CH452667A - Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Gleichstromes aus einer Gleichrichteranordnung - Google Patents

Description

  Schaltungsanordnung     zur        Begrenzung    des Gleichstromes aus     einer        Gleichrichteranordnung            Die    vorliegende     Erfindung    betrifft eine Schaltungs  anordnung zur Begrenzung des Gleichstromes aus einer       Gleichrichteranordnung,    bei der die     an    der Ausgangslei  tung     mit    positiver Spannung     liegenden        Gleichrichterele-          mente    steuerbare Gleichrichter sind,

   und der zu deren       Durchschaltung    benötigte Steuerstrom aus     einer        mit     einem Pol an der     Ausgangsleitung    mit positiver Span  nung     angeschlossenen        Hilfsstromquelle    über einen     Span-          nungsteiler        entnommen        wird.     



  Für die Regelung einer Gleichspannung     wurden    schon  mehrfach Lösungen vorgeschlagen, bei denen die Span  nung mittels steuerbarer Gleichrichter, wie beispielsweise       Thyratrone,    geregelt wird. Zur     Veränderung    der Gleich  spannung wird hierbei der     Durchsteuerzeitpunkt    dieser  steuerbaren Gleichrichter innerhalb der Halbwellen der  dem Gleichrichter     zugeführten    Wechselspannung verän  dert. Dies ist ein Verfahren, das unter den Begriffen       Phasenanschnittsteuerung    oder     Zündwinkelsteuerung    be  kannt ist.

   Die bekannten Anordnungen unterscheiden  sich praktisch nur durch die     Zahl    der     Stromrichterzwei-          ge1    die von der Art des Wechselstromnetzes abhängt.  Diesen Gleichrichtern ist gemeinsam,     dass    zwischen den       Stromleitern    des     Wechselstromnetzes    und dem Gleich  stromverbraucher ein steuerbares Schaltelement liegt  und dass der Phasenanschnitt bei jeder Steuergrösse für  alle Schaltelemente gleich ist. Alle diese Steuerungen ha  ben zum Ziel, die     Ausgangsgleichspannung    zumindest  innerhalb gewisser Grenzen konstant zu halten.  



  Muss jedoch damit gerechnet werden, dass im Ver  braucher     gelegentlich    Kurzschlüsse     möglich    sind, so  steigt der den Gleichrichtern entnommene Strom stark  an, was bei Verwendung von     Halbleiter-Gleichrichtern     zu deren Zerstörung führen kann.  



  Einfache Schmelzsicherungen genügen in vielen Fäl  len nicht, um die Gleichrichter zu schützen, da deren         Abschaltzeit    für Halbleiter zu gross ist, und die dann  trotzdem für eine gewisse Zeit den hohen Strom zu lie  fern haben. Zur Vermeidung dieser hohen Ströme wur  den auch schon Schaltungsanordnungen vorgeschlagen,  mit denen genügend kurze Schaltzeiten erreicht werden.  Es ist jedoch bekannt, dass diese Schaltungsanordnungen  aufwendig sind.  



  Die     Erfdindung    bezweckt, den Gleichstrom, der den  Gleichrichtern     entnommen    wird, zu begrenzen, indem  steuerbare     Gleichrichterelemente    durch eine     Durchschal-          tungssteuerung    gesteuert werden, wobei jedoch der Auf  wand gering bleibt und unabhängig von der verwendeten  Anzahl steuerbarer     Gleichrichterelemente    ist.

   Dies wird  dadurch erreicht, dass ein Element des     Spannungsteilers     ein Transistor ist, dessen     Basis-Emitterstrecke    einen Teil  eines in die Ausgangsleitung geschalteten Widerstandes  überbrückt, und dessen Kollektor mit den übrigen     Span-          nungsteilerelementen    verbunden ist.  



  An Hand der beiliegenden Zeichnung wird nachfol  gend die     Erfindung    in     einem        Ausführungsbeispiel        näher     erläutert.  



