DE1948257B2 - Verfahren und Anordnung zur Erzeugung eines Zündimpulses mit einer hohen steilen Spitze und einem Impulsrücken - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Erzeugung eines Zündimpulses mit einer hohen steilen Spitze und einem ImpulsrückenInfo
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Description
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung
zur £rzeugung von Zündimpulsen der obengenannten Art anzugeben, mit denen die Nachteile der
bekannten Anordnungen vermieden werden. Dies wird mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß mit dem Sperren des elektronischen Schaltelements die Abiiiagnetisierungsenergie
des Impulsübertragers auf einen kapazitiven Energiespeicher übertragen und zur Erzeugung der
hohen steilen Spitze des nächsten Zündimpulses herangezogen wird. Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zündspannungsquelle und der Primärwicklung
des Impulsübertragers eine in Durchlaßrichtung gepolte erste Diode angeordnet ist, welcher einerseits
ein erster Kondensator und andererseits eine Reihenschaltung, bestehend aus einer Impedanz und einem
zweiten Kondensator mit einer im Vergleich zum ersten Kondensator großen Kapazität, parallel geschaltet
ist, wobei der zweite Kondensator über die erste Diode und eine zweite Diode in der Weise mit der Primärwicklung
des Impulsübertragers verbunden ist, daß er durch den Abmagnetisierungsstrom des Impulsübertragers
aufgeladen wird.
An Hand der F i g. 4 und 5 der Zeichnung seien zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert
In F i g. 4 sind eine Zündspannungsquelle t, ein elektronisches
Schaltelement 2, hier ein SchaUtransistor, und die Primärwicklung eines Impulsübertragers 5 in
Reihe geschaltet. Die Sekundärwicklung des Übertragers 5 ist über eine Diode 6 mit der Steuerstrecke eines
steuerbaren Stromrichterventils 7, hier eines Thyristors, verbunden. Der Thyristor 7 ist Teil einer nicht
weiter dargestellten beliebigen Stromrichterschaltung. Zwischet. der Zündspannungsquelle 1 und der Primärwicklung
des Übertragers 5 ist eine erste in Durchlaßrichtung gepolte Diode 15 angeordnet. Dieser ersten
Diode 15 ist einerseits ein erster Kondensator 11 und andererseits eine Reihenschaltung aus einer Impedanz
12 und einem zweiten Kondensator 14 parallel geschaltet. Der zweite Kondensator 14 ist über die erste Diode
15 und eine zweite Diode 13 in der Weise mit der Primärwicklung des Impulsübertragers 5 verbunden, daß
für die eine Stromrichtung ein geschlossener Stromkreis entsteht. Durch gestrichelte Darstellung ist angedeutet,
daß gegebenenfalls parallel zum zweiten Kondensator 14 eine Zenerdiode 16, bzw. ein entsprechendes
spannungsbegrenzendes Bauelement, oder eine zusätzliche Spannungsquelle 17 geringer Leistung parallel
geschaltet sein kann.
In F i g. 5 ist eine Anordnung zur Erzeugung von zwei Zündimpulsen pro Periode dargestellt. Zwei
Zündimpulse pro Periode werden für zweipulsige Stromrichterschaltungen benötigt. Entsprechend sind
für p-pulsige Stromrichterschaltungen p-Zündimpulse
pro Periode erforderlich. Prinzipiell stimmt die in F i g. 5 gezeigte Anordnung mit der in F i g. 4 dargestellten
Anordnung überein. Wegen der zu erzeugenden zwei Impulse pro Periode sind nunmehr jedoch j°-
weils zwei Transistoren 22, 21, Impulsübertrager 51, 52, erste Dioden 151, 152, erste Kondensatoren 111, 112,
Impedanzen 121,122 und zweite Dioden 131, 132 vorhanden. Die übrigen Elemente der Schaltung bleiben
unverändert. In entsprechender Weise ist auch eine Anordnung zur Erzeugung von p-Impulsen pro Periode
aufzubauen.
