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DE1438633A1 - Schaltung mit gesteuerten Gleichrichtern - Google Patents

Schaltung mit gesteuerten Gleichrichtern

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DE1438633A1
DE1438633A1 DE19621438633 DE1438633A DE1438633A1 DE 1438633 A1 DE1438633 A1 DE 1438633A1 DE 19621438633 DE19621438633 DE 19621438633 DE 1438633 A DE1438633 A DE 1438633A DE 1438633 A1 DE1438633 A1 DE 1438633A1
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DE
Germany
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voltage
ignition
circuit
controlled
rectifier
Prior art date
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Pending
Application number
DE19621438633
Other languages
English (en)
Inventor
Quiros Julio Gonzales Berna De
Walter Strohmeier
Werner Ullmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAUTER AG
Agie Charmilles SA
Original Assignee
SAUTER AG
Agie Charmilles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAUTER AG, Agie Charmilles SA filed Critical SAUTER AG
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Pending legal-status Critical Current

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Description

BE 7681
Ft. Sauter A« G. Basel
A. Ο« für industrielle Elektronik AG-ΙΕ Locarno-Los one
Schaltung mit gesteuerten Gleichrichtern.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung mit gesteuerten Halbleitergleichrichtern. Gleichrichter dieser Art weisen eine pnpn-Halbleiterschicht auf; sie sperren in einem Wechselstromkreis zunächst den Strom in ihrer Sperr- und in ihrer Durchlassrichtung, sind jedoch durch Anlegen einer Steuerspannung an die Steuerelektrode so zu beeinflussen, dass sie in der Durchlassrichtung Strom führen. Wenn die Gleichrichter durch das kurzzeitige Anlegen einer Steuernpannung einmal gezündet bzw. in den leitenden Zustand gebracht worden sind, bleiben sie es auch nach Entfernen der
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Zündspannung, bis der Hauptstrom in der Burchlaesriohtung einmal kurzzeitig unterbrochen worden ist. Die Gleichrichter besitzen somit eine Thyratronoharakteristik, d.h. die Charakteristik von gasgefüllten Entladungsröhren«
Gesteuerte Gleichrichter dieser Art finden bei vielen Schaltungen Verwendung, z.B. bei Netzgleichriehtern, Frequenzumformern, Elektroerosionswerkzeugmasohinen insbesondere für Funkenerosionsverfahren und elektrolytisch^ Schleifverfahren und dergl. Bei den meisten Anwendungen von z.B. Netzgleichrichtern und Freq.uenzumformern soll die Ausglingsspannung unmittelbar nach dem Inbetriebsetzen vorhanden sein. Wenn nun beispielsweise das Signal zürn. Inbetriebsetzen des Gleichrichters in der Mitte einer Halbwelle auftritt und die Gleichrichter jeweils nur durch einen Impuls gezündet werden, der zu Beginn jeder Halbwelle des gleichzurichtenden. Wechselstromes erscheint, kann die Ausgangsspannung erst mit Beginn der nächstfolgenden Halbwelle auftreten.
Bei Frequenzumformern können die gesteuerten Gleichrichter in der Ausgangsstufe unter Umständen durch einen Blindleistungsverbrauoher während der Ueberträgung der zugeordneten Halbwelle zum Löschen gebracht werden. Eine Zündung erfolgt bei den bisher üblichen Schaltungen dieser Art jedoch erst wieder, wenn bei Beginn der nächstfolgenden Halbwelle der vorgesehenen Ausgangswechselspannung ein Zündsignal an einem der beiden gesteuerten Gleichrichter der Ausgangsstufe erscheint. 009813/0 6 08
Us dies· Iaehteile eu vermeiden, ist bereite versucht worden, die gesteuerten Oleichrichter nicht durch einen einzelnen Impuls zu Beginn jeder Halbwelle zu zünden, sondern durch einen Dauerimpule, der während der gesamten Halbwelle aufrechterhalten wird und die Gleichrichter neu zündet, wenn sie durch irgend welche Umstände während der Halbwelle gesperrt werden, oder wenn der Gleichrichter bzw. der Frequenzumformer während einer Halbwelle in Betrieb gesetzt wird. In letzterem Pall muse der Zündimpuls im Augenblick des Einschaltens erscheinen und ebenfalls bis zum Ende der Halbwelle aufrecht erhalten werden.
Schaltungen der genannten Art sind jedoch mit anderen Nachteilen behaftet. Da die Zündspannung nach dem Auslösen bzw. Einschalten der Schaltung sofort vorhanden sein soll, und der die Zündung hervorrufende, eine Halbwelle andauernde Steuerimpuls praktisch zu jedem Zeitpunkt dieser Halbwelle in der Lage sein muss, die zum Zünden eines gesteuerten Gleichrichters erforderliche Leistung abzugeben, muss der Zündstromkreis eine vergleichsweise grosse Arbeit leisten können, damit die Zündung auch in ungünstigen Fällen mit Sicherheit gewährleistet ist. Ein Zündstromkreis, der diese Anforderungen erfüllt, ist vergleichsweise kompliziert und benötigt darüber hinaus eine grosse Eingangsleistung.
Es ist nun ein Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung mit gesteuerten Halbleitergleichriohtern eu schaffen, bei· welcher eine Zündung der Gleichrichter praktisch zu jedem Zeitpunkt der Halbwelle möglich ist und bei welcher der Zünd-
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Stromkreis nur eine geringe Leistung aufniaa*.
