DE2609578C3

DE2609578C3 - Lastgefuhrte Thyristor Wechselrichterschaltung

Info

Publication number: DE2609578C3
Application number: DE2609578A
Authority: DE
Inventors: Kouzi Funakoshi; Hideyuki Takatsuki Kominami; Takumi Neyagawa Mizukawa; Masatatsu Nakamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1976-03-08
Publication date: 1980-06-26
Also published as: US4065802A; DE2609578B2; AU1155976A; SE413732B; NL7602303A; NL173338B; DE2609578A1; NL173338C; FR2303438A1; CA1069186A; JPS51103333A; SE7602704L; FR2303438B3; GB1531365A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lastgeführte Thyristor-Wechselrichterschaltung zur Versorgung einer Last mit Wechselstrom, insbesondere einer Heizspule eines Induktions-Kochherdes, mit einem Lastschalter, einer Steuerschaltung zur Ansteuerung des Thyristors und einer Schutzschaltung zum Anhalten des Wechselrichterbetriebs bei einem Kommutierungsfehler, die eine die Stromführung des Thyristors feststellende Detektorschaltung zur Unterdrückung der Abgabe von Steuerimpulsen an den Thyristor enthält.

Aus der DE-AS 17 63321 ist eine solche lastgeführte Thyristor-Wechselrichterschaltung bekannt, bei der jedoch zwei in Reihe liegende Thyristoren vorgesehen sind, die abwechselnd durchgeschaltet werden. Dabei kann der eine Thyristor erst dann gezündet werden, wenn der andere Thyristor bereits gelöscht ist. Zu diesem Zweck ist eine Detektorschaltung vorgesehen, welche jeweils die Stromführung des einen Thyristors feststellt und die Zündung des anderen Thyristors verhindert, solange der eine Thyristor leitet. Damit ist bei dieser Art einer lastgeführten Wech-

> selrichterschaltung eine Schutzschaltung zur Verhinderung interner Kurzschlüsse, die bei einer durch Kommutierungsfehler hervorgerufenen gleichzeitigen Stromführung beider Thyristoren auftreten können, bewirkt. Eine derartige bekannte Schutzschaltung erfordert jedoch das Vorhandensein zweier gegenphasig betriebener Thyristoren. Die eingangs genannte Thyristor-Wechselrichterschaltung benützt jedoch nur einen einzigen Thyristor, so daß die bekannte Schutzschaltung hier nicht anwendbar ist.

> Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine lastgeführte Thyristor-Wechselrichterschaltung der eingangs genannten Art einen optimalen Schutz gegen Kommutierungsstörungen und auftretende Überspannungen bei einer möglichst geringen Anzahl von Schaltvorgängen des Lastschalters zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Detektorschaltung anspricht, wenn die Leitperiode des Thyristors eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet, ohne den Lastschalter zu betätigen, und daß getrennt von der Leitperioden-Detektorschaltung eine Spannungs-Detektorschaltung vorgesehen ist, die anspricht, wenn die Sperrspannung des Thyristors einen vorgegebenen Schutzpegel übersteigt, nachdem die Oszillation des Thyristors unterbrochen ist, und die die Abgabe eines Gleichspannungs-Steuersignals an den Thyristor zu dessen Durchsteuerung und zur Betätigung des Lastschalters auslöst.

Damit ist bei der erfindungsgemäßen lastgeführten Thyristor-Wechselrichterschaltung ein sehr wirkungsvoller Schutz gegen Kommutierungsstörungen und hohe Spannungsstöße aufgrund plötzlicher Belastungsänderungen erreicht, so daß die Gefahr von Zerstörungen von Halbleiterbauelementen vermieden ist. Die Detektorschaltung zur Unterdrückung der Abgabe von Steuerimpulsen an den Thyristor spricht erst dann zur Verhinderung einer Stfcuerimpulsabgabe an, wenn die Leitperiode des Thyristors infolge eines Kommutierungsfehlers eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet. Dann wird zunächst nur der Wechselrichterbetrieb angehalten, ohne jedoch den Lastschalter zu betätigen. Erst wenn die Sperrspannung des Thyristors einen vorgegebenen Wert überschreitet, und den Thyristor zu zerstören droht, spricht ein Spannungsdetektor zur Betätigung des Lastschalters an, wobei gleichzeitig der Thyristor durchgesteuert wird. Damit ist die Anzahl der Schaltvorgänge des Lastschalters, der ein empfindliches Bauelement darstellt, auf ein Mindestmaß reduziert.

