DE1488349C - Tragerstaueffekt Schutzbeschaltung fur eine Stromrichteranordnung mit Halb leiterthynstoren - Google Patents
Tragerstaueffekt Schutzbeschaltung fur eine Stromrichteranordnung mit Halb leiterthynstorenInfo
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Description
Am Ende der Stromführungszeit führen Halbleiterthyristorc
einen überhöhten dynamischen Sperrstrom, bis durch Verschiebung und Rekombination der
Ladungsträger der mittlere pn-übergang der Stromtore so weit an Ladungsträgern verarmt ist, daß er
eine Spannung in Sperrichtung aufnehmen kann. Die Amplitude dieses Rückstromes ist abhängig von der
Höhe und der Abfallflanke des Ventilstromes, vom Scheitelwert der Sperrspannung sowie von der Temperatur
dcsThyristores. Unzulässige Überspannungen am Thyristor beim Sperren des Thyristores durch diesen
Rückstrom können bekanntlich durch sogenannte Bcschaltungselemente vermieden werden, die einen
Parallclweg zum Thyristor für den Rückstrom bilden. Das ist im allgemeinen eine Reihenschaltung eines
Beschaltungskondensators mit einem Widerstand oder einer Diode mit einem Widerstand.
Stromrichteranlagen großer Leistung erfordern für
höhere Stromstärken eine Parallelschaltung und für größere Spannungen eine Reihenschaltung derThyristore.
Die Ausgangsspannung der Stromrichteranlagen wird bekanntlich durch Zündeinsatzsteuerung der
Thyristore stufenlos eingestellt. In einer Parallelschaltung führt ein vorzeitig zündender Thyristor
kurzzeitig den gesamten Belastungsstrom aller parallclgeschalteten
Thyristore, was einen unzulässig schnellen Stromanstieg zur Folge haben kann. Hinzu
kommt der Entladestrom des Beschaltungskondensators, der sich nach dem Zünden des Thyristores
über diesen entlädt. Die Einschaltbelastung des Thyristores kann zwar auf ungefährliche Werte begrenzt
werden, wenn der Zündstrom genügend groß ist und eine ausreichende Steilheit aufweist. Jedoch sind
diese Forderungen, insbesondere bei der gleichzeitigen Steuerung einer größeren Anzahl von Thyristoren,
beispielsweise von Thyristorgruppen in Reihen- und/ oder Parallelschaltung, nur mit einem entsprechend
großen Aufwand an Steuereinrichtungen zu erfüllen. Die Erfindung geht einen anderen Weg. Sie stellt
sich die Aufgabe, die Entladung des Beschaltungskondensators über den Thyristor durch eine besondere
Ausbildung der Beschaltungselemente zu verhindern.
Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine Trägerstaueffekt-Schutzbeschaltung für eine Stromrichteranordnung
mit Halbleiterthyristoren, bestehend aus einer den Halbleiterthyristoren parallelgeschalteten
Reihenschaltung eines Dämpfungswiderstandes und eines Kondensators. Erfindungsgemäß ist
bei einer solchen Schutzbeschaltung in Reihe mit dem Kondensator eine in Sperrichtung des Thyristores
gepolte Diode vorgesehen und parallel zum Beschaltungskondcnsator ein Entladewiderstand angeordnet.
Je nach der Spannung an der Diode wird entweder eine Aufladung des Beschaltungskondensators durch
die Spannung in Durchlaßrichtung des Thyristors verhindert oder der Entladestrom über den Thyristor
wird gesperrt. Damit wird ein unzulässiger Stromanstieg durch den zusätzlichen Entladestromstoß des
parallclgcschalteten Beschaltungskondensators verhindert.
Die Anordnung eines Beschaltungskondensators, dem ein Widerstand parallel geschaltet ist, in Reihe
mit einer Diode ist an sich bekannt. Sie kann in einer Gleichrichteranlagc einer Reihenschaltung von
Dioden parallel geschaltet sein und bewirkt dann einen langsamen Anstieg der Sperrspannung nach
dem Nulldurchgang der positiven Halbwelle der Wechselspannung. Zu diesem Zweck ist der Parallelwiderstand
bemessen. Für eine wirksame Dämpfung hat er etwa die gleiche Größenordnung wie der kapazitive
Widerstand des Kondensators, bezogen auf eine · Wechselspannung von 50 Hz.
Demgegenüber entladet sich nach der Erfindung ,
die im Beschaltungskondensator während des Aus- '. schaltvorganges durch den Rückstrom gespeicherte
Energie während der nächsten Periode der Wechselspannung über den Entladewiderstand. Der Dämpfungswiderstand
vermindert das Überschwingen der Sperrspannung.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung soll auf die Zeichnung Bezug genommen werden, in der zwei
Ausführungsbeispiele einer Beschaltung nach der Erfindung veranschaulicht sind.