Weiterhin ist der Zweck der Erfindung Wi einer Schaltung der genannten Art, Zündetremkreieβ vorsuethan, die einfach aufgebaut sind und nur eine geringe leistung abgeben müssen.
Die Schaltung gemäss der vorliegenden Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die Zündstreakreist sur Zündung der gesteuerten Gleichrichter mindest·** während der vorgesehenen Zündperioden !Impulsfolgen abgeben.
Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass auch bei den Zündstromkreisen, die einen ein· Halbwelle andauernden Zündimpuls ausgaben, iseaier elna geringe Zeit verstreicht, bis der angeschlossene gesteuerte Gleichrichter in der Anoden-Kathodenstrecke 8trem zu führen beginnt. Ss kann daher mit gleicher Wirksamkeit ein» Impulsfolge zur Zündung der gesteuerten Gleichrichter verwendet werden· Bei der Impulsfolge kann beispielsweise jeder Einzelimpuls den erforderlichen Strom einem parallel aur Gleichspannungsquelle geschalteten Kondensater entnehmen» wobei der Kondensator sieh zwischen den Impulsen wieder aufladen kann. Der Zündstromkreis nimmt somit priaärseitig nur' di· Leistung auf, die dem Effektivstem der Einseliapulee entspricht. Die Folgefrequene der Einzelimpul·· kann dabei so gewählt
§09813/0608
«erden, dass ein· so gross· Anzahl τοη Einzeliepulsen während einer Halbwelle der Wechselspannung des Hauptkreises erscheint, dass der durch den zeitlichen Zwischenraum zwischen swei aufeinanderfolgenden Impulsen bedingte Zeitverlust in der Gröeeenordnung der Zeit liegt, die der gesteuerte Oleichrichter zum DurchzUnden benötigt.
Die erfindungsgemässe Schaltung ist praktisch bei allen Verwendungsmöglichkeiten von gesteuerten Halbleitergleichrichtern anwendbar.
Die Schaltung soll anechliessend lediglich beispielsweise anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Frequenzumformerβ erläutert werden, wobei dieser Frequenzumformer sowohl im Netzteil als auch in der Ausgangsstufe gesteuerte Gleichrichter enthält, die gemäss der vorliegenden Erfindung in den leitenden Zustand übergeführt werden.
3098 13/06 U 8 ^n °"ig;naL
Sie Zeichnungen stellen im Ei&aelnen dan
fig. 1 das Blockschaltbild eines fretuensuaf©reers5
fig. 2 die era Zündung der gesteuerten Clleichrichter erforderlichen Zündiapulsfolgen* besogem auf di® eingegeben« Steuerepannung, und
flg. 3 das Mnienschaltbili des freqwnsuaforaere der flg. 1,
In de» in fig0 1 als Blockschaltbild go&slgtea fr©%uensiMfor»er wird die Singangsleistung dmroh einen ffransforaator 10 sit der PrinJtrwioklung 11 @in§egebem» Die Pri^Ärwirklung 11 kann dabei direkt an das lets ?©n 220 f 50 Hs aüg@e@hlcss®n sein» Bar Iransfers&tor~'besitat drei 3©kund&rwicklini©n 12,13 und 14β Bis Sekundärwicklung 12 ist an den !«tsgleichriohter A ft£r die Leistungsstuf· angeschlossen« di« die eingegebene Wechselspannung glelsAfiehtet* Ber Oleloluri^ter A entMlt Tier Trockenei«iohriciitar in einer AllweebrückeBgleichrioaterschaltung, wobei swei dieser Oleichriofattr als gesteuerte Halbleitergleichrichter ausgebildet sind. Die an den Leitungen 15 und 16 erscheinende dleiobspannung gelangt au der Leistung*· ausgangsstufe B, wo die Gleichspannung in ein* Wechselspannung vorgegebener frequenz umgewandelt wird. Die Wechselspannung erscheint an den Ausgangskleuen 17·
Die Sekundärwicklung 13 des fransforsAtors 10 speist den
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Zündstromkreis 0. Dieser Zündstromkreis richtet die Eingangs· wechselspannung eunächst gleich und erseugt eine Impulsfolge sur Zündung der beiden gesteuerten Gleichrichter in der Lelstungegleichriohteretufe A. Zur Zündung der gesteuerten Gleichrichter in der Leistungsglelohrlohterstufe A gibt der Zündstromkreis C über die Leitungen 19 und 20 eine ununterbrochene Impulsfolge aus. Die Leitung 19 let über die Widerstände 21 und 22 mit den Zündelektroden der beiden Gleichrichter Terbunden«
Die gewüneohte Freqtuens der an den Klemmen 17 erschein«»?en Spannung wird durch eine steuernde Wechselspannung gegeben, die über die Klemmen 23 einem Transformator 24 zugeführt wird. Dieser Transformator 24 besitst 2 Sekundärwicklungen 26 und 27ι wobei die Sekundärwicklung 26 mit dem Zündstromkreis C Terbunden 1st. Dar Zündstromkreis 0 1st dabei so ausgebildet, daes er nur dann Auegangeimpulse über die Leitungen 19 und 20 abgibt, wenn an den Klemmen 23 ein eingangs· signal erscheint. Fehlt an den Klemmen 23 und somit an der Sekundärwicklung 26 das Signal, gibt der Zündstromkreis 0 keine Impulse ab, sodass auch an den Leitungen 15 und 16 keine Gleichspannung erscheint. Sine'Folge hlerron ist, dass auch dem Vets, an welches die Primärwicklung 11 des Transformators 10 angeschlossen ist, praktisch keine Leistung entnommen wird, wenn an den Klemmen 23 keine steuernde Wechselspannung erscheint,
