DE2648149C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltungsanordnung für netzgeführte, mehrpulsige Stromrichter zur Erzeugung schnell veränderbarer Gleichströme stark unterschiedlicher Größe aus einem mehrphasigen Wechselstromnetz über zündwinkelgesteuerte Thyristoren, welchen Zündimpulse zugeführt werden, deren Phasenlage zur Netzwechselspannung durch Steuerimpulse in Abhängigkeit vom Vergleich einer netzsynchronen Referenzspannung mit einer Steuerspannung vorgegeben wird (DE-OS 22 13 612).

Bei einer derartigen Gleichstromerzeugung über zündwinkelgesteuerte Thyristoren treten häufig Schwierigkeiten auf, die zu kurzfristigen sehr hohen Strömen führen, welche sowohl die Thyristoren wie auch die Verbraucher beschädigen oder zerstören können. Um dies zu vermeiden, werden überwiegend sehr schnell wirkende Sicherungen vorgeschaltet. Diese Sicherungen schützen im allgemeinen ausreichend vor Schäden, ergeben jedoch eine erhöhte Störanfälligkeit. Um dies zu vermeiden ist es bekannt (siehe z. B. DE-OS 16 38 377), Überwachungseinrichtungen in der Steuerschaltung für die Stromrichter vorzusehen, welche ein Zünden der Thyristoren in den Zündwinkelbereichen ausschließen sollen, in welche zu hohe Ströme fließen könnten, bzw. ein Gegenzünden von Thyristoren möglich ist. Diese Überwachungseinrichtungen reichen jedoch bei stark induktiver Last und insbes. zur Erzeugung von Versorgungsspannungen für Umkehrantriebe nicht aus, oder ergeben eine zu große Einengung des Zündwinkelbereiches, vor allem wenn große Änderungen des Verbraucher- bzw. Lastwiderstandes möglich sind, wie dies z. B. bei steuerbaren Gleichstromantrieben häufig der Fall ist.

Zur Begrenzung von Überströmen ist es weiterhin bekannt (siehe z. B. DE-OS 20 42 107), über einen Soll-Ist-Wertvergleich Störungen des Gleichstromes auszugleichen. Da sich Überströme durch eine entsprechende Zündung eines Thyristors über eine Strommessung jedoch erst frühestens auf die nachfolgenden Zündungen auswirken können, lassen sich hohe Spitzenströme einzelner Halbwellen der Netzwechselspannung hierdurch nicht vermeiden.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Steuerung der Stromrichter zu ermöglichen, welche Überströme auch während der Laufzeit einzelner Halbwellen der Netzwechselspannung sicher verhindert, selbst wenn sich der Lastwiderstand stark ändert, die Sollwert-Regelspannung sprunghaft verändert wird oder z. B. über die Regelspannungszuführung Störimpulse eingeschleust werden.

Diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Steuerschaltung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für einen Stromrichter mit antiparallel geschalteten Thyristoren zur Erzeugung von Gleichströmen, deren Größe und Polarität über eine Steuerspannung veränderbar ist - wie dies z. B. bei einer Steuerung von Umkehrantrieben üblich ist - wenn hierbei sowohl den Thyristoren zur Gleichrichtung der positiven Halbwellen, wie auch den Thyristoren zur Gleichrichtung der negativen Halbwellen der Netzwechselspannung jeweils ein eignes Zeitglied zur Taktzeitüberwachung zugeordnet ist.

