DE1262430B

DE1262430B - Steuersatz fuer einen steuerbaren Halbleitergleichrichter

Info

Publication number: DE1262430B
Application number: DEW32282A
Authority: DE
Inventors: Kent M Blossom; Deryl G Mcdaniel
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1961-05-19
Filing date: 1962-05-18
Publication date: 1968-03-07
Also published as: JPS4326199Y1; GB947758A; US3160806A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H02m

H02p
Deutsche Kl.: 21 d2-12/04

Nummer: 1 262 430

Aktenzeichen: W 32282 VIII b/21 d2

Anmeldetag: 18. Mai 1962

Auslegetag: 7. März 1968

Die Erfindung betrifft einen Steuersatz für einen steuerbaren Halbleitergleichrichter. Derartige Steuersätze haben die Aufgabe, Zündimpulse zu liefern, deren Phasenlage relativ zu einer periodischen Bezugsspannung stetig verändert werden kann. Als Bezugsspannung dient meist die Spannung der Wechselstromquelle, an die der Verbraucher über die Laststrecke des steuerbaren Halbleitergleichrichters angeschlossen ist. Durch stetige Änderung der Phasenlage der der Steuerstrecke des steuerbaren Halbleitergleichrichters zugeführten Zündimpulse relativ zu der Spannung der Wechselspannungsquelle läßt sich die dem Verbraucher zugeführte mittlere Leistung stetig steuern.

Es ist bekannt, als Steuersätze Transistorkippstufen zu verwenden. Die von derartigen Anordnungen gelieferten Impulse sind jedoch verhältnismäßig stark von Temperaturschwankungen abhängig, eine Eigenschaft, die besonders störend ist, wenn mit Hilfe solcher Sätze die von einem Dreiphasennetz an einen Verbraucher gelieferte Leistung gesteuert werden soll. Diesen Nachteil kann man zwar durch Temperaturkompensationen vermeiden, wodurch aber der Aufwand derartiger Steuersätze noch zusätzlich erhöht wird. Verwendet man Steuersätze, die auf dem Prinzip des Sperrschwingers beruhen, dann sind außerdem zusätzliche Mittel erforderlich, um die Steuerimpulse mit der zu steuernden Spannung zu synchronisieren.

Die Temperaturabhängigkeit läßt sich zum Teil durch Steuersätze vermeiden, die mit Hilfe von Magnetverstärkern arbeiten. Hierbei liegt jedoch die Steuerspannung unter Umständen während der Dauer einer ganzen Halbwelle an der Steuerstrecke eines steuerbaren Halbleitergleichrichters. Das ist besonders nachteilig, da die von dem steuerbaren Halbleitergleichrichter maximal steuerbare Leistung um so kleiner ist, je größer die Verluststärke des Steuerkreises ist. Außerdem können durch die Auf- bzw. Ummagnetisierungsvorgänge Störspannungen hervorgerufen werden, die zu Fehlzündungen führen könnten, was wieder besondere Vorkehrungen zu deren Vermeidung bedingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuersatz zu schaffen, welcher die genannten Nachteile vermeidet, dessen Ausgangsspannung also in einem weiten Temperaturbereich von Temperaturschwankungen im wesentlichen unabhängig ist, der Impulse mit steilen Anstiegsflanken und begrenztem Energiegehalt liefert und der außerdem sehr billig in der Herstellung ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem beSteuersatz für einen steuerbaren
Halbleitergleichrichter

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,

8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Deryl G. McDaniel, Lima, Ohio;

Kent M. Blossom, Ohio City, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 19. Mai 1961 (111314)·

kannten Steuersatz für einen steuerbaren Halbleitergleichrichter ausgegangen, mit dessen Steuerstrecke in Reihe zueinander ein Begrenzungswiderstand und ein Steuerspannungswiderstand verbunden ist, der über die Arbeitswicklung eines Magnetverstärkers und eine Diode an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecke des steuerbaren Halbleitergleichrichters über einen Kondensator an den Steuerspannungswiderstand angeschlossen ist und daß der Steuerstrecke eine Diode antiparallel geschaltet ist.

Über diese zuletzt genannte Diode kann sich der erwähnte Kondensator während jeder zweiten Halbwelle entladen. Dabei entsteht an der Diode eine Spannung, durch die der steuerbare Halbleitergleichrichter mit Sicherheit im gesperrten Zustand gehalten wird.

Verwendet man als Diode eine Zenerdiode, dann läßt sich zugleich die Amplitude der zugeführten Zündimpulse auf einen gewünschten zulässigen Wert, nämlich den Wert der Zenerspannung der Diode begrenzen.

Eine besonders vorteilhafte und einfache Anordnung erhält man, wenn man der Arbeitswicklung des Magnetverstärkers eine periodische Wechselspannung zuführt, die — zweckmäßig über einen Isoliertransformator — von der Stromquelle abgeleitet wird, die den Verbraucher über die Laststrecke des steuerbaren Halbleitergleichrichters speist.

809 517/272

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 1 dargestellt. Eine mit 20 bezeichnete Last ist dort über die Laststrecke 32, 33 eines steuerbaren Halbleitergleichrichters 18 an eine Wechselspannungsquelle 16 angeschlossen. Der steuerbare Halbleitergleichrichter 18 besitzt eine Steuerstrecke 32, 44, der die von dem Steuersatz gelieferten Impulse zugeführt werden.