Nach F i g. 1 ist einem Thyristor 2, der beispielsweise ein Siliziumthyristor sein kann, eine Reihenschaltung
eines Beschaltungskondensators 4, dem ein Entladewiderstand 5 parallel geschaltet ist, mit einer
in Sperrichtung des Thyristores 2 gepolten Diode 6 parallel geschaltet. Eine Aufladung des Beschaltungskondensators
4 durch die positive Sperrspannung des Thyristores 2 wird durch die Diode 6 verhindert. Der
Beschaltungskondensator 4 kann somit den Thyristor 2 nach dessen Zündung nicht durch seinen Entladestrom
zusätzlich belasten. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine Parallelschaltung der Thyristore 2
vorgesehen ist, von denen beispielsweise eines vorzeitig zünden kann. Nach dem Erlöschen des Thyristores
2 am Ende seiner Stromführung in Durchlaßrichtung kann der Rückstrom auf den Beschaltungskondensator
4 und die Diode 6 übergehen. Damit wird eine Überspannung in Sperrichtung des Thyristores
2 durch diesen Rückstrom verhindert. Anschließend entladet sich der Beschaltungskondensator4
über den Widerstands. Der Entladewiderstands kann vorteilhaft so bemessen werden, daß die Entladezeitkonstante
etwa 1 bis 10 fnsek., vorzugsweise etwa 2 bis 4 msek., beträgt. Zur Dämpfung des
Rückstromes ist mit dem Beschaltungskondensator 4 noch ein Dämpfungswiderstand 7 in
Reihe geschaltet, der lediglich nach dem Trägerstaueffekt zu bemessen ist und beispielsweise etwa
1 bis 100 Ohm, vorzugsweise etwa 3 bis 30 Ohm, betragen kann. Der Beschaltungskondensator 4 wirkt
bei Reihenschaltung von Thyristoren in negativer Spannungsrichtung spannungsstabilisierend.
Nach F i g. 2 ist dem Thyristor 2 eine Brückenschaltung aus Dioden 9 bis 12 parallel geschaltet, in
deren Diagonale die Parallelschaltung des Beschaltungskondensators 4 mit dem Entladewiderstand 5
angeordnet ist. Eine Entladung des Beschaltungskon1 densators 4 über den Thyristor 2 wird durch die
Diodell verhindert. Zur Dämpfung des Rückstromes kann der Dämpfungswiderstand zweckmäßig aufgeteilt
sein in zwei Widerstände 13 und 14, von denen je einer in Reihe mit den Dioden 9 bzw. 10 angeordnet
ist. Falls der Thyristor 2 in einer Reihenschaltung weiterer Thyristore angeordnet ist, so bilden die
Diode 11, der Kondensator 4 und die Diode 12 im Falle einer Rückverzögerung des Thyristores 2 einen
nahezu widerstandslosen Parallelweg für den Laststrom. Beschaltungskondensator 4 und Entladewiderstand
5 wirken in einer Reihenschaltung der Thyristore 2 zugleich als gemischt ohmisch-kapazitiver
Spannungsteiler für beide Spannungsrichtungen am Thyristor 2. Für die positive Spannungsrichtung kann
zusätzlich in bekannter Weise ein Stabilisierungswiderstand
15 vorgesehen sein.
Claims (5)
1. Trägerstaueffekt-Schutzbeschaltung für eine Stromrichteranordnung mit Halbleiterthyristoren,
bestehend aus einer den Halbleiterthyristoren parallelgeschalteten Reihenschaltung eines Dämpfungswiderstandes
und eines Beschaltungskondensators, dadurch gekennzeichnet, daß in
Reihe mit dem Beschaltungskondensator (4) eine
in Sperrichtung des Thyristors (2) gepolte Diode (6) vorgesehen und parallel zum Beschaltungskondensator
(4) ein Entladewiderstand (5) angeordnet ist.
2. Trägerstaueffekt-Schutzbeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Parallelschaltung von Beschaltungskondensator
(4) und Entladewiderstand (5) in der Diagonale einer Anordnung von Dioden (9 bis 12) in
.Brückenschaltung angeordnet ist.
3. Trägerstaueffekt-Schutzbeschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Entladezeitkonstante des Beschaltungskondcnsators (4) und des Entladewiderstandes (5)
etwa 1 bis 10 msek., vorzugsweise etwa 2 bis 4 msek., beträgt.
4. Trägerstaueffekt-Schutzbeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Größenverhältnis von Dämpfungswiderstand (7) zum Entladewiderstand (5) mindestens etwa
1: 10, vorzugsweise 1 : 100, beträgt.
5. Trägerstaueffekt-Schutzbeschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in
Reihe mit den in Sperrichtung des Thyristores (2) gepolten Dioden (9, 10) je ein Dämpfungswiderstand
(13,14) angeordnet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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