DE1613650C - Steuergerat fur Thyristoren - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für z. B. präzise Maschinenbahnbewegungen vom Still-

Thyristoren. stand bis zur Höchstgeschwindigkeit, Bremsvorgänge

Bekannte Steuergeräte sind schaltungstechnisch so od. dgl. mittels Thyristor-Steuerschaltungen beaufgebaut, daß ihre Tastimpulse entweder phasen- herrscht werden. Der präzise Impulseinsatz wird bei gleich oder in einem beschränkt veränderbaren Pha- 5 geringem Schaltungsaufwand mittels eines einstufisenwinkelbereich zur Thyristor-Betriebswechselspan- gen Sperrschwingers dadurch erzielt, daß die Basis nung den Steueranschluß eines Thyristors erreichen. eines npn-Transistors des Sperrschwingers über eine Ein ideelles Betriebsverhalten des Thyristors vor- besondere Triggerdiode von der negativen Halbausgesetzt ergibt sich bei einer phasengleichen Zün- welle der phasengleichen Thyristor-Betriebswechseidung der maximale Energiedurchlaß, während bei io spannung gesteuert ist. '.

einem variablen Ziindeinsatz in Abhängigkeit von Der Phasenwinkelbereich für die Zündimpulse ist der Phasenlage zur Thyristor-Betriebswechselspan- manuell mittels der Steuerwiderstände für jede HaIbnung ein verminderter Energiedurchlaß erzielt wird. welle getrennt einstellbar. Er ist aber auch mit der Um den Schaltungsaufwand gering zu halten, wird Steuergleichspannung automatisch für beide HaIbdie Betriebswechselspannung für die Steuergeräte 15 wellen gemeinsam einstellbar, wodurch Regel- und phasenstarr der Thyristor-Betriebswechselspannung Steueraufgaben sowohl für Wechsel- als auch Drehentnommen. Dies hat in Verbindung mit den physi- Stromsysteme lösbar sind.

kaiischen Eigenschaften der verwendeten Transistor- Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, schaltungen zur Folge, daß der Zündimpuls nur daß unter Fortfall der Steuergleichspannungsquelle innerhalb eines beschränkten Phasenwinkelbereiches 20 ein Steuerpotentiometer vorgesehen ist, dessen eines von z. B. 5° bis 170° einstellbar ist, dessen Genauig- Ende mit dem Verbindungspunkt der positiven Pole keit zusätzlichen Schwankungen infolge Tempera- der Einweggleichrichterstufen und dessen anderes tür- oder Spannungsdriftvorgängen unterworfen ist. Ende mit dem Verbindungspunkt der beiden ersten Hierdurch sind die Grenzwerte für den Einsatz von Dioden verbunden ist und dessen Abgriff mit dem Thyristor-Steuerschaltungen vorgegeben, die vielen 25 Verbindungspunkt der beiden zweiten Dioden verAnforderungen nicht genügen. bunden ist.

Diese Nachteile werden mit einem Steuergerät für An Hand eines Ausführungsbeispiels sei die ErThyristoren beseitigt, das erfindungsgemäß dadurch findung näher beschrieben. Es zeigt gekennzeichnet ist, daß an einer Betriebswechsel- Fig. 1 ein Schaltbild eines Steuergerätes füi spannung ein Eingangstransformator liegt, der. zwei 30 Thyristoren,

Sekundärwicklungen aufweist, von denen jede jeweils F i g. 2 Phasenwinkelbeziehungen für das Steuer-

über eine Einweggleichrichterstufe mit einem Ventil gerät nach Fig. 1.

