DE2708673C2 - Schaltungsanordnung zur Einschalt-Strombegrenzung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit wenigstens einem im Längszweig zwischen Spannungsquelle und Last angeordneten Thyristor gemäß dem Oberbegriff de? Anspruchs 1.

Eine derartige Schaltung ist bereits bekannt (DE-PS 315). Mit dieser Schaltung wird der Einschaltstromstoß von Transformatoren durch einen vorgeschalteten Dämpfungswiderstand verringert, der nach einer bestimmten Verzögerungszeit mittels zwei antiparallel zum Dämpfungswiderstand angeordneter Thyristoren für beide Wechselspannungshalbwellen überbrückt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die ohne Dämpfungswiderstand mit geringem Schaltungsaufwand eine Einschaltstrombegrenzung bewirkt und die insbesondere auch bei Gleichstromverbrauchern, die eine kapazitive Last darstellen, eingesetzt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zündung des Thyristors unter Verwendung einer aus einem Schalttransistor bestehenden Steuerschaltung erfolgt, derart, daß die Kollektor-Emitterstrecke des Schalttransistors der Steuerstrecke des Thyristors und die Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors der Schaltstrecke des Thyristors in Reihenschaltung mit einer Zenerdiode, deren Zenerspannung sehr klein gegenüber der Netzspannung ist, parallelgeschaltet ist

Durch diese Schaltung ist sichergestellt, daß der Thyristorschalter immer nur in der Nähe des Spannungsnulldurchganges gezündet werden kann. Soll die Schaltungsanordnung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung als Wechselspannungsschalter Verwendung finden, dann ist für jede Stromrichtung ein Thyristor, z. B. in Antiparallelschaltung, mit je einer Steuerschaltung vorgesehen.

Zur Einschaltung von Gleichstromverbrauchern mit einem großen Eingangskondensator, die über eine Gleichrichterschaltung aus einem Wechselspannungsnetz gespeist werden, ist der Thyristor zwischen der Gleichrichterschaltung und einem Ladekondensator angeordnet Die Spannung am Ladekondensator, die in diesem Falle als Gegenspannung wirksam ist, beeinträchtigt die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nicht Die Zündung des Thyristors erfolgt hier jedoch nicht mehr im Nulldurchgang der Wechselspannung, sondern in Abhängigkeit von der Höhe der Gegenspannung bei höheren Werten der Eingangswechselspannung.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Figur ist eine Schaltung gemäß der Erfindung für einen Gleichstromverbraucher dargestellt, bei der die Schaltungsanordnung zur Einschaltstrombedämpfung zwischen einer Gleichrichterschaltung G und einem Ladekondensator C angeordnet ist. Die Gleichrichterschaltung G ist eingangsseitig über einen Schalter S und eine Funkentstörung FE an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen. Parallel zum Ladekondensator C ist ein Verbraucher V angeordnet. Zwischen der Gleichrichterschaltung G und dem Ladekondensator C ist in der Plusleitung die Schaltstrecke eines Thyristors Th 1 eingeschaltet, dessen Zündzeitpunkte mittels einer Steuerschaltung so gesteuert sind, daß beim Schließen des Schalters S Einschaltstromstöße bis auf ein Minimum reduziert werden. Um die Steuerleistung der Steuerschaltung klein halten zu können, ist dem Thyristor Th 1 ein Thyristor Th 2 zugeordnet. Die Kathode dieses Treiberthyristors ist mit der Steuerelektrode des Thyristors Th I und die Anode über einen Begrenzungswiderstand R 1 mit dem Pluspol der Gleichrichterschaltung G verbunden. Die Stuerschaltung besteht aus einem Schalttransistor Ts, dessen Emitter-Kollektorstrecke der Reihenschaltung der Steuerstrecken der beiden Thyristoren Th 1 und Th 2 parallel geschaltet ist.

bs Ein Arbeitswiderstand R 2 des Schalttransistors Ts liegt zwischen dem Kollektor und dem Pluspol der Gleichrichterschaltung G. Der Schalttransistor Ts wird von einer Zenerdiode Z gesteuert, die in Reihe mit zwei

Widerständen A3, Λ4 der Schaltstrecke des Thyristors Th 1 parallelgeschaltet ist Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände R3, A4 ist an die Basis des Schaittransistors Τι angeschlossen.

Nach dem Schließen des Schalters S wird das Einschaltkriterium für den Thyristor 77» 1 in Abhängigkeit von der an seiner Schaltstrecke (Anode, Kathode) anliegenden Spannung gebildet Es soll erreicht werden, daß der Thyristor Th 1 möglichst nahe am Spannungs-Nulldurchgang der Wechselspannung gezündet wird. Die Zenerdiode Z überwacht die von der Spannung am Gleichrichterausgang und der Gegenspannung am Ladekondensator C gebildete Differenzspannung. Solange die Differenzspannung unterhalb der sehr klein gegenüber der Netzspannung bemessenen Zenerspannung liegt ist auch der Schalttransistor 7s nichtleitend. Eine über den Arbeitswiderstand R 2 an die Steuerelektrode des Thyristors 77» 2 gelangende Steuerspannung zündet diesen und damit den Thyristor 77? 1. Der Ausgang der Gleichrichterschaltung G ist damit auf den Ladekondensator C bzw. auf den Verbraucher V durchgeschaltet. Erfolgt das Schließen des Schalters S zu einem Zeitpunkt zu dem die Differenzspannung über der Schaltstrecke des Thyristors Th 1 bereits einen Wert erreicht hat, der über der Zenerspannung der Zenerdiode Z liegt, fließt ein Zenerstrom über die Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors 7s und steuert diesen in den leitenden Zustand. Die KoIJektor-Emitterstrecke des Schalttransistors bildet einen Nebenschluß zur Steuerstrecke der Thyristoren Th 1, 77» 2 und verhindert damit die Zündung des Thyristors 77? 1 bis zum Ende dieser Halbwelle. Zu Beginn der nächsten gleichgerichteten Halbwelle liegt die Differenzspannung noch unter der Zenerspannung der Zenerdiode Z, und die Zündung des Thyristors 77» 1 kann erfolgen.

