DE1256781B

DE1256781B - Tax rate for electronic switch

Info

Publication number: DE1256781B
Application number: DE1962S0081305
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerd Thiele
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-09-06
Filing date: 1962-09-06
Publication date: 1967-12-21

Description

Steuersatz für elektronische Schalter Zur Veränderung des Effektivwertes von Wechselspannungen oder des Mittelwertes von Gleichspannungen werden häufig steuerbare elektronische Schalter, wie z. B. Stromrichter oder Schalttransistoren, verwendet, die -- in beliebigen Stromrichterschaltungen angeordnet - zwischen einer Wechselspannungsquelle und einem Verbraucher liegen. In solchen Anwendungsfällen werden diese Schalter mit impulsförmigen Spannungen gesteuert. Die Größe der Verbraucherspannung ist dabei abhängig von der Lage des Beginns der Steuerspannung innerhalb der einzelnen Halbwellen der Speisewechselspannung. Es sind daher Impulsgeneratoren - im allgemeinen als Steuersätze bezeichnet - erforderlich, die derartige periodische Steuerimpulse liefern, deren Phasenlage, bezogen auf die Speisewechselspannung, abhängig von einer Steuerspannung stetig verändert werden kann.Tax rate for electronic switches To change the effective value of alternating voltages or the mean value of direct voltages are often controllable electronic switches, such as B. converters or switching transistors are used, which - arranged in any converter circuits - between an AC voltage source and a consumer. In such use cases these switches controlled with pulsed voltages. The size of the consumer voltage is included depending on the position of the start of the control voltage within the individual half-waves the alternating supply voltage. There are therefore pulse generators - generally as Designated tax rates - required that provide such periodic control pulses, their phase position, based on the alternating supply voltage, depending on a control voltage can be changed continuously.

Derartige Steuersätze sind in vielen Ausführungsformen bekannt. Manche von ihnen liefern nur sehr kurze, nadelförmige Zündimpulse. Solche Steuersätze lassen sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellen. Allerdings sind sie nicht ohne weiteres für alle Anwendungsfälle geeignet. Für den einwandfreien Betrieb von Drehstrombrückenschaltungen sind beispielsweise Impulse von einer Dauer von mindestens 60' e1. erforderlich. Darüber hinaus können solche Steuersätze bei denjenigen Stromrichteranlagen nicht oder nur beschränkt eingesetzt werden, die auf eine Gegenspannung, z. B. einer Batterie oder eines Kondensators, arbeiten. Ein Stromrichter kann bekanntlich nur zünden, wenn die Spannung an der Schaltstrecke die richtige Polarität hat, d. h. wenn die Gegenspannung kleiner als der Momentanwert der Speisewechselspannung ist. Wird der Zündimpuls vor diesem Zeitpunkt geliefert, dann bleibt der Stromrichter während der ganzen Periode gesperrt. Das läßt sich nur vermeiden, wenn der Impuls die gleiche Dauer hat wie die gewünschte Stromflußzeit. Außerdem sind Steuersätze, die nur nadelförmige Steuerimpulse liefern, für die Steuerung von Schalttransistoren ungeeignet. Charakteristisch für diese Bauelemente ist bekanntlich, daß die Dauer des Steuerstromes auch die Dauer des Laststromes bestimmt.Such tax rates are known in many embodiments. Some of them deliver only very short, needle-shaped ignition pulses. Let such tax rates can be produced with relatively little effort. However, they are not easily suitable for all applications. For the perfect operation of Three-phase bridge circuits are, for example, pulses with a duration of at least 60 'e1. necessary. In addition, such tax rates can apply to those converter systems not used or only to a limited extent that relate to a counter voltage, e.g. B. one Battery or a capacitor. As is well known, a power converter can only trigger when the voltage at the switching path has the correct polarity, d. H. if the counter voltage is less than the instantaneous value of the alternating supply voltage. If the ignition pulse is delivered before this point in time, the converter remains locked for the entire period. That can only be avoided if the impulse has the same duration as the desired current flow time. In addition, tax rates are which only supply needle-shaped control pulses for the control of switching transistors not suitable. It is known that a characteristic of these components is the duration of the control current also determines the duration of the load current.

