Schutzschaltung für eine Halbleiterventilanordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschal tung für eine Halbleiterventilanordnung. Für Halb leiterventilanordnungen ist es bekannt, entweder zwi schen die Wechselstromzuleitungen zu einer Strom richteranordnung aus Halbleiterventilen oder parallel zu den einzelnen Ventilen oder gegebenenfalls zu Gruppen dieser Ventile Hilfsschaltungselemente zu schalten, um Überspannungserscheinungen vorzu beugen, die darauf zurückzuführen sind, dass beim übergang des einzelnen Ventiles in die Sperrphase ein sehr schnelles Abklingen des Stromes stattfindet,
welches im Zusammenwirken mit den Induktivitäten des Kreises zu den genannten unerwünschten hohen Spannungen Anlass geben kann. Diese unerwünsch ten hohen Spannungen würden dann das einzelne Ventil oder mehrere Ventile in ihrer Sperrichtung in unerwünschter Weise gegebenenfalls unzulässiger weise beanspruchen, weshalb man, wie angegeben, für eine einwandfreie Arbeitsweise und Erhaltung der Betriebssicherheit einer solchen Stromrichteranlage mit Halbleiterventilen eben in vielen Fällen solche Hilfsschaltungselemente benutzt.
Als solche Hilfs- schaltungselemente werden in den meisten Fällen Kondensatoren benutzt, welche also entweder zwi schen den Speiseleitungen zu einer Stromrichter anlage aus Halbleiterventilen oder parallel zu den einzelnen oder Gruppen von Halbleiterventilen, wel che einer Ventilanordnung angehören, geschaltet werden.
Unter einer Ventilanordnung in diesem Sinne ist dabei entweder ein Ventil oder eine Rei hen- oder Parallelschaltung oder eine gemischte Schaltung in Form einer Reihenparallelschaltung aus Halbleiterventilen verstanden, die als solche entweder im Zweig einer Gleichrichterbrückenschaltung oder in der Phasenbildung einer Nullpunkts- oder Stern punktsschaltung liegt oder gegebenenfalls die in der Anlage vorhandene einzige Ventilanordnung darstellt, wenn es sich um eine Einwegschaltung als Gleich richterschaltung handelt.
Es hat sich nun gezeigt, dass solche Kondensa toren einen relativ grossen Aufwand bedingen, und zwar einerseits hinsichtlich ihres Raumbedarfs, wel chen die Kondensatoren für entsprechende hohe Spannungen haben, und dieser Raumbedarf der Kon densatoren kann sich als wesentlich grösser ergeben, als ihn das einzelne Halbleiterventil selbst bedingt. Darüber hinaus sind aber auch wirtschaftliche Ge sichtspunkte in Betracht zu ziehen, insofern als sol che Kondensatoren relativ kostspielig sind.
Auf Grund der Erkenntnis, welche der vorliegen den Erfindung zu Grunde liegt, sind bei einer Schutz schaltung für eine Halbleiterventilanordnung, bei welcher zwischen den Speiseleitungen der Anordnung oder parallel zu den einzelnen Halbleiterventilen oder Gruppen von Halbleiterelementen Hilfsschal- tungselemente eingeschaltet sind,
erfindungsgemäss die zwischen den Speiseleitungen oder/und parallel zu den einzelnen Halbleiterventilen geschalteten Hilfsschaltungselemente spannungsabhängige Wider stände, wie sie z. B. unter dem Handelsnamen Ocelitwiderstände oder als sogenannte VDR- Widerstände bekanntgeworden sind.
Es handelt sich bei diesen Ocelitwiderständen technologisch um Widerstände auf der Basis von Siliziumkarbid mit einem keramischen Bindemittel, die durch einen Sin- terungsprozess hergestellt werden. Widerstände dieser Art sind auch beschrieben in der Zeitschrift Funk technik 14, 1953, S. 418/25.
Diese genannten Wi derstände haben die Eigenart, dass sie bei Beanspru chungen mit wachsender Spannung relativ schnell, und zwar praktisch trägheitslos in ihrem Wider standswert abnehmen, wobei diese Widerstandsab- nahmemehrereZehnerpotenzen ausmachenkann.Diese Widerstände erfüllen also dann den bei solchen Halb- Leiterventilen angestrebten Nutzeffekt, dass sie einen entsprechenden Nebenwiderstand darstellen, über welchen bei Beginn der Sperrphase der Ventilstrecke ein Strom weiterfliessen kann, indem der Widerstand in steigendem Masse die Stromführung von dem Ven til übernimmt;
damit wird im Endeffekt erreicht, dass die sonst beim Übergang des Ventiles in die Sperrphase auftretende Stromänderungsgeschwindig- keit nicht so hohe Werte annehmen kann und damit auch keine unerwünschten hohen überspannungen in der Anlage auftreten, die zu einer nachteiligen Bean spruchung der Halbleiterventile führen können.
Wer den, wie bisher, reine Kondensatoren oder eine Rei henschaltung eines Kondensators oder eines Wider standes als Hilfsschaltungselemente benutzt, so muss naturgemäss, wenn der Kondensator einwandfrei seine Wirkung im Sinne einer Schutzeinrichtung für das einzelne Halbleiterventil oder zwischen den Zu leitungen der Stromrichteranlage erfüllen soll, jeweils dafür Sorge getragen werden, dass der Kondensator, nachdem er einmal die Stromführung übernommen hatte und dadurch aufgeladen worden war, wieder entladen wird, damit er erneut funktionsbereit ist.
Es ist daher bei Benutzung eines Kondensators auch oftmals eine notwendige Bedingung, dass dem Kon densator noch ein besonderer Widerstand für seine Entladung parallelgeschaltet wird. Wird aber gar kein Kondensator benutzt, sondern lediglich ein Wider stand, so entfällt die Speicherwirkung eines elektri schen Schalterelementes, wie des Kondensators, wel ches besonders entladen werden muss, damit es wie der einsatzbereit ist, denn der benutzte Widerstand nimmt regelmässig, nachdem er beansprucht war, mit dem Wegfall der anliegenden überspannung unmit telbar selbsttätig auch seinen früheren Widerstands wert an.
Aus diesen überlegungen ist zu erkennen, dass durch Anwendung eines solchen spannungsab hängigen Widerstandes anstelle eines Kondensators mit einem besonderen zusätzlich zugeordneten Ent ladungswiderstand eine wesentliche Einsparung von Schaltungselementen erreicht wird.
Es kann sich fernerhin in einer solchen Anlage, in welcher als Hilfsschaltungselemente, die entweder zwischen den Wechselstromzuleitungen der Strom richteranlage oder in einer Parallelschaltung zu einem oder mehreren Ventilen einer Ventilanordnung benutzt werden, durch die Kondensatoren das Ent stehen schwingungsfähiger Gebilde ergeben, welche in Verbindung mit den auftretenden hohen Spannun gen noch zu entsprechenden, diesem Spannungsverlauf überlagerten Schwingungserscheinungen Anlass ge ben können, so dass das Abklingen dieser Spannung nur entsprechend einer gewissen Zeitkonstante statt findet.
Vielfach ist es üblich geworden, wenn es sich bei einer solchen Stromrichteranlage bzw. einer sol chen Ventilanordnung um eine solche für hohe Span nungen handelt, also für die Beherrschung der ge samten an der Ventilanordnung in der Sperrphase auftretenden Spannung eine Reihenschaltung von Halbleiterventilen benutzt werden muss, zwischen den Anschlüssen der Ventilanordnung eine Reihen schaltung von Stabilisierungswiderständen zu benut zen, von denen entweder jeder der Reihenwider stände je einem Halbleiterventil oder auch nur je einer Gruppe von Halbleiterventilen parallelgeschal tet ist.
Diesen Widerständen wurde dabei oftmals unmittelbar die Funktion übertragen, als Schutzein richtung gegen hberspannungen zufolge des La dungs-Trägerspeicherungseffektes an den Ventilen wirksam zu sein. Gemäss der Erfindung sind in einer Schutzschaltung für eine Halbleiterventilanordnung die Hilfsschaltungselemente spannungsabhängige Wi derstände. Sie übernehmen dann sinngemäss erstens die Funktion der Spannungsstabilisierung der anteilig auf die eizelnen Halbleiterelemente der Reihenschal tung bzw.
