DE29614718U1

DE29614718U1 - trigger

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Publication number: DE29614718U1
Application number: DE29614718U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 1996-10-17
Anticipated expiration: 2006-08-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Auslöser für den Antrieb eines Hochspanungsschalters mit einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Ansteuersignals für ein Betätigungselement.The invention relates to a trigger for driving a high-voltage switch with a circuit arrangement for generating a control signal for an actuating element.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus dem Fachbuch Tietze, Schenk "Halbleiterschaltungstechnik", 10. Aufl. Seite 572 bekannt. Die dort beschriebene Schaltungsanordnung ist als Sperrwandler mit galvanischer Trennung bekannt. Derartige Sperrwandler werden in Schaltnetzteilen ausgeführt, in denen gefordert wird, daß zwischen der Betriebsspannung und der Ausgangsspannung eine galvanische Trennung vorliegen muß. Der Sperrwandler besteht aus einem Transformator als galvanisch entkoppelter Übertrager, einem Schalttransistor zum Erzeugen einer pulsförmigen Spannung, einer ausgangsseitigen Diode zur Gleichrichtung und einem ausgangsseitigen Kondensator der als Energiespeicher und zur Spannungsglättung dient.Such a circuit arrangement is known from the specialist book Tietze, Schenk "Semiconductor Circuit Technology", 10th edition, page 572. The circuit arrangement described there is known as a flyback converter with galvanic isolation. Flyback converters of this kind are used in switching power supplies in which there must be galvanic isolation between the operating voltage and the output voltage. The flyback converter consists of a transformer as a galvanically decoupled transmitter, a switching transistor for generating a pulse-shaped voltage, an output-side diode for rectification and an output-side capacitor which serves as an energy store and for voltage smoothing.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ansteuerung für Betätigungselemente von .Antrieben für Hochspannungsschalter einfacher und sicherer auszugestalten.The aim of the present invention is to make the control of actuating elements of drives for high-voltage switches simpler and safer.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung zwei Anschlußklemmen zur Energieversorgung des Betätigungselementes aufweist, die mittels zweier elektrisch in Reihe geschalteter Schalteinrichtungen mit dem Betätigungselement verbindbar sind und von denen jede einen Sperrwandler und ein durch diesen betätigbares Schaltelement aufweist.The object is achieved according to the invention in that the circuit arrangement has two connection terminals for supplying energy to the actuating element, which can be connected to the actuating element by means of two switching devices connected electrically in series and each of which has a flyback converter and a switching element that can be actuated by the latter.

Der wesentliche Vorteil, der mit dieser Erfindung erreicht wird, besteht in der sicheren Ansteuerung und Absteuerung desThe main advantage achieved with this invention is the safe control and shutdown of the

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Betätigungselementes mit Hilfe einer elektronischen Schaltungsanordnung .Actuating element with the aid of an electronic circuit arrangement.

Durch die Reihenschaltung zweier Schalteinrichtungen wird ein sicheres Ausschalten des Betätigungseilementes erreicht, auch im Falle des Versagens einer Schalteinrichtung. Beim Einschalten des Betätigungselmentes {Verbindung mit beiden Anschlußklemmen der Schaltungsanordnung) kann der Schaltzustand der einzelnen Schalteinrichtungen von verschiedenen Parametern abhängig gemacht werden, beispielsweise bei einer der Schalteinrichtungen vom ordnungsgemäßen Zustand des Hochspannungsschalters, bei der anderen Schalteinrichtung vom Vorliegen eines Auslösesignals. Die für das Betreiben des Betätigungselementes notwendige Leistung wird auf zwei Schalteinrichtungen verteilt.By connecting two switching devices in series, the actuating element is switched off safely, even if one switching device fails. When the actuating element is switched on (connection to both terminals of the circuit arrangement), the switching state of the individual switching devices can be made dependent on various parameters, for example, in the case of one of the switching devices, on the correct state of the high-voltage switch, and in the case of the other switching device, on the presence of a trigger signal. The power required to operate the actuating element is distributed between two switching devices.

Der Einsatz von Sperrwandlern mit galvanischer Trennung gewährleistet, daß die für das Betätigungselement benötigte höhere Versorgungsspannung sicher von der Eingangsspannung des Sperrwandlers getrennt wird.The use of flyback converters with galvanic isolation ensures that the higher supply voltage required for the actuator is safely separated from the input voltage of the flyback converter.