Die Funktionsweise der in F i g. 4 dargestellten Anordnung ist folgende.
Es sei zunächst angenommen, daß die Kondensatoren
11,14 mit der eingezeichneten Polarität aufgeladen
sind. Die Spannung dieser Kondensatoren sei beispielsweise
um den Faktor 3 größer als die Spannung der
S Zündspannungsquelle 1. Die Diode IS ist dann also gesperrt
Beim Durchschalten des Transistors 2 wird über die Leitung 18 die Summe der Spannungen von 1 und
11 an den Übertrager 5 gelegt Diese hohe Spannung erzeugt einen entsprechend steilen und hohen Zündimpuls
für den Thyristor 7. Durch die Wahl der Kapazität des Kondensators 11 kann die Impulsbreite beispielsweise
zu etwa 10 bis 30 μ$ bestimmt werden. Nach der
Entladung des Kondensators 11 wird die Diode 15 leitend,
so daß die Spannungsquelle 1 die Stromlieferung für den Impulsrücken übernimmt Die dann noch am
zweiten Kondensator 14, der eine im Vergleich zum ersten Kondensator 11 große Kapazität besitzt, liegende
Spannung wird an die Impedanz 12 gelegt Nach dem Sperren des Transistors 2 wird die Abmagnetisierungsenergie
des Impulsübertragers 5 erfindungsgemäß auf den zweiten Kondensator 14 übertragen. Das
geschieht in der Weise, daß der Übertrager 5 über die zweite Diode 13, den zweiten Kondensator 14 und die
ersie Diode 15 abmagnetisiert und damit den Kondensator 14 auflädt. Die Energie des Impulsübertragers 5
wird dabei nahezu verlustlos an den Kondensator 14 abgegeben. Die am zweiten Kondensator 14 anstehende
Spannung wird über die Impedanz 12 auf den ersten Kondensator 11 geschaltet Die Impedanz 12 kann relativ
hochohmig sein, da die Kapazität des aufzuladenden Kondensators 11 klein ist und die Zeit für die Aufladung
zwischen dem Ende des Impulses und dem Beginn des folgenden Impulses relativ groß ist Die Impedanz
kann wahlweise aus einer Drossel oder einem ohmsehen Widerstand bestehen. Beim Einsatz einer Drossel
ist in Reihe mit der Drossel eine Diode zu schalten, um Stromschwingungen zu vermeiden. Da die Verlustleistung
im Widerstand sehr gering ist empfiehlt sich dessen Einsatz aus Platz- und Preisgründen. Bei reichlich
zur Verfugung stehender Abmagnetisierungsenergie kann ein spannungsbegrenzendes Element, wie z. B.
eine Zenerdiode, parallel zum zweiten Kondensator vorgesehen werden. Falls die Magnetisierungsenergie
jedoch nicht ausreichend ist oder schon bei dem ersten
Impuls nach dem Einschalten der Anlage ein steiler und hoher impuls verlangt wird, kann parallel zum zweiten
Kondensator 14 eine zusätzliche Spannungsquelle 17 geschaltet werden. Die Leistung dieser Spannungsquelle
kann im Vergleich zur Zündspannungsquelle sehr niedrig sein. Die Zenerdiode 16 kann dabei fortgelassen
werden.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht also im wesentlichen darauf, daß die Magnetisierungsenergie,
die der Übertrager während der lmpuls-
dauer aus der Zündspannungsquelle 1 bezogen hat, an die Kondensatoren 11 und 14 abgegeben wird, wo sie
wiederum für die Erzeugung der Impulsspitze zur Verfugung
steht Der Wirkungsgrad der Anordnung ist folglich sehr gut.
Bei der Parallel- oder Reihenschaltung mehrerer Thyristoren sind gegebenenfalls mehrere parallele Impulsübertrager
notwendig. Dabei ändert sich am Prinzip der Schaltung nichts.
