DD298719A5 - Schaltungsanordnung zur ausschaltentlastung mit energierueckspeisung fuer abschaltbare leistungsschaltbauelemente - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung die in der Leistungselektronik, insbesondere in Stromrichtern mit abschaltbaren Leistungsschaltbauelementen Anwendung finden kann. Dabei wird in einer Anordnung zur Energierueckspeisung mit einer Beschaltungsdiode und einem Abschaltentlastungskondensator parallel zum Kondensator, antiseriell zur Beschaltungsdiode eine weitere Diode angeordnet, was dazu fuehrt, dasz kein durch parasitaere Induktivitaeten verursachter unerwuenschter Stromnulldurchgang im Hauptventil auftritt. Fig. 1{Ausschaltentlastung; Energierueckspeisung; abschaltbares Leistungsschaltbauelement; Stromrichter; Diode; Hauptventil; parasitaere Induktivitaet; Stromnulldurchgang; Abschaltentlastungskondensator; Leistungselektronik}

Description

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Es zeigen

Fig. V. die Prinzipschaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung

Fig. 2: die Schaltung in einer konkreten Sfomr ich ter schaltung mit EnergierücKspeisung

In Fig.2 erfolgt die Rückspeisung der in den Beschaltungskondensatoren Cs₁ und C₅2 gespeicherten Energie in den Stützkondensator C_d. Dabei wird vorausgesetzt, daß beim Rückspeisen der Energie aus C_S1 in C_d der Strom aus dem Stromkreis Cst-TI-Dsa-TR zum Zeitpunkt ti, wenn Csi entladen ist, momentan auf den Stromkreis Dsi-D. S2-TR überkommutiert. Das gilt jedoch nur im Falle, daß keine parasitären Induktivitäten in den Bauelementen und im Aufbau vorhanden sind. In der Realität erzwingt die im Kreis T1-C_Si-D_s, konzentrierte Induktivität ein Umladen des Kondensators C₈, und ein „sanftes" Überkommutieren des Stromes von C_S| und T1 auf Ds,. Durch das Umladen von C₅, bildet sich ein zusätzlicher Stromkreis Csi-Dsi-TI, in dem durch die negative Spannung auf C_Si ein Strom entgegen dem durch T1 fließenden Laststrom getrieben wird. Dieser kann zu einem Stromnulldurchgang in T1 führen, was ein erneutes Einschalten des Hauptventils T1 mit zusätzlich auftretenden Einschaltverlusten erforderlich macht.

Durch das zusätzliche Einfügen der Diodö(n) D_H, (und D_n2) erfolgt das Überkommutieren des Stromes aus dem Kreis C₅I-TI D₈J-TR über den Kreis D_R,-T 1 -D_Si-TR auf den Kreis D_Si-D_S2-TR ebenfalls „sanft", jedoch ohne Umladung des Kondensators Cs_)f da dies von der induktivitätsarm an Csi angeklemmten Diode D_n, verhindert wird. Ein durch die im Kreis C_S|- D_n, konzentrierte Induktivität bedingtes geringfügiges Umladen von C_Si würde zudem ein Rückschwingen durch D_n, und nicht über Dsi-T1 zur Folge haben.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung zur Ausschaltentlastung mit Energierückspeisung für abschaltbare
   Leistungsschaltbauelemente mit einer parallel zum Hauptventil liegenden Serienschaltung aus einem Abschaltentlastungskondensator und einer Beschaltungsdiode, gekennzeichnet dadurch, daß parallel zum Abschaltentlastungskondensator (C₈) eine weitere Diode (D_R) antiseriell zur
   Beschaltungsdiode (D₈) liegt.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die in der Leistungselektronik, insbesondere in Stromrichtern mit
   abschaltbaren Leistungsschaltbauelementen, Anwendung finden kann.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Es sind eine Vielzahl von Ausschaltentfastungsbeschaltungen mit Rückspeisung der Energie des Beschaltungskondensators
   bekannt, in denen ein Beschaltungskondensator mit einer Beschaltungsdiode in Reihe, parallel an das abschaltbare
   Leistungsschaltbauelement angeschlossen ist (DE-OS 3526836, DE-OS 3608868, DE-PS 3714175, JP-PS 59-188373,
   US-PS 4639850).

   Das Prinzip der Kondensator-Dioden-Boschaltung ermöglicht geringe parasitäre Induktivitäten im Beschaltungskreis und damit geringe Verluste im Leistungshalbleiterbauelement. Durch den Einsatz einer der vielen bekannten Rückspeiseschaltungen, die auf der Entladung des Beschaltungskondensators während dor Leitphase des Hauptventils in einen weitere Energiespeicher
   (mindestens einen) enthaltenden Stromkreis beruhen, kann der Wirkungsgrad der Gesamtschaltung wesentlich erhöht werden. Nachteilig dabei ist, daß der Beschaltungskondensator nach seiner Entladung durch seine eigene parasitäre Induktivität
   umgeladen wird und somit Schwingungen anregt, die zum Stromnulldurchgang im Hauptventil führen können. Bei Verwendung von GTO-Thyristoren als Stromrichterhauptventil wird der Zeitpunkt für einen derartigen Stromnulldurchgang in der Regel nach Beendigung des überhöhten Gateeinschaltimpulses liegen, um die Amplitude des Rückspeisestromes aus dem
   Beschaltungskondonsator nicht zu groß werden zu lassen. Die Folge hiervon ist, daß der dem Stromnulldurchgang nachfolgende Wiederanstieg des Anodenstromes zu hohen Einschaltenergieverlusten im Hauptventil führt.

   Durch den Einsatz spezieller, induktivitätsarmer Kondensatoren kann diese Beeinflussung in Grenzen gehalten, jedoch nicht
   beseitigt werden (Goldbrunner, Vetter: Kondensatoren für GTO-Thyristoren, Siemens Comp. 22 (1984) 8).

   Ziel der Erfindung

   Das Ziel der Erfindung bestand darin, durch eine Schaltungsmaßnahme die bei der Rückspeisung der Energie aus dem
   Ausschaltentlastungskondensator verursachte erhöhte Einschaltverlustleistung in den Hauptventilen einer
   Stromrichterschaltung zu verringern.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, die in einer Stromrichterschaltung den unerwünschten
   Stromnulldurchgang im Hauptventil, der nach der Entladung des Beschaltungskondensators auftritt, beseitigt. Dabei sollte der Effekt auch bei endlichen parasitären Induktivitäten im Kreis Hauptventil-Beschaltungskondensator gesichert sein.
   Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer Stromrichtercchaltung der Abschaltentlastungskondensator für das Hauptventil, z.B. einen GTO-Thyristor, mit einer zusätzlichen Diode überbrückt ist, welche antiseriell zur
   Beschaltungsdiode angeschlossen ist.

   Die Abschaltentlastung wird dabei durch eine Serienschaltung aus einer Beschaltungsdiode und einem
   Abschaltentlastungskondensator parallel zum Hauptventil realisiert, wobei die Polarität der Beschaltungsdiode derart festgelegt ist, daß ihre Anode mit der Anode des Hauptventils bzw. ihre Katode mit der Katode des Hauptventils verbunden ist. Parallel zum Abschaltentlastungskondensator wird nun erfindungsgemäß eine zusätzliche Diode antiseriell zur Beschaltungsdiode im
   Abschaltentlastungskreis gelegt. Durch diese zusätzliche Diode wird ein Umladen des Entlastungskondensators durch parasitäre Induktivitäten im Anschluß an seine Entladung und damit ein unerwünschter Stromnulldurchgang des Hauptventilstromes
   verhindert.