Es sind bereits Steuersätze bekannt, die Steuerimpulse liefern, deren Dauer der gewünschten Stromflußzeit der zu steuernden Schalter entspricht. Der Aufwand für derartige Einrichtungen ist jedoch erheblich. Mit Rücksicht auf die Rationalisierung ist es aber erwünscht, einen einzigen Steuersatz in möglichst großen Stückzahlen zu fertigen. Dieser soll sich möglichst für alle vorkommenden Anwendungsfälle eignen. Trotz dieser universellen Anwendbarkeit soll aber der Aufwand möglichst niedrig sein, zumal in einer einzigen Stromrichteranlage eine größere, meist der Zahl der Zweige der Stromrichteranlage entsprechende Anzahl von Steuersätzen erforderlich ist.There are already known tax rates that provide control pulses, their Duration corresponds to the desired current flow time of the switch to be controlled. The effort however, for such facilities is significant. With regard to rationalization however, it is desirable to use a single tax rate in as large a number as possible to manufacture. This should be as suitable as possible for all possible applications. Despite this universal applicability, the effort should be as low as possible be, especially in a single converter system a larger, usually the number of Branches of the power converter system corresponding number of tax rates required is.

Die herkömmlichen Steuersätze arbeiten meist mit Kippelementen, wobei die Dauer der Zündimpulse durch RC-Glieder bestimmt ist. Auf Grund der Toleranzen der Bauelemente und vor allem der verschiedenen Temperaturabhängigkeit, insbesondere von Halbleiterbauelementen, läßt es sich auch kaum erreichen, daß die von den verschiedenen Steuersätzen einer einzigen Stromrichteranlage gelieferten Zündimpulse innerhalb der einzelnen Halbwellen der Speisewechselspannung dieselbe, durch die Steuerspannung bestimmte Phasenlage aufweisen.The conventional tax rates mostly work with tilting elements, whereby the duration of the ignition pulses is determined by RC elements. Because of the tolerances of the components and especially the various temperature dependencies, in particular of semiconductor components, it can hardly be achieved that those of the various Tax rates of a single converter system delivered ignition pulses within of the individual half-waves of the alternating supply voltage the same through the control voltage have a certain phase position.

Die Erfindung betrifft einen Steuersatz, der sich durch sehr geringen Aufwand und universelle Anwendbarkeit auszeichnet und der trotzdem die geschilderten Nachteile vermeidet.The invention relates to a tax rate that is characterized by very low Effort and universal applicability distinguish and still the described Avoids disadvantages.

Dieser Steuersatz, der periodisch Steuerimpulse liefert, deren Ende mit den Nulldurchgängen einer Speisewechselspannung übereinstimmt und deren Beginn während der einzelnen Halbwellen abhängig von einer Steuergleichspannung verändert werden kann, steuert die Durchlaßzeit von elektronischen Schaltern. Der Steuersatz ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein UND-Gatter mit zwei Eingängen vorgesehen ist, daß dem einen Eingang die an den elektronischen Schaltern liegende Wechselspannung und dem anderen Eingang eine von dieser über einen steuerbaren Phasenschieber abgeleitete Hilfswechselspannung zugeführt wird und daß mit dem Ausgangssignal des UND-Gatters ein Schaltverstärker gesteuert wird, von dessen Ausgang die Steuerimpulse abgegriffen werden. Als Phasenschieber dient dabei vorzugsweise ein Widerstand und ein Kondensator, die, in Serie geschaltet, beispielsweise von einer mittelangezapften Wicklung eines Transformators gespeist werden, der primärseitig an das Wechselspannungsnetz angeschlossen ist. Die phasenverschobene Wechselspannung läßt sich dann in bekannter Weise zwischen dem Verbindungspunkt von Kondensator und Widerstand und der Mittelanzapfung abgreifen. Zur Veränderung der Phasenlage kann der Widerstand einstellbar ausgeführt sein.This tax rate, which periodically supplies control pulses, is the end of it coincides with the zero crossings of an alternating supply voltage and their beginning changed during the individual half-waves depending on a DC control voltage controls the passage time of electronic switches. The tax rate is according to the invention characterized in that at least one AND gate with two Inputs is provided that the one input to the electronic switches lying alternating voltage and the other input one of this via a controllable Phase shifter derived auxiliary AC voltage is supplied and that with the output signal of the AND gate a switching amplifier is controlled, from whose output the control pulses be tapped. The phase shifter is preferably used a resistor and a capacitor which, connected in series, for example from a center-tapped winding of a transformer, the primary side is connected to the AC voltage network. The phase shifted AC voltage can then be established in a known manner between the connection point of the capacitor and tap resistance and the center tap. To change the phase position the resistance can be made adjustable.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird mit Rücksicht auf einen möglichst großen Steuerbereich und eine geringe Temperaturabhängigkeit im Phasenschieber die Kollektor-Basis-Strecke eines Transistors an die Gleichspannungsklemmen einer Gleichrichterbrücke angeschlossen. Die Wechselspannungsklemmen der Brücke sind in Serie über einen Kondensator an die mittelangezapfte Transformatorwicklung angeschlossen. Durch Verändern der der Emitter-Basis-Strecke des Transistors zugeführten Steuergleichspannung läßt sich der zwischen den Wechselspannungsklemmen der Gleichrichterbrücke wirksame Widerstand stetig steuern.According to a development of the invention with regard to a The largest possible control range and a low temperature dependency in the phase shifter the collector-base path of a transistor to the DC voltage terminals of a Rectifier bridge connected. The AC terminals of the bridge are in Series connected to the center-tapped transformer winding via a capacitor. By changing the DC control voltage fed to the emitter-base path of the transistor can be the effective between the AC voltage terminals of the rectifier bridge Control resistance steadily.

