DE2401044C2

DE2401044C2 - Elektronische Steuerschaltungsanordnung für einen Thyristor

Info

Publication number: DE2401044C2
Application number: DE19742401044
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Dipl.-Phys. Dr. 3400 Göttingen Zimmermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1974-01-10
Publication date: 1985-01-17
Also published as: DE2401044A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuerschaltungsanordnung für einen Thyristor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Stcuerschaltungsanordnung ist aus der US-PS 33 33 175, Figur 3 bekannt. Dort ist als Schalter ein Unijunction-Transistor vorgesehen, mit dessen Hilfe der Thyristor leitend gesteuert wird. Der Thyristor wird mittels eines weiteren Kondensators, der parallel zur Reihenschaltung von Steuerstrecke des Thyristors und Widerstand vorgesehen ist, leitend gehalten. Eine Abschaltung des Thyristors und damit der Last über den Unijunction-Transistor ist nicht vorgesehen, sondern erfolgt über einen eigenen Schalter im Lastkreis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand zu vermindern und unter Vermeidung eines Schalters im Lastkreis eine einfache leistungsarme An- und Abschaltung der Last an bzw. von der Wechselspannung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Bei dieser Steuerungsschaltungsanordnung wird während der Zeit, in der der Thyristor jeweils leitet, der Steuerelektrode Strom entnommen und mit diesem Strom der Kondensator aufgeladen, so daß gespeicherte Energie zur Verfugung steht, um den gelöschten Thyristor später wieder zu zünden. Durch die Anordnung eines einfachen Schalters, der auch ein elektronischer Schalter sein kann, zwischen diesem Kondensator und der Steuerelektrode des Thyristors läßt sich durch Schließen des Schalters der Thyristor zünden und durch öffnen des Schalters löschen, wenn dieser Schalter bipolar ausgebildet ist, d. h. zu einer Stromleitung in beiden Richtungen geeignet ist. Denn einerseits muß Strom von der Steuerelektrode des Thyristors zum Kondensator fließen können, andererseits muß umgekehrt auch Strom vom Kondensator zur Steuerelektrode des Thyristors fließen können. Die Anordnung eines Zweipoles im Kathodenkreis des Thyristors, der bei steigendem Strom einen sinkenden Widerstand aufweist, ist für das Zünden und den anschließenden Betrieb nozwendig, be wirkt aber auch, daß diese elektronische Steuerschal tungsanordnung unabhängig von der Größe der Last arbeitet

Diese erfindungsgemäße Steuerschaltungsanordnung läßt sich durch die im Anspruch 2 angegebenen Arbeits mittel dahingehend ausgestalten, daß in ständig wech selnder Folge eine einmalige Betätigung des Schalters zu einem Zünden, die nächste Betätigung des Schalters zu einem Löschen und die darauf wieder erfolgende Betätigung des Schalters zu einem erneuten Zünden des

Thyristors führt

Besonders einfach läßt sich der Zweipol im Kathodcnkrcis des Thyristors, der bei steigendem Sirom sinkenden Widerstand aufweist, durch die im Anspruch 3 angegebenen Arbeitsmittel realisieren.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Der Thyristor 1 ,H in dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 über einen Brückengleichrichter 2 mit dem Last widerstand 3 in Reihe geschaltet Daher vermag der Thyristor während jeder Halbwelle des Wechselstromnetzes Strom zu führen. Er wird jedoch bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung, falls er vorher leitend war, zwangsweise gelöscht. Wenn die Schaltung erstmals lig mit dem Netz verbunden wird, ist der Schalter 4 geöffnet. Der Thyristor leitet nicht. Über den hochohmigen Widerstand 5 fließt in den Kondensator 6 ein Gleichstrom, der im allgemeinen viel niedriger ist als der zur Zündung des Thyristors 1 benötigte Steuerstrom.

Wenn eine ausreichende Spannung i.ii Kondensator 6 aufgebaut ist, kann der Schalter 4 geschlossen werden. Der Thyristor 1 zündet und bleibt solange leitend, wie der Schalter 4 geschlossen ist Während des größten Teiles jeder Halbperiode fließt Strom aus der Steuer elektrode in den Kondensator. Am Ende jeder Halbpe riode wird der Thyristor gelöscht jedoch bei Beginn der nächsten Halbperiode sofort wieder gezündet, indem Strom aus dem Kondensator 6 in in die Steuerelektrode fließt Das funktioniert jedoch nur dann, wenn ein geeig neter Zweipol 7 in den Kathodenkreis eingefügt ist. An ihm fällt während der Leitphase eine höhere Spannung ab, als im Augenblick des Zündens. Der Zweipol 8 dient dazu, die am Kondensator 6 auftretende Spannung zu begrenzen.

Die Spannung, auf die sich ein Kondensator auflädt, der mit der Steuerelektrode und der Kathode eines leitenden Thyristors verbunden ist, reicht im allgemeinen nicht aus, um den gelöschten Thyristor später wieder zu zünden. Daher muß hier der Zweipol im Kathodenkreis erreichen, daß sich der Kondensator auf eine höhere Spannung auflädt als zuvor, während die zur Zündung des Thyristors erforderliche Spannung nur geringfügig höher ist als ohne den Zweipol. Durch diesen Zweipol, dessen Widerstand mit steigendem Strom sinkt, wird aber gleichzeitig auch erreicht, daß die Schaltung mit sehr verschiedenen Arbeiisslrömcn betrieben werden kann. Beim Schließen des Schalters 4 findet somit der crsl-