Gruppen der in Reihe geschalteten Halb leiterelemente entfallenden Spannung, und zweitens schützen sie die einzelne Ventilanordnung bzw. ihre Elemente oder die Gruppen der Ventile gegen das Auftreten von hohen Spannungen zufolge des an den Ventilen auftretenden Trägerstaueffektes.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an hand der Zeichnung erläutert.
Nach Fig. 1 wird von den Sekundärwicklungen 1 bis 3 eines Transformators über die Anschlussklem- men 4 bis 6 und die Speiseleitungen 7 bis 9 eine drei- phasige Brückenschaltung gespeist. Die elektrischen Ventile dieser Brückenschaltung sind mit 10 bis 15 bezeichnet. Von den Gleichstrompolen 16 und 17 der Stromrichteranlage wird der Verbraucher 18 ge speist. Jedem der Stromrichterventile 10 bis 15 ist je ein spannungsabhängiger Widerstand 19 bis 24 pa rallelgeschaltet.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind in Abweichung von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 nicht den einzelnen Ventilen spannungsabhän gige Widerstände parallelgeschaltet, sondern es sind vielmehr jeweils zwischen zwei der Speiseleitungen der Stromrichteranlage entsprechende Widerstände ein geschaltet. Soweit in dieser Figur wieder die gleich artigen Teile vorhanden sind wie in Fig. 1, sind für diese Teile unmittelbar die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden. In dieser Schaltung sind also die nach Fig. 1 benutzten Widerstände 19 bis 24 parallel zu den Ventilen 10 bis 15 fortgelassen worden.
Statt dessen ist jeweils zwischen zwei der Speiseleitungen 7 bis 9 je einer der spannungsabhängigen Wider stände 25, 26, 27 eingeschaltet, so dass diese Wider stände zusammen eine Dreieckschaltung bilden.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, welches eine einphasige Gleichrichterbrückenschaltung ent hält, sind weder Hilfsschaltungselemente zwischen den Speiseleitungen noch parallel zu den Ventilen des Stromrichters benutzt. Es ist viemehr zwischen den Gleichstrompolen der Stromrichteranlage ein spannungsabhängiger Widerstand 28 eingeschaltet.
Fig. 4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, wobei eine Ventilanordnung dargestellt ist, die ent weder in einer Speiseleitung einer Sternpunkt- bzw. Nullpunktschaltung oder in dem Zweig einer Gleich- richterbrückenschaltung liegen kann oder überhaupt nur die in einer Stromrichteranlage im Falle einer Einwegschaltung vorhandene Ventilanordnung dar stellt. Diese Ventilanordnung besteht zwischen ihren Anschlussklemmen 29 und 30 aus einer Reihen schaltung von Gleichrichterventilen 31 bis 42. Grup pen dieser Gleichrichterventile ist je einer der span nungsabhängigen Widerstände 43 bis 45 parallelge schaltet.
Wenn auch in den vorausgehenden Ausführungs- beispielen solche Schaltungen dargestellt sind, dass jeweils nur von einer Art der Einschaltung von spannungsabhängigen Widerständen entweder zwi schen den Zuleitungen der Stromrichteranlage oder parallel zu den einzelnen Ventilen oder parallel zu dem Verbraucher gemacht ist, so schliesst das je nach den in einer Stromrichteranlage zu beherrschen den Verhältnissen naturgemäss im Rahmen der Er findung nicht aus, dass gegebenenfalls solche ver schiedenartige Schaltungen kombiniert bei der Er stellung einer Stromrichteranlage benutzt werden.
Für das Arbeiten der Widerstände in einer sol chen Anlage kann auch Nutzen aus der Tatsache ge zogen werden, dass vielfach die einzelnen Gleichrich- terelemente im Interesse einer höheren Belastbarkeit einem besonderen Kühlmittelstrom entweder natürli- cher Art durch Konvention oder mit einem Zwangs umlauf ausgesetzt sind.