Als Schaltverstärker wird man zweckmäßig einen Transistor in Emitter-Schaltung verwenden, dessen Emitter-Basis-Strecke über einen Widerstand von einer Gleichspannungsquelle so vorgespannt ist, daß der Transistor voll durchgesteuert ist. Das UND-Gatter liefert jedoch normalerweise ein Steuerpotential, durch das der Transistor gesperrt wird. Nur wenn beide dem UND-Gatter zugeführten Spannungen gleichzeitig negativ (pnp-Transistoren) bzw. positiv (npn-Transistoren) sind, fällt dieses Sperrpotential weg, und der Transistor wird durchgesteuert, solange die erwähnte Bedingung am Eingang des UND-Gatters erfüllt ist. Das bedeutet aber, daß der von dem Steuersatz gelieferte Impuls mit Sicherheit immer beim Nulldurchgang der Speisewechselspannung - die ja auch am Eingang des UND-Gatters liegt - zu Ende ist. Auf diese Weise ist eine Fehlsteuerung vermieden. Außerdem ist eine Synchronisation der Steuerimpulse mit den Nulldurchgängen der Speisewechselspannung ohne zusätzlichen Aufwand erzwungen. Auf die Lage der Impulse haben somit Änderungen der Kurvenform der Speisewechselspannung keinen Eintluß. Das gleiche gilt für temperaturbedingte Änderungen der Kenndaten des Verstärkers, da dieser im Schaltbetrieb arbeitet.A transistor in an emitter circuit is expediently used as the switching amplifier use its emitter-base path via a resistor from a DC voltage source is biased so that the transistor is fully turned on. The AND gate delivers however normally a control potential by which the transistor is blocked. Only if both voltages fed to the AND gate are negative at the same time (pnp transistors) or positive (npn transistors), this blocking potential falls away, and the transistor is controlled as long as the mentioned condition is met at the input of the AND gate is. But that means that the impulse provided by the tax rate is certain always at the zero crossing of the alternating supply voltage - which is also at the input of the AND gate is - is over. In this way, incorrect control is avoided. In addition, the control pulses are synchronized with the zero crossings AC supply voltage forced without additional effort. On the position of the impulses changes in the waveform of the AC supply voltage therefore have no effect. The same applies to temperature-related changes in the characteristics of the amplifier, because this works in switching mode.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich das UND-Gatter und der Schaltverstärker zu einer Funktionseinheit zusammenfassen. Ein UND-Gatter besteht im wesentlichen aus mindestens zwei Dioden und einem Ableitwiderstand. Als Ableitwiderstand kann dabei der bereits im Schaltverstärker vorhandene Widerstand verwendet werden. Es genügt somit, die beiden Wechselspannungen über je eine Diode direkt dem Steuereingang (Basis) des Transistors des Schaltverstärkers zuzuführen.According to a further development of the invention, the AND gate and combine the switching amplifier into one functional unit. There is an AND gate essentially of at least two diodes and a bleeder resistor. As leakage resistance the resistor already in the switching amplifier can be used. It is therefore sufficient to connect the two alternating voltages directly to the control input via a diode each (Base) of the transistor of the switching amplifier to be fed.

Der beschriebene Steuersatz liefert jeweils nur während der positiven oder nur während der negativen Halbwelle der Speisewechselspannung einen Steuerimpuls. Will man, daß während jeder Halbwelle ein Steuerimpuls gegeben wird, dann empfiehlt es sich. ein zweites UND-Gatter und einen zweiten Schaltverstärker vorzusehen und dem zweiten UND-Gatter die Speisewechselspannung und die vom Phasenschieber gelieferte Wechselspannung mit 1.80° Phasenverschiebung zuzuführen. Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich hierbei, wenn man die beiden Schaltverstärker zu einer an sich bekannten Gegentaktanordnung zusammenfaßt, d. h. also, einen einzigen Ausgangstransformator mit zwei Sekundärwicklungen und einer mittelangezapften Primärwicklung verwendet. Die beiden Hälften der Primärwicklung sind dabei über die Emitter-Kollektor-Strecke je eines Transistors an eine Speisespannungsquelle angeschlossen.The tax rate described only delivers during the positive or a control pulse only during the negative half-wave of the AC supply voltage. If you want a control pulse to be given during each half-wave, then it is recommended it is. to provide a second AND gate and a second switching amplifier and the second AND gate the alternating supply voltage and that supplied by the phase shifter Supply alternating voltage with a phase shift of 1.80 °. A particularly simple one This arrangement results when you connect the two switching amplifiers to one known push-pull arrangement, d. H. so, a single output transformer used with two secondary windings and a center tapped primary winding. The two halves of the primary winding are over the emitter-collector path one transistor each connected to a supply voltage source.