In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen lastgeführten Wechselrichterschaltung ist ein Schalter für die Inbetriebnahme und Außerbetriebnahme der Steuerschaltung, ein Heizspulenschalter und ein die beiden Schalter derart miteinander koppelnder Betätigungsmechanismus vorgesehen, daß der Schalter für die Steuerschaltung stets vor dem Heizspulenschalter betätigt wird. Damit wird zusätzlich verhindert, daß aufgrund des Schaltens einer induktiven Belastung in der Wechselrichterschaltung Spannungsstöße auftreten.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, worin die Erfindung anhand von Beispie-

len beschrieben ist. Es zeigt

Fig. 1 eine lastgeführte Transistor-Wechselrichterschaltung mit einer Schutzschaltung zum Anhalten des Wechselrichterbetriebs bei einem Xommutierungsfehler,

Fig. 2 und 3 Strom- und Spannungs verlaufe bei einem Kommutierungsfehler der Wechselrichterschaltung nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Blockschaltplan der Schutzschaltung, Fig. 5 im einzelnen einen Verdrahtungsplan einer beispielsweisen Ausführung der Schutzschaltung in Fig. 4.

Eine Induktionsheizvorrichtung wie die Heizspule eines Induktions-Kochherdes verwendet üblicherweise eine lastgeführte Thyristor-Wechselrichterschaltung, die mit einer hohen Frequenz von etwa einigen kHz bis einigen zehn kHz arbeitet. Wenn ein Thyristor, beispielsweise ein gesteuerter Siliciumgleichrichter, der Wechselrichterschaltuns aufgrund einer Änderung der Belastungsbedingungen des zu heizenden Gegenstandes nicht kommutiert und der Thyristor aus seinem leitenden Zustand durch den oszillierenden Strom ausgeschaltet wird, ist die Sperrspannung am Thyristor räch dem Kommutierungsfehler sehr hoch und kann über der Durchbruchsspannung des Thyristors liegen, so daß dieser zerstört werden kann. Um einen solchen Durchbruch zu vermeiden, kann ein Thyristor mit höherer Durchbruchspannung und mit höherer Grenzfrequenz seines Betriebsbereiches verwendet werden, die Herstellung eines solchen Thyristors oder gesteuerten Siliciuiügleichrichters ist jedoch nach gegenwärtiger Technik sehr schwierig. Da außerdem ein Strom, der bei vollständigem Versagen der Kommutierung im Thyristor fließt, mit Hilfe eines Lastschalters innerhalb einer Zeitspanne unterbrochen werden muß, die kürzer ist, als der Stoßstrombemessung des Thyristors entspricht, muß es sich um einen sehr schnellen Lastschalter handeln, etwa von einer Schaltzeit von wenigen Millisekunden. Derartige mechanische Hochgeschwindigkeitsvorrichtungen sind jedoch von kurzer Lebensdauer und die Wechselrichterschaltung muß so entworfen sein, daß die Zahl der Arbeitsgänge des Lastschalters zum Schutz des Thyristors minimalisiert ist. .,

Angesichts dieser Zusammenhänge wird nach der Erfindung die Tatsache, daß bei einem Ausfall der Kommutierung die eingeschaltete oder leitende Periode des Thyristors länger ist als im Normalbetrieb, wirksam ausgenützt, um die die Steuerimpulse für den ι Thyristor darstellenden Torimpulsoszillation anzuhalten und so den Wechselrichter zu einem Bereitschaftszustand zu desaktivieren, ohne daß der Lastschalter geöffnet wird. Es ist jedoch nicht klar festgelegt, bei welcher Phase der Wechselstromver- ϊ sorgung der Kommutierungsfehler auftritt; erfolgt er nahe dem Scheitel (T/2) der Wechselstromversorgung, so kann die Sperrspannung des Thyristors seine Durchbruchsspannung übertreffen. Dieses Problem kann jedoch gelöst werden, indem die Sperrspannung « des Thyristors festgestellt wir' ^nJ m Antwort hierauf ein Gleichstrom an das Gatter angelegt wird, um den Thyristor durchzuschalten und den Lastschalter zu betätigen, Auf diese Weise kann der Durchbruch des Thyristors verhindert werden und die Schaltzahl des w Lastschalters, der die endgültige Schutzeinrichtung darstellt, vermindert werden.

