CH661387A5

CH661387A5 - Hochspannungsthyristoranordnung.

Info

Publication number: CH661387A5
Application number: CH378382A
Authority: CH
Inventors: Nobuo Sashida; Eizoo Kashino
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1982-06-18
Publication date: 1987-07-15
Also published as: SE8203798L; DE3223295C2; DE3223295A1; JPS6412174B2; JPS57211972A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochspannungsthyristoranordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Hochspannungsthyristoranordnung, welche beispielsweise als Gleichrichter für Gleichspannungsübertra-gungseinrichtungen, Frequenzwandler und dgl. verwendet werden kann, ist bereits aufgrund der US-PS 3 947 726 bekannt. Entsprechend Fig. 1 weist eine derartige Hochspannungsthyristoranordnung eine Mehrzahl von zwischen zwei Anschlüssen 5 in Reihe geschalteten Thyristoren 1 auf, parallel zu welchen entsprechende Blitzschutzelemente bzw. Überspannungsabieiter 2 in Form von nicht linearen Widerständen vorgesehen sind. Parallel zu den einzelnen Thyristoren sind fernerhin Serienschaltungen in Form von Kondensatoren 3 und Widerständen 4 vorgesehen, mit welchen erreicht werden kann, dass die an den Anschlüssen 5 anliegende Spannung gleichmässig auf die einzelnen Thyristoren 1 verteilt wird.

Wenn an einer derartigen Hochspannungsthyristoranordnung im abgeschalteten Zustand der Thyristoren kurz vor ihrer Zündung eine Überspannung, beispielsweise aufgrund eines Blitzeinschlags auftritt, dann fliesst durch die Hochspannungsthyristoranordnung ein Strom, welcher gemäss Fig. 2 durch die nicht lineare Kennlinie Z der Blitzschutzelemente 2 festgelegt ist. Der sich dabei ergebende zeitliche Spannungsverlauf entspricht dabei der Kurvendarstellung von Fig. 3a, wobei der Zeitpunkt tj dem Zündzeitpunkt der Thyristoren 1 entspricht. Zu einem Zeitpunkt t2, welcher kurz nach dem Zündzeitpunkt ti der Thyristoren 1 folgt, ist die an den Elementen 1 und 2 anliegende Spannung gemäss Fig. 3a von einem Wert Vi nur geringfügig auf einen Wert V2 abgefallen. Aufgrund der Nichtli-nearität des elektrischen Widerstandes der Blitzschutzelemente 2 fällt jedoch gemäss Fig. 3b der durch die Blitzschutzelemente 2 fliessende Strom von einem Wert Ii zum Zeitpunkt ti auf einen sehr kleinen Wert I2 zum Zeitpunkt t2 ab, während auf der anderen Seite gemäss Fig. 3c der durch die einzelnen Thyristoren 1 fliessende Strom innerhalb des Zeitintervalls ti-t2 sehr rasch ansteigt. Dies bedeutet, dass innerhalb des Zeitintervalls ti-t2 eine sehr rasche Verschiebung des durch die Blitzschutzelemente 2 fliessenden Stromes in Richtung der Thyristoren 1 zustande kommt, wodurch die Gefahr besteht, dass innerhalb einzelner Thyristoren 1 ein Spannungsdurchbruch und damit eine Beschädigung des jeweiligen Thyristors 1 zustande kommen kann. Derartige Hochspannungsthyristoranordnungen konnten demzufolge bisher nur mit relativ begrenzten Betriebsspannungen betrieben werden, um einen ungewünschten Spannungsdurchschlag aufgrund einer zu raschen Verschiebung des durch die Blitzschutzelemente fliessenden Stromes in Richtung der Thyristoren im Anschluss an ihre Zündung zu vermeiden.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Hochspannungsthyristoranordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass dieselbe selbst bei Einsatz von Thyristoren mit begrenztem Stromanstieg unter optimalen d.h. möglichst hohen Betriebsspannungen betrieben werden kann, ohne dass dabei die Gefahr ungewünschter Spannungsdurchbrüche an den einzelnen Thyristoren besteht, welche durch das Auftreten von Überspannungen kurz vor dem Zünden der einzelnen Thyristoren ausgelöst werden können.

Erfindungsgemäss wird dies durch Vorsehen der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale erreicht.

Durch das Vorsehen von einzelnen Reaktanzen bzw. Drosselspulen in Reihe mit den jeweiligen Thyristoren kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung erreicht werden, dass beim Auftreten einer Überspannung kurz vor dem Zünden der einzelnen Thyristoren und der dadurch bedingten Aktivierung der vorgesehenen Blitzschutzelemente nach dem Zünden der Thyristoren eine relativ langsame, d.h. begrenzte Verschiebung des durch die Blitzschutzelemente fliessenden Stromes in Richtung der durchgeschalteten Thyristoren zustande kommt, so dass auf diese Weise eine Beschädigung der Thyristoren aufgrund eines zu raschen Stromanstiegs vermieden werden kann. Die vorgesehene Hochspannungsthyristoranordnung kann demzufolge mit einer relativ hohen Nennspannung sicher betrieben werden, was wiederum bedeutet, dass bei vorgegebener Betriebsspannung die Anzahl der in Serie geschalteten Thyristorstufen gering gehalten werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich anhand des abhängigen Patentanspruches 2.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltung eines Thyristor-Gleichrichterventils gemäss Stand der Technik;

Fig. 2 eine Kennlinie eines Überspannungsabieiters;

Fig. 3a bis 3c drei Diagramme eines Phänomens, das bei der Zündung eines Thyristors auftritt; und

Fig. 4 eine Schaltung eines Thyristor-Gleichrichterventils gemäss Erfindung.

In Fig. 4 ist eine Thyristor-Gleichrichteranordnung abgebildet; für dieselben Bauteile wie in Fig. 1 wurden die gleichen Bezugsziffern verwendet. Mit der Bezugsziffer 6 ist eine zur Parallelschaltung der Thyristoren 1 und Spannungsteilerkondensator sowie Spannungsteilerwiderstände 3 und 4 in Serie geschaltete Drossel, wobei wie abgebildet, diese Serienparallelschaltung zu den Überspannungsableitern 2 parallel geschaltet ist. Die Drossel 6 dient als Unterdrückungsmittel zur Verhütung einer Zerstörung des Thyristors 1 bei einem exzessiven Anstieg der Stromrate. Ansonsten entspricht das Schaltungsnetzwerk demjenigen des Standes der Technik.

Das Thyristor-Gleichrichterventil nach Erfindung arbeitet folgendermassen: Angenommen, der durch eine Überspannung bewirkte Strom fliesst von der Klemme 5 während des Sperrzustandes des Gleichrichterventils durch das Netzwerk, so wird er gemäss der Kennlinie nach Fig. 2 seinen Weg über die Über-spannungsableiter 2 suchen. Zündet der Thyristor 1 während dieser Zeit, so fliesst der Strom über die Überspannungsabieiter 2 weiter, bis er auf die Thyristoren 1 überwechselt. Wenn der Strom nun über die Thyristoren zu fliessen beginnt, so wird sein Anstieg durch die Drossel 6 unterdrückt. Wenn nun die Drossel 6 gross genug gewählt wird, so kann die Zündstroman-stiegsrate in den nötigen Grenzen gehalten werden, und der Thyristor 1 ist gegen Zerstörung durch zu hohe Ströme geschützt. Dementsprechend kann das oben beschriebene Thyri-stor-Gleichrichterventil störungsfrei bei einem beliebigen Spannungspegel in einem Starkstromnetz betrieben werden, es müssen lediglich die Überspannungsabieiter 2 auf die maximale zu erwartende Überspannung ausgelegt werden. Die in diesem Beispiel dargestellte Drossel 6 bleibt dann bei einer Überspannung bis zum resultierenden maximalen Stromfluss ungesättigt und wird durch den nachfolgenden Stromfluss durch den Thyristor

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nach dessen Zündung natürlich auch nicht gesättigt. Es ist aber auch möglich, die Drossel derart auszulegen, dass deren Sättigung gerade bei einem Stromwert eintritt, der etwas grösser ist als der zu erwartende, durch die Überspannung bewirkte Maximalwert. In diesem Fall wird nicht nur der oben geschilderte, 5 vorteilhafte Effekt erzielt, sondern zusätzlich noch kleinere

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kompakte Ausmasse bei der Herstellung solcher Thyristorventile.

So sind gemäss der vorliegenden Erfindung Drosseln zur Dämpfung der Stromanstiegsrate beim Zünden eines Thyristors durch eine Überspannung auf den dem Thyristor parallel ge-schaltetenÜberspannungsableiter vorgesehen. Damit entsteht der Vorteil, dass das Thyristor-Gleichrichterventil gegen «Ein-schalt-Überströme» geschützt ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

661 387 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Hochspannungsthyristoranordnung mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Thyristoren, wobei parallel zu jedem Thyristor ein Überspannungsabieiter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu jedem Thyristor (1) Reaktanzen (6) vorgesehen sind, die beim Auftreten einer Überspannung und nachfolgender Durchschaltung der Thyristoren (1) den innerhalb der Thyristoren (1) auftretenden Stromanstieg begrenzen.

2. Hochspannungsthyristoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Serie zu den Thyristoren (1) geschalteten Reaktanzen (6) als sättigbare Drosselspulen ausgebildet sind.