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Sie Sekundärwicklung 27 dee Transformator« 24 iet alt einem Zündstromkreis D verbunden, der dl« 2ündlapulee für die beiden gesteuerten Gleichrichter in der Leifttuageaiisgangsstufe B erzeugt. Die Zündlmpuls» für einen der beiden gesteuerten Gleichrichter in der Leistungsauagangestufe B erscheinen «mischen den Verbindungsleitongen 30 und 29t die Zündlnpulse für den sweiten gesteuerten Gleichrichter «wischen den Leitungen 31 und 29ο
Der YreqLuensuKformer der Fig. 1 enthält weiterhin eine Sicherheiteeohaltung Eo Biese Sicherheitesohaltung ist einerseits mit den beiden Gleichstrom führenden leitungen 15 und 16 und andererseits mit den Ausgangsklemmen 17 verbunden» Die Sicherheiteschaltung K bildet ein logisches Element, welches die Erzeugung τοη Zündimpulsen in dem Zündstromkreis immer dann für eine vorgegebene Zeit unterbindet, wenn an den Leitungen 15,16 eine Spannung steht, hingegen keine Spannung am Ausgang 17· Hingegen lässt das logische Element die Erzeugung von ZUndlmpulsen eu, wenn am Ausgang eine Spannung erscheint, sowie dann, wenn sowohl an den Leitungen 16,17 als auch am Ausgang 17 keine Spannung auftritt· Durch die Sioherheitsschaltung E wird daher bewirkt, dass die verschiedenen gesteuerten Gleichrichter nicht durch beispieleweise einen Kurzschluss an den Auegangsklemmen 17 «erstort werden können.
Wenn während dee Betriebes an den Eingangsklemmen 23 eine
90 a 8 I3/Ü6U8
steuernde Wechselspannung ait In einem grossen Bereich beliebiger Frequens erscheint, wird somit sunächst eine Gleichrichtung in der letsgleichriohterstufe A und weiterhin eine Wechselspannung ait der eingegebenen frequens hervorgerufen, die dann an den Kiemen 17 erscheint, erseugt.
Zur Erläuterung der Aufgabe, welche die Steuerstromkreise C und D erfüllen, sei anachliessend auf FLg* 2 Besug genonefto In Flg. 2a sei die den Klemmen 23 übermittelt·, steuernde Wechselspannung in Abhängigkeit von der Zelt t aufgetragen. Wenn die 8pannung 23 su des Zündetroakreie 0 gelangt, wird eine Schwingung freigegeben, sodass eine regelmässige d.h. ununterbrochene Impulsfolge an den Leitungen 19 und 20 erecheint, wie dies etwa in Flg. 2b geseigt ist. Die Impulsfolgefrequenz let durch das Schwingsystem selbst gegeben und weitgehend unkritisch.
Die in Fig. 2b geselgte Impulsfolge gelangt nun über die Widerstände 21 und 22 su den beiden gesteuerten Gleiohrlohtern der Leistungsgleiohrichteretufe A, wobei es bedeutungslos 1st, dass diese Zündiapulse während beider Halbwellen aufrecht erhalten werden und swar deswegen, weil Zündispulse die gesteuerten Gleichrichter dann nicht beeinflussen können, wenn die Polarität der an der Hauptstrecke anliegenden Spannung der Sperrlohtung der Gleichrichter entspricht.
In der Zündschaltung S werden zwei Impulsfolgen erseugt, wobei
die erste X&pulsfolg® der fig. 2c !beispielsweise nur lsi den positiven Halbwellen de? steuernden Wechselspannung (?ige2a) und die sweit· Impulsfolge äo? ?&g· 2Ä »ur u§Uir$a& des? s?*gativen Halbwelleii der oteuvrndea WeefestlqpMUKiB erscheinen» Pie Spannung der ?ig« So 9?soh«int anriechen den ILeitimgen 29 und 30 und SI« et««@?Me epannung der fig« 2d snisohen den Leitungen 29 und 31· Die Zapulefolgefrequenien der Impulsfolge» der 9ig. Se w&ü 2d ist wiederum unabhängig τοη der freqaena der Steuerepennung, nuss jedooh über dieser liegen« Yorsugsweis« iet dies« folgefrequena einstellbar«
frequensumforaere geigt. In d@r Saioiiaiing sind die leitungen, die die Leistung übertragen, stark α jag« meg·;»*
Wie bereits ©ßteasa<l τ©η Fig» 1 ausgeführt» ist St? gezeigte FreQi'cnKiini'erser eo ^®sekaff$£$ rässt er &n ein feoB»er«iellea Xets top beispieleweise 220 ? und 50 Es acgeeonluse@n werden kannc Zum Anschluss an das Ket* ist Sex* Transformator 10 rorgesehen^ der neben der Frisärwioklung 11 drei Sekundirwiciklungen 12,13 und 14 aufweist. Me S«kundttrwiQlcliing 12 1st an die Leistungsglelohriehterstufe A angeeohlossen, die die Halbleitergleichrlohtereleaente 35,36,37 und 38 in Allwegbrttokensohaltung enthält. Sie Gleiohriohtereleaente 35 und 56 können noraale
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Die Wirkungeweise und der Aufbau der aiaaielaesa Iieiet«ag»« und
Steuerkreise soll ansohlioesenä aaläsd von Fig· 5 sehr la I einseinen erläutert werden« welehe ein MniensonaltbiM
Sperrsohiohtgleiohriohter sein, während ·· eich bei den eieiohrlohterelementen 37 und 38 u* die erwähnten gesteuerten Gleiohriohterelemente mit pnpn-Halbleiteraohiohten handelt.