einen Sperrschwinger mit einem Transistor speist, in F i g. 1 zeigt das Schaltbild eines Steuergerätes für dessen Emitter-Zuleitung die Primärwicklung eines Thyristoren, dessen elektrisches Betriebsverhalten Impulstransformators eingeschaltet ist, dessen Se- 35 Phasenwinkelbeziehung zwischen einer Betriebswechkundärwicklung Zündimpulse für einen Thyristor selspannung 25 und einem Thyristor-Arbeitsbereich entnehmbar sind, und daß in der Kollektorzuleitung 28, 29 in den F i g. 2 a bis 2 e dargestellt ist. Aus jeweils die Primärwicklung eines Rückkopplungs- der Betriebswechselspannung 25 für die zu steuerntransformators eingeschaltet ist, dessen Sekundär- den Thyristoren wird phasenstarr über die Klemme wicklung einerseits mit der Basis des Transistors 40 -21 und 22 mittels eines Eingangstransformators I und andererseits über einen Kondensator mit dem die Betriebswechselspannung für das Thyristor-. negativen Pol der Einweggleichrichterstufe verbun- Steuergerät gewonnen. An der Sekundärwicklung la den ist, und daß ferner die positiven Pole der Ein- ist über eine Einweggleichrichterstufe, bestehend aus weggleichrichterstufen direkt miteinander und die einem Ventil 2 und einem Glättungskondensator 3 negativen Pole der Einweggleichrichterstufen über 45 die einstufige Sperrschwingerstufe mit dem Transierste Dioden miteinander verbunden sind, während _stor 8 angeschlossen, deren Arbeitsbereich der posidie Verbindungspunkte von Kondensator und Sekun- tiven Halbweile der Betriebswechselspannung 25 zudärwicklung des Rückkopplungstransformators je- geordnet ist. Gleichermaßen ist an der Sekundärweils über einen Steuerwiderstand und eine zweite wicklung Ib über eine Einweggleichrichterstufe, beDiode miteinander verbunden sind, und daß außer- 50 stehend aus dem Ventil 2 α und dem Glättungskondem zwischen dem Verbindungspunkt der beiden densator3a, die einstufige Sperrschwingerstufe mit zweiten Dioden und dem Verbindungspunkt der dem Transistor 8 a angeschlossen, deren Arbeitspositiven Pole der Einweggleichrichterstufen eine bereich der negativen Halbwelle der Betriebswechsel-Steuergleichspanniingsquelle eingeschaltet ist, und spannung· 25 entspricht. In der Kollektor-Zuleitung daß ferner außerdem der Verbindungspunkt von 55 des npn-Transistors 8 ist ein Rückkopplungstransfor-Koiidunsator und Sekundärwicklung des Riickkopp- mator 6 mit hohem Sättigungsgrad angeordnet, deslungstransformators jeweils über eine Triggerdiode _Sen Primärwicklung mit einer Gegenfeldlöschdiode 7 und einen weiteren Widerstand mit dem Verbin- versehen und dessen Sekundärwicklung dem Basisdungspunkt von zugehöriger Sekundärwicklung des kreis zugeordnet ist. In der Emitter-Zuleitung ist ein Eingangstransformators und Anode des Ventils der 60 niit hohem Sättigungsgrad versehener Impulstransfor-F.inweggleichrichterstufe derart verbunden ist, daß mator 9 angeordnet, dessen Primärwicklung mit einer der Sperrschwinger durch die negative Halbwelie dei Gegenfeldlöschdiode 10 geshuntet ist. Die Basisspan-Betriebswechsel.'ipannung getastet ist. nung resultiert als Summcnkoniponentü aus der Lade- _ Mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät für Thy- spannung des Kondensator 13, der über den Steuerristoren sind Zündimpulse innerhalb eines Phasen- 65 widerstand 14 und das Steuerpotentiometer 17 in winkelbereichs von 0° bis über 180° hinaus mit Reihenschaltung mit einer zweiten Diode 15 zugegrößter Genauigkeit und zeitlicher Stabilität manu- führten positiven Steuerspannung, sowie der erfinell oder automatisch einstellbar. Hierdurch können dungsgcniäß über die Triggerdiode 4 und den in

Reihe geschalteten weiteren Widerstand 5 wirksamen negativen Triggerspannung. Die zweiten Dioden 15. 15« und die ersten Dioden 16, und 16 a bewirken eine polsynchrone Stromrichtung für die Sperrschwingerstufen bei gegenphasiger Halbwelle der Betriebswechselspannung 25. Während einer negativen Halbwelle der Betriebswechselspannung 25 wird die Basisspannung des Transistors 8 durch die Triggerdiode 4 stark negativ gesteuert; so daß der Transistor 8 gesperrt ist und der Kondensator 13 negativ aufgeladen wird. Durchläuft in zeitlicher Folge die Betriebswechselspannung 25 den Phasenwinkel 0° und bildet sich zur positiven Halbwelle aus, so sperrt die Triggerdiode 4, und damit entfällt abrupt die negative Triggerspannung an der Basis. Gegenüber der basiswirksamen negativen Ladespannung des Kondensators 13 wird nunmehr die über das Steuerpotentiometer 17, die zweite Diode 15 und den Steuerwiderstand 14 anstehende positive Steuerspan- ■ nung wirksam, so daß die Basisspannung nunmehr Summenkomponente dieser beiden gegenpoligen Gleichspannungen ist. Durch die positive Steuerspannung wird die negative Ladespannung des Kondensators 13 abgebaut, so daß schließlich die positive Steuerspannung basiswirksam wird und damit die Sperrung für die npn-Halbleiterstrecke des Transistors 8 aufgehoben ist. Hierdurch wird der Sperrschwinger in bekannter Betriebsweise impulswirksam. Die erzeugten Tastimpulse, deren Amplitudenhöhe, Impulsbreite und Flankensteilheit durch die Auswahl der Schaltungselemente bestimmbar ist. sind über den Impulstransformator 9 auskoppelbar und stehen, über eine Anpassungsschaltung, bestehend aus den Festwiderständen 11 und 12 an den Klemmen 23 und 24 für den Anschluß des zu steuernden Thyristors bereit. Durchläuft in zeitlicher Folge die Betriebswechselspannung 25 den Phasenwinkel 180° und bildet sich zur negativen Halbwelle aus, so wird die Triggerdiode 4 durchlässig und damit die Summenkomponente der wirksamen Basisspannung negativ. Dies hat zur Folge, daß die npn-Halbleiterstrecke des Transistors 8 gesperrt wird, somit der Impulsbetrieb des Sperrschwingers beendet ist. Die erfindungsgemäß mit negativer Halbwelle getriggerte Summenkomponente der wirksamen Basisspdnnung bestimmt den Start- und Endzeitpunkt für den Impulsbetrieb des Sperrschwingers, dessen Phasenwinkelbereich 26 in bezug auf die Betriebswechselspannung 25 mittels des Steuerwiderstandes 14 durch die Größe der positiven Steuerspannung wählbar ist.