Die lastgeführte Thyristor-Wechselrichterschal-

tung gemäß Fig. 1 mit den Spannungs- und Stromverläufen an verschiedenen Schaltungspunkten im Falle eines Kommutierungsausfalls gemäß Fig. 2 und 3 umfaßt eine Stromquelle 1, einen Lastschalter 2, eine gleich/ichtende Diodenbrücke 3, eine strombegrenzende Induktivität 4, eine Steuer- und Schutzschaltung 5 zur Ansteuerung des Thyristors bzw. Anhalten des Wechselrichterbetriebs, einen Thyrbtor 6 in Form eines gesteuerten Siliciumgleichrichters, eine Freiwerde-Diode 7, eine induktive Kommutierungsspule 8, einen Kommutierungskondensator 9, einen Filterkondensator 10 und eine Heizspule 11, die in der in Fig. 1 dargestellten Anordnung zusammengeschaltet sind.

Fig. 2 zeigt die Verläufe an verschiedenen Punkten der Wechselrichterschaltung nach Fig. 1 im Fall, daß der Kommutierungsausfall des Thyristors nahe der Scheitelphase erfolgt und die Sperrspannung des Thyristors einen gegebenen Wert übersteigt. Fig. 3 zeigt die Verläufe für den Fall, daß die Sperrspannung des Thyristors aufgrund des Kommutierungsausfalls den gegebenen Wert nicht übersteigt. In den Fig. 2 und 3 zeigt jeweils eine Zeile (a) den Anodenspannungsverlauf am Thyristor 6, eine Zeile (b) einen Strom / π durch den Thyristor 6 und einen Strom I_D durch die Freiwerde-D^ode 7, eine Zeile (c) einen Tonmpulsverlauf und eine Linie d einen Schutzpegel für die Thyristor-Sperrspannung, der im folgenden als »Schutzpegel« bezeichnet wird. Eine Zeit T_0n gibt die ι» Leit- oder Einschaltperiode des Thyristors 6 an, T_0n seine Sperrperiode, deren Dauer sich ändert, wenn der Kommutierungsfehler auftritt, und /_u bis r₅ bezeichnen die Zeiten der Torimpulse.

Der Betrieb der Schaltung, hinsichtlich deren Auf-" > bau auf die Zeichnung verwiesen wird, wird unter Bezugnahme auf die Verlaufsdiagramme erläutert. Die Zeitspanne, während derer die Wechselrichterschaltung nach Fig. 1 normal arbeitet, liegt zwischen den Zeitpunkten r₀ und t₂ in Fig. 2 und 3. Während dieser ι Zeitspanne ist der Betrieb folgendermaßen: Zum Zeitpunkt r₀ wird der Thyristor 6 vom Torimpuls gemäß (c) durchgeschaltet und eine vorher im Kommutierungskondensator 9 gespeicherte Ladung bewirkt einen oszillierenden Strom aufgrund des Kommutie- > rungskondensators 9 und der induktiven Kommutierungsspule 8. Die positiven Teile /₅ dieses Stroms fließen durch den Thyristor 6 und die negativen Teile I₀ dieses Stroms fließen durch die Freiwerde-Diode 7, wie in Fig. 2 und 3 bei (b) gezeigt ist. Durch den Strom ι I₀ durch die Freiwerde-Diode 7 wird der Thyristor 6 in Sperrichtung vorgespannt und abgeschaltet, so daß seine Anoden-Sperrspannung ansteigt. Der Kommutierungskondensator 9 bleibt bis zum Eintreffen des nächsten Torimpulses zum Zeitpunkt /, geladen, zu dem der Thyristor 6 wieder leitend wird, woraufhin sich der beschriebene Vorgang wiederholt.