Die beiden gesteuerten Gtleiohriohter 37 und 38t di· ■** Leitung 16 rerbunden Bind, die ale der poeitire Pol der Oleiohspannungsquelle aufgefaeet werden kann, werden duroh den Zündstromkreis C duroh die erwähnte Impulsfolge derart gesundet, dass die Gleiohrlohterbrüokensohaltung wie eine normale Brücken« sohaltung arbeitet« Bleiben die Zündimpulee Ton dem Steuerkreis C aus, kann keine Sieichspannung mehr erseugt werden, sodass auch das an die Primärwicklung 11 angeschlossene lets durch den üsformtr nicht mehr'belastet wird.
Pie beiden nicht gesteuerten ffleiohrichterelemente 35 und 36 sind an die Leitung 15 angeschlossen, die den negatlren Pol des gleiohetromseitigen Ausganges des Gleichrichter· darstellt. Zwischen den beiden Polen bsw, den Leitungen 15 und 16 ist in bekannter Weise ein Olättungskondensator 31 rorgesehen.
Die Leitungen 15 und 16 führen die in dem Leistungsgleichrichter A erseugte CHeiohspannung der Leietungsausgangsstufe B su, in welcher diese Gleichspannung in eine Wechselspannung mit rorgegebener frequens umgewandelt wird.
Die Leistungβausgangβetufe B enthält einen Ausgangetransformator 42, der eine Primärwicklung 43 und eine Sekundär- bsw. Ausgangs wioklung 44 aufweist. Die Primärwicklung 43 beeitst eine Mittel-
8098 13/08 0 8
ansapfung 45» welohe die Wicklung 43 in die Vioklungsteile 43a und 43b aufteilt. Die den Pluspol der Gleichepannungsquelle darstellende Leitung 16 ist mit der MittelanBapfung der Traneformatorwioklung 43 verbunden, während die den Minuspol der Leistungsglelohrlchterstufe A darstellende Leitung über eine Drossel-Spule 47 alt einer Leitung 48 verbunden ist, die an die Kathoden τοπ zwei geeteuerten GHe lehr iohter element en 50 und 51 angeschlossen ist. Die gesteuerten GleiobriohtereIonente 50 und 51 sind im Prinzip gleich ausgebildet wie die geeteuerten Gleichrlohterelemente 37 und 58 der Leistungsgleiohriehterstufe· Die Anoden der gesteuerten Gleichrichter 50 und 51 sind mit je einem Endpunkt der Prlm&rwioklung 43 doe Ausgangstraneformators 42 über die Leitungen 52 bsw. 53 und Dioden 52a bzw. 53a verbunden» Sohlieeslioh sind die gesteuerten Gleichrichter 50 und 51 durch je eine Seriensohaltung aus einem Widerstand 50b bzw. 51b und einer Diode 50c bew. überbrückt. Die Anoden der Dioden sind dabei beispielsweise über eine Leitung 15a direkt alt der Leitung 15 verbunden«. Zwischen den Leitungen 52 und 53 ist fernerhin ein Kondensator 59 eingeschaltet, der die Kommutierung bewirkt, wie dies nachfolgend mehr im einseinen erläutert werden soll,
Zur Erläuterung der Wirkungeweise der Bndstufe sei angenommen, dase eu einem vorgegebenen Zeitpunkt der gesteuerte Gleichrichter 51 gesundet werde , sodass ein Strom in der Eiohtung des Pfeiles 51* fHessen kann. Der Strom flieset dabei von dem positiven Pol des Gleichrichters, d.h. der Leitung 16, Über
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den Transformatorwioklungstell 43b, die Diode 53a, die leitung 53, den gesteuerten Gleichrichter 51, die Leitung 48, die Drosselspule 47 und die Leitung 15 su dem negativen Ausgangspol der Gleichrichter·tufβ. Der Strom flieset somit in den ait IZ bezeichneten Stromkreis, wobei sufolge der alt de» Stroaanstleg verbundenen Plussänderung in der Sekundärseite des Transformators eine Spannung indusiert wird. Gleichseitig wird auch in de« anderen flcklungsteil der Primärwicklung, d.h. in der Wioklung 43a, eine Spannung indusiert, sodass siob an den Enden der Gesamtwicklung 43 eine Spannung alt der Polarität ausbildet, die durch in Klammer gesetzte Zeichen (+) und (-) angezeigt ist« Entsprechend lädt sich auch der Kondensator 59 auf. Es ist somit su ersehen, dass an dem zu diesem Zeitpunkt gesperrten gesteuerten Gleichrichter 50 in der Sperrlohtung eine Spannung liegt, die der doppelten Auegangsspannung der Hetsgleiobriohterschaltung entspricht. Die steuerbaren Gleichrichter 50 und 51 aUsssn soait derart dimensioniert sein, dass sie dieser doppelten Spannung standhalten kennenο
Es sei nun angenommen, dass der Gleichrichter 50 gesundet wird, sodass dessen Widerstand in der Durchlassrichtung vernachlässigbar klein wird. An dem gesteuerten Gleichrichter 51 liegt somit kursseitlg die in dem Kondensator 59 gespeicherte Ladung und swar in der Sperr!ohtung, sodass dieses Gleiohrlohterelement gelöscht wird. Da das gesteuerte Gleiohriohterelement 50 gesundet ist, flieest ein Strom in den Stromkreis I, der die Leitung 16, die Primärwicklung 43a des Ausgungstraneformators 42,
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die Diode 52a, die Leitung 52, den gesteuerten Gleichrichter 50, die Leitung 48» die Drosselspule 47 und die Leitung 15 umfasst. Ss let ohne weiteres su ersehen, dass in dieser aweiten Phase der Wechselspannung der Ausgangsseite des Umformers die Polarität an der Wicklung 43 umgekehrt 1st. Der Kondensator 59 ladt sich gegenüber der ersten Phase mit entgegengeseteter Polarität auf und speichert somit die Ladung, die erforderlich ist, ua nach erneutes Zünden des gesteuerten Gleichrichters 51 den gesteuerten Gleichrichter 50 sun Löschen su bringen. Der Kern des Transformators 42 wird in dieser Phase in der Gegenrichtung magnetisiert, sodass an der Sekundärseite 11 dieses Transformators eine Wechselspannung abgenommen werden kann.