  Der beispielsweise vorgesehene Gleichrichter ist ein       Dreiphasenbrückengleichrichter,    der durch drei Wech  selstromleiter     R,    S, T     gespiesen    wird. Die Gleichrichter,  deren Anoden am Ausgang für negative Spannung lie  gen, sind Dioden     G1,    G2, G3 und die Gleichrichter, de  ren Kathoden am Ausgang für     positive    Spannung liegen,  sind steuerbare Halbleiterdioden G4, G5, G6. Diese       Gleichrichteranordnung    ist mit einer weiteren Diode G7       überbrückt.    Im Leiter für negative Spannung L2 ist eine  Siebdrossel     Dr    vorgesehen.

   Zwischen den Leiter für po  sitive Spannung     L1    und den Leiter für negative Span  nung L2 ist ein Siebkondensator C1 geschaltet.  



  Die Steuerung der steuerbaren Dioden G4, G5, G6  erfolgt aus einer     Hilfstromquelle    U mit einer Spannung      U$, von der der Pol mit negativer     Spannung        mit    dem  Leiter     L1    verbunden ist. An den Pol mit positiver Span  nung ist ein Widerstand R1 angeschlossen, von dessen  zweiten Anschluss     an    einem     Anschlusspunkt    A je ein  Widerstand R2, R3, R4 auf die     Steuereingänge    der steu  erbaren Dioden G4, G5 und G6 geführt ist.     Im    Leiter       L1    ist ein     Potentiometer    R6 vorgesehen.

   Der     Abgriff    des       Potentiometers    R6 ist über einen Widerstand R5 mit der  Basis eines Transistors Hl verbunden. Der     Emitter    die  ses Transistors H1 ist mit dem lastseitigen     Anschluss    des       Potentiometers    R6 verbunden. Zwischen den     Emitter     und die Basis des Transistors Hl ist ein Kondensator C2  und parallel dazu ein Widerstand R7 mit negativem  Temperaturkoeffizienten geschaltet. Der Kollektor dieses  Transistors HI ist auf den     gemeinsamen    Anschluss der  Widerstände     R1,    R2, R3 und R4     geführt.     



  Der Widerstand R1 und die     Kollektor-Emitter-Strek-          ke    des Transistors H1 bilden     zusammen    mit dem     Poten-          tiometer    R6 einen Spannungsteiler zwischen den Klem  men der     Hilfsstromquelle   <B>Uli.</B> Die Steuerung der steu  erbaren Dioden G4, G5 und G6     erfolgt    vom     Anschluss-          punkt    A über die Widerstände R2, R3, R4. Durch das       Potentiometer    R6     fliesst    der an die Last abgegebene  Strom und erzeugt am     Potentiometer    R6 einen Span  nungsabfall.

   Von der Spannung zwischen dem Abgriff  und dem lastseitigen Anschluss des     Potentiometers    R6  wird ein Teil zur Steuerung des Transistors Hl benützt.  Der Abgriff des     Potentiometers    R6 wird     derart    einge  stellt, dass der Transistor Hl bei einem zulässigen Dau  erstrom gerade noch sperrt. Steigt der Strom über diesen       Dauerstromwert,    so wird entsprechend der Spannungs  abfall grösser, und der Transistor Hl leitet.  



  Der Spannungsteiler über der     Hilfsstromquelle    U mit  den Widerständen R1, R6 und der     Kollektor-Emitter-          Strecke    des Transistors Hl wird durch den Strom im  Leiter     L1    zwischen einem höchsten     Wert,    der im wesent  lichen der     Widerstand    des gesperrten Transistors Hl ist,  und einem tiefsten     Wert,    nämlich der     Serieschaltung    des  Widerstandes     R1    und des     Potentiometers    R6,

       verändert.     Die Spannung     ändert    damit     am    Punkt A ebenfalls zwi  schen einem höchsten und einem tiefsten     Wert.    Diese  beiden     Werte    sind derart festgelegt, dass die steuerbaren  Halbleiter G4, G5 und G6 im einen Fall über die ganze  positive Halbwelle leiten und im anderen Fall sperren.  