In allen diesen Fällen wird durch die Laufzeit des erfindungsgemäß angeordneten Zeitgliedes ein sprunghaftes Ansteigen des Stromes verhindert, wobei durch eine entsprechende Wahl der Laufzeit des Zeitgliedes der maximale Stromanstieg während einer Halbwelle der Netzwechselspannung dem höchsten zulässigen Strom angepaßt werden kann. Hierdurch kann der Stromanstieg - wie dies bei Antrieben allgemein erwünscht ist - derart begrenzt werden, daß sich ein gezielter Stromanstieg ergibt, wobei der neue Stromsollwert, entsprechend einer optimalen Anpassung erst nach 2 bis n Halbwellen erreicht wird. Als besonders vorteilhaft hat sich bei der Anwendung zur Steuerung von Antrieben mit Gleichstrommotoren eine Bemessung des Zeitgliedes erwiesen, bei welcher die durch dieses Zeitglied vorgegebene kleinste Taktzeit etwa 50 bis 80% der Taktzeit entspricht, die eine gleichbleibende Zündwinkeleinstellung zur Folge hat. Hierbei ergibt sich durch einen verzögerten maximalen Stromanstieg - z. B. von Stromwert Null auf Vollast nach 2 bis 5 Halbwellen der Netzwechselspannung - ein von der Motor-EMK weitgehend unabhängiges reaktionsschnelles und doch schlagfreies Ansteuern des Antriebes, eine wesentlich verringerte Störbelastung des Wechselstromnetzes und für die Steuerung in der besonders kritischen Phase eines plötzlichen Hochlaufs eine absolute Stabilität, da der Regler dann in der Sättigung arbeitet.

Eine volle Wirksamkeit läßt sich bei Steuerungen mit rascher Stromwendung - z. B. für Umkehrantriebe auch bei kreisstrombehafteten Stromrichterschaltungen - dadurch erzielen, wenn die Taktzeitüberwachungseinrichtung eine Vorrichtung aufweist, welche bei fehlendem Steuerimpuls einen Nachfolgeimpuls verhindert, sobald dieser ausgehend vom hinteren Nulldurchgang der gleichzurichtenden Halbwellen der Wechselspannung eine Nachfolgezeit aufweisen würde, welche kleiner ist, als die vorgegebene kleinste Taktzeit und einen Steuerimpuls freigibt, sobald die Nachfolgezeit der kleinsten Taktzeit entspricht. Dies läßt sich erreichen, wenn der Eingang der monostabilen Kippstufe mit dem Ausgang eines netzsynchronen Taktgebers verbunden ist, welcher zum Ende einer jeden Halbwelle der Netzwechselspannung einen Impuls liefert und die monostabile Kippstufe in den astabilen Zustand kippt, die Kippstufe jedoch nach dem Setzen durch einen Steuerimpuls unbeeinflußt läßt.

Hierdurch kann vermieden werden, daß ein Thyristor, welcher - z. B. vor der Stromwendung - keinen Zündimpuls erhalten hat plötzlich mit einem Zünd- oder Störimpuls aufgesteuert wird, der eine große Stromspitze bewirken könnte.

Diese Schaltung kann mit geringem Mehraufwand auch dazu verwendet werden, sicherzustellen, daß selbst bei stark induktiver Last oder großen Gegen-EMK bei welcher ein Strom durch einen Thyristor noch längere Zeit nach dem Spannungsnulldurchgang der entsprechenden Halbwelle fließen kann, das Gegenzünden über einen anderen Thyristor unterbunden wird. Dies wird möglich, wenn für die Steuerimpulse zur Erzeugung der Gleichströme aus den positiven und den negativen Halbwellen der Netzwechselspannung zwei gleichartig geschaltete und aufgebaute Impulsüberwachungseinrichtungen mit je einer Freigabevorrichtung vorgesehen sind und diese zwei Überwachungseinrichtungen in einer Weise untereinander verknüpft sind, daß bei einer Freigabe eines Steuerimpulses durch eine der Freigabevorrichtungen bis zum Ende der jeweiligen Halbwelle der Netzwechselspannung die andere Freigabevorrichtung ein Sperrsignal erhält. Als Freigabevorrichtungen können hierbei die vorgesehenen UND-Glieder mit je einem zusätzlichen getrennten Eingang dienen.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen netzgeführten mehrphasigen Stromrichters,

Fig. 2 das Schaltungsprinzip einer erfindungsgemäßen Taktzeitüberwachungseinrichtung

Fig. 3a bis 3f Spannungs- und Stromverläufe des Stromrichters über mehrere Taktzeiten

Fig. 4 ein Diagramm für die Bemessung des erfindungsgemäßen Zeitgliedes und

Fig. 5 die Steuerschaltung für einen Umkehrstromrichter.

