten. Die Erfindung ist daher beispielsweise für Gleichstromhochspannungsanlagen von Bedeutung, bei denen zur Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom und umgekehrt Stromrichter verwendet «erden, die aus steuerbaren Gas- oder Dampfentladungsstrecken bestehen. Für diese Entladungsstrecken ist eine für den Betrieb mit hohen Spannungen besonders geeignete Steuerungsart bekanntgeworden, deren wesentliches Kennzeichen darin besteht, daß dem Steuerkreis einer zu steuernden Entladungsstrecke eine Wechselspannung zugeführt wird, deren Frequenz wesentlich höher ist als die Frequenz der Wechselspannung, mit der die Entladungsstrecke betrieben wird. Die hochfrequente Wechselspannung wird im Takt der niedrigen Frequenz der Betriebswechselspannung tnoduliert, und es wird zum Zwecke der Einstellung bzw. Änderung des Zündzeitpunktes der zu steuernden Entladungsstrecke die relative Phasenlage der modulierten Hochfrequenzspannung geändert. Je nach den durch den Betrieb der Entladungsstrecke gegebenen besonderen Anforderungen kann dabei die Aussteuerung mit Hochfrequenzspannungen geändert werden, die nach 'einer sinusförmigen oder rechteckförmigen oder auch nach einer andersgearteten niederfrequenten Spannung moduliert sind. Weiterhin ist für diese Art der Hochfrequenzsteuerung von Entladungsstrecken bekanntgeworden, zwischen den auf Erdpotential befindlichen modulierbaren Hochfrequenzgenerator und den mit dem hohen Betriebspotential verbundenen Steuerstromkreis bzw. Gitterkreis der zu steuernden Entladungsstrecke ein Übertragungsmittel zu schalten, welches die Eigenschaft hat, daß es für die niederfrequente Betriebsspannung der Entladungsstrecken einen verhältnismäßig hohen Widerstand, für die modulierbare Hochfrequenzsteuerspannung dagegen einen verhältnismäßig niedrigen Widerstand darstellt. Bei einer diesem Zweck dienenden bekannten Schaltung ist zwischen den Hochfrequenzgenerator und den Gitterkreis ein Kondensator geschaltet.Arrangement for regulating the modulation of gas or vapor discharge paths for high operating voltages The invention relates to the control of gas or vapor discharge paths that work with high operating voltages. The invention is therefore important for DC high-voltage systems, for example those used to convert alternating current into direct current and vice versa power converters «Earth that consists of controllable gas or vapor discharge paths. For this Discharge paths are particularly suitable for operation with high voltages Type of control become known, the main characteristic of which is that An alternating voltage is supplied to the control circuit of a discharge path to be controlled whose frequency is significantly higher than the frequency of the alternating voltage, with which the discharge path is operated. The high-frequency alternating voltage is modulated in time with the low frequency of the operating AC voltage, and it is used for the purpose of setting or changing the ignition point of the to be controlled Discharge path changed the relative phase position of the modulated high-frequency voltage. Depending on the special requirements given by the operation of the discharge path the modulation can be changed with high-frequency voltages that after 'a sinusoidal or rectangular or a different type low frequency voltage are modulated. Furthermore, this type of high frequency control is used became known of discharge paths, between those at ground potential modulatable high-frequency generator and those associated with the high operating potential Control circuit or grid circuit of the discharge path to be controlled is a transmission medium to switch, which has the property that it is for the low-frequency operating voltage the discharge paths have a relatively high resistance, for the modulatable High-frequency control voltage, on the other hand, represents a relatively low resistance. In a known circuit serving this purpose, there is a high-frequency generator between the high-frequency generator and a capacitor connected the grid circuit.