Der Steuersatz selbst besteht im wesentlichen aus einem Magnetverstärker 26 mit einer Arbeitswicklung 24, einer Vormagnetisierungswicklung 48 und einer Steuerwicklung 46. Die Arbeitswicklung 24 ist über einen Widerstand 40 und ein Ventil 22 an die Sekundärwicklung 14 eines Transformators 10 angeschlossen, dessen Primärwicklung 12 mit den Klemmen der Wechselspannungsquelle 16 verbunden ist. Mit Hilfe eines der Wicklung 48 über die Leiter 52 und 54 zugeführten Gleichstromes wird der gewünschte Arbeitspunkt eingestellt. An die Wicklung 46 ist eine Steuerspannungsquelle 50 angeschlossen. Durch Verändern der Größe des von dieser Quelle gelieferten Gleichstromes läßt sich der Sättigungszeitpunkt des Kernes des Magnetverstärkers 26 innerhalb der Halbperiode verändern. Auf dem Kern können auch noch zusätzliche Hilfswicklungen für Überwachung und Signalisierung angeordnet sein.

An den Widerstand 40 ist die Steuerstrecke 32, 44 des steuerbaren Halbleitergleichrichters 18 über einen Kondensator 34 und einen Begrenzungswiderstand 36 angeschlossen. Der Steuerstrecke ist außerdem eine Diode 42, vorzugsweise eine Zenerdiode, antiparallel geschaltet.

Sobald der Kern des Magnetverstärkers 26 gesättigt ist, steigt die Spannung am Widerstand 40 sprungartig annähernd auf den Wert der in diesem Zeitpunkt von der Sekundärwicklung 14 des Transformators 10 gelieferten Spannung an. In F i g. 2 b ist der Verlauf der Spannung an diesem Widerstand dargestellt. Dabei ist vorausgesetzt, daß die von der Quelle 16 gelieferte Spannung den in F i g. 2 a gezeigten Verlauf hat. Über die Steuerstrecke des steuerbaren Halbleitergleichrichters 18, den Kondensator 34 und den Begrenzungswiderstand 36 fließt dann kurzzeitig ein Strom, durch den der steuerbare Halbleitergleichrichter 18 gezündet wird, so daß seine Laststrecke sehr niederohmig wird und in diesem Zustand auch bleibt, bis der über die Laststrecke fließende Strom eine nahe bei Null liegende Schwelle unterschreitet. Der Verlauf des Zündimpulses ist in F i g. 2 c dargestellt. Um die Steuerstrecke des Steuerbaren Halbleitergleichrichters vor überhöhten unzulässigen Zündimpulsen zu schützen, ist der Steuerstrecke eine Diode 42, vorzugsweise eine Zenerdiode, antiparallel geschaltet, deren Zenerspannung knapp unterhalb der maximal zulässigen Steuerspannung liegt.

Die Dauer des Zündimpulses ist im wesentlichen durch die Größe des Kondensators 34 und der Widerstände 36 und 40 bestimmt. Sobald der Kondensator voll aufgeladen ist, ist der mit der Klemme 28 verbundene Kondensatorbelag positiv. Auf Grund der Wirkung des Kondensators wird die resultierende, an der Steuerstrecke des steuerbaren Halbleitergleichrichters 18 liegende Spannung bereits vor dem Ende der betrachteten Halbperiode negativ (vgl. Fig. 2c). Durch diese negative Vorspannung wird eine Fehlzündung zu einem unerwünschten Zeitpunkt mit Sicherheit verhindert. Diese negative Vorspannung bleibt aber auch während der folgenden Halbperiode bestehen und stellt so eine einwandfreie Sperrung des steuerbaren Halbgleichrichters sicher. Dies wird ebenfalls durch den Kondensator 34 bewirkt, der sich während dieser Halbwelle über den Widerstand 40, die Diode 42 und den Widerstand 36 entlädt. Der steuerbare Halbleitergleichrichter 18 kann somit erst in der übernächsten, positiven Halbwelle gezündet werden, und zwar zu dem Zeitpunkt, in dem der Kern des Magnetverstärkers 26 erneut gesättigt wird. Dieser Zeitpunkt läßt sich durch Verändern des der Wicklung 46 zugeführten Gleichstromes einstellen.

Claims

Patentansprüche:

1. Steuersatz für einen steuerbaren Halbleitergleichrichter, mit dessen Steuerstrecke in Reihe zueinander ein Begrenzungswiderstand und ein Steuerspannungswiderstand verbunden sind, der über die Arbeitswicklung eines Magnetverstärkers und eine Diode an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecke des steuerbaren Halbleitergleichrichters (28) über einen Kondensator (34) an den Steuerspannungswiderstand (40) angeschlossen ist und daß der Steuerstrecke eine Diode (42) antiparallel geschaltet ist.

2. Steuersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Steuerstrecke antiparallel geschaltete Diode (42) eine Zenerdiode ist.

3. Steuersatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle (10) eine Spannung liefert, die synchron zu derjenigen verläuft, die einen Verbraucher (20) über die Laststrecke (32, 33) des steuerbaren Halbleitergleichrichters (18) speist.

4. Steuersatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung für den Steuersatz von der Sekundärwicklung (14) eines Transformators (10) abgegriffen ist, dessen Primärwicklung (12) an eine Spannungsquelle (16) angeschlossen ist, die den Verbraucher (20) über die Laststrecke des steuerbaren Halbleitergleichrichter (18) speist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1106 860;
schweizerische Patentschrift Nr. 216 817;
USA.-Patentschrift Nr. 2 925 546;
Funk-Technik, Nr. 11/1953, S. 347, 348;
AEG-Mitteilungen 49 (1959), S. 106.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 517/272 2.68

Bundesdruckerei Berlin