Der Kern des Transformators wird vorzugsweise aus einem Material mit im wesentlichen rechteckförmiger Hystereseschleife aufgebaut. Da bei diesem Material die Remanenzfiußdichte mit der Sättigungsfiußdichte nahezu identisch ist, können an den Sekundärwicklungen keine Rückmagnetisierungsspannungen auftreten, die unter Umständen eine Fehlsteuerung veranlassen könnten.The core of the transformer is preferably made of one material with essentially rectangular hysteresis loop. As with this material the remanence flow density is almost identical to the saturation flow density No reverse magnetization voltages occur on the secondary windings that are below Certain circumstances could cause a malfunction.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 1 dargestellt.An embodiment of the invention is shown in FIG. 1 shown.

Mit 1 ist ein Phasenschieber bezeichnet, der im wesentlichen aus einem Kondensator 13 und einem Transistor 11 besteht, dessen Kollektor-Basis-Strecke an die Gleichspannungsklemmen 121 und 122 einer Gleichrichterbrücke 12 angeschlossen ist. Der Kondensator 13 ist über die Wechselspannungsklemmen 123 und 124 der Brücke 12 an eine aus den beiden Teilwicklungen 211 und 212 bestehende Sekundärwicklung eines Transformators 2 angeschlossen, dessen Primärwicklung 23 an das Wechselspannungsnetz angeschlossen wird, an das auch die elektronischen Schalter angeschlossen sind, die mit diesem Steuersatz gesteuert werden sollen. Die Mittelanzapfung zwischen den beiden Teilwicklungen 211 und 212 ist mit der einen Ausgangsklemme 161 und die Wechselstromklemme 123 der Brücke 12 mit der anderen Ausgangsklemme 162 des Phasenschiebers 1 verbunden. An diesen beiden Klemmen 161, 162 ergibt sich eine Wechselspannung, deren Phasenlage - bezogen auf -die der Transformatorprimärwicklung 23 zugeführte Wechselspannung - abhängig von einer Steuergleichspannung U, stetig zwischen Null und l80° verändert werden kann. Zu diesem Zweck wird die Steuergleichspanung US= über die Klemmen 151, 152 und einen Widerstand 14 der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 11 zugeführt. Die Größe des Widerstandes der Kollektor-Basis-Strecke - und somit des Widerstandes zwischen den Wechselstromklemmen 123 und 124 der Brücke 12 - ist so abhängig von der Größe der Steuergleichspannung U, Mit dem Ausführungsbeispiel soll für jede Halbwelle der Speisewechselspannung ein Steuerimpuls erzeugt werden. Es sind daher zwei Transistoren 51, 52 als Schaltverstärker und zwei Gatter 31, 32 vorgesehen. Die beiden Einheiten mit je einem Schaltverstärker und Gatter sind vollkommen gleichartig aufgebaut und speisen einen Gegentakttransformator 6. Der Einfachheit halber wird im folgenden mir eine der beiden Einheiten beschrieben.1 designates a phase shifter which essentially consists of a capacitor 13 and a transistor 11, the collector-base path of which is connected to the DC voltage terminals 121 and 122 of a rectifier bridge 12. The capacitor 13 is connected via the alternating voltage terminals 123 and 124 of the bridge 12 to a secondary winding consisting of the two partial windings 211 and 212 of a transformer 2, the primary winding 23 of which is connected to the alternating voltage network to which the electronic switches are also connected Tax rate should be controlled. The center tap between the two partial windings 211 and 212 is connected to one output terminal 161 and the alternating current terminal 123 of the bridge 12 is connected to the other output terminal 162 of the phase shifter 1. At these two terminals 161, 162 there is an alternating voltage, the phase position of which - in relation to the alternating voltage supplied to the transformer primary winding 23 - can be changed continuously between zero and 180 ° as a function of a control direct voltage U. For this purpose, the DC control voltage US = is fed to the emitter-base path of the transistor 11 via the terminals 151, 152 and a resistor 14. The size of the resistance of the collector-base path - and thus the resistance between the AC terminals 123 and 124 of the bridge 12 - is dependent on the size of the DC control voltage U. With the exemplary embodiment, a control pulse is to be generated for each half-wave of the AC supply voltage. Two transistors 51, 52 are therefore provided as switching amplifiers and two gates 31, 32 are provided. The two units, each with a switching amplifier and gate, have a completely identical structure and feed a push-pull transformer 6. For the sake of simplicity, one of the two units is described below.