Nachdem Zeitpunkt t₂ tritt gemäß Fig. 2 ein Kommutierungsfehler auf, wobei die Ausschaltspannung des Thyristors 6 aufgrund des Kommutierungsfehlers den Schutzpegel d überschreitet. Zur Zeit t₂ wird der Torimpuls angelegt und der Thyristor 6 wird leitend. Fließt jedoch aufgrund einer plötzlichen Belaslungsänderung kein Strom I₀ durch die Freiwerde-Diode 7, oder fließt er beispielsweise nur während einer Zeitspanne, die kürzer ist als· die Freiwerdezeit des Thyristors 6, so wird dieser nicht sperrend und der Strom l_s durch den Thyristor 6 beginnt oszillierend anzusteigen. Um die Zeit der zweiten Periode des oszillieren-

den Stroms fließt der Strom I_D durch die Freiwerde-Diode 7, da die Resonanzfrequenz des Filterkondensators 10 der Wechselrichterschaltung und der Heizspule 11 im wesentlichen der Wiederholungsfrequenz der Torimpulse entspricht. Durch den Strom · I_D durch die Freiwerde-Diode 7 wird der Thyristor 6 gesperrt und die Anodenspannung beginnt zu einer Zeit /'₃ (Fig. 2) anzusteigen. Die leitende Zeit T_0n des Thyristors 6 ist hierbei etwa zweimal so lang wie im normalen Betrieb. Gemäß der Erfindung wird die "> Dauer dieser leitenden Zeit T_0n festgestellt, um den Torimpuls zu unterdrücken, wie später im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wird. Der Torimpuls, der an sich zur Zeit t. fällig wäre, tritt deshalb nicht auf. Andererseits ist die Anodenspannung ΐί des sperrenden Thyristors 6 der verbleibenden Spannung des Filterkondensators 10 und des Kommutierungskondensators 9 überlagert, und bei Erreichen des Pegels d durch die Sperr-Anodenspannung des Thyristors 6 zu einer Zeit t"₃ fließt ein Gleichstrom -'< > durch das Gatter des Thyristors 6, wie im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wird, so daß der Thyristor 6 leitend wird und bleibt, und der Lastschalter 2 sperrt.

Auch im Fall nach Fig. 3, bei dem die Sperr-Ano- 2"> denspannung des Thyristors 6 aufgrund des Kommutierungsfehlers den Schutzpegel d nicht erreicht, wird bei einer verlängerten leitenden Zeit T_0n des Thyristors 6 der Torimpuls unterdrückt. Die Sperr-Anodenspannung steigt an, sie erreicht jedoch nicht den i» Schutzpegel d, die Wechselrichterschaltung wird als desaktiviert und verbleibt in diesem Zustand, wie in Fig. 3 nach der Zeit t_} eingezeichnet ist. Dieser Zustand wird als Bereitschaftszustand bezeichnet. Hierbei wird die Wechselrichterschaltung mit einer Spei- r> sespannung versorgt, sie oszilliert jedoch nicht.

Die Steuer- und Schutzschaltung 5 gemäß Fig. 1 wird im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Der Schaltplan nach Fig. 4 zeigt auch den Thyristor 6 der Wechselrichterschaltung nach Fig. ?, -w während die anderen elektrischen Bestandteile der Wechselrichterschaltung nicht dargestellt sind, ferner einen Torimpulsoszillator 12, einen Impulsverstärker 13, eine Spannungs-Detektorschaltung 14 für Thyristor-Sperrspannungsabnormitäten, eine Selbsthalte- 4> schaltung 15, eine Detektorschaltung 16 für die Thyristorleitperioden, die einen Bezugsleitperiodengeber 17 und einen Leitperiodenkomparator 18 enthält, und eine Selbsthalteschaltung oder Zeitgeberschaltung 19.

Im folgenden wird der Betrieb dieser Schaltungsan- -,<> Ordnung erläutert. Während der normalen Betriebsspanne von r₀ bis t₂ (Fig. 2 und 3) erzeugt der Torimpulsoszillator 12 einen in Fig. 4 eingetragenen Impulsverlauf. Diese Impulse werden eingangsseitig dem Impulsverstärker 13 eingespeist, hierdurch ver- r> stärkt und weiterhin an das Gatter des Thyristors 6 angelegt. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, wird der Thyristor 6 zu festen Zeiten leitend und sperrend. Das Ausgangssignal des Torimpulsoszillators 12 wird außerdem dem Bezugsleitperiodengeber wi 17 der Detektorschaltung 16 für die Thyristorleitperioden eingespeist. Wird eingangsseitig der Impuls des Zeitpunkts /₀ angelegt, so erzeugt der Bezugsleitperiodengeber 17 ausgangsseitig eine Bezugs-Leitperiode T_s, die gemäß der Geräteeinstellung etwas lan- _hs ger dauert als die Leitperiode T_0n des Thyristors während des normalen Betriebs. Im einzelnen ist die Detektorschaltung für die Thyristorleitperioden 16 so entworfen, daß sie ein Ausgangssignal erzeugt, wenn T_0n langer ist als T₁, und kein Ausgangssignal während des Normalbetriebs erzeugt, da dann die Leitperiode T_0n des Thyristors 6 kürzer ist als die Bezugsleit-Periode t_s. Die Selbsthalteschaltung oder Zeitgeberschaltung 19 wird dann also nicht betätigt und der Torimpulsoszillator 12 fährt fort zu oszillieren. Da andererseits die Sperr-Anodenspannung des Thyristors 6 niedriger ist als der Schutzpegel d, erzeugt die Spannungs-Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormitäten kein Ausgangssignal und die Selbsthalteschaltung 15 wird nicht betätigt.

Gemäß Fig. 2, wenn also die Sperrspannung des Thyristors 6 bei einem Kommutierungsfehler nahe der Scheitelphase den Schutzpegel erreicht, ist nach der Zeit r₂ die Leitperiode T_0n des Thyristors 6 aufgrund des Kommutierungsfehlers langer als die Bezugs-Leitperiode T"_s, so daß der Leitperiodenkomparator 18 ein Ausgangssignal erzeugt, das die Selbsthalteschaltung 19 erregt und dauernd oder zeitweise die Oszillation des Torimpulsoszillators 12 unterbricht. Da die Sperrspannung des Thyristors 6 ansteigt und den Schutzpegel d erreicht, erzeugt die Spannungs-Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormalitäten ein Detektor-Ausgangssignal, so daß die Selbsthalteschaltung 15 selbsthaltend wird und den Impulsverstärker 13 auf Gleichstrom-Arbeitsweise schaltet, um zu einer Zeit /", (Fig. 2) ein Gleichspannungssignal an das Gatter des Thyristors 6 anzulegen. Der Thyristor 6 kommt also in seinen leitenden Zustand und behält ihn bei. Gleichzeitig wird der Lastschalter 2 gesperrt.

Erreicht andererseits gemäß Fig. 3 nach der Zeit /₂ die Sperrspannung des Thyristors 6 bei einem Kommutierungsfehler nahe der Phase des Nulldurchgangs nicht den Schutzpegel, so wird der gleiche Vorgang wie nach Fig. 2 wiederholt, bis die Leitperiode T_0n des Thyristors 6 festgestellt wird und die Oszillation des Torimpulsoszillators 12 unterdrückt wird. Da jedoch die Sperrspannung des Thyristors 6 trotz ihres Anstiegs nicht den Schutzpegel d erreicht, tritt die Spannungs-Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormalitäten nicht in Aktion, die Selbsthalteschaltung 15 arbeitet nicht und die Wechselrichterschaltung bleibt in ihrem Bereitschaftszustand stehen. Der Torimpulsoszillator 12 wird also dauernd oder für eine gegebene Zeitspanne durch die Selbsthalteschaltung 19 angehalten. Handelt es sich bei der Schaltung 19 um eine Zeitgeberschaltung, so wird die Wechselrichterschaltung nach Ablauf der gegebenen Zeit wieder in Gang gesetzt.

Wie beschrieben, wird gemäß der Erfindung der Durchbrach durch eine Doppelschutzschaltung verhindert, die sowohl die Leitperiode des Thyristors als auch die Sperrperiode des Thyristors zu dessen Schutz feststellt und so einen zwangsläufigen Schutz des Thyristors bewirkt. Wird diese Schaltung mit einer Nullphasen-Start- und Stoppschaltung für die Wechselrichterschaltung oder einer sogenannten Nullvolt-Schaltschaltung kombiniert, so kann die Wechselrichterschaltung in ihrem Bereitschaftszustand angehalten werden, wenn der Thyristor aufgrund einer unnormalen Belastungsbedingung am Start nicht kommutiert, so daß die Schaltzahl des Lastschalters vermindert ist und die Zuverlässigkeit der Wechselrichterschaltung zur Verwendung bei der Induktionsheizung an Herden erhöht wird.