Die in F i g. 5 dargestellte Anordnung arbeitet nach
Die in F i g. 5 dargestellte Anordnung arbeitet nach
dem gleichen Prinzip wie die Anordnung nach F i g. 4, nur daß an Stelle eines einzigen Transistors nunmehr
zwei Transistoren im Rhythmus der zu erzeugenden Zündimpulse leitend gemacht werden. Die dazu erfor-
ichen auf die Basis der Transistoren wirkenden ier- oder Regeleinrichtungen sind nicht besonders
bestellt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Einrichtung zur Erzeugung eines Zündimpulses mit einer hohen steilen Spitze und einem Impulsrükken
zur Zündung eines steuerbaren Stromrichterventils, mit einer Zündspannungsquelle, an der in
Reihe zu einem elektronischen Schaltelement die Primärwicklung eines Impulsübertragers liegt, dessen
Sekundärwicklung der Steuerstrecke des steuerbaren Stromrichterventils parallel geschaltet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit Sperren des elektronischen Schaltelementes (2) die
Abmagnetisierungsenergie des Impulsübertragers (5\ auf einen kapazitiven Energiespeicher (11, 14)
übertragen und zur Erzeugung der hohen steilen Spitze des nächsten Zündimpulses herangezogen
wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Zündspannungsquelle (1) und der Primärwicklung des Impulsübertragers
(5) eine in Durchlaßrichtung gepolte erste Diode (15) angeordnet ist, welcher einerseits ein erster
Kondensator (11) und andererseits eine Reihenschaitung, bestehend aus einer Impedanz (12) und
einem zweiten Kondensator (14) mit einer im Vergleich zum ersten Kondensator (11) großen Kapazität,
parallel geschaltet ist und daß der zweite Kondensator (14) über die erste Diode (15) und eine
zweite Diode (13) in der Weise mit der Primärwicklung des lmpulsübertragers (5) verbunden ist, daß er
durch den Abmagnetisierungsstrom des lmpulsübertragers (5) aufgeladen wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz aus einem ohmschen
Widerstand (12) besteht.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz aus einer Drosselspule
besteht.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drosselspule eine Diode in Reihe
geschaltet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Kondensator
(14) ein spannungsbegrenzendes Element, insbesondere eine Zenerdiode (16), parallel geschaltet
ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Kondensator
(14) eine Zusatzspannungsquelle (17) parallel geschaltet ist, deren Leistung im Vergleich zur Leistung
der Zündspannungsquelle (1) gering ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Paralleloder
Reihenschaltung von mehreren steuerbaren Stromrichterventilen gegebenenfalls mehrere Impulsübertrager
primärseitig parallel geschaltet sind.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mehrpulsigen
Stromrichteranordnung jeweils eine der Pulszahl entsprechende Anzahl von elektronischen
Schaltelementen (21,22), Impulsübertragern (51,52), ersten Dioden (151, 152), ersten Kondensatoren
(111, 112), zweiten Dioden (131, 132) und Impedanzen (121,122), jedoch jeweils nur eine, allen gemeinsame
Zündspannungsquelle (1) und ein, allen gemeinsamer zweiter Kondensator (14) vorgesehen
sind.
Die Erfindung bezieht sich auf «ine -Einrichtung zur
Ei zeugung eines Zgndjmpuläes mit einer hohen steilen
' Spitze und einem jtapülsrücken zur Zündung eines
steuerbaren Stromrichterventils mit einer Zündspannungsquelle,
an der in Reihe zu einem elektronischen Schaltelement die Primärwicklung eines impulsübertragera
liegt, dessen Sekundärwicklung der Steuerstrecke des steuerbaren Stromrichterventils parallel geschaltet
ist Eine derartige Einrichtung ist bekannt (BBC-Nachrichten,
März 1968, S. 125,126).