Die Dioden 50c, 51c sind vorgesehen üb zu erreichen, dass sich der Kommutierungskondensator nach der Kommutierung schnell entladen und somit auch schnell in der Gegenrichtung aufladen kann. Die Dioden 52a und 53a andererseits bewirken, daes der Kondensator 59 eine möglichst hohe Ladung erhält und nicht durch ein Absinken der Spannung an der Primärwicklung des Transformators 42 während einer Halbwelle der Ausgangsspannung, toB. sufolge einer starken Belastung aa Ausgang wieder teilweis· entladen wird.
Insbesondere beim Leerlauf, d.h. ohne Belastung an der Sekundärseite des Transformators 42 besteht die Gefahr, dass «ich dl« Spannung aufsohaukelt. Der Kondensator 59 und die Primärwicklung 43 des Transformators 42 arbeiten dabei als Schwingkreis. derartige Spannungeüberhöhungen au vermeiden, ist parallel su
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den balden Priaärwioklungsteilen 43a uud 43b je ein Wideretand
55 und 56 rorgesehen. Curs nach der ersten Phase, d.h. wenn die Polarität der Spannung an den Transformator 42 den in Klammer geeetsten Toreeichen enteprioht» kann eioh der Kondensator 59 Über die Widerstände 55 und 56 entladen. Die Widerstände 55 und
56 attesen dabei so besessen werden, dass die Ladung noch so lange aufreoht erhalten bleibt, .bis beispielsweise der gesteuerte Gleichrichter 50 gelöscht ist. Die Widerstände dämpfen den Schwingkreis somit, eodaes die Spannung sich nioht aufsohaukeln kann.
5a eei nooh erwähnt, daas der Kondensator 59 selbstverständlich auch an der Sekundäres!te 44 dee Transformators 42 angeschlossen werden kann, wobei die gleichen Wirkungen ertielt werden.
nachfolgend sollen nun die Zündstromkreise C und D für die gesteuerten Gleichrlohterelemente beschrieben werden. Zur Brseugung der Speisespannung tür den Ztind- bsw· Steuerstromkreis C ist an die Sekundärwicklung 13 dee Singangetransformators 10 eine Doppelweg-Gleiohrichtereohaltung 60 angeschlossen, die Tier einseine Gleichrichter umfaest. Zur Glättung der auf diesem Wege gewonnenen Gleichepannung 1st ein Kondensator 64 Torgesehen. Der negatire Pol der auf diesem Wege gewonnenen Gleichspannung wird Ton der Leitung 65 gebildet und ist mit den beiden rerbundenen Kathoden der Leistungsgleiehrlohter 37 und 38 Über die Leitung 20 rerbunden.
Der Steuer- bzw. Zündstromkreis 0 enthält einen eogenannten
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Doppelbaelstransistor 80, von welches die beiden Baeen über Widerstände 81 und 82 mit dem negativen bsw. positiven Pol der Spelsespannungequelle, d.h. mit den Leitungen 65 und 72 verbunden sind. Dieaer Doppelbasistransistor bsw. Unijunotion-Transistor - Transistoren dieses Typs sind im Handel erhältlich -hat die Eigenschaft, den Widerstand «wischen einer Basis* elektrode und den Emitter in Abhängigkeit τοη der Spannung an diesem Emitter sprunghaft zu verändern. Wenn ia Torliegenden Beispiel das Potential an Emitter unterhalb eines vorgegebenen kritischen Wertes liegt, ist der Widerstand «wischen Emitter und der einen Basiselektrode hoch. Steigt die Spannung am Emitter z.B. durch die Aufladung eines Kondensators auf diesen kritischen Wert« so wird der Punkt erreicht, bei welchem der Widerstand swischen der Basiselektrode und den Emitter sprunghaft kleiner wird. Der Emitter ist im vorliegenden !Fall über einen Kondensator 83 mit der Leitung 65 und über einen Widerstand 84 mit der Leitung 12 verbunden. Der Kondensator 83 und der Wideretand 84 stellen somit ein Rö-Ölied dar. Ώβτ Kondensator 83 lädt sich mit der Zeitkonstanten dos RC-Gliedes bis su der kritischen Spannung auf, worauf am Widerstand 81 infolge der Entladung des Kondensators 83 über den Transistor 80 ein positiver Impuls erscheint. laohdem durch die Entladung des Kondensators 83 die Spannung unter einen vorgegebenen Wert abgesunken ist, wird der Tranaistor 80 wieder gesperrt, sodass die Aufladung des Kondensators von neue» beginnt. Das aus den Teilen 80-84 bestehende System arbeitet somit als Oscillator bzw. Impulsgenerator, wobei die Impulsfolgefreauens eine Punktion der Bemessung dee RC-Gliedes ist.
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Ia -vorliegenden fall ist die Freauens erheblich höher als diejenige des letces, eodeei pro Halbwelle eine grussere Ansahl Ton Impulsen su den gesteuerten Gleiohriohtern 37 und 38 ge-• langen. Die Gleichrichter «erden somit auoh nährend einer Halbwelle neu gesundet, wenn sie aus irgend eines Grund erloschen sein sollten·
Sie an dea Widerstand 81 erscheinenden Impulse werden über die Leitung 19 und über je einen Sohut«widerstand 21 und 22 den Zündeleketroden der gesteuerten Gleichrichter 37 und 38 übermittelt. Sie beiden gesteuerten Glelohriohter 37 und 38 werden
somit immer dann gesundet, wenn sich der Wideretand «wischen der einen Basiselektrode und den Emitter des Transistors 80 sprunghaft rerändert und nana an den gesteuerten Gleiohriohtern eine Spannung in der Surohlassrlchtung liegt· Sies ist ismer bei einem der beiden gesteuerten Gleichrichter der Tall«,
Parallel su dea Kondensator 83 liegt ein weiterer Transistor 89, weloher den Kondensator 83 kurzsohliesst, wenn an seiner Basis keine negatlre Spannung steht. Zwieohen der Basis des Transistors 89 und der Leitung 65 liegt nun die Gleiohstroaseite einer Allwegbrüokengleichriohtereehaltung, deren Wechselstroaseite an die Sekundärwicklung 26 des Transformator» 24 angeschlossen ist. Wie bereite ausgeführt« wlrl der Priaäreeite dieses Transformators 24 die Bteuerwechselspannung sugeführt. Parallel su der Gleiohstroassite der Brüokengleiohriohterschaltung 90 liegt ein Kondensator 91 und eine Schutsdiode 92.
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Die Basiselektrode dee Transistors 89 1st weiterhin über einen Widerstand 93 ait der Leitung 72 verbunden, die den positiven Pol des Betsgleiohrichters 60 darstellt. Wenn nun an der Sekundärwicklung 26 des Transformators 24 kein· Spannung erscheint, wird die Basis des Transistors 89 durch den Widerstand 93 auf positivem Potential gehalten, sodass der Transistor 89 leitend ist und sieh der Kondensator 83 nicht aufladen kann. Eine Folge hiervon ist, dass der Transistor 80 gesperrt 1st und keine Zündlmpulse an die gesteuerten Oleichrichter 37 und 38 abgeben kannρ Es entsteht somit keine Gleichspannung «wischen den Leitungen 15 und 16. Erscheint hingegen ein Signal an den Klemmen 23» lädt sich der Kondensator 91 auf, sodass an der Basis des Transistors 89 ein negatives Potential erscheint, welches den Transistor 89 sperrt* Eine ?olge hiervon ist, dass sich der Kondensator 83 aufladen kann und wieder Zündlapulse su den gesteuerten Gleichrichtern 37 und 38 gelangen«, Bleibt die Wechselspannung an den Klemmen 23 aus, entlädt sich der Kondensator 91 über die Schutsdiode 92, soda·· 4er Transistor 89 wieder leitend wird und keine Impulse mehr an dem Transistor 80 btw. Widerstand 81 erscheinen«.
Der Zündstromkreis S dient sur Brseugung der Steuerimpulse für die gesteuerten Gleichrichter 50 und 51 lh der Ausgangsstufe B. Zur Brseugung der Speüiegleichepannung für den Zündstromkreis D ist an die Sekundärwicklung 14 de· Transformators nie Gleiohrichterbrückenschaltung 61 angeschlossen. Der positive Pol der so gebildeten Gleichspannungsquelle wird- durch die
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Leitung 62, der negatir· Pol durch di· Leitung 63 gebildet. Zur Glättung der Gleichspannung let ein Glättungskondensator 95 «wischen diese Leitungen eingeschaltet.
Zur Irsettgttag der Impulse für die gesteuerten Gleichrichter 50 und 51 sind hier swei β ine·In· Impulsereeuger rorgeeehen, die unter eich identiaoh und im wesentlichen gleich aufgebaut sind wie der Impulsereeuger für die gesteuerten Gleichrichter 37 und 38. Ansohliessend soll der Impulserzeuger für den gesteuerten Gleichrichter 50 sehr in einBeinen erläutert werden·
Der Impulserzeuger enthält wiederun einen Doppelbasistransistor 100, der Über die Widerstände 101 und 102 mit den Leitungen 62 und 63 Terbunden ist. Der Emitter ist über den einstellbaren Widerstand \Q3 und den Kondensator 104 ebenfalls mit diesen Leitungen 62 und 63 Terbunden. Die mit dem Widerstand 103 einstellbare Impulsfolgefrequens wird über die Leitung 30 und einen Schutzwiderstand 106 auf die 8teuer- bsw. zündelektrode des gesteuerten Gleichrichters 50 übertragen.