Da das Zündkriterium von der Differenz der Gleichrichterspannung und der Kondensatorspannung abgeleitet wird, ist der Zündzeitpunkt auch von der Höhe der jeweiligen Kondensatorspannung abhängig. Im spannungslosen Zustand des Ladekondensators C u> erfolgt die Zündung in unmittelbarer Nähe des Spannungsnulldurchganges der Wechselspannung. Bei teilweise oder ganz aufgeladenem Kondensator C verschiebt sich der Zündbereich nach Zeiten mit entsprechend höheren Augenblickswerten der Netzspannung. Die Einschaltstrombedämpfung bleibt dabei voll wirksam.

Um ein unkontrolliertes Zünden des Thyristors Th 1 bei zu steilem Spannungsanstieg zu verhindern, ist eine RC-Reihenschaltung Ci, R 5 parallel zur Schaltstrecke des Thyristors 77» 1 vorgesehen, die zusammen mit der Funkentstörung FE eine Abflachung der Spannungsflanken bewirkt Der RC-Reihenschaltung Cl, R5 ist ein hochohmiger Entladewiderstand Rp parallelgeschaltet Die RC- Reihenschaltung parallel zum Thyristor 77» 1 hat zur Folge, daß die Spannung an seiner Schaltstrecke verzögert den Wert der Netzspannung zum Einschaltzeitpunkt erreicht, was ein verzögertes Zünden des Thyristors 77» 1 bei erhöhtem Einschaltstrom bewirken würde. Um diese Verzögerung auszugleichen, wird durch eine /?C-Schaltung Rv, Cv, die der Steuerstrecke der Thyristoren parallelgeschaltet ist eine definierte Zündverzögerung bewirkt die nur Bruchteile einer Halbwelle beträgt und die meist unzureichende thyristoreigene Zündverzugszeit vergrößern soll.

Damit für alle möglichen Einschaltzeitpunkte des Schalters S, insbesondere auch während des Spannungsnulldurchgangs einer Halbwelle eine Einschaltverzögerung sichergestellt ist, ist auch eine KC-Beochaltung Cz, Rz für die Zenerdiode Z vorgesehen. Die /?C-Reihenschaltung ist über eine Diode D 2 der Zenerdiode parallelgeschaltet. Parallel zum Kondensator Cz ist ein hochohmiger Entladewiderstand vorgesehen. Eine mehrere Perioden betragende Einschaltverzögerung nach dem Schließen des Schalters 5 hat den Vorteil, daß mögliche Prellzeiten des Schalters überbrückt werden. Durch den Parallelwiderstand Rp, welcher bei kurzzeitigem Netzspannungsausfall die Entladung von Cl übernimmt, wird die Zündverzugszeit verkürzt. Soll die Zündung des Thyristors 77» 1 beim ersten Nulldurchgang nach dem Schließen des Schalters 5 erfolgen, dann ist die Zenerdiode Zuber zwei Entkopplungsdioden D 3, D 4 am Wechselspannungseingang anzuschließen.

Die Einschaltstrombegrenzerschaltung ist auch für Wechselstromverbraucher mit Vorteil anwendbar, wenn für jede Stromrichtung ein Thyristor mit eigener Steuerschaltung vorgesehen ist. Die Einspeisung der Steuerschaltung erfolgt dann über zusätzliche Schutzdioden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung mit wenigstens einem im Längszweig zwischen Spannungsquelle und Last angeordneten, von gleichgerichteten Halb wellen der Eingangswechselspannung abgeleiteten Steuerspannung gezündeten Thyristor zur Einschalt-Strombegrenzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung des Thyristors (Th 1) unter Verwendung einer aus einem Schalttransistor (Ts) bestehenden Steuerschaltung erfolgt, derart, daß die Kollektor-Emitterstrecke des Schalttransistors (Ts) der Steuerstrecke des Thyristors (Th 1) und die Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors (Ts) der Schaltstrecke (Anode—Kathode) des Thyristors in Reihenschaltung mit einer Zenerdiode (Z) deren Zenerspannung sehr klein gegenüber der Netzspannung ist, paraUelgeschaltet ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wechselstromverbrauchern für jede Stromrichtung ein Thyristor mit eigener Steuerschaltung vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (Th 1) zwischen einer Gleichrichterschaltung (G) und einem Ladekondensator fζ) angeordnet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (Th 1) mit einem weiteren Thyristor (Th 2) in Kaskadenschaltung verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstrecke des Thyristors (Th 1) eine KC-Reihenschaltung (R 5, Ci) parallel geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Steuerstrecke des Thyristors (Th 1) eine aus einer Reihenschaltung eines Kondensators (Cv) und eines Widerstandes (Rv) bestehende Zündverzögerungsschaltung angeordnet ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einschaltverzögerung des Thyristors (Th I) parallel zur Zenerdiode (Z) eine Reihenschaltung aus einer Diode (D 2), einem Kondensator (Cz) und einem Widerstand (Rz) vorgesehen ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (Z) über zwei Entkopplungsdioden (D 3, D 4) unmittelbar mit der Eingangswechselspannungsquelle verbunden ist.