In Fig. 1 sind die Hauptstromkreise eines dreipulsigen Thyristorstromrichters vereinfacht dargestellt, wobei die drei Phasenanschlüsse 1, 2 und 3 eines Drehstromnetzes in bekannter Weise über je einen Thyristor 4, 5 und 6 an einen gemeinsamen Anschlußpunkt 7 der Last geführt sind, die hier ein Gleichstrommotor 8 ist, der mit seinem anderen Ende z. B. am Mittelpunktsleiter 9 des Drehstromnetzes liegt. Die Steuerschaltung 10 für den Stromrichter besteht in bekannter Weise (siehe z. B. DE-OS 22 13 612) aus einem netzsynchronen Taktgeber 11, der einen Referenzspannungserzeuger 12, eine Steuerimpulslogik 13 und eine Zündimpulsverteilerstufe 14 taktet. Im Referenzspannungserzeuger 12 wird eine netzsynchrone Referenzspannung z. B. Sägezahnspannung mit dreifacher Netzfrequenz erzeugt, welche einem Komparator 15 zugeführt wird, der Steuerimpulse liefert, deren Phasenlage zur Referenzspannung in Abhängigkeit von einer zugeführten Steuerspannung 16 verändert wird. Diese Steuerimpulse werden der Steuerimpulslogik 13 zugeführt und von dort bei Anliegen eines externen Zündimpulsfreigabesignals 17 an die Zündimpulsverteilerstufe 14 weitergegeben. In dieser Stufe 14 werden dann die Zündimpulse für die einzelnen Thyristoren erzeugt, wobei diese durch ausgewählte Steuerimpulse aus der Steuerimpulslogik 13 gewonnen werden. Die Auswahl der Steuerimpulse erfolgt durch netzsynchrone Impulsspannungen aus dem Taktgeber 11.

Die Steuerimpulslogik 13 enthält eine erfindungsgemäße Taktüberwachungseinrichtung 18, welche ein analog arbeitendes Zeitglied wie z. B. einen Sperrschwinger enthält, das unter einer vorgegebenen kleinsten Taktzeit die Weitergabe von Nachfolgeimpulsen unterbindet und diesen erst nach Ablauf der kleinsten Taktzeit weitergibt. Wesentlich unabhängiger von äußeren Einflüssen arbeitet eine in Fig. 2 dargestellte Taktzeitüberwachungseinrichtung. Dort werden die Steuerimpulse einem Eingang 20 eines UND-Gliedes 21 zugeführt, an dessen zweitem Eingang 22 der Ausgang 23 einer ersten monostabilen Kippstufe 24 liegt, an welchem im stabilen Zustand ein Freigabesignal für das UND-Glied 21 liegt. Der Ausgang des UND-Gliedes 21 liegt am Eingang einer zweiten monostabilen Kippstufe 25, welche in bekannter Weise Steuerimpulse mit konstanter Impulslänge an die nächste Stufe weitergibt. Wird die zweite Kippstufe 25 über die Vorderflanke eines Steuerimpulses aus dem UND-Glied 21 gesetzt, gibt sie über einen weiteren Ausgang 26 einen Impuls auf den Eingang der ersten monostabilen Kippstufe 24 und kippt diese in den astabilen Zustand. Hierdurch wird das UND-Glied 21 gesperrt, was jedoch keinen Einfluß mehr auf die zweite Kippstufe 25 hat, welche diesen Steuerimpuls mit konstanter Impulsbreite weitergibt. Die erste Kippstufe 23 ist derart bemessen, daß sie erst nach einer festgelegten oder einstellbaren Zeit in den stabilen Zustand zurückkippt, welche der kleinsten Taktzeit entspricht. Gelangt nun während dieser Zeit die Vorderflanke des nächsten Steuerimpulses auf das UND-Glied 21, bleibt dieser Steuerimpuls gesperrt, bis die erste Kippstufe zurückkippt, bei Anliegen eines Steuerimpulses das UND- Glied freigibt und hierbei die zweite Kippstufe erneut setzt. Die Taktzeit dieses nächsten Impulses entspricht dann, unabhängig vom Eintreffen der Vorderflanke des Steuerimpulses am Eingang 20, der fest vorgegebenen oder einstellbaren kleinsten Taktzeit.