Die frequensbestimmenden Elemente 103 und 104 sind so b messen bsw. eingestellt, dass die Frequens erheblich grosser ist als die Vrequens der Spannung, die τοη der Ausgangsstufe B abgegeben wird bsw· die frequenz, der Steuerspannung.
Parallel sum Kondensator 104 liegt ein Transistor 107, der bei Abwesenheit einer negatlren Steuerspannung an seiner Basiselektrode einen sehr geringen Widerstund darstellt, d.ho
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das Schwingsystem durch Kurzschluss des Kondensators 104 sperrt. Die Baeieelektrode dee Tranaietore 107 1st liber einen Widerstand 108 mit der Leitung 62 und liner eine Diode 105 mit der Leitung 63 verbunden·
Sie Baeieelektrode ist weiterhin alt einen Ende der Sekundärwicklung 27 dee Transformators 24 verbunden, dessen Primäreeite sit der Steuerepannung gespeiet wird, deren Frequenz Ton den Umformer abgegeben werden soll· Sas andere Ende der Sekundärwicklung 27 let mit der Baeieelektrode des entsprechenden Traneistors des zweiten Impulserzeuger verbundene Dieser Transistor in dem zweiten Impulserzeuger ist mit 107* bezeichnet. Ee ist nun ohne weiteres au ersehen, dass die beiden Transistoren 107 und 107* wechselweise gesperrt und offen sind, wobei 4er Weeieel Jeweils bei dem Hulldurchgang der steuernden Wechselspannung erfolgt. Entsprechend kann jeweils nur ein Impulserzeuger die zum Zünden des angeschlossenen gesteuerten Gleichrichters erforderliche Impulsfolge abgeben. Während der oberen Halbwelle der steuernden Wechselspannung gebe beispielsweise der in der Zeichnung oben liegende Impulserzeuger eine Impulsfolge ab, sodass der gesteuerte Gleichrichter 50 gezündet wird, während in der zweiten unteren Halbwelle der unten liegende impulserzeuger eine Impulsfolge an den Gleichrichter 51 zu dessen Zündung abgibt, in gleicher Welse, wie dies anhand τοη Pig. 2o,d erläutert worden ist.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen* dass die steuern-90.9813/0608
de Spannung nicht notwendigerweise sinusförmig oder regelmässig sein auBB. Vielmehr können über den Transformator 24 auoh Impulsfolgen gegeben werden» bei denen die positiven und die negativen Halbwellen verschieden lange andauern. Entsprechend wird dann auch die Auegangsspannung an der Sekundärwicklung geformt sein. Diee kann insbesondere dann von Bedeutung sein« wenn der umformer als Generator für Punkenerosionsprozesee verwendet wird. lachdem der Umformer sofort nach Eintreffen eines Signales zu arbeiten beginnt, d.h. auch innerhalb einer Halbwelle der Steuerspannung, eignet sich der Umformer ausgezeichnet für Hetzkommandoanlagen. Alle eingegebenen Impulsfolgen erscheinen praktisch trägheltslos am Ausgang. Wie bereite erwähnt, wird dem speisenden letz praktisch keine Leistung entnommen, wenn an dem Transformator 24 kein Eingangssignal erscheintα
Die Sicherheitsschaltung E dient dazu, eine Zerstörung der Gleichrichter 50 und 51 zu verhindern, wenn beispielsweise die Auegangeseite kurzgeschlossen ist oder ein gesteuerter Gleichrichter zufolge einer kapazitiven Belastung nicht wie vorgesehen erloschen ist« Wie bereits ausgeführt, arbeitet die Sicherheitaechaltung als logisches Element. Zur Ermittlung des Eingangesignals ist die Leitung 110 vorgesehen, deren eines Ende mit dem negativen Pol der Leietungsglelohrichterstufe A bzwο mit der Leitung 15 verbunden ist. Zur Ermittlung des Ausgange signal β sind mit den Leitungen 52 und 53 swei Dioden 111 und 112 verbunden, deren Verbindungepunkt an die Leitung 120 angeschlossen ist.
9 0 a a ι 3 / υ ΰ ο 8
PP , · ι τ ο υ υ ο ο
Die Leitung 110 ist über zwei Widerstände 114 und 119 mit der Leitung 120 verbunden. Die Leitung 120 ist über eine Diode 116 mit dem Emitter des Transistors 80 und über einen Wideretand mit der Leitung 72 verbunden. Weiterhin liegt zwischen der Leitung 72 und dem Verbindungspunkt der Widerstände 114 und 119 ein Kondensator 117ο
Es sind nun drei Betriebszustände möglich. Der erste Betriebszustand ist beim Einschalten gegeben, d.h. zu den Zeitpunkt, an welchem weder an der Leitung 15 bzwe 110 noch an der Leitung 120 eine Spannung erscheint« Xn diesem Pail arbeitet der Zündkreis C normal, da keinerlei Spannungen auf die Basiselektrode des Transistors 80 einwirken, die dessen Betriebsweise nachteilig beeinflussen könnten.. Die Spannung wird sich entsprechend den Dlmensionierungen des Kondensators 83 und des Widerstandes 84 wie oben beschrieben einstellen» Beim zweiten Betriebszustand ist sowohl auf der Leitung 110 als auch auf der Leitung 120 die normale Betriebsspannung. Die Spannung auf der Leitung 120 ist somit auf einem positiven Potential gehalten, eodass ebenfalls kein Potential zu dem Emitter des Transistors 80 gelangen kann, welches diesen nachteilig beeinflussen könnte.