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malige Zündungsvorgang des Thyristors durch die am Abgriff des Spannungsteilers 5,8 vorhandene Spannung statt, bei leitendem Thyristor und geschlossenem Schalter 4 wird der Kondensator 6 aufgeladen und bewirkt in Zusammenwirken mit dem Zweipol 7, daß der Thyristor, der am Ende jeder Halbperiode des Wechselstromes gelöscht wird, zu Beginn der nächsten Halbperiode sofort wieder gezündet wird. Dies erfolgt so lange, bis der Schalter 4 geöffnet wird und durch die Verbindung der Steuerelektrode mit dem Kondensator 6 unterbrochen wird, so daß der am Ende der Halbperiode gelöschte Thyristor 1 gelöscht bleibt.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist eine Schaltung gezeigt, bei der der Schalter 10 wie ein Taster zu betätigen ist. Dieser Schalter 10 ist normalerweise geöffnet. Wird er kurzzeitig geschlossen, so zündet der Thyristor 1 und bleibt, obwohl der Schalter 10 sich nach der Betätigung wieder geöffnet hat, im Betrieb, bis der Schalter 10 wiederum kurzzeitig geschlossen wird. Hierdurch wird der Thyristor 1 gelöscht und bleibt, obwohl der Schalter 10 sich nach der Betätigung wieder in seine Offen-Steilung zurückgestellt hat, gelöscht bis der Schalter 10 erneut kurzzeitig betätigt wird.

Diese Schaltung der F i g. 2 ist aus der Schalung der F i g. 1 hergeleitet und unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch, daß zusätzlich zu dem Kondensator 6, der durch den Schalter 10 von der Steuerelektrode trennbar ist, noch ein weiterer Kondensator 9 parallel, jedoch ständig mit der Steuerelektrode des Thyristors 1 verbunden, angeordnet ist.

Hier in der Schaltung der Fig.2 weist der von der Steuerelektrode des Thyristors 1 durch den Schalter 10 getrennte Kondensator 6 eine im allgemeinen merklich höhere Kapazität als der unmittelbar mit der Steuerelektrode verbundene Kondensator 9 auf. Beim AnIegen der Spannung des Wechselstromnetzes ist der Kondensator 9 nicht geladen, daher bleibt der Thyristor gesperrt. Über den Widerstand 5 wird der Kondensator 6 aufgeladen. Seine Spannung wird durch den Zweipol 8 begrenzt. W-^nn der Schalter 10 geschlossen wird, springt die Spannung am Kondensator 9 auf einen so hohen Wert, daß der Thyristor 1 zündet. Wenn der Schalter 10 wieder öffnet, bleibt der Thyristor 1 leitend, denn der Kondensator 9 sorgt — ebenso wie der Kondensator 6 in F i g. 1 — für ein ständiges Wiederzünden des Thyristors 1. Da über dem Thyristor 1 eine nur geringe Spannung vorhanden ist, entlädt sich der Kondensator 6 über den Zweipol 8. Wird nach einiger Zeit der Schalter 10 erneut geschlossen, entlädt der Kondensator 6 den Kondensator S so weit, daß keine Zündung mehr möglich ist und der Thyristor sperrt.

Der Kondensator 6 dieni somit lediglich zur Entladung des Kondensaiors 9 in dem Fall, daß der Thyristor 1 wieder außer Betrieb gesetzt werden soll. Die Kondensatoren 6 in F i g. 1 und 2 entsprechen sich daher nur zeichnerisch rein formal, in der Funktion jedoch entspricht der Kondensator 9 der F i g. 2 dem Kondensator 6 in F i g. 1, da dieses derjenige Kondensator ist, der im Betrieb des Thyristors nach jeder Halbwelle, wenn der Thyristor gelöscht ist, für eine Wiederzündung des Thyristors sorgt.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist als Zweipol im Kathodenkreis, der bei steigendem Strom einen absinkenden Widerstand aufzuweisen hat, die Parallelschaltung eines Widerstandes 11 und einer Siliziumdiode 12 b*> gewählt. Dieses sind sehr einfache und sehr billige Bauteile. Auch bei hohem Be'.rebsslrom tritt an diesen nur ein geringer Spannungsverlust auf. Diese beiden Bauteile gewährleisten, daß die Steuerschaltungsanordnung unabhängig von der Last ständig einwandfrei arbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

24 Ol 044 Patentansprüche:

1. Elektronische Steuerschaltungsanordnung für einen Thyristor (1) der in Reihe liegend mit einem Widerstand (7) im Gleichstromzweig einer Diodenbrücke (2) vorgesehen ist, deren Wechselstromzweig wiederum in Reihe liegend mit einem Verbraucher (3) an sine Wechselspannungsquelle angeschaltet ist, wobei parallel zur Reihenschaltung von Thyristor (1) und Widerstand (7) die Reihenschaltung eines die Zündenergie speichernden Kondensators (6) mit einem weiteren Widerstand (5) vorgesehen ist und zwischen dem Verbindungspunkt von weiterem Widerstand (5) und Kondensator (6) und der Steuerelektrode des Thyristors (1) ein Schalter (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (7) zu einem Zweipol mit bei steigendem Strom sinkendem Widerstand ergänzt ist, daß der Schalter (4) bipolar ausgebildet ist und daß dem Kondenser (6) ein Entladewiderstand (8) parallelgeschäUet ist.

2. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch I mit einem weiteren Kondensator (9) parallel zur Reihenschaltung von Steuerstrecke des Thyristors (1) und Zweipol, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10) nach Art eines Tasters ausgebildet ist, der in seiner Ruhestellung geöffnet ist.

3. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, daß der Zweipol aus dem Widerstand (11) und einer parallel geschalteten Diode (12) besteht, deren Am>-'; mit der Kathode des Thyristors (1) verbunden ist