Für die Zündung von Thyristoren werden Zündimpulse mit einer möglichst großen Steilheit und Höhe
verlangt Das gilt besonders für die Reihen- oder Parallelschaltung von Thyristoren. Bei der Reihenschaltung
ist ein gleichzeitiges Zünden der Thyristoren erforderlich,
damit der zuletzt gezündete Thyristor nicht mit Überspannung beansprucht wird. Bei der Parallelschaltung
darf der zuerst gezündete Thyristor nicht strommäßig
überlastet werden. Nach dem Zünden der Thyristören
soll außerdem die Zündbereitschaft noch einige 100 Mikrosekunden erhalten bleiben, weil die Thyristoren
durch Stromschwingungen leicht verlöschen können. In der Praxis werden daher Zündtmpulse verwendet,
wie sie in F i g. I der Zeichnung dargestellt sind.
Zündinipulse mit dieser Impulsform können auf verschiedene
Weise erzeugt werden. In den F i g. 2 und 3 sind zwei bekannte Schaltungen dargestellt (Siemens-Zeitschrift.
März 1965, S. 187, Bild 4). Bei der Schaltung nach F i g. 2 wird beim Anlegen der Spannungsquelle 1
und beim Aufsteuern des Transistors 2, der als Schalttransistor
betrieben wird, im ersten Augenblick die gesamte Spannung über den Kondensator 4 an den Impulsübertrager
5 gelegt. Die volle auf die Sekundärseite des Übertragers 5 transformierte Spannung wird über
die Diode 6 an die Steuerstrecke des Thyristors 7 geschaltet. Nach der Aufladung des Kondensators 4 wird
der Strom durch den Widerstand 3 begrenzt, so daß dann dem Thyristor 7 nur noch der Impulsrückenstrom
zugeführt wird. Der wesentliche Nachteil dieser Schaltung ist der schlechte Wirkungsgrad. Der größte Teil
der Leistung wird im Widerstand 3 umgesetzt. Die Zündspannungsquelle 1 muß sehr leistungsstark sein. In
F i g. 3 ist eine andere bekannte Schaltung mit besserem Wirkungsgrad dargestellt. Beim Aufsteuern des
Transistors 2 wird der vorher über die Zündspannungsquelle 1 und den Impulsübertrager 5 aufgeladene Kondensator
9 auf die Primärwicklung eines zweiten Übertragers 8 geschaltet, der die Spannung über die Diode
10 auf den Thyristor 7 schaltet. Da der über den zwei-
ten Übertrager 8 übertragene Impuls sehr schmal ist und daher nur eine geringe Spannungszeitfläche erforderlich
ist, genügen wenige Windungen auf dem Übertrager 8, so daß bei der geringen Übertragerstreuung
die Übertragung eines steilen Impulses möglich ist. Der
Impulsrücken wird über den Übertrager 5 und die Diode 6 übertragen. Dem Thyristor 7 wird also die Summe
der übertragenen Ströme zugeführt. Der Wirkungsgrad dieser Anordnung ist relativ gut. Der Nachteil dieser
Schaltung ist aber die Notwendigkeit eines zweiten
Übertragers. Ein weiterer Nachteil der beiden bekannten Schaltungen ist die Notwendigkeit, besondere Mittel
für die Abmagnetisierung der Übertrager vorzusehen. Dazu werden im allgemeinen entweder Zenerdioden
oder Widerstände mit Dioden in Reihe parallel zu
den Übertragern geschaltet (BBC-Nachrichten, März 1968, S. 125; DT-AS 12 79 197). Die in der Zenerdiode
oder im Widerstand umgesetzte Leistung liegt bei etwa 10% der lmpulsleistur.g, ist also recht beachtlich.
Priority Applications (3)
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DE19691948257 DE1948257C3 (de) | 1969-09-19 | 1969-09-19 | Verfahren und Anordnung zur Erzeugung eines Zündimpulses mit einer hohen steilen Spitze und einem Impulsrücken |
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1969
- 1969-09-19 DE DE19691948257 patent/DE1948257C3/de not_active Expired
-
1970
- 1970-09-17 SE SE1269470A patent/SE363445B/xx unknown
- 1970-09-17 CH CH1378770A patent/CH522328A/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |