"Verfahren zum Betrieb von fhyrstoren für hohe Gehalt®
frequenten"
Bekanntlich treten bei der Ziüidung von Thyristoren
im
Halbleiterelement Gchaltverluste auf, welche die aktive
Halb-
leiterschicht erwärmen. Dlei:3e Verluste rühren daher, daß
der
Übergang vom
.1 f; c'.an leitenden Zustand in einer
endlichen Zeitapanne vor geht, so daß während einer kur-
zen Zeit bereits Strom dcii cri die: Zelle fließt, ohne daß
die,
gpannung eehon auf den kleinen Wart der normalen Durchlaßspan-
nung (etwa 1 Y) abgesunken wäre, Die Augenblickswerte der Ein-
schaltleistung können bei großen Thyristoren 10 kW und mehr
betragen und können bei großen dchaltfrequenzen eine beträcht-
liche Zusatzerwärmung gegenüber der normalen Erwärmung
der
Zelle durch den Laststrom hedouten. kommt hinzu, .
daß die Einschaltverlus tf) in dar Ze ).7.F- 1.ii der Hauptsache
in
der Umgebung der Vziidalektrode au-rtr(,'tef)9 so d,13 hier
eine
lokale Übertemperatur entsteht,die unter Unztänden zur
Zer-
störung führen kann.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zurr Betrieb von Thym
ristoren für hohe Gchaltfre(luenzen. Erfindungsgemäß sind
mehrere Thyristoren parallel geschaltet, und es werden
zur
Zündung die Zündelektroden der verschiedenen parallelen
Thyristoren abwechselnd a13 erste beaufachlagta
Um di"sem Problem abzuhelfen, werden also nach der Er-
findung 1;eim Betrieb von mehreren parallel geschalteten Thyri-
storen diese nicht gleichzeitig ge:@üc@det@,;@onderti die Zündimpulse
werden zeitlich gestaffelt yuad zwar cii:ra@#t; 9d@t? Sie einzeInen
Zündelektroden abwechselnd als erste 1#eaufschiagt @;.:rde#i3:
Dies hat zur Folge, daß sich die hinrychaltarbelt. gteicjii--i,sslg
auf die verschiedenen parallel. a i-ex-teitto
Wendet man dau Verfahren r.ich der an, s;:cifiern
gibt man den Zündimpuls auf die
ren gleichzeitig, so wird eInec der.parall c#: f_;;.@ .: -.@l
ltc
ristoren,nämlich derjenige mit den günstig>-%#e) `t.:indf
e@ingun@;enp
als erster durchzünden und daher. die größü. lUti:;chalrfioibfy:1
t er-
halten und daher unter Umständen gefährdet -_-,t;-in.
Durch die Er-
findung wird die Einschaltarbeit auf die verschiedenen parallel
geschalteten Thyristoren zwangsmässig gleichmässig verteilt.
Zur Herabsetzung der an sich wird dabei in bekannter Weise
von der:, Hilfsmittel der Eitisclial.tdrosseln Ge-
brauch gemacht."Procedure for the operation of thyrstors for high content® frequencies" It is well known that the ignition of thyristors occurs in the
Semiconductor element Gchaltverluste, which the active semi-
heat the conductor layer. Three losses stem from the fact that the
Transition from
.1 f; c'.an conductive state in a
finite period of time, so that during a short
zen time already current dcii cri die: cell flows without the,
tension eehon the little wait of the normal forward voltage
voltage (about 1 Y) would have decreased, the instantaneous values of the input
switching capacity for large thyristors can be 10 kW and more
and with high switching frequencies can be a considerable
liche additional heating compared to the normal heating of the
Hedge the cell through the load current. is added.
that the switch-on losses tf) in dar Ze) .7.F- 1.ii mainly in
the surroundings of the Vziidal electrode au-rtr (, 'tef) 9 so d, 13 here a
local overtemperature arises, which under ounces causes disintegration
can cause disruption.
The invention relates to a method of operating thyma
resistors for high Gchaltfre (luenzen. According to the invention
several thyristors connected in parallel, and there are for
Ignition the ignition electrodes of the different parallel
Thyristors alternately a13 first beaufachlagta
In order to remedy this problem,
finding 1; when operating several parallel-connected thyria
do not disturb these at the same time ge: @ üc @ det @,; @ onderti the ignition pulses
are staggered in time yuad although cii: ra @ # t; 9d @ t? Individual you
Ignition electrodes alternate as the first 1 # eaufschiagt @;.: Rde # i3:
This has the consequence that the hinrych tarry itself. gteicjii - i, sslg
on the different in parallel. a i-ex-teitto
If one applies the method r.ich der, s;: cifiern
you give the ignition pulse to the
ren at the same time, eInec der.parall c #: f _ ;;. @.: -. @ l ltc
ristoren, namely the one with the cheap> -% # e) `t.:indf e @ ingun @; enp
be the first to ignite and therefore. the largest lUti:; chalrfioibfy: 1 t
hold and therefore endangered under certain circumstances -_-, t; -in. Through the
Finding the switch-on work on the various in parallel
switched thyristors compulsorily evenly distributed.
To reduce the per se is thereby made use in a known manner by the aid of :, Eitisclial.tdrosseln overall.
An Hand einer Zeichnung; ist ein sclxemati sches AusfÜhrungsbeispiel
der Erfindung dargestellt.On the basis of a drawing; is a schematic exemplary embodiment
of the invention shown.
In Fig. 1 sind 1 und 2 zwei parallel geschaltete Thyristoren, beispielsweise
die Hauhtthyristoren oder die Löschthyristoren von selbstgeführten Wechseliehtern.
3 ist eine Einschaltdrossel, St die SteuezunG. Letztere ist nach der Erfindung so
eingerichtet, daß sie abwechselnd auf den Thyristor 1 und den Thyristor 2 den Zündimpuls
mit einer kleinen Voreilung,
von der Grüllenordnurig einiger Mikrusekunden gibt. Eine derartige
abwechselnde Vorei lang a @.@git@ sich mit` den heutigen Mitteln
der
Steuerungstechnik auf -cinfaclie Weise se Real i i siex#en.
Fig. 2 zeigt eine andere AusfiilirutiU des Erfindungsgedankens.
Hier ist eine einzige 14 mit drei
räumlich voneinander gehvennten Zündelektroden 11,12p13 vorge-sehen. Nach der
erfi ndung wird je eine dieser drei Zündelektroden abwechselnd mit einer
geringen Voreilung gegenüber den beiden anderen Zündelektroden bevuf::clilagt, so
dai sielt die Einschaltarbeit gleichrü:ssif; auf d.i.c: drei durch schraffierte
Kreise angedeuteten Bereiche der lia?.blf@iterscliibe verteilt.In Fig. 1, 1 and 2 are two parallel-connected thyristors, for example the main thyristors or the quenching thyristors of self-commutated changeover devices. 3 is a switch-on choke, St the control. The latter is set up according to the invention so that it alternately on the thyristor 1 and the thyristor 2 the ignition pulse with a small lead, of the Grüllenordnurig a few microseconds there. Such a one
alternating vorei long a @. @ git @ using the current means of
Control technology in a -cinfaclie way se Real ii siex # en.
Fig. 2 shows another embodiment of the inventive concept.
Here is a single 14 with three
Spatially curved ignition electrodes 11, 12p13 are provided. According to the invention, one of these three ignition electrodes is alternately energized with a slight lead over the other two ignition electrodes, so that the switch-on work is the same; distributed on dic: three areas of the lia?.blf@iterscliibe indicated by hatched circles.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung des Erfindungsgedankens. Hier
handelt es sich um drei. Thwz@i.toren 115,116,117,die auf einer gemeinsümeri,` gekühlten
Grundplatte 118 mit einem gemeinsamen Gehäuse 119 unterGebracht sind, dity jedoch
getrennte Zuführungen
1209 1211 122 und getrennte Zünde l ektrad
en 11,2 , 1't 3: =haben'-:-'Auch hier wird der erste Zündimpuls abwechselnd- mit
einer gewissen zeitlichen Voreilung auf je eine der drei. Zündelektroden
111 his-
113 gegeben. Durch Einschaltdrosseln 130, 131, 132, die auch durch
eine gemeinsame Einschaltdrossel 133 unterstützt oder er- -setzt werden können,
wird die Einschaltarbeit an sich in ihrer Größe herabgesetzte -Durch das Verfahren
nach. der Erfindung wird es möglich, Thyristoren großer Leistung mit hoher Schalt-bzw.
Zündfrequenz zu betreiben. Letzteres ist beispielsweise erwünscht bei selbstgeführten
Pulswechselrichtern zur Speisung von Asynchronmotorene Bei diesen Pulawechselrichtern
haben die einzelnen Thyristoren mm nicht.rMur im Rhythmus der Arbeitsfrequenz periodisch
zu zünden, wobei beispielsweise in der dreipha= eigen Brückenschaltung bei 100 Iis
Arbeitsfrequenz sich Zündfrequenzen von 600 ergeben; sondern,es wird bei ihnen die
vom Motor verlangte, mit der Frequenz sind ändernde Spannung dadurch erzeugt, daß
die einzelnen Phasen des Wechselrichters während ihrer "Brennzeit" von beispielsweise
12Q° nach dem Pulsverfahren. periodisch gezündet und gelöscht werden, so dßß sich
aus den Einschaltverhältnis die gewünschte iSpannungssteuerung ergibt. Um bei
diesem Verfahren die erforderlichen GUttungsdrosselü. und Glättungskondensatoren
klein zu halten, ist es erwünscht, daß die Pulsfrequenz möglichst hoch ist, beispielsweise
von der Größenordnung 1000,bis.5000,Hz. In diesen Frequenzbereich spielen die Einschaltverluste
sowohl der Hauptthyristoren als auch der Löschthyristoren,diedurch Kondensatorstoß
die Hauptthyristoren
periodisch zu sperren haben"
eine entscheidende Rolle, In
diesem Frequenzbereich
ist also die Anwendung der Erfindung von Bedeutung.Fig. 3 shows a further embodiment of the inventive concept. There are three here. Thwz@i.toren 115,116,117, which are placed on a common, 'cooled base plate 118 with a common housing 119, but have separate feeds 1209 1211 122 and separate ignition l ectrades 11,2, 1't 3: = have'- : - 'Here, too, the first ignition pulse is alternating with a certain time advance on one of the three. Ignition electrodes 111 to 113 given. By Einschaltdrosseln 130, 131, 132, which is also supported by a common Einschaltdrossel 133 or ER - can be set, the Einschaltarbeit reduced to in size -By the process according to. The invention makes it possible to use thyristors with high power or high switching power. To operate ignition frequency. The latter is desired, for example, in self-commutated pulse-controlled inverters for feeding asynchronous motors. In these pulse-controlled inverters, the individual thyristors mm nicht.rMur must be periodically ignited in the rhythm of the operating frequency, with ignition frequencies of 600 resulting, for example, in the three-phase bridge circuit at 100 Iis operating frequency; Instead, the voltage required by the motor, which changes with the frequency, is generated in that the individual phases of the inverter during their "burning time" of, for example, 120 ° according to the pulse method. are periodically ignited and extinguished, so that the desired voltage control results from the duty cycle. In order to achieve the required Gttungsdrosselü with this procedure. and smoothing capacitors small, it is desirable that the pulse frequency is as high as possible, for example of the order of 1000 to 5000 Hz. In this frequency range, the turn-on of both the main thyristors play and the thyristors, diedurch capacitor shock to lock the main thyristors periodically have "a decisive role in this frequency range, therefore, the application of the invention is important.
Nach dem Zünden deu erntender parallel geschalteten
Thyristoren
bzw. der ersten Zündelektrode einer Zelle mit mehre-Zen Zündern,
bricht die Spannung an der Zelle bereits zusam-
men, so
daß für die Zündung der übrigen Thyristoren bzw. der
übrigen.Dereiche
einer größeren Halbleiterscheibe mit mehreren
Zündelektröden
nur noch wenig Spannung zur Verfügung steht. After ignition, rus harvest Direction parallel-connected thyristors and the first ignition electrode of a cell with several Zen detonators, interrupts the voltage across the cell together already men, so that with the ignition of the remaining thyristors or übrigen.Dereiche a larger semiconductor wafer only a small amount of voltage is available to several ignition electrodes .