Die Wirkung der Taktzeitüberwachung geht aus Fig. 3 hervor. In Fig. 3a sind die positiven Halbwellen 30 der Netzwechselspannung dargestellt, durch deren hinteren Nulldurchgang 31 aus Impulsen des Taktgebers 11 eine netzsynchrone sägezahnförmige Referenzspannung 32 erzeugt wird. Im Komparator 15 wird diese mit einer Steuerspannung 33 (16) verglichen und eine Steuerimpulsspannung Fig. 3c erzeugt, wobei eine vordere Impulsflanke 34 entsteht, sobald die Referenzspannung 32 kleiner wird als die Steuerspannung 33 und eine hintere Impulsflanke 35 gebildet wird, wenn diese wieder größer wird. Gemäß Fig. 3b erfolgt dies gleichzeitig mit dem steilen Anstieg der Sägezahnflanke.

Mit der Vorderflanke 34 werden (wie schon zu Fig. 2 erläutert) die beiden monostabilen Kippstufen 24 und 25 gesetzt, wobei die erste Kippstufe 24 beim Setzen der zweiten Kippstufe 25 das UND-Glied 21 durch das Ausgangssignal Fig. 3d eine vorgegebene Zeit Tsp sperrt. In Fig. 3e ist die Ausgangsimpulsspannung der zweiten Kippstufe 25 dargestellt, wobei die Impulse durch diese Stufe eine konstante Impulsbreite erhalten. Durch die kleine Steuerspannung 33 während der ersten drei dargestellten Takte erhalten die entsprechenden Thyristoren Zündimpulse mit einem Zündwinkel 36, wobei ein Zünden erst kurz vor dem Nulldurchgang der Halbwellen erfolgt. Hierdurch fließen nur kleine Ströme 37 im Lückbetrieb. Springt nun die Steuerspannung - wie in Fig. 3b nach dem dritten Takt dargestellt - hoch, wird im Komparator die nächste Vorderflanke 38 kurz nach der Vorderflanke des vorhergehenden Impulses erzeugt, wodurch ohne die Taktzeitüberwachungseinrichtung ein Steuerimpuls 39 weitergegeben würde, welcher den entsprechenden Thyristor mit einem Zündwinkel 40 zünden würde. Dies kann, da z. B. der Motor 8 zuvor keine oder eine nur sehr kleine Gegen-EMK aufbauen konnte, zu einer sehr hohen Stromspitze 41 führen, welche eine Beschädigung oder Zerstörung des Thyristors, des Motors, ein Ansprechen einer Sicherung und/oder sonstige Störungen hervorrufen kann.

Da jedoch zum Zeitpunkt des Eintreffens der Vorderflanke 38 der Steuerimpulsspannung am UND-Glied die Sperrspannung 42 anliegt, bleibt diese unwirksam und entsteht erst mit dem Zurückkippen 43 der ersten Kippstufe 24, welche durch das Setzen der zweiten Kippstufe 25 danach sofort wieder gesetzt wird. Durch diese erneute Sperrung des UND-Gliedes kann sich auch die nachfolgende Vorderflanke 44 nicht auswirken. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis durch die gegenüber der netzsynchronen Taktzeit (T _N 120°) kürzere Sperrzeit Tsp, welche der kleinsten Taktzeit entspricht, die Phasenlage ausgeglichen ist. Während dieser Zeit ändert sich der jeweilige Zündwinkel derart, daß sich zu jeder Halbwelle ein größerer Strom gemäß Fig. 3f ergibt.

Je nach Wahl der Verhältnisse der kleinsten Taktzeit Tsp zur netzsynchronen Taktzeit T _N kann der Stromanstieg selbst bei ungünstigstem Sprung der Steuerspannung 33 auf den Maximalwert derart begrenzt werden, daß z. B. zur nächsten Halbwelle maximal nur der Nennstrom fließt oder der Nennstrom erst nach n Halbwellen erreicht wird. Als Hilfe für die Bemessung der kleinsten Taktzeit Tsp kann die Kurve in Fig. 4 dienen. Dort ist das Verhältnis der Slopezeit T _slope zu T _N angegeben, welches bei einem Stromrichter gemäß Fig. 1 mit einem Gleichstrommotor in etwa der Anzahl der Halbwellen entspricht, nach denen der Nennstrom von einem Ausgangsstrom Null erreicht wird. Die Kurve entspricht:

Je größer die kleinste Taktzeit gewählt wird - die jedoch immer kleiner sein muß als T _N - desto weicher und stabiler verläuft das Hochlaufen des Stromes, wobei Störimpulse, welche z. B. über die Steuerspannung eingeschleust werden, weitgehend ausgeblendet werden, oder im ungünstigsten Fall nur noch Störungen verursachen können, die dem begrenzten Stromanstieg nach einer Halbwelle entsprechen.

In Fig. 5 ist die Steuerimpulslogik (13 gemäß Fig. 1) für einen Umkehrstromrichter mit antiparallelgeschalteten Thyristoren dargestellt, der z. B. zur Steuerung von Umkehrantrieben für eine Lageregelung dient. Diese Steuerimpulslogik weist zwei weitgehend identische Schaltungen auf. In jeder dieser Schaltungen ist ein mit fünf getrennten Eingängen versehenes UND-Glied 50 (51) mit seinem Ausgang an den einen Eingang eines Flip-Flop 52 (53) geführt, das jeweils mit einem Ausgang über einen Kondensator 54 (55) am Setzeingang einer monostabilen Kippstufe 56 (57) und mit dem zweiten Ausgang an dem Eingang eines weiteren UND-Gliedes 58 (59) liegt. Der negierte Ausgang dieses UND- Gliedes liegt über einem Widerstand 60 (61) am Setzeingang einer weiteren monostabilen Kippstufe 62 (63), die mit einem Ausgang an einem der fünf Eingänge des ersten UND-Gliedes 50 (51) angeschlossen ist. An die anderen Eingänge ist jeweils der Anschluß für ein netzsynchrones Taktsignal 77, die Steuerimpulsspannung aus dem zugehörigen Komparator über einen Anschluß 66 (67), ein externes Freigabesignal über einen Anschluß 68 (69), sowie der Ausgang des Flip-Flop 53 (52) der anderen Schaltung angeschlossen, an welcher der Kondensator 55 (54) liegt.

Das UND-Glied 50 (51) wird jeweils dann durch die Vorderflanke eines Impulses der Steuerimpulsspannung aus dem zugehörigen Komparator 66 (67) geöffnet, wenn ein Freigabesignal am Anschluß 68 (69) und an den übrigen Eingängen kein Sperrsignal anliegt. Durch eine solche Vorderflanke wird dann das Flip-Flop 52 (53) gesetzt und ein Setzimpuls über den Kondensator 54 (55) an die monostabile Kippstufe 56 (57) gegeben. Der Setzeingang dieser monostabilen Kippstufe 56 (57) liegt über einer Parallelschaltung 70 (71) eines Widerstandes mit einer Diode an einer positiven Spannung, wodurch verhindert wird, daß beim Zurücksetzen des Flip-Flop 52 (53) die monostabile Kippstufe 56 (57) anspricht. Diese monostabile Kippstufe 56 (57) erzeugt Steuerimpulse 74 in konstanter Breite, mit welchen über eine Zündimpulsverteilerstufe (14 gemäß Fig. 1) die Zündimpulse für die entsprechenden Thyristoren erzeugt werden. Diese Steuerimpulse werden gleichzeitig über einen Kondensator 72 (73) dem Eingang der monostabilen Kippstufe 62 (63) zugeführt, der über dem Widerstand 60 (61) am Ausgang des UND-Gliedes 58 (59) liegt. Die Vorderflanken der Steuerimpulse 74 setzen die monostabile Kippstufe 62 (63), wogegen die Rückflanke über eine am Setzeingang angeschlossene Diode (76) unwirksam gemacht wird. Die monostabile Kippstufe 62 (63) ist derart bemessen, daß sie während einer festvorgegebenen oder einstellbaren Taktzeit ein Sperrsignal an das UND-Glied 50 (51) abgibt. Diese Taktzeit entspricht der kleinsten Taktzeit Tsp. Gelangt während dieser Taktzeit z. B. infolge eines raschen Anstiegs der Steuerspannung ein Öffnungs- Signal an den Eingang des UND-Gliedes 50 (51), bleibt dieses unwirksam bis zum selbsttätigen Zurückkippen der Kippstufe 62 (63). Der bei jedem hinteren Nulldurchgang der Wechselspannung entstehende Taktimpuls 77 setzt jedoch unter Umgehung des UND- Gliedes 50 (51) vom Anschluß 64 (65) über einen Kondensator 78 (79) an einen Rücksetzeingang R des Flip-Flop 52 (53) geführt, dieses unabhängig hiervon in den Ausgangszustand zurück. Das Zurücksetzen erfolgt hierbei durch die hintere Flanke des Impulses 77, da die vordere Flanke über eine am Rücksetzeingang liegende Parallelschaltung 80 (81) eines Widerstandes mit einer Diode unterdrückt wird. Der Taktimpuls 77 liegt gleichzeitig am zweiten Eingang des UND-Gliedes 58 (59), kann dieses jedoch nicht öffnen, da er erst mit seiner Rückflanke ein Rücksetzen des Flip-Flop 52 (53) einleitet und erst bei zurückgesetztem Flip-Flop 52 (53) ein Freigabesignal an den zweiten Eingang des UND-Gliedes 58 (59) gelangt.

Entsteht nun z. B. durch eine Umpolung der Steuerspannung am Komparator für eine positive Spannung (66) keine Impulsspannung mehr, sondern nur noch am Komparator für eine negative Spannung (67), bleibt das UND-Glied 52 ständig in seinem Ausgangszustand. Hierbei können dann keine Steuerimpulse mehr am Ausgang Zp anfallen, da nun eine Zündung der gegengepolten Thyristoren über die Steuerimpulse am Ausgang Z _n der zweiten Schaltung erfolgt. Gleichfalls erfolgt nun auch kein Setzen der Kippstufe 62 mehr, wobei auch das Sperren des UND-Gliedes durch diese Kippstufe 62 unterbleibt. Springt nun die Steuerspannung plötzlich um oder gelangt ein Störimpuls an den Eingang 66, kann diese eine sehr hohe Stromspitze mit all den schon genannten Nachteilen zur Folge haben. Dies wird in der Schaltung über das UND-Glied 58 unterbunden, das bei nicht gesetztem Flip-Flop 52 aus diesem immer ein Freigabe-Signal erhält, so daß die Taktimpulse 77 über den zweiten Eingang dieses UND-Gliedes die Kippstufe 62 setzen. Hierdurch wird das UND-Glied 50 immer in einem Bereich gesperrt, welcher dem Zündwinkelbereich für hohe Ströme entspricht. In gleicher Weise ist auch die Schaltung zur Erzeugung der Steuerimpulse Z _n für negative Gleichspannungen geschützt. Um ein Gegenzünden der Thyristoren im kritischen Anfangsbereich zu verhindern, sind die Taktimpulse auf einen Sperreingang 82 (83) des UND-Gliedes 50 (51) geführt.

Die Taktimpulse 77 sind gegenüber den Taktimpulsen am Eingang 65 um einen elektrischen Winkel von 60° in der Phase verschoben (siehe hierzu DT-OS 22 13 612), da der hintere Nulldurchgang der entsprechenden Halbwellen (Fig. 3a) dem vorderen Nulldurchgang der Halbwellen mit entgegengesetzter Polung entspricht. Das gleiche gilt auch für die Impulsspannung aus den entsprechenden Komparatoren für gleiche Zündwinkel.

Bei einer stark induktiven Last oder einer sehr großen Gegen-EMK des Motors ist es möglich, daß selbst bei nicht allzu schnellem Richtungswechsel der Steuerspanung der zuvor gezündete Thyristor noch geöffnet ist, wenn die Zündung eines gegengerichteten Thyristors erfolgt, wodurch sehr hohe Ströme im Stromrichter entstehen, die ein sofortiges Ansprechen der Sicherung oder Zerstörung eines Thyristors bewirken können. Ein solches Gegenzünden wird in der Steuerimpulslogik gemäß Fig. 5 durch eine Verknüpfung der beiden Schaltungen vermieden. Hierzu ist jeweils der Steuerimpulsausgang 84 (85) der Flip- Flop's 52 (53) der einen Schaltung mit einem getrennten Sperreingang 87 (86 des UND-Gliedes 51 (50) der anderen Schaltung verbunden. Da die Flip-Flop's 52, 53 nach dem Setzen durch eine vordere Impulsflanke aus dem zugehörigen Komparator (66, 67) bis zum Eintreffen der hinteren Impulsflanke des zugehörigen Taktimpulses 77 gesetzt bleiben, erfolgt eine Sperrung des UND- Gliedes 51 (50) für die gegengepolte Gleichspannung bis in einen Bereich, in dem eine gesteuerte Gegenzündung der Thyristoren nicht mehr möglich ist.

Die Erfindung ist besonders für kreisstrombehaftete Stromrichterschaltungen für reaktionsschnelle Gleichstromregelantriebe geeignet, kann jedoch auch für andere Stromrichterschaltungen gleiche Vorteile bieten. Sie ist nicht auf dreipulsige, dreiphasige Schaltungen beschränkt, sondern in gleich vorteilhafter Weise auch z. B. für sechspulsige bzw. sechsphasige Stromrichterschaltungen geeignet. Besonders bei Lageregelkreisen kann es von Vorteil sein, durch wechselweises Zünden der Thyristoren bei einer Steuerspannung Null einen kleineren Wechselstrom über dem Motor fließen zu lassen, oder gleichfalls durch eine entsprechende Einstellung der Komparatoren bei Steuerspannung Null einen Vorstrom in einer Richtung fließen zu lassen, um z. B. das Gewicht eines Anlageteiles zu kompensieren. Dies bedeutet, daß bei einer Steuerspannung Null der Stromrichter immer noch arbeitet, bzw. Thyristoren gezündet werden. Will man über ein externes Signal den Stromrichter stromlos schalten, kann dies über ein externes Freigabesignal erfolgen, das an den Eingängen 68, 69 des UND-Gliedes 50, 51 liegt. Auch für andere Fälle kann dieses sichere Sperren des Stromrichters von Vorteil sein, z. B. wenn die Thyristoren oder sonstige Anlageteile durch Abschalten über ein Fehlersignal geschützt werden sollen.

Claims (10)

1. Steuerschaltungsanordnung für netzgeführte mehrpulsige Stromrichter zur Erzeugung schnellveränderbarer Gleichströme stark unterschiedlicher Größe aus einem mehrphasigen Wechselstromnetz über zündwinkelgesteuerte Thyristoren, welchen Zündimpulse zugeführt werden, deren Phasenlage zur Netzwechselspannung durch Steuerimpulse in Abhängigkeit vom Vergleich einer netzsynchronen Referenzspannung mit einer Steuerspannung vorgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (18) zur Sicherstellung einer Mindest-Taktzeit (Tsp) mit einem einstellbaren Zeitglied (24; 62; 63) vorgesehen ist, die mit Beginn eines Steuerimpulses (39, Fig. 3c), der die Auslösung eines Zündimpulses (Fig. 3e) zur Folge hat, die Auslösung des nächsten Zündimpulses (Fig. 3e) aufgrund des nächsten Steuerimpulses (39, Fig. 3c) verzögert bis die mit dem Zeitglied (24; 62; 63) vorwählbare Mindest-Taktzeit (Tsp) abgelaufen ist.

2. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (18) zur Sicherstellung der Mindest-Taktzeit (Tsp) ein UND- Glied (21; 50; 51) und - als Zeitglied - eine monostabile Kippstufe (24; 62; 63) aufweist, daß einem ersten Eingang (20) des UND-Glieds (21; 50; 51) die Steuerimpulse (39, Fig. 3e) zugeführt sind, daß am Ausgang des UND-Glieds (21; 50; 51) Impulse für die Zündimpulsbildung zur Verfügung stehen und daß ein zweiter Eingang des UND-Gliedes (21; 50; 51) mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe (24; 62; 63) verbunden ist, deren Eingang mit dem Ausgang des UND-Gliedes (21; 50; 51) derart verknüpft ist, daß die monostabile Kippstufe - sich zunächst im stabilen Zustand befindend und hierdurch ein Freigabesignal für die Steuerimpuls-Durchschaltung durch das UND-Glied bereitstellend - mit dem Auftreten eines Steuerimpulses in den astabilen Zustand kippt und dadurch die Durchschaltung eines folgenden Steuerimpulses durch das UND-Glied verhindert, bis nach Ablauf der Mindest-Taktzeit (Tsp) die monostabile Kippstufe in den stabilen Zustand zurückkippt (Fig. 2).

3. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsspannung am Ausgang des UND-Gliedes (21; 50; 51) über eine weitere monostabile Kippstufe (25; 56; 57) dem Ausgang der Einrichtung (18) und dem Eingang der monostabilen Kippstufe (24; 62; 63) zugeführt ist (Fig. 2, 5).

4. Steuerschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (24; 62; 63) derart bemessen ist, daß die durch dieses Zeitglied vorgegebene kleinste Taktzeit (Tsp) etwa 50 bis 80% der Taktzeit (120°) entspricht, die eine gleichbleibende Zündwinkeleinstellung zur Folge hat.

5. Steuerschaltungsanordnung für einen Stromrichter zur Erzeugung von Gleichströmen, deren Größe und Polarität veränderbar ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl den Thyristoren zur Gleichrichtung der negativen Halbwellen, wie auch den Thyristoren zur Gleichrichtung der positiven Halbwellen der Netzwechselspannung jeweils ein eignes Zeitglied (62; 63) zur Taktzeitüberwachung zugeordnet ist. (Fig. 5)

6. Steuerschaltungsanordnung für einen Stromrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktzeitüberwachungseinrichtung eine Vorrichtung aufweist, welche bei fehlendem Steuerimpuls einen Nachfolgeimpuls verhindert, wenn dieser ausgehend vom hinteren Nulldurchgang der gleichzurichtenden Halbwellen der Wechselspannung eine Nachfolgezeit aufweist, welche kleiner ist, als die vorgegebene kleinste Taktzeit (Tsp) und einen Steuerimpuls freigibt, sobald die Nachfolgezeit der kleinsten Taktzeit entspricht (Fig. 5).

7. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der monostabilen Kippstufe (62, 63) mit dem Ausgang eines netzsynchronen Taktgebers verbunden ist, welcher zum Ende einer jeden Halbwelle der Netzwechselspannung einen Impuls (77) liefert und die monostabile Kippstufe (62; 63) in den astabilen Zustand kippt, diese jedoch nach dem Setzen durch einen Steuerimpuls unbeeinflußt läßt.

8. Steuerschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse zur Erzeugung der Gleichströme aus den positiven Halbwellen der Netzwechselspannung über ein erstes UND-Glied (50) dem ersten Eingang eines Flip-Flop (52) zugeführt sind, dessen zweitem Eingang zum Zurücksetzen des Flip-Flop (52) aus einem netzsynchronen Taktgeber (über Anschluß 64) Impuls 77 zum Ende einer jeden Halbwelle der Netzwechselspannung zugeführt sind, daß an einem ersten Ausgang des Flip-Flop (52) ein Anschluß (Zp) zur Steuerung der entsprechenden Thyristoren und der Eingang der monostabilen Kippstufe (62) liegen, daß an einem zweiten Ausgang des Flip-Flops (52) der eine Eingang eines zweiten UND-Gliedes (58) liegt, an dessen anderem Eingang ein Ausgang des netzsynchronen Taktgebers (über Anschluß 64) geführt ist und der Ausgang dieses UND-Gliedes (58) gleichfalls mit dem Eingang der monostabilen Kippstufe (62) verbunden ist, deren Ausgang an einem weiteren Eingang des ersten UND-Gliedes (50) liegt.

9. Steuerschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerimpulse zur Erzeugung der Gleichströme aus den positiven und den negativen Halbwellen der Netzwechselspannung zwei gleichartig geschaltete und aufgebaute Impulsüberwachungseinrichtungen in einer Weise miteinander verknüpft sind, daß bei einer Freigabe eines Steuerimpulses durch eines der UND-Glieder (50) bis zum Ende der jeweiligen Halbwelle der Netzwechselspannung das andere UND-Glied (51) ein Sperrsignal erhält.

10. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die UND-Glieder (50, 51) jeweils mehrere getrennte Eingänge aufweisen, daß die Ausgänge der UND- Glieder (50, 51) jeweils am Eingang eines Flip-Flop (52; 53) liegen und jeweils ein Eingang (87, 86) der UND-Glieder (50, 51) mit einem Ausgang des Flip-Flop (52, 53) für die Impulsüberwachung der Halbwellen mit entgegengerichteter Polarität verbunden ist.