Der Schaltverstärker mit dem Transistor 51, (52) ist mit dem UND-Gatter 31 (32) zu einer Funktionseinheit zusammengefaßt. Die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 51 (52) ist über einen Widerstand 31.3 (323) an eine Vorspannungsquelle 511 (512) angeschlossen, deren Spannung eine solche Polarität und Größe hat, daß der Transistor voll durchgesteuert ist, sofern über das UND-Gatter kein Sperrpotential an der Basis liegt. Das UND-Gatter selbst besteht aus den beiden Dioden 311 (321) und 312 (322) und dem Widerstand 313 (323). Der Diode 311 (321) wird die Ausgangsspannung des Phasenschiebers 1, der Diode 312 (322) eine phasenstarre Wechselspannung von einer weiteren Sekundärwicklung 221 (222) des Transformators 2 zugeführt. Solange eine dieser beiden Spannungen positiv ist, d. h. über eine der beiden Dioden 311, 312 (321, 322) und den Widerstand 313 (323) Strom fließen kann, ist der Transistor 51 (52) gesperrt. Ist beispielsweise die Klemme 162 (161) des Phasenschiebers 1 positiv gegenüber der Klemme 161 (162), dann fließt der Strom über das Ventil 311 (321), den Widerstand 313 (323), Vorspannungsquelle 511 (512) und das Ventil 41 (42). Die an den Klemmen 161, 162 vom Phasenschieber 1 gelieferte Spannung liegt direkt an der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 51 (52). Wegen des geringen Innenwiderstandes des Phasenschiebers 1 wird der Transistor 51 (52) gesperrt. Das gleiche gilt, wenn die von der Wicklung 221 (222) gelieferte phasenstarre Wechselspannung einen Strom über das Ventil 312 (322), den Widerstand 313 (323) und die Vorspannungsquelle 511 (512) treiben kann. Der Transistor 51 (52) kann somit nur dann leitend werden, wenn beide Spannungen, also die vom Phasenschieber 1 gelieferte und die phasenstarre Wechselspannung, eine solche Polarität haben, daß die beiden Ventile 311 (321) und 312 (322) des UND-Gatters 31/32 sperren. In diesem Fall liefert dann die Vorspannungsquelle 511 (512) einen Steuerstrom von solcher Größe, daß der Transistor 51 (52) voll durchgesteuert wird. Die Gleichspannungsquelle 50 treibt dann einen Strom über den Transistor 51 (52) und einen Teil der Primärwicklung 623 des Transformators 6, auf dem zwei Sekundärwicklungen 631 und 632 angeordnet sind. Um eine Beschleunigung des Durchsteuervorganges zu erzielen, kann in die Basiszuleitung des Transistors 51 (52) noch eine Rückkopplungswicklung geschaltet werden, die auf dem Kern des Ausgangstransformators 6 angebracht ist.The switching amplifier with the transistor 51, (52) is combined with the AND gate 31 (32) to form a functional unit. The emitter-base path of the transistor 51 (52) is connected via a resistor 31.3 (323) to a bias voltage source 511 (512), the voltage of which has such a polarity and magnitude that the transistor is fully turned on, provided that the AND- Gate has no blocking potential at the base. The AND gate itself consists of the two diodes 311 (321) and 312 (322) and the resistor 313 (323). The output voltage of the phase shifter 1 is fed to the diode 311 (321) , and a phase-locked alternating voltage from a further secondary winding 221 (222) of the transformer 2 is fed to the diode 312 (322). As long as one of these two voltages is positive, ie current can flow through one of the two diodes 311, 312 (321, 322) and the resistor 313 (323), the transistor 51 (52) is blocked. For example, if terminal 162 (161) of phase shifter 1 is positive with respect to terminal 161 (162), the current flows through valve 311 (321), resistor 313 (323), bias source 511 (512) and valve 41 (42) ). The voltage supplied by the phase shifter 1 at the terminals 161, 162 is applied directly to the emitter-base path of the transistor 51 (52). Because of the low internal resistance of the phase shifter 1, the transistor 51 (52) is blocked. The same is true when the phase-locked AC voltage supplied by winding 221 (222) can drive a current through valve 312 (322), resistor 313 (323) and bias source 511 (512). The transistor 51 (52) can therefore only become conductive when both voltages, i.e. the AC voltage supplied by the phase shifter 1 and the phase-locked AC voltage, have such a polarity that the two valves 311 (321) and 312 (322) of the AND gate 31/32 lock. In this case, the bias voltage source 511 (512) then supplies a control current of such magnitude that the transistor 51 (52) is fully turned on. The DC voltage source 50 then drives a current via the transistor 51 (52) and part of the primary winding 623 of the transformer 6, on which two secondary windings 631 and 632 are arranged. In order to accelerate the control process, a feedback winding, which is attached to the core of the output transformer 6, can also be connected to the base lead of the transistor 51 (52).