Die Zündung dieser übrigen Thyristoren erfolgt daher
lapgsamer, so daß die zuerst gezündete eine kurze Zeit lang-den-beginaenden
:Gastrtrom allein zu führen hat.-Durch zweckmässigen Aufbau der
:Schaltung
hat man dafür Sorge zu traßen,daß der itromanstieg im ersten Augenblick
nicht zu groß wird,was außer durch Einschaltdrosseln mit Sätti:-ungßkernen
auch dadurch geschehen kann,daß die Gesamtreaktana des einschaltenden
Stromkreises.. ..nicht
zu klein gewählt bzw. künstlich
durch Einschalten von Luftdrosseln vergrößert wird. Dle Durchzündung
der nicht zuerst schaltenden
Thyristoren kann' noch dadurch beschleunigt
werden,daß beispiels-
weise der Spannungsabfall an vorgeschalteten
Schutzsicherungen oder an vorgeschalteten Zuleitungen zusätzlich zur
Brennspannung des bereits zündenden TÜyristors herangezogen wird,um
die
übrigen Thyristoren zu zünden. The ignition of these remaining thyristors is therefore slower, so that the first ignited one has to conduct the gas flow for a short time - the beginning of the gas flow. By constructing the circuit appropriately, care must be taken that the itromic rise does not occur at the first moment is too large, not only by Einschaltdrosseln with Saetti: -ungßkernen also can be done in that the switching-on of the circuit Gesamtreaktana .. ..not is too small or artificially enlarged by turning on air chokes. The firing of the thyristors that do not switch first can be accelerated by using, for example, the voltage drop on upstream protective fuses or on upstream supply lines in addition to the burning voltage of the already firing door transistor in order to ignite the other thyristors.
,Via in Fig. 3 gezeichnet, kann man außer einer gemeinsamen
Einschaltdrossel 133 auch für jeden Thyristor getrennt Einschaft -
drosseln
130 bis 132 benutzen und beispielsweise durch magnetische
Kopplung dieser Drosseln den Stromanstieg an dein zuerst gezün-a
deten Tgyriatür verwenden,uza ciae übi-:tf"eys Thyristuren
mit der
zum Zünden notwendigen Spin nung z11 v"aI'@s3s'Sen.
Unter Umständen
kann man auch von der Steuerung nur eInin einzigen Zündimpuls
abwechselnd auf die versc@i@i c@3=z@P@ Ziindel ektroden
geben und die
übrigen Thyristoren nach Art der Folgezündung durch induktiv
vom Stromanstieg erzeugte Sgarinungen zur Zündung bringen.
Die von der Steuerung abgegebenen Zündimpulse sollen bei
der Anwendung des Verfahrens nach der ßrfindung eine
genügend
große Stromergiebigkeit und eine genügend große Gteilheit
ha-
ben,da durch beides ebenfalls eine Herabsetzung der
Einschalt-
arbeit bewirkt wird.
Statt,, wie in den FiGuren darj-restellt,
die einzelnen in
einem Strang bzw, in einer Phase parallel geschalteten
Thyr,l-
storen zeitlich gegeneinmider zu zünden, karui men natür-
lich auch mehrere Stränge bzw e mehrere Phnseci zej_tl-ich
versetzt
gegeneinander betreiben, de-,#tir z p '. :ß
tl:1 f: O.rksame Autigangsfre
quenz der Schaltung hoch 1.911-, dex# e:ir_z
.: ine r>-t t-anbzw. die ein-
zelne Phase dagegen nur mit einem I3.@@u#ht;eil der Ausgangsfrequenz
zu zünden ist. Auf diese '.,leise erreicht; man ebenfalls
den Zweck
der Erfindung.nämlich Erzielung hoher Ausgangefrequenzen
bei nur
mäMer Zündfrequenz jeder einzelnen Zündelektrode.
., Via drawn in Figure 3, can be other than a common Einschaltdrossel 133 also separately for each thyristor Einschaft - throttle use 130 to 132 and, for example, by magnetic Coupling these chokes to increase the current to your first gezün-a
deten Tgyriatur use, uza ciae üi-: tf "eys thyristures with the
Spin necessary for ignition z11 v "aI '@ s3s'Sen. Under certain circumstances
you can only get a single ignition pulse from the controller
alternately give ektroden the versc @ i @ ic @ 3 = z @ P @ Ziindel and
other thyristors according to the type of follow-up ignition by inductive
ignite the sparkings generated by the rise in current.
The ignition pulses emitted by the control should be at
the application of the method according to the invention is sufficient
great power yield and a sufficiently large
because both also reduce the switch-on
work is effected .
Instead of, as shown in the figures, the individual in
one strand or thyrs connected in parallel in one phase, l-
to ignite blinds against each other, karui men natural
Lich also several strands or e several Phnseci zej_tl-ich offset
operate against each other , de -, # tir zp '. : ß tl: 1 f: O.rksame Autigangsfre
sequence of the circuit high 1.911-, dex # e: ir_z.: ine r> -t t-an or the one
individual phase, however, only with an I3. @@ u # ht; part of the output frequency
is to ignite . On this'., Quietly reached; one also the purpose
of the invention. Namely, achieving high output frequencies with only
MäMer ignition frequency of each individual ignition electrode.