Die Erfindung kann vorteilhaft ausgestaltet werden indem die Schaltelemente durch IGBT's (Insulated Gate Bipolar Transistors) realisiert sind, deren relativ hohe Gate-Emitter-Kapazität zur Glättung der Ausgangsspannung des Sperrwandlers genutzt wird.The invention can be advantageously designed in that the switching elements are implemented by IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), whose relatively high gate-emitter capacitance is used to smooth the output voltage of the flyback converter.

IGBT-Ansteuerungen arbeiten nahezu stromlos, sie weisen außerdem eine hohe Eingangskapazität auf, die ausreicht, um die vom Sperrwandler übertragene pulsförmige Spannung zu glätten und hierbei im leitenden Zustand zu verharren.IGBT controls operate with almost no current, they also have a high input capacitance, which is sufficient to smooth the pulse-shaped voltage transmitted by the flyback converter and to remain in the conductive state.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Betätigungselement ein Gleichstrommagnet ist.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the actuating element is a direct current magnet.

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Der Gleichstrommagnet ist ein einfach anzusteuerndes Betätigungselement . Über die Anschlußklemmen und über die Schaltelemente der Schalteinrichtung wird eine Gleichspannung an den Gleichstrommagneten übertragen, die eine Bewegung eines Ankers im Gleichstrommagneten bewirkt. Die Bewegung des Ankers löst eine Verklinkung oder ein Ventil des Antriebes des Hochspannungsschalters aus.The DC magnet is an easy-to-control actuating element. A DC voltage is transmitted to the DC magnet via the connection terminals and the switching elements of the switching device, which causes an armature in the DC magnet to move. The movement of the armature triggers a latch or a valve on the drive of the high-voltage switch.

Vorteilhaft kann auch vorgesehen sein, daß das Betätigungselement elektrisch in Reihe zwischen der ersten und der zweiten Schalteinrichtung liegt.Advantageously, it can also be provided that the actuating element is electrically connected in series between the first and the second switching device.

Durch die Reihenschaltung beider Schalteinrichtungen und des Betätigungselementes wird im eingeschalteten Zustand, d.h. wenn beide Schaltelemente leitend sind, die Möglichkeit einer sicheren Ausschaltung gewährleistet.The series connection of both switching devices and the actuating element ensures the possibility of safe switching off in the switched-on state, i.e. when both switching elements are conductive.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann sein, daß zur Überspannungsbegrenzung parallel zum Betätigungselement und in Reihe zu den Scheilteinrichtungen wenigstens ein Varistor geschaltet ist.A further advantageous embodiment of the invention can be that at least one varistor is connected in parallel to the actuating element and in series with the switching devices in order to limit the overvoltage.

Aufgrund der nichtlinearen Spannungsstrom Kennlinie von Varistören, d.h. daß die Kennlinie ab einem bestimmten Spannungswert eine Sättigung zeigt, kann das Betätigungselement beim Auftreten von Überspannungen vor einer Zerstörung geschützt werden.Due to the non-linear voltage-current characteristic of varistors, i.e. that the characteristic shows saturation from a certain voltage value, the actuating element can be protected from destruction if overvoltages occur.

Vorteilhaft kann auch vorgesehen sein, daß zur Überspannungsbegrenzung parallel zu den Schaltelementen Zener-Dioden geschaltet sind.It can also be advantageous to connect Zener diodes in parallel to the switching elements to limit overvoltage.

Durch den Einsatz von Zener-Dioden wird der Eingang der Schaltelemente vor Überspannungen geschützt. ÜberspannungenBy using Zener diodes, the input of the switching elements is protected against overvoltages. Overvoltages

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führen zur Erhitzung der Schaltelemente, Hierdurch würde die Lebensdauer der Schaltelemente verringert und es könnte auch zur Zerstörung der Schaltelemente kommen.lead to the switching elements heating up. This would reduce the service life of the switching elements and could also lead to the destruction of the switching elements.

Anhand der Zeichnung ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau der Schaltungsanordnung mit einem Betätigungselement 7 und dem Antrieb 8.An embodiment of the invention is described below and the mode of operation is explained with reference to the drawing. Fig. 1 shows a schematic of the structure of the circuit arrangement with an actuating element 7 and the drive 8.