Die Arbeitsweise der Anordnung sei noch an Hand von F i g. 2 und 3 erläutert. In F i g. 2 ist der \lerlauf der phasenstarren Wechselspannung U1 -die zugleich der Speisewechselspannung entspricht -und der Verlauf der Spannung U.= dargestellt, die von dem Phasenschieber 1 geliefert wird und deren Phasenlage, bezogen auf U1, von der Steuergleichspannung U, abhängt. In F i g. 2 ist eine Phasenverschiebung von etwa 80° gezeigt.The mode of operation of the arrangement can be seen from FIG. 2 and 3 explained. In Fig. 2 shows the phase-locked alternating voltage U1 - which also corresponds to the alternating supply voltage - and the course of the voltage U. = is shown, which is supplied by the phase shifter 1 and whose phase position, based on U1, depends on the DC control voltage U. In Fig. 2 shows a phase shift of about 80 °.

Bis zum Zeitpunkt t = t1 sind beide Transistoren 51 und 52 gesperrt. Erst vom Zeitpunkt il an sind beide Spannungen U1 und UZ positiv. Diese Spannungen werden den Dioden 321 und 322 so zugeführt, daß sie von diesem Zeitpunkt an sperren und der Transistor 52 durchgesteuert wird. An der Wicklung 632 entsteht eine Spannung U63, als Steuerimpuls, die beim Nulldurchgang der Speisewechselspannung - die der phasenstarren Spannung U1 entspricht - verschwindet, da nachher der Transistor 52 von der von der Transformatorwicklung 222 über das Ventil 322 gelieferten Spannung wieder gesperrt wird. Both transistors 51 and 52 are blocked until time t = t1. Both voltages U1 and UZ are only positive from the point in time il. These voltages are fed to diodes 321 and 322 in such a way that they block from this point in time and transistor 52 is turned on. A voltage U63 arises on winding 632 as a control pulse which disappears when the alternating supply voltage - which corresponds to phase-locked voltage U1 - passes through zero, since transistor 52 is subsequently blocked again by the voltage supplied by transformer winding 222 via valve 322.

Vom Zeitpunkt r = t., an sind beide Spannungen U1 und U, negativ, so daß voraussetzungsgemäß die beiden Dioden 311 und 312 sperren. Der Transistor 51 ist daher von da an durchgesteuert, so daß an der Ausgangswicklung 631 eine Spannung U8" als Steuerimpuls entsteht, deren Verlauf und Phasenlage in F i g. 3 dargestellt ist.From the point in time r = t., Both voltages U1 and U1 are negative, so that the two diodes 311 and 312 block as required. The transistor 51 is therefore turned on from then on, so that a voltage U8 ″ is produced as a control pulse at the output winding 631 , the course and phase position of which is shown in FIG.

Man erkennt also, daß der Beginn der Steuerimpulse bestimmt ist durch den Nulldurchgang der Hilfswechselspannung U2, deren Phasenlage gegenüber der Speisewechselspannung U1 stetig einstellbar ist. Das Ende der Steuerimpulse ist durch die Nulldurchgänge der Speisewechselspannung Ui selbst bestimmt.So you can see that the start of the control pulses is determined by the zero crossing of the auxiliary AC voltage U2, its phase position in relation to the AC supply voltage U1 is continuously adjustable. The end of the control pulses is through the zero crossings the alternating supply voltage Ui itself is determined.

Ein anderes Ausführungsbeispiel für den in F i g. 1 mit 1 bezeichneten Phasenschieber ist in F i g. 4 dargestellt. Dabei wird der Transistor 11, der über einen aus den Widerständen 14 und 45 bestehenden Spannungsteiler abhängig von der Steuergleichspannung U,t gesteuert wird, in Kollektorschaltung betrieben. Der Widerstand des RC-Gliedes des Phasenschiebers besteht aus dem Widerstand 43 und dem Ventil 41 bzw. dem Widerstand 44 und dem Ventil 42. Die Bezeichnung und Schaltung der übrigen Bauelemente entspricht dem Phasenschieber nach F i g. 1. Die Änderung der Phasenlage der an den Klemmen 161, 162 abgreifbaren Spannung U2 ist darauf zurückzuführen, daß der Spannungsabfall an den Widerständen 43, 44 von der Größe der Steuergleichspannung U,t abhängig ist und daß aus diesem Grund der Zeitpunkt, in dem die Dioden 41 bzw. 42 leitend werden, ebenfalls von dieser Steuergleichspannung abhängt.Another embodiment for the in FIG. 1 phase shifter labeled 1 is shown in FIG. 4 shown. The transistor 11, which is controlled via a voltage divider consisting of the resistors 14 and 45 as a function of the DC control voltage U, t, is operated in a collector circuit. The resistance of the RC element of the phase shifter consists of the resistor 43 and the valve 41 or the resistor 44 and the valve 42. The designation and circuit of the other components corresponds to the phase shifter according to FIG. 1. The change in the phase position of the voltage U2 that can be tapped off at the terminals 161, 162 is due to the fact that the voltage drop across the resistors 43, 44 depends on the magnitude of the DC control voltage U, t and that, for this reason, the point in time at which the Diodes 41 and 42 are conductive, also depends on this DC control voltage.