In der Steuerschaltung nach Fig. 5 sind der Torim-

pulsoszillator 12, der Impulsverstärker 13, die Spannungs-Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormitäten, die Selbsthalteschaltung 15, der Bezugsleitperiodengeber 17, der Leitperiodenkomparator 18 und die Selbsthalteschaltung 19 enthalten. Diese Schaltungen können im einzelnen vom Fachmann aufgrund der angegebenen Funktionen leicht erstellt werden. Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Verdrahtung im einzelnen.

Die Wirkungsweise der Schaltungen wird im folgenden kurz erklärt.

1. Torimpulsoszillator 12: Ein oszillierender IC 103 enthält zwei Komparatoren und die Schwingungsperiode wird durch das Laden und Entladen eines Kondensators 102 bestimmt. Ausgehend von einem Zustand, bei dem die Ladung des Kondensators 102 Null ist, wenn eine stabilisierte Speisespannung K_cc, angeschaltet wird, beginnt am Kondensator 102 die Aufladung über Widerstände 100 und 101. Erreicht der Ladepegel eine Höhe des Komparators im IC 103, so ändert sich das Komparator-Ausgangssignal von H nach L und die Ladung im Kondensator 102 wird über den Widerstand 101 entladen, bis sie den Pegel des anderen Komparators im IC 103 erreicht, woraufhin sich das Ausgangssignal vom Pegel L zum Pegel H ändert und der Kondensator 102 wieder aufgeladen wird. Das Ausgangssignal des IC 103 wird in einem NICHT-Glied 104 invertiert, wodurch der dargestellte Impulszug hergestellt wird.

2. Impulsverstärker 13: Das vom NICHT-Glied 104 erzeugte Signal macht Transistoren 105 und 106 leitend, wenn es den Pegel H hat. Während der Leitperiode des Transistors 106 wird der Thyi istor 6 über einen Widerstand 107 mit Gatterstrom gespeist und leitend. V_CCi bezeichnet eine stabilisierte Gleichspannungsspeisung.

3. Spannungs-Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormalitäten: Die Anoden-Kathoden-Spannung des Thyristors 6 im Betrieb ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Diese Spannung und der Schutzpegel d, bei der ein Spannungskomparator 110 anspricht, werden durch Widerstände 111 bis 114 bestimmt. Arbeitet der Wechselrichter normal, so erreicht die Spannung nicht den Schutzpegel d, so daß die durch die Widerstände 113,114 geteilte Spannung des Thyristors niedriger ist als eine durch die Widerstände 111 und 112 bestimmte Bezugsspannung. Das Ausgangssignal des Komparators 110 hat also den Pegel L. Erreicht die Sperrspannung des Thyristors 6 den Schutzpegel d aufgrund eines Kommutierungsfehlers, so nimmt das Ausgangssignal des Komparators 110 den Pegel H an.

4. Selbsthalteschaltung 15: Ist die Sperrspannung des Thyristors 6 normal, so ist das Ausgangssignal des Komparators 110 auf dem Pegel L und ein Thyristor 109 wird nicht getriggert. Steigt die Sperrspannung des Thyristors 6 anormal an und nimmt das Ausgangssignal des Komparators 110 den Pegel H an, so wird der Thyristor 109 getriggert und wird leitend, woraufhin der Transistor 106 leitend wird und ein stetiges Gleichstrom-Triggersignal unter Blockieren des Lastschalters 2 an den Thyristor 6 anlegt.
Bezugsleitperiodengeber 17: Der Bezugsleitperiodengeber 17 triggert einen als IC ausgebildeten monostabilen Multivibrator 117 beim Anstieg des Ausgangssignals des Torimpulsoszillators 12. Die Arbeitsperiode des monostabilen Multivibrators 117 ist durch einen Widerstand 116 und einen Kondensator 115 bestimmt. Die Rückkippzeit T₁ ist in der Zeichnung angedeutet. Leitperiodenkomparator 18: Die Spannung vom Thyristor 6 wird über einen Spannungskomparator 121 geformt und sie wird über einen invertierenden Eingang des Spannungskomparators so angeschlossen, daß das Ausgangssignal des Spannungskomparators den Pegel L annimmt, wenn der Thyristor 6 sperrt, und den Pegel H, wenn der Thyristor 6 leitet. Die Leitperiode des Thyristors 6 ist in dieser Figur mit T_0n angegeben, und T₁ ist normalerweise auf langer als T_0n während des Normalbetriebs eingestellt. Werden also die beiden Eingänge von einem NAND-Glied 120 zwischen den Zeiten