Gemäß Figur 1 ist an einem schematisch dargestellten Hochspannungsschalter 10 ein Antrieb 8 gebildet, der über ein Betätigungselement 7 mechanisch ausgelöst wird. Das Betätigungselement 7 wird über einen elektrischen Impuls, der über die Schaltungsanordnung übertragen wird, angesteuert. Die Dauer des elektrischen Impulses wird von der Dauer der an der Basis-Emitter-Strecke der Schalttransistoren 9, 11 anliegenden pulsförmigen Signale 1 bestimmt.According to Figure 1, a drive 8 is formed on a schematically illustrated high-voltage switch 10, which is mechanically triggered by an actuating element 7. The actuating element 7 is controlled by an electrical pulse that is transmitted via the circuit arrangement. The duration of the electrical pulse is determined by the duration of the pulse-shaped signals 1 present at the base-emitter path of the switching transistors 9, 11.

Die Schaltungsanordnung wird gebildet aus zwei in Reihe geschalteten Schalteinrichtungen und einem zwischen den Schalteinrichtungen mit diesen in Reihe geschalteten Betätigungselement 7 mit einem dazu parallel geschalteten Varistor 6.The circuit arrangement is formed from two switching devices connected in series and an actuating element 7 connected in series between the switching devices with a varistor 6 connected in parallel thereto.

Die Schalteinrichtungen weisen je einen Sperrwandler und ein nachgeschaltetes Schaltelement 4, 13 mit einer zum Überspannungsschutz dienenden Zener-Diode 5, 12 auf.The switching devices each have a flyback converter and a downstream switching element 4, 13 with a Zener diode 5, 12 serving as overvoltage protection.

Jeder Sperrwandler enthält einen Sperrwandler-Übertrager 2, 14, der aus zwei gegensinnig gepolten Wicklungen besteht, einen Schalttransistor 9, 11 und eine Gleichrichtdiode 3, 15.Each flyback converter contains a flyback converter transformer 2, 14, which consists of two oppositely polarized windings, a switching transistor 9, 11 and a rectifying diode 3, 15.

Nach Anlegen einer pulsförmigen Spannung ausreichender Frequenz an die Schalteingänge der Transistoren 9, 11 wird im Sekundärkreis der Übertrager 2, 14 ein Durchschalten der IGBT's 4, 13 bewirkt. Die Dioden 3, 15 bewirken zusammen mitAfter applying a pulsed voltage of sufficient frequency to the switching inputs of transistors 9, 11, the IGBTs 4, 13 are switched through in the secondary circuit of transformers 2, 14. Diodes 3, 15 together with

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der Eingangskapazität der IGBT's eine. Gleichrichtung und Glättung des SekundärStroms.the input capacitance of the IGBTs. Rectification and smoothing of the secondary current.

Schalten beide IGBT's durch so wird das Betätigungselement 7 mit Energie versorgt, so daß es den Antrieb 8 auslöst. Der Varistor 6 und die Zener-Dioden 5,12 verhindern Überspannungen. If both IGBTs switch through, the actuating element 7 is supplied with energy so that it triggers the drive 8. The varistor 6 and the Zener diodes 5,12 prevent overvoltages.

Claims

1. Trigger for the drive (8) of a high-voltage switch (10) with a circuit arrangement for generating a control signal for an actuating element (7), characterized in that the circuit arrangement has two connection terminals (16, 17) for supplying energy to the actuating element (7), which can be connected to the actuating element (7) by means of two switching devices connected electrically in series and each of which has a flyback converter and a switching element (4, 13) actuable by the latter.

2. Trigger according to claim 1,

characterized in that the switching elements (4, 13) are implemented by IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), whose gate-emitter capacitance is used to smooth the output voltage of the flyback converter.

3. Trigger according to claim 1 or 2,
characterized in that the actuating element (7) is a direct current magnet.

4. Trigger according to claim 1 or one of the following, characterized in that the actuating element (7) is electrically connected in series between the first and the second switching device.

5. Release according to claim 1 or one of the following, characterized in that at least one varistor (6) is connected in parallel to the actuating element (7) and in series with the switching devices to limit the overvoltage.

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6. Release according to claim 1 or one of the following, characterized in that Zener diodes (5, 12) are connected in parallel to the switching elements (4), (13) to limit the overvoltage.