Mit Hilfe des Steuersatzes nach F i g. 1 kann beispielsweise die Spannung an einen Verbraucher gesteuert werden, der über zwei antiparallel geschaltete steuerbare Ventile an ein einphasiges Wechselspannungsspeisenetz angeschlossen ist. Die Erfindung ist aber auch schon ohne weiteres zur Steueruna von steuerbaren Ventilen in mehrphasigen Stromrichteranordnungen, z. B. in Drehstrombrückenschaltung, anwendbar. Man wird in diesem Fall Steuereinheiten mit einem einzigen Impulsausgang verwenden und jedem steuerbaren Ventil bzw. jedem Zweig des Stromrichters eine Steuereinheit zuordnen. Die Speisewechselspannung für die Steuereinheit - in F i g. 1 der Wicklung 23 zugeführt - kann dabei direkt von dem gleichen Stromrichterzweig abgeleitet werden. Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung ist jedoch dann nicht ohne weiteres geeignet, wenn der Steuerimpuls bereits vor dem Stromnulldurchgang der betreffenden Spannung enden soll. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Steuereinheiten zur Steuerung von steuerbaren Ventilen in Drehstrombrückenschaltung angewendet werden sollen. Dort beträgt bekanntlich der maximale Phasenwinkel nur 60 bzw. 120°. Der Zündimpuls müßte jeweils beim natürlichen Kommutierungszeitpunkt enden.With the help of the tax rate according to FIG. For example, 1 can be the voltage can be controlled to a consumer, the controllable via two anti-parallel switched Valves is connected to a single-phase AC supply network. The invention but is also readily available for controlling controllable valves in multiphase Converter arrangements, e.g. B. in three-phase bridge circuit, applicable. You will in this case use control units with a single pulse output and each assign a controllable valve or each branch of the converter to a control unit. The AC supply voltage for the control unit - in F i g. 1 of the winding 23 is supplied - can be derived directly from the same converter branch. In the F i g. However, the arrangement shown in FIG. 1 is not readily suitable if the control pulse ends before the voltage in question crosses zero target. This is the case, for example, when the control units are used to control controllable valves in three-phase bridge circuit are to be used. there As is well known, the maximum phase angle is only 60 or 120 °. The ignition pulse should each end at the natural commutation time.

Eine solche vorzeitige Beendigung des Zündimpulses läßt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß das UND-Gatter mit einem weiteren Eingang versehen wird, dem die Spannung der Schaltstrecke des steuerbaren Ventils zugeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig.5.Such a premature termination of the ignition pulse subsides achieve a development of the invention in that the AND gate with a Another input is provided to which the voltage of the switching path of the controllable Valve is supplied. An exemplary embodiment is shown in FIG.

Soweit die Bauelemente in F i g. 5 mit denen in F i g. 1 übereinstimmen, sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist jedoch an die Basis des Transistors 51 eine weitere Diode 55 angeschlossen. Dieser Diode 55 wird über einen aus einem Widerstand 541 und einer Zenerdiode 542 bestehenden Spannungsteiler die an der Schaltstrecke des steuerbaren Ventils 53 liegende Spannung zugeführt. Die Spannung an diesem Ventil - das nach dem Kommutierungszeitpunkt sperrt - steigt sprungartig an. Durch diese durch die Zenerdiode 542 begrenzte Spannung wird der Transistor 51 gesperrt, unabhängig von der Größe der Polarität der an den anderen beiden Eingängen des UND-Gatters liegenden Wechselspannungen U1 und U,.As far as the components in FIG. 5 with those in F i g. 1 correspond, they are provided with the same reference numerals. In contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 1, however, a further diode 55 is connected to the base of the transistor 51. The voltage across the switching path of the controllable valve 53 is fed to this diode 55 via a voltage divider consisting of a resistor 541 and a Zener diode 542. The voltage at this valve - which blocks after the commutation time - increases suddenly. The transistor 51 is blocked by this voltage, which is limited by the Zener diode 542, regardless of the magnitude of the polarity of the alternating voltages U1 and U1 applied to the other two inputs of the AND gate.