i„ und

t. beobachtet, so zeigt sich, daß zwischen t_a und t_s an einem Eingang L anliegt, während am anderen Eingang L in der Zeit der T_0n -Periode nach t_u bis i, anliegt. Unter der Bedingung t_s > T₁₁ liegt an einem der Eingänge des NAND-Glieds 120 zu beliebiger Zeit L und an seinem Ausgang tritt H auf. Infolgedessen ist das Ausgangssignal eines NICHT-Glieds 118 auf L und ein Thyristor 108 wird nicht getriggert. Wird aufgrund des Kommutierungsfehlers die Leitperiode T_ON des Thyristors 6 länger als die Rückkippseite T_s, so wird die Zeit des //-Pegels des Ausgangssignals des Spanriungskomparators 121 länger und nach Ende der Rückkippzeit T_s liegt an beiden Eingängen des NAND-Glieds 120 der Pegel H an und dieses Glied 120 erzeugt einen Ausgangspegel L, die NICHT-Schaltung 118 erzeugt einen Ausgangspegel H und der Thyristor 108 wird getriggert.

Selbsthalteschaltung 19: Während des normalen Betriebs der Wechselrichterschaltung erzeugt das NICHT-Glied 118 kein Ausgangssignal und der Thyristor 108 wird nicht getriggert Wird aufgrund eines Kommutierungsfehlers die Leitperiode des Thyristors 6 abnormal lang, so erzeugt das NICHT-Glied 119 einen Ausgangspegel //,der den Thyristor 108 leitend macht. Beim Durchschalten des Thyristors 108 nimmt eine Rückstellklemme des oszillierenden IC 103 den Pegel L an und der IC 103 beendet das Oszillieren. Außerdem wird der Kondensator 102 entladen, um Anfangsbedingungen zu schaffen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lastgeführte Thyristor-Wechselrichterschaltung zur Versorgung einer Last mit Wechselstrom, insbesondere einer Heizspule eines Induktions-Kochherdes, mit einem Lastschalter, einer Steuerschaltung zur Ansteuerung des Thyristors und einer Schutzschaltung zum Anhalten des Wechselrichterbetriebs bei einem Kommutierungsfehler, die eine die Stromführung des Thyristors feststellende Detektorschaltung zur Unterdrückung der Abgabe von Steuerimpulsen an den Thyristor enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (16) anspricht, wenn die Leitperiode des Thyristors (6) eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet, ohne den Lastschalter (2) zu betätigen, und daß getrennt von der Leitperioden-Detektorschaltung eine Spannungs-Detektorschaltung (14, 15) vorgesehen ist, die anspricht, wenn die Sperrspannung des Thyristors (6) einen vorgegebenen Schutzpegel (d) übersteigt, nachdem die Oszillation des Thyristors unterbrochen ist, und die die Abgabe eines Gleichspannungs-Steuersignals an den Thyristor (6) zu dessen Durchsteuerung und zur Betätigung des Lastschalters (2) auslöst.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (16) für die Thyristorleitperioden einen Bezugsleitperiodengeber (17) aufweist, der einen monostabilen Multivibrator (117) enthält, der durch den Anstieg eines Steuerimpulses für den Thyristor angesteuert wird und dessen Arbeitsperiode einer Bezugsperiode (T₁) entspricht, sowie einen Leitperiodenkomparator (18), der einen Spannungskomparator (121) enthält, der die Bezugsperiode mit der Thyristorleitperiode vergleicht.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsdetektorschaltung für die Thyristor-Sperrspannungsabnormitäten einen Spannungskomparator (110) aufweist, der die Anoden-Kathodenspannung des Thyristors (6) mit einer den Schutzpegel (d) darstellenden Bezugsspannung vergleicht.