Ist hingegen gemüse dem dritten Betriebszustand auf der Leitung 110 eine Spannung und fehlt beispielsweise infolge eines Kurzschlusses die Spannung auf der Leitung 120, so ist zufolge des negativen Potentiale, welches durch die Leitung 15 auf die Leitung 120 übertragen wird, die Diode 116 leitend und die Basis des Transistors 80 erhält eine negative Vorspannung, das Syriern nicht schwingen kann,
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Das System bleibt nun solange gesperrt, bis der Kondensator 117, J5 der parallel su den Widerständen 115, 119 liegt, entladen ist. Palis der Kursechlues oder die kurszeitige Belastung, die die Störung hervorgerufen hat, sich in der Zwischenzeit behoben hat, arbeitet das System nach erneuten Anschwingen des Zündkreises C ordnungsgemäss weiter. Me Sicherheitsschaltung ist insbesondere deswegen bedeutungsvoll, weil einer der gesteuerten Sieichrichter 50 oder 51 zufolge spezieller Belaetungebedingungen nioht gelöscht worden sein kann, sodass beide gesteuerten Gleich-;. rlchter 50 und 51 gleichzeitig gezUndet sind. .
Die Dimensionierung des Kondensators 117 und der Widerstände 115,: 119 Boies so bemessen sein, dass der Transistor 80 so lange ge- j; sperrt bleibt, bis die beiden gesteuerten Gleichrichter 50 und j
51 ait Sicherheit erloschen sind. [
Ist dies der Fall, arbeitet der Frequenzumformer weiter, wobei aiob die Ausgangsspannung zufolge der Tatsache, dass die Zündung durch Impulsfolgen erfolgt, sofort wieder auf den Zustand j einstellt, der durch die steuernde Wechselspannung an den Klemmen 23 des Transformators 24 gegeben ißt. !
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Claims (9)

Patentanspruch·
1. Schaltung mit gesteuerten Halbleitergleiehriohtern, wobei Zündkreise zur Zündung der Gleichrichter vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass di· Zündkreise mindestens während der vorgesehenen Zündperioden Impulsfolgen abgeben.
2. Verwendung der Schaltung nach Patentanspruch 1 als Spannungsgenerator bei Elektroeroeionswerkzeugmaschinen.
3. Schaltung nach Patentanspruch 1, ausgebildet als Netzgleichrichter mit vier Gleichrichtern in Allwegbrückenschaltung, wobei zwei an den gleichen Pol des Gleichspannungsausganges angeschlossene Gleichrichter als gesteuerte Halbleitergleichrichter ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass beide gesteuerte Gleichrichter mit einem Zündstromkreis verbunden sind, der eine ununterbrochene Folge von Zündimpulsen abgibt, deren lOlgefrequene mindestens um den Paktor drei über der Frequenz der gleichzurichtenden Wechselspannung liegt.
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4. Schaltung nach Patentanspruch 1, ausgebildet als Wechselrichter für Umwandlung von Gleichspannung in Wechselspannung, wobei die Gleichspannung an die Mittelanzapfung einer Transformatorwicklung und, über Je einen gesteuerten Gleichrichter, an die Endpunkte der Traneformatorwicklung angeschlossen ist, und die Endpunkte der Wicklung durch einen Kondensator zur Kommutierung überbrückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden gesteuerten Gleichrichter mit einem Zündstromkreis verbunden sind, der die beiden gesteuerten Gleichrichter wechselweise mit Impulsfolgen speist, wobei der Wechsel in der Uebermittlung der Impulsfolgen der gewünschten Frequenz der Ausgangsspannung entspricht.
5· Schaltung nach Patentanspruch 3 und 4·
6. Schaltung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündkreis zur Zündung der gesteuerten Gleichrichter von einer Steuerspannung gesteuert ist, wobei während je einer Halbwelle der Steuerspannung Impulsfolgen zu je einem der beiden gesteuerten Gleichrichter gelangen·
7. Schaltung nach Patentanspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerspannung auch dem Zündkreis zur Zündung der beiden gesteuerten Gleichriohterelemente in dem Netzgleichrichter übermittelt wird, das Ganze derart, dass zu den gesteuerten Gleichrichtern nur dann Zündimpulse gelangen, wenn die steuernde Wechselspannung einen vorgegebenen Wert übertrifft.
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8. Schaltung nach Patentanspruch 4« dadurch gekennzeichnet, dass in Serie zu den Endpunkten der Transformatorwicklung je eine Diode geschaltet ist.
9. Schaltung nach Patentanspruch T1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherheitsschaltung mit dem Eingang und mit dem Ausgang des Wechselrichters und mit dem Zündstromkreis für den Gleichrichter verbunden ist, wobei die Sicherheits· schaltung als logisches Element ausgebildet ist, das den Zündstromkreis nur dann sperrt, wenn am Eingang des Wechselrichters eine Spannung erscheint und am Ausgang des Wechselrichters nicht.
PM/r 7.12.61
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