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung der bekannten Steuerschaltungen der vorstehend gekennzeichneten Art. Gemäß der Erfindmig ist bei einer Gas- oder Dampfentladungsstrecke, deren Zündzeitpunkt mit Hilfe einer modulierten Hochfrequenzspannung bestimmt wird, zwischen den Hochfrequenzgenerator und den Steuerkreis der Entladungsstrecke ein aus zwei symmetrischen Teilzweigen bestehender Stromweg geschaltet, dessen Teilzweige für Störspannungen zwischen Hochspannung und Erde parallel, für die modulierte Hochfrequenzspannung dagegen in Reihe geschaltet sind. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis; daß bei den bekannten Hochfrequenzsteuerschaltungen mit einem zwischen Steuerkreis und Hochfrequenzgenerator geschalteten Übertragungskondensator Betriebsstörungen durch Störimpulse entstehen können, die beispielsweise im Augenblick der Zündung benachbarter, zur gleichen L: mformeranordnung gehöriger Entladungsstrecken entstehen können. Derartige Störimpulse bringen die zum Steuerkreis einer Entladungsstrecke gehörigen Schwingungskreise, über die die hochfrequente Steuerspannung auf den Steuerkreis übertragen wird, zum Ansprechen und führen zu Fehlzündungen der Entladungsstrecke. Wenn nach dem Vorschlage der Erfindung zwischen den Hochfrequenzgenerator, der sich auf Erdpotential befindet, und den Steuerkreis der Entladungsstrecke, der mit der hohen Betriebsspannung verbunden ist, ein aus zwei symmetrischen Teilzweigen bestehender Kopplungskreis geschaltet wird, so bietet sich für die Störströme zwischen Hochspannung und Erde ein Stromweg, der wegen der Aufteilung in zwei symmetrische Teilzweige für den hochfrequenten Steuerkreis unwirksam ist. Die bei den bekannten Schaltungen entstandenen Fehlzündungen der Entladungsstrecken werden durch die Erfindung vermieden.The invention relates to a further embodiment and improvement of the known control circuits of the type identified above is in the case of a gas or vapor discharge path, its ignition point with the help of a modulated high frequency voltage is determined between the high frequency generator and the control circuit of the discharge path is one of two symmetrical branches existing current path switched, its sub-branches for interference voltages between high voltage and earth in parallel, but connected in series for the modulated high-frequency voltage are. The invention is based on the knowledge; that in the known high frequency control circuits with a transmission capacitor connected between the control circuit and the high-frequency generator Malfunctions can arise from interference pulses, for example at the moment the ignition of adjacent discharge paths belonging to the same L: mformer arrangement can arise. Such interference pulses bring them to the control circuit of a discharge path associated oscillation circuits, via which the high-frequency control voltage is transmitted to the control circuit is transmitted, to respond and lead to misfiring of the discharge path. If, according to the proposal of the invention, between the high-frequency generator, the is on earth potential, and the control circuit of the discharge path, which is connected to the high operating voltage is connected, one consisting of two symmetrical branches Coupling circuit is switched, so it offers itself for the interference currents between high voltage and earth a current path, which because of the division into two symmetrical sub-branches is ineffective for the high-frequency control circuit. The one in the known circuits Resulting misfires of the discharge paths are avoided by the invention.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der zwischen den Hochfrequenzgenerator und den Gitterkreis der zu steuernden Entladungsstrecke geschaltete Kopplungskreis im wesentlichen aus zwei gleich großen Kopplungskondensatoren, welche einerseits mit dem Hochfrequenzgenerator und andererseits mit dem Steuerkreis der Entladungsstrecke über je einen Übertrager verbunden sind, dessen Mittelanzapfung an Erde bzw. Hochspannung angeschlossen ist.In a preferred embodiment of the invention, there is between the high-frequency generator and the grid circle of the discharge path to be controlled switched coupling circuit consisting essentially of two coupling capacitors of the same size, which on the one hand with the high frequency generator and on the other hand with the control circuit the discharge path are each connected via a transformer, its center tap is connected to earth or high voltage.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Steuerschaltung für ein einzelnes Hochspannungsentladungsgefäß angegeben, das beispielsweise zu einem Umformer (Gleichrichter oder Wechselrichter) einer Gl.eichstromhochspannungsanlage gehören kann. Ein Gas- oder Dampfent-Ladungsgefäß i, beispielsweise Quecksilberdampfentladungsgefäß, besitzt eine Kathode 2, eine Anode 3 und ein Steuergitter q.. Die für den B..-trieb .des Entladungsgefäßes erforderlichen Hilfseinrichtungen sind in einem Metallgehäuse 5 untergebracht, an dessen oberem Ende das Entladungsgefäß i eingesetzt ist. Das Gehäuse 5 befindet sich auf Kathodenpotential und ist entsprechend dem Betriebspotential dieser Kathode isoliert.In the drawing, as an embodiment of the invention, the control circuit specified for a single high-voltage discharge vessel, for example to a converter (rectifier or inverter) of a DC high-voltage system can belong. A gas or vapor discharge vessel i, for example a mercury vapor discharge vessel, has a cathode 2, an anode 3 and a control grid q .. The one for the B ..- drive .The auxiliary equipment required for the discharge vessel is in a metal housing 5 housed, at the upper end of which the discharge vessel i is inserted. That Housing 5 is at cathode potential and is in accordance with the operating potential this cathode is insulated.