Der Sperrschwinger mit dem Transistor 8a ist mit seiner Impulsbetriebszeit der negativen Halbwelle der Betriebswechselspannung 25 zugeordnet, daher phasenumgekehrt aufgebaut, in seinem Betriebsverhalten jedoch den vorstehenden Ausführungen entsprechend.

Der mögliche Phasenwinkelbereich 26, 27 der beiden Sperrschwingerstufen 8 und 8a ist mit den Steuerwiderständen 14,14a und mit einem Steuerpotentiometer 17 von 0° bis über 180° bzw. von 180° bis über 360° hinaus einstellbar.

Die Arbeitsweise des Steuergerätes ist in Fig. 2d und 2e für einen Zündzeitpunkt beim Phasenwinkel von 90° dargestellt. Innerhalb der für das Steuergerät und die Thyristoren phasenstarr wirksamen Betriebswechselspannung 25 wird die Sperrschwingerstufe 8 impulswirksam in dem Phasenwinkelbereich von 90° bis 180° und die Sperrschwingerstufe 8a impulswirksam in dem Phasenwinkelbereich von 270° bis 360°. Hierdurch werden die zu steuernden Thyristoren zwangläufig bei einem Phasenwinkel von 90° bzw. 270° gezündet und durch den Amplitudengang der Betriebswechselspannung 25 bei einem Phasenwinkel von 180° bzw. 360° gelöscht. Von den beiden zu steuernden Thyristoren werden daher die Energieanteile 28 und 29 den nachgeschalteten Verbrauchern zugeführt.

Für automatische Steuereinrichtungen kann der Phasenwinkelbereich 26, 27 und damit der wirksame Energieinhalt 28 und 29 auch durch eine über die Klemmen 18,19 zugeführte Steuerspannung eingestellt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuergerät für Thyristoren, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Betriebswechselspannung (25) ein Eingangstransformator (1) liegt, der zwei Sekundärwicklungen (la, 16) aufweist, von denen jede jeweils über eine'Einweggleichrichterstufe mit einem Ventil (2; 2a) einen Sperrschwinger mit einem Transistor (8; 8 a) speist, in dessen Emitter-Zuleitung die Primärwicklung eines Impulstransformators (9; 9 a) eingeschaltet ist, dessen Sekundärwicklung Zündimpulse für einen Thyristor entnehmbar sind, und daß in der Kollektorzuleitung jeweils die Primärwicklung eines Rückkopplungstransformators (6; 6 a) eingeschaltet ist, dessen Sekundärwicklung einerseits mit der Basis des Transistors (8; 8 a) und andererseits über einen Kondensator (13; 13a) mit dem negativen Pol der Einweggleichrichterstufe verbunden ist, und daß ferner die positiven Pole der Einweggleichrichterstufen direkt miteinander und die negativen Pole der Einweggleichrichterstufen über erste Dioden (16, 16a) miteinander verbunden sind, während die Verbindungspunkte von Kondensator (13; 13 a) und Sekundärwicklung des Rückkopplungstränsformators (6; 6 a) jeweils über einen Steuerwiderstand (14; 14a) und eine zweite Diode (15; 15 a) miteinander verbunden sind, und daß außerdem zwischen dem Verbindungspunkt (19) der beiden zweiten Dioden (15, 15 a) und dem Verbindungspunkt (18) der positiven Pole der Einweggleichrichterstufen eine Steuergleichspannungsquelle eingeschaltet ist und daß ferner außerdem der Verbindungspunkt von Kondensator (13; 13a) und Sekundärwicklung des Rückkopplungstransformators (6; 6a) jeweils über eine Triggerdiode (4; 4a) und einen weiteren Widerstand (5; 5a) mit dem Verbindungspunkt von zugehöriger Sekundärwicklung (la; Ib) des Eingangstransformators (I) und Anode des Ventils (2; 2 a) der Einweggleichrichterstufe derart verbunden ist, daß der Sperrschwinger durch die negative Halbwelle der Betriebswechselspannung (25) getastet ist.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Fortfall der Steuergleichspannungsquelle ein Steuerpotentiometer (17) vorgesehen ist, dessen eines Ende mit dem Verbindungspunkt (18) der positiven Pole der Ein-

weggleich richterstufen und dessen anderes Ende mit dem Verbindungspunkt(20) der beiden ersten Dioden (16,16a) verbunden ist und dessen Abgriff mit dem Verbindungspunkt (19) der beiden zweiten Dioden (15,15 a) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen