DE2163065C3 - Steuergenerator für phasensynchrone Gleichstromimpulse großer Leistung - Google Patents

Description

Die Erfindug bezieht sich auf einen .Steuergenerator für phasensynchronc Gleichstromimpulse hoher Leistung zum Zünden von Thyristoren, bestehend aus einem bei den Nulldurchgängen einer m.ttels Phasendrehbrücke erzeugten sinusförmigen Wechselspannung angestoßenen monostabilen Multivibrator mit Transistoren, der ein KC-Zeitglied für die Einstellung der Impulsdauer der Gleichstrominipulse aufweist, und einem dem monostabilen Multivibrator über einen Emitterfolger nachgeschalteten Impulsleistungsverstärker sowie einen einseitig mit dem Impulsausgang verbundenen einstellbaren Widerstand.

Ein derartiger Steuergenerator ist bekannt (Vortrag von R. S w q b ο d a, »Steuerbare Silizium-Gleichrichter und ihre Anwendung«, als Manuskript gedruckt Oktober 1965, Nr. 2317.518, A 23/1065, S. 6, Bild 9, in Verbindung mit S. 10, Bild 19).

Bei der oben beschriebenen bekannten Zündschaltung genügt das zeitliche Einsetzen der Stromimpulse manchen Genauigkeitsanforderungen nicht. Die bekannte Zündschaltung enthält einen Impuls-Ausgangsübertrager und ist weder zum Verändern der Steilheit der Impulsvorderflanken noch zur Erzeugung und Übertragung steiler Stromimpulsflanken eingerichtet.

Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Steuergenerator zu schaffen, mit dem im Unterschied zu der eingangs beschriebenen Impulszündschaltung ein von Exemplarstreuungen der verwendeten Transistoren und anderer Stromkreiselemente sowie von sonstigen Störungseinflüssen unabhängiges und zeitlich genaues Einsetzen nahe bei den Nulldurchgängen der Wechselspannung der Phasendrehbrücke erzielbar ist und bei dem ferner die Steilheit der Vorderflanken der erzeugten Gleichstromimpulse verändert werden kann und schließlich auch Stromimpulse mit sehr steilen Vorderflanken erzeugt werden können, aber kein Impulsübertrager verwendet wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine dem Eingang des monostabilen Multivibrators vorgeschaltete, zur Bildung nahezu rechteckförmiger Spannungsimpulse vorgesehene Verstärker- und Impulsformerstufe und durch ein zur Einstellung der Steilheit der Vorderflanken der > '.leichstromimpulse ausgebildetes, dem Ausgang des monostabilen Multivibrators parallel geschaltetes Reihen- RC- Integrierglied, dessen Kondensator dem Eingang des Emitterfolgers parallel geschaltet ist, wobei der dem Emitterfolger nachgeschaltete Impulsleistungsverstärker als gleichstromgekoppelter Verstärker mit drei Transistorstufen ausgebildet ist, dessen Eingangsstufe in Emitter-Basisschaltung ausgeführt ist und über einen Kollektorwiderstand mit der nachfolgenden Stufe in Kollektor-Basisschaltung potentiometrisch gekoppelt ist und ein weiterer Emitterfolger die Ausgangsstufe bildet.

Ausbildungen der Erfindung bezüglich der Verstärker- und Impulsformerstufe und des Impuls-Leistungsverstärkers bestehen darin, daß dem Eingang der Verstärker- und Impulsformerstufe ein Spannungsteiler über eine Diode vorgeschaltet ist und einem Widerstand des Spannungsteilers der Eingang der Verstärker- und !mpulsformerstufe parallel geschaltet ist und daß dem dem Eingang des Emilterfolgers parallel geschalteten Kondensator des Reihen-/?C-Integrierglieds über eine Diode mittels eines Wahlschalters wahlweise einer von mehreren zusätzlichen Kondensatoren parallel schaltbar ist, welchem über den Wahlschalter ein Eniladcwiderstand parallel geschaltet ist.

Einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß sind die Verstärker- und Impulsformerstufe, der monostabile Multivibrator und der Emitterfolger einerseits und der

Impulsleistungsverstärker andererseits auf steckbaren Schaltungsplatten vorgesehen und die Verbindungsleitungen für einen Außenanschluß des KC-Zeitglieds zur Einstellung der Impulsdauer sowie des Reihen-ÄC-Integrierglieds zur Einstellung der Steilheit der Vorderflanken der Gleichstromimpulse sind herausgeführt

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend beschrieben wird

Dargestellt ist die Gesamtschaltung eines Steuc-rgenerators zur Erzeugung phasensynchroner _]0 Gleichstromimpulse großer Leistung.

Ein solcher Steuergenerator besteht aus einem von einer sinusförmigen Ausgangswechselspannung L/2 einer Phasendrehbrücke 1 gesteuerten Impulserzeuger 2 und einem diesem Impulserzeuger nachgeschalteten Impuls-Leistungsverstärker 5. Impulserzeuger 2 und Verstärker 5 sind beispielsweise als steckbare Schaltungsplatten ausgeführt. Die Phasendrehbi jcke 1 sowie auch eine Einrichtung 6 zur Gleichstromversorgung de? Generators sind als Blöcke dargestellt.

Die Schaltung des Impulserzeugers 2 hat insgesamt 10 Anschlüsse Γ bis 10' Den Anschlüssen Γ und 2' ist die Wechselspannung L/2 der Phasendrehbrücke 1 zugeführt. An den Anschlüssen 3', 4', 5' ist ein /?C-Zeitglied 3 angeschlossen, mit welchem die Impulsdauer der mittels des Generators erzeugten Gleichstromimpulse / einstellbar ist. Die Grobeinstellung geschieht durch Einschaltung einer Reihe von Kondensatoren 31 des Zeitglieds mittels eines Wahlschalters 32, die Feineinstellung mittels eines verstellbaren Widerstands 33. Weiter ist an den Anschlüssen 6', 7', 8' ein ÄC-Integrierglied 4 angeschlossen, mit welchem die Steilheit der Vorderflanken der erzeugten Gleichstromimpulse / einstellbar ist. Auch hier geschieht die Grobeinstellung durch Einschaltung einer Reihe von Kondensatoren 41 mittels eines Wahlschalters 42 und die Feineinstellung mittels eines verstellbaren Widerstands 43. Die Anschlüsse 3' und 6' sind ferner für die Gleichstromversorgung 6 des Impulserzeugers vorgesehen. Die Anschlüsse 9' und 10' bilden den Impulserzeuger-Ausgang. Der Phasendrehbrücke 1 ist eine Wechselspannung U\, z. B. eines Wechselstromnetzes, zugeführt, aus dem die Energie für die Gleichstromversorgung 6 bezogen werden kann.

Die Schaltung des Impuls-Leistungsverstärkers 5 hat insgesamt 6 Anschlüsse 1Γ bis 16'. Die Anschlüsse IV und 12' bilden den Verstärkereingang und die Anschlüsse 15' und 16' den Verstärkerausgang. Die Anschlüsse 13' und 14' sind für die Gleichstromversorgung 6 vorgesehen, welche für Impulserzeuger 2 und Impulsverstärker 5 gemeinsam ist. Dem Ausgang des Impuls-Leistungsverstärkers 5 in Reihe nachgcschallet ist eine Stellvorrichtung 7 mit einem mittels eines Wahlschalters 71 schaltbaren Widerstandssatz 72, mit welchem die Impulshöhe der erzeugten Gleichstromimpulse / einstellbar ist.

Der Impulserzeuger 2 besteht aus einer Verstärkerund Impulsformerstufe 21 mit einem npn-Transistor 21', einem an sich bekannten monostabilen Multivibrator 22 mit zwei npn-Transistoren und einem Emitterfolger 23, ebenfalls mit einem npn-Transistor 23'.

Zwischen den Anschlüssen Γ und 2' am Eingang der lmpulsformersUife 21 ist über eine Gleichrichterdiode 211 ein Spannungsteiler Sp aus zwei Widerständen 212, 213 mit einem dem Widerstand 213 und der Steuerstrecke des Transistors 2Γ parallelgeschalteten kleinen Kondensator 214 geschaltet. Ein Kollektorwiderstand der Stufe 21 ist mit 215 bezeichnet.

Durch Impulsformung mittels des einseitig stromleitenden Spannungsteilers 211, Sp und durch Verstärkung mittels des Transistors 2V sind am Kollektor desselben nahezu rechteckförmige impulse mit sehr steilen Flanken abnehmbar, die über ein Reihen-/?C-Glied 216, welches zur Dämpfung hochfrequenter Stoßschwingungen vorgesehen ist dem Eingang des monostabilen Multivibrators 22 zugeführt sind. Durch diese Impulse wird der Multivibrator 22 innerhalb einer Periode der Wechselspannung Ui angestoßen und in die labile Lage gekippt. Durch die Rückkippzeit des monostabilen Multivibrators 22 wird die Impulsdauer der erzeugten Gleichstromimpulse / bestimmt. Diese ist im wesentlichen von der Einstellung des /?C-Zeitglieds 3 abhängig. Die Anschlüsse 3', 4', 5' des Zeitglieds 3 sind mit dem Pluspol der Stromversorgung 6 bzw. über ein Parallel-/?C-Glied 221 mit der Basis des zweiten Transistors des Multivibrators 22 bzw. mit dem Kollektor des ersten Multivibratortransrstors verbunden. Der Multivibrator 22 ist im übrigen in bekannter Weise geschaltet. Am Ausgang desselben entstehen positive Rechteckimpulse, deren Impulsdauer der am /?C-Zeitglied 3 eingestellten Zeitkonstante entsprechen. Diese sind über das flC-lntegrierglied 4 dem Eingang des nachgeschalteten Emitterfolgers 23 zugeführt. Die Anschlüsse 6', 7', 8' des /?C-Glieds 4 sind mit dem Minuspol der Stromversorgung 6 bzw. mit dem Kollektor des zweiten Transistors des Multivibrators 22 bzw. der Basis des Transistors 23' des Emitterfolgers 23 verbunden; letzterer ist wiederum in bekannter Weise geschaltet.

Das /?C-Integrierglied 4 besteht aus einer dem Multivibrator-Ausgang parallelgeschalteten Reihenschaltung eines Widerstands 43 und eines Kondensators 44 geringer Kapazität. Dem Kondensator 44 sind parallelgeschaltet der Eingang des Emitterfolgers 23 sowie eine Reihenschaltung, bestehend aus einer Diode 45 und einem hochohmigen Widerstand 46, welchem mittels eines Wahlschalters 42 wahlweise ein Kondensator 41 größerer Kapazität parallelgeschaltet werden kann. Der Wahlschalter 42 hat auch eine Leerstellung, bei der der Widerstand 46 nebenschlußfrei ist. Durch das /?C-Integrierglied 4 können, je nach Kapazität des dem Widerstand 46 parallelgeschalteten Kondensators 41, die sehr steilen Vorderflanken der Rechteckimpulse des Multivibrators 22 unterschiedlich stark abgeflacht werden. Durch die Anordnung der Diode 45 wird erreicht, daß nur die Vorderflanken, also nicht die Hinterflanken der Rechteckimpulse, abgeflacht werden. In der Leerstellung des Schalters bestimmt aliein Kondensator 44 diese Abflachung. Er flacht aber auch die Hinterflanken ab, jedoch nur sehr wenig. 3ei sehr kurzer Dauer der Impulse tritt dieser Effekt etwas stärker auf und wird durch die Überführung von in der Diode 45 gespeicherten Ladungen auf den Kondensator 44 verursacht. Die so veränderten Rechteckimpulse sind über den Emitterfolger 23 dem Eingang des gleichstromgekoppelten lmpulsleistungsver^rtärkers 5 zugeführt.

Der Impulsleistungsverstärker besteht aus drei Transistorstufen, und zwar aus zwei Verstärkerstufen 51, 52 und einem Emitterfolger 53. Die Gesamtschaltung ist a;: sich ebenfalls bekannt. Als besonderes Merkmal dieser Schaltung ist hervorzuheben eine potentiometrische Widerslandskoppliing P des Kollektors der Eingangsstufe 51 mit der Basis der zweiten Verstärkerstüfe 52. Mit dem Potentiometer Pist eine exakte Arbeitspunkteinstellung des Verstärkers 52 möglich. Im übri gen kann der Verstärker so ausgelegt werden, daß kei nc Übersteuerung der beteiligten Transistoren eintrit.

und somit kurze Schaltzeiten der Transistoren 5Γ und 52' erzielt werden. Daraus ergibt sich ohne Gegenkopplung des Verstärkers eine nahezu fehlerfreie Übertragung der dem Impuls-Leistungsverstärker 5 zugeführten Impulse, insbesondere der Vorderflanken, und am Emitter des Transistors 53' bzw. am Ausgang des Verstärkers 5 stehen formgetreue, leistungsstarke / 1 zur Verfügung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Steuergenerator für phasensynchrone Gleichstromimpulse hoher Ltistung zum Zünden von Thyristoren, bestehend aus einem bei den Nulldurchgängen einer mittels Phasendrehbrücke erzeugten sinusförmigen Wechselspannung angestoßenen monostabilen Multivibrator mit Transistoren, der ein ÄC-Zeitglied für die Einstellung der Impulsdauer der Gleichstromimpulse aufweist, und einem dem monostabilen Multivibrator über einen Emitterfolger nachgeschalteten Impulsleistungsverstärker sowie einem einseitig mit dem Impulsaurgang verbundenen einstellbaren Widerstand, gekennzeichnet durch eine dem Eingang des monostabilen Multivibrators (22) vorgeschaltete, zur Bildung nahezu rechteckförmiger Spannungsimpulse vorgesehene Verstärker- und Impulsformerstufe (21) und durch ein zur Einstellung der Steilheit der Vorderflanken der Gleichstromimpulse (I) ausgebildetes, dem Ausgang des monostabilen Multivibrators (22) parallel geschaltetes Reihen-ÄC-lntegrierglied (4), dessen Kondensator (44, 41) dem Eingang des Emitterfolgers (23) parallel geschaltet ist. wobei der dem Emitterfolger (23) nachgeschaltete Impu'-Ieistungsverstärker (5) als gleichstromgekoppelter Verstärker mit drei Transistorstufen (51 bis 53) ausgebildet ist. dessen Eingangsstufe (51) in Emitter-Basisschaltung ausgeführt is: und über einen KoI-lektorwiderstand (P) mit der nachfolgenden Stufe (52) in Kollektor-Basisschaltung potentiometrisch gekoppelt ist und ein weiterer Emitterfolger (53) due Ausgangsstufe bildet.
2. 2. Steuergenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang der Verstärkerund Inipulsformerstufe (21) ein Spannungsteiler (Sp) über eine Diode (211) vorgeschaltet ist und einem Widerstand (213) des Spannungsteilers (Sp) der Eingang der Verstärker- und Impulsformerstufe (21I) parallel geschaltet ist.
3. 3. Steuergenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem dem Eingang des Emitterfolgers (23) parallelgeschalteten Kondensator (44) des Reihen/fC-Integrierglieds (4) über eine Diode (45) mittels eines Wahlschalters (42) wahlweise einer von mehreren zusätzlichen Kondensatoren (41) parallel schaltbar ist. welchem über den Wahlschalter (42) ein Entladewiderstand (46) parallel geschaltet ist.
4. 4 Steuergenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerund Impulsformerstufe (21), der monostabile Multivibrator (22) und der Emitterfolger (23) einerseits und der Impulsleistungsverstärker (5) andererseits ■uf steckbaren Schaltungsplatten vorgesehen sind und daß Verbindungsleitungen (3' bis 8') für einen Außenanschluß des KC-Zeitgliecls (3) zur Einstellung der Impulsdauer sowie des Reihen-/?C-Integriergliedes (4) zur Einstellung der Steilheit der fio Vorderfianken der Gleichstromimpulsc (I) herausgeführt sind.