  Bei einem lastseitigen Kurzschluss steigt der Strom  durch das     Potentiometer    R6, und der     damit        bewirkte          Spannungsabfall    bringt den Transistor H1 zum Leiten.  Die Spannung am Punkt A sinkt soweit ab, dass die  steuerbaren Gleichrichter in der nachfolgenden positiven  Halbwelle des Wechselstromes nicht mehr leitend wer  den. Damit sinkt der Strom im Leiter L1, und der Tran  sistor Hl sperrt, so dass den steuerbaren     Gleichrichtern     nun der Steuerstrom wieder zugeleitet wird.  



  Dieser Vorgang ist alternierend. Der Strom, der in  die Last     an    den     Klemmen    K     geführt    wird, kann einen  zulässigen     Wert    nicht übersteigen. Dieser zulässige Wert  ist durch die Type der steuerbaren Gleichrichter gegeben  und     liegt    innerhalb einer Sicherheitsgrenze unter dem zu  lässigen Höchststrom der Gleichrichter.    Zwischen die Basis und den     Emitter    des Transistors  Hl ist ein Widerstand R7 mit negativem     Temperatur-          koeffizienten    zwecks Kompensation der Drift der       Schwellenspannung        des    Transistors Hl geschaltet.  



  Damit die     Schaltungsanordnung    richtig arbeitet,  muss das Siebnetzwerk     mit    der Drossel     Dr    und dem  Kondensator Cl richtig     dimensioniert    sein. Bei der Di  mensionierung ist zu berücksichtigen, dass die Zeitkon  stante des Netzwerkes     derart    festgelegt wird, dass der  Ladestrom den zulässigen periodischen Spitzenstrom der  Gleichrichter nicht überschreitet. Ausserdem muss noch  berücksichtigt werden, dass bei einem Kurzschluss im  Lastkreis der Strom durch die steuerbaren Gleichrichter  wenigstens während einer Halbperiode bestehen bleibt  und erst in einem Nulldurchgang abgeschaltet wird.

   Der  Ladestrom des Siebnetzwerkes darf daher das zulässige       Stromstossmaximum    der Gleichrichter nicht überschrei  ten. Die oben     beschriebene        Schaltungsanordnung    ist für  ungeregelte     Dreiphasenbrückengleichrichter    vorgesehen.  Selbstverständlich ist das Steuerprinzip ebenfalls für Ein  phasenbrückengleichrichter verwendbar.

   Daneben könn  te dieselbe Anordnung auch für spannungsgeregelte       Gleichrichteranordnungen    vorgesehen werden; an Stelle  der konstanten     Hilfsgleichspannung        Ux    müssten die  Steuerimpulse für die     Phasenanschnittsteuerung    durch  eine geregelte     Hilfsstromquelle        geliefert    werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Gleich stromes aus einer Gleichrichteranordnung, bei der die an der Ausgangsleitung mit positiver Spannung liegenden Gleichrichterelemente steuerbare Gleichrichter sind, und der zu deren Durchschaltung benötigte Steuerstrom aus einer mit einem Pol an der Ausgangsleitung mit positiver Spannung angeschlossenen Hilfsstromquelle über einen Spannungsteiler entnommen wird, dadurch gekennzeich net, dass ein Element -des Spannungsteilers ,(R1, Hl) ein Transistor ist, dessen Basis-Emitterstrecke einen Teil eines in die Ausgangsleitung geschalteten Widerstandes (R6) überbrückt,

   und dessen Kollektor mit den übrigen Spannungsteilerelementen verbunden ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass bei spannungsgeregelter Steuerung der Gleichrichter der Steuerstrom für die Pha- senanschnittsteuerung durch eine geregelte Hilfsstrom quelle geliefert ist. 2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass -die Basis-Emitterstrecke mit einem Kondensator (2) überbrückt ist und der Basis das Potential über einen weiteren Widerstand (R5) zugeführt ist.

   3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der in die Ausgangsleitung geschaltete Widerstand (R6) veränderbar ist.