Die den Zündzeitpunkt des Entladungsgefäßes i bestimmenden, beispielsweise rechteckförmig modulierten Hochfrequenzspannungen «-erden von einem mit Erdpotential verbundenen Hochfrequenzgenerator erzeugt, von .dem in der Zeichnung nur der Schwingungskreis 6 angegeben ist. Zu dem Steuerkreis des Entladungsgefäßes i gehört ein entsprechender, auf die gleiche Hochfrequenz abgestimmter Schwingungskreis 7., der bei der als Ausführungsbeispiel gewählten Schaltung im Gitterkreis eines Elektronenrohres 8 in Audionschaltung liegt. Eine Parallelschaltung aus Kondensator und Widerstand im Anodenkreis des Elektronenrohres 8 ist in Reihe mit einer V orspannung in den Gitterkreis des Entladungsgefäßes i, also zwischen dessen Kathode 2 und das Gitter 4, geschaltet.Those determining the ignition time of the discharge vessel i, for example Rectangular modulated high-frequency voltages «-ground from one with ground potential connected high-frequency generator, of .dem in the drawing only the oscillation circuit 6 is indicated. The control circuit of the discharge vessel i includes a corresponding Oscillating circuit 7 tuned to the same high frequency, which in the case of the exemplary embodiment selected circuit is in the grid circle of an electron tube 8 in audio circuit. A parallel connection of capacitor and resistor in the anode circuit of the electron tube 8 is in series with a bias voltage in the grid circle of the discharge vessel i, thus connected between its cathode 2 and the grid 4.

Wesentlich für die Erfindung ist der Übertragungsstromkreis zwischen dem Schwingungskreis 6 des auf Erdpotential befindlichen Hochfrequenzgenerators und dem Schwingungskreis 7 im Steuerkreis des Entladungsgefäßes i. Zu dem Übertragungsstromkreis gehören zwei gleich große Kopplungskondensatoren 9 und io, die über die beiden Übertrager ii und i2 mit den Schwingungskreisen 6 und 7 verbunden sind. Die an die Kondensatoren 9 und io angeschlossenen Spulen der beiden Übertrager i i und 12 besitzen jede eine Mittelanzapfung; die bei dem Übertrager i i mit Erde und bei dem Übertrager 12 mit dem auf .dem hohen Kathodenpotential befindlichen Gehäuse 5 des Entladungsgefäßes i verbunden ist.Essential for the invention is the transmission circuit between the oscillating circuit 6 of the high-frequency generator which is at ground potential and the oscillation circuit 7 in the control circuit of the discharge vessel i. To the transmission circuit include two equally sized coupling capacitors 9 and io, which are over the two transformers ii and i2 are connected to the oscillation circuits 6 and 7. The ones to the capacitors 9 and io connected coils of the two transformers i i and 12 each have one Center tap; those with the transformer i i with earth and with the transformer 12 with the housing 5 of the discharge vessel located on the high cathode potential i is connected.

Der Übertragungsstromkreis zwischen den beiden Schwingungskreisen 6 und 7 besteht somit aus zwei symmetrischen Teilzweigen, in denen die beiden gleich großen Kopplungskondensatoren 9 und io liegen. Die beiden Teilzweige sind, wie sich aus der Schaltung ergibt, mit Bezug auf die hochfrequenten Spannungen, welche von dem Schwingungskreis 6 auf .den Schwingungskreis 7 übertragen werden sollen, in Reihe geschaltet. Mit Bezug auf Störspannungen, die etwa auf die an Hochspannung liegende Kathode des Entladungsgefäßes auftreffen, sind die beiden Teilzweige des Übertragungsweges dagegen parallel geschaltet. Die Wirkungsweise der Übertragungsschaltung wird aus den in der Zeichnung angedeuteten Strompfeilen deutlich. Wenn man annimmt, daß ein bei a angedeuteter Störimpuls auf das an Hochspannung liegende Gehäuse 5 auftrifft, so fließen die durch einfache Pfeile angedeuteten Störströme über die beiden Teilzweige des Übertragungsweges zwischen den Schwingungskreisen 6 und 7. Die beiden Kopplungskondensatoren 9 und io sind für diese Störströme parallel geschaltet, und die an die Kondensatoren angeschlossenen Teilzweige der Spulen der beiden Übertrager i i und 12 sind gegeneinandergeschaltet, so daß die Störströme auf die zu den Schwingungskreisen 6 und 7 gehörigen Spulen der Übertrager keinen Einfluß haben können. Im Gegensatz dazu nehmen die Ströme der hochfrequenten Steuerspannungen, die von dem Schwingungskreis 6 ausgehen und auf den Schwingungskreis 7 übertragen werden sollen, den durch die Doppelpfeile angedeuteten Weg über den Übertragungsstromkreis. Mit Bezug auf diese Steuerströme sind die beiden Teilzweige bzw. die beiden Kondensatoren 9 und io in Reihe geschaltet. Diese Steuerströme werden daher auch bei den beiden Übertragern i i und 12 jeweils auf die Sekundärspule übertragen. Die Übertragungsschaltung übernimmt also die beiden Funktionen der Übermittlung der hochfrequenten Steuerspannungen und der Ableitung etwa von der Hochspannungsseite herrührender Störimpulse, ohne daß die beiden Stromarten sich gegenseitig beeinflussen und dadurch den Betrieb der Entladungsstrecke stören.The transmission circuit between the two oscillating circuits 6 and 7 thus consists of two symmetrical sub-branches in which the two are the same large coupling capacitors 9 and io. The two sub-branches are like each other results from the circuit, with reference to the high frequency voltages, which of the oscillation circuit 6 are to be transferred to the oscillation circuit 7, in Connected in series. With reference to interference voltages, which are roughly related to high voltage the cathode of the discharge vessel are the two branches of the In contrast, the transmission path is connected in parallel. The mode of action the transmission circuit is made up of the current arrows indicated in the drawing clear. If one assumes that an interference impulse indicated at a on the high voltage strikes lying housing 5, the flow indicated by simple arrows Interference currents over the two sub-branches of the transmission path between the oscillation circuits 6 and 7. The two coupling capacitors 9 and io are parallel for these interference currents switched, and the sub-branches of the coils connected to the capacitors two transformers i i and 12 are connected to one another, so that the interference currents on the coils of the transformer belonging to the oscillation circuits 6 and 7 Can have influence. In contrast, the currents of the high-frequency control voltages, which originate in the oscillation circuit 6 and are transmitted to the oscillation circuit 7 should be, the path indicated by the double arrows via the transmission circuit. The two sub-branches or the two capacitors are related to these control currents 9 and io connected in series. These control currents are therefore also in the two Transmitters i i and 12 each transferred to the secondary coil. The transmission circuit thus takes on the two functions of transmitting the high-frequency control voltages and the derivation of interference pulses originating from the high-voltage side, without that the two types of current influence each other and thereby the operation disturb the discharge path.