In manchen Anwendungsfällen wird eine Potentialtrennung zwischen dem Eingang des UND-Gatters und der Laststrecke des steuerbaren Ventils erwünscht sein. Dies kann mit Hilfe eines Übertragers erreicht werden, der jedoch mit einer zusätzlichen Rückmagnetisierungswicklung versehen sein muß. Zur Veranschaulichung dieses Gedankens dient F i g. 6, in der eine mit sechs steuerbaren Ventilen 61 bis 66 bestückte Stromrichteranordnung in Drehbrückenschaltung dargestellt ist. Der übersichtlichkeit halber ist nur der dem Ventil 61 zugeordnete Steuertransformator 67 dargestellt. Die Primärwicklung 672 ist über ein Ventil 682 der Schaltstrecke des Ventils 61 parallel geschaltet. Die Rückmagnetisierungswicklung 673 ist über ein Ventil 683 an die Klemme W angeschlossen. Die Steuerspannung U3 für das UND-Gatter kann von der Sekundärwicklung 671 abgegriffen werden. Eine derartige Anordnung ist für jeden Zweig der Stromrichteranordnung vorzusehen. Die Primärwicklung 672 und die Rückmagnetisierungswicklungen 673 sind dabei immer zyklisch vertauscht an die drei Klemmen U, V, W anzuschließen (UW - wie dargestellt; V U; WV).In some applications, electrical isolation between the input of the AND gate and the load path of the controllable valve is desirable. This can be achieved with the help of a transformer, which, however, must be provided with an additional magnetization winding. F i g serves to illustrate this idea. 6, in which a power converter arrangement equipped with six controllable valves 61 to 66 is shown in a rotary bridge circuit. For the sake of clarity, only the control transformer 67 assigned to the valve 61 is shown. The primary winding 672 is connected in parallel to the switching path of the valve 61 via a valve 682. The reverse magnetization winding 673 is connected to the W terminal via a valve 683. The control voltage U3 for the AND gate can be tapped from the secondary winding 671. Such an arrangement is to be provided for each branch of the converter arrangement. The primary winding 672 and the reverse magnetization windings 673 are always to be connected cyclically reversed to the three terminals U, V, W (UW - as shown; VU; WV).

Claims

Claims: 1. Tax rate that periodically supplies control pulses, the end of which coincides with the zero crossings of an AC supply voltage and the beginning of which can be changed during the individual half-waves depending on a DC control voltage, for controlling the passage time of electronic switches, characterized in that at least one AND Gate (31; 32) with two inputs is provided that one input is supplied with the alternating voltage (Ui) applied to the electronic switches and the other input is supplied with an auxiliary voltage (Uz) derived therefrom via a controllable phase shifter (1) and that with the output signal of the AND gate (31; 32) a switching amplifier is controlled, from whose output the control pulses are tapped.

2. Tax rate according to claim 1, characterized in that in the phase shifter (1) the collector-base path of a transistor (11) is connected to the DC voltage terminals (121, 122) of a rectifier bridge (12) and this bridge with its AC voltage terminals (123 , 124) is connected in series with a capacitor (13).

3. Tax rate according to claim 2, characterized in that the emitter-base path of the transistor (11) the DC control voltage (Ust) is supplied.

4. Tax rate according to one of claims 1 to 3, characterized in that a transistor (51; 52) in an emitter circuit is used as the switching amplifier, the emitter-base path of which via a resistor (313; 323) from a DC voltage source (511; 512) is biased so that the transistor is fully turned on.

5. A control set according to claim 4, characterized in that the AND gate (31; 32) and the switching amplifier are combined to form a functional unit and that two diodes (311, 312; 321, 322) are connected to an input of the gate (31; 32 ) and are connected directly to the base of the transistor (51; 52).

6. Tax rate according to claim 5, characterized characterized in that the primary winding in the emitter-collector circuit of the transistor (51; 52) (623) of a transformer (6), of whose secondary winding (631; 632) the Control pulses are tapped.

7. A control set according to claim 5 and 6, characterized in that two switching amplifiers and two AND gates (31, 32) - each combined to form a functional unit - work together with a common output transformer (6) with a central tapped primary winding (623), the two secondary windings (631, 632) . B.

Tax rate according to Claim 7, characterized in that the second AND gate the same alternating voltages are supplied as the first, but with 180 ° phase shift.

9. Tax rate according to claim 6 and 7, characterized in that that the core of the transformer (6) is made of a material with a substantially rectangular shape There is a hysteresis loop.