Die beiden Kopplungskondensatoren 9 und io können auch durch andere Kopplungsglieder ersetzt werden, welche die Eigenschaft haben, daß sie für die modulierte, zur Steuerung dienende Hochfrequenzspannung einen verhältnismäßig geringen Widerstand darstellen, für die niederfrequente Betriebsspannung des Entladungsgefäßes dagegen einen hohen Widerstand bieten. So kann man beispielsweise Siebkreise, die auf die Hochfrequenzspannung abgestimmt sind, in den Übertragungskreis zwischen den beiden Schwingungskreisen 6 und 7 schalten.The two coupling capacitors 9 and io can also be through others Coupling members are replaced, which have the property that they are for the modulated, high-frequency voltage used for control has a relatively low resistance represent, however, for the low-frequency operating voltage of the discharge vessel offer high resistance. So you can, for example, sieve circles that are based on the High frequency voltages are matched in the transmission circuit between the two Switch oscillation circuits 6 and 7.

Die für das Entladungsgefäß i angegebene Steuerschaltung ist nur als Ausführungsbeispiel anzusehen. An Stelle der mit einem Elektronenrohr in Audionschaltung arbeitenden Gitterkreisschaltung kann auch eine Schaltung ohne Hilfsentladungsgefäß verwendet werden, bei der die Spannung des Schwingungskreises 7 unmittelbar in den Gitterkreis des zu steuernden Entladungsgefäßes i. geschaltet ist. Wesentlich ist nur, dafi durch die über den Kopplungsstromkreis 9, io, 11, 12 auf das hohe Betriebspotential übertragenen hochfrequenten Steuerspannungen bzw. Steuerimpulse der Zündzeitpunkt des Entladungsgefäßes i in der durch den Betrieb gegebenen Weise festgelegt bzw. geändert wird.The control circuit specified for the discharge vessel i is only available as View embodiment. Instead of the one with an electron tube in audio circuit working grid circuit can also be a circuit without an auxiliary discharge vessel are used, in which the voltage of the resonant circuit 7 directly into the Lattice circle of the discharge vessel to be controlled i. is switched. Is essential only that through the coupling circuit 9, io, 11, 12 to the high operating potential transmitted high-frequency control voltages or control pulses the ignition point of the discharge vessel i in the manner specified or will be changed.

Die Erfindung kann nicht nur für Entladungsgefäße angewendet werden, welche in Umformerschaltungen arbeiten, sondern beispielsweise auch für zu einer Hochspannungsanlage gehörige Entladungsgefäße, deren wesentliche Aufgabe in dem Schalten eines Stromkreises besteht. Als Beispiel sei ein gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäß erwähnt, durch das bei einem zur Unterbrechung einer Gleichstromleitung dienenden Kondensatorschalter der Schaltkondensator eingeschaltet wird.The invention can not only be used for discharge vessels, which work in converter circuits, but also, for example, for one Discharge vessels belonging to the high-voltage system, the main task of which is in the Switching a circuit consists. An example is a gas or steam-filled one Discharge vessel mentioned by the one used to interrupt a direct current line Serving capacitor switch the switched capacitor is switched on.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for regulating the modulation of gas or vapor discharge paths for high operating voltages through modulated high-frequency voltages, characterized in that between the high frequency generator and the control circuit the discharge path is a current path consisting of two symmetrical branches is switched, whose partial paths for interference voltages between high voltage and earth in parallel, but connected in series for the modulated high-frequency voltages are.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that between the with High frequency generator connected to earth potential and the one with the high operating potential connected control circuit of the discharge path to be controlled two coupling elements of equal size, preferably coupling capacitors, are arranged, between the high frequency generator or the control circuit on the one hand and the coupling elements on the other hand transformer are connected, the coils connected to the coupling members with center taps which are connected to earth or high voltage.

3. Arrangement according to Claim 2, characterized in that filter circles are used as coupling members are matched to the frequency of the high-frequency voltage used for control are.