DE1488845A1

DE1488845A1 - Gleichrichterbruecke mit steuerbaren und nichtsteuerbaren Gleichrichtern

Info

Publication number: DE1488845A1
Application number: DE19651488845
Authority: DE
Inventors: Nakajima Dipl-Ing Toshitaka
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1964-08-10
Filing date: 1965-08-10
Publication date: 1969-04-10

Description

Gleiehrichterbrücke mit steuerbaren und nichtsteuerbaren Gleichrichtern. Die Erfindung betrifft eine Gleichrichteranordnung in Brückenschaltung mit steuerbaren Gleichrichtern (Thyristoren) und gewöhnlichen Gleichrichtern: Den Aufbau eines solchen Gleichrichters,zeigt Figur 1: Dort ist mit 1 eine einphasige Wechselstromquelle bezeichnet, an die die Eingangsdiagonale der aus zwei Thyristoren 2, 3 und zwei Halbleitergleichrichtern 4, 5 bestehenden Brückenschaltung argeschlossen ist. An die Ausgangseiaganale der Brücke ist ein Verbrauchen 6 gelegt. Außerdem ist den Steuerelektroden 21 und 3' der Thyristoren 2 bzw. 3 ein Taktgeber 7 zugeordnet. Bei dieser Anordnung kann durch Änderung der Phasenlage des Arom Taktgeber gelieferten Zündstroms der Zündzeitpunkt der Thyristoren 2 und: 3 und damit die Größe der den Verbraucher 6 speisenden Spannung ohne Verlust gesteuert werden.
Als Steuersignal für die Thyristoren werden im allgemeinen Impulsströme verwendet, da sich dann eine verhältnismäßig einfache Schaltung für die Zündeinrichtung ergibt.
Diese Zündeinrichtung ist jedoch für Verbraucher, wie Batterien oder Gleichstrommotoren, bei denen eine Gegenspannung auftritt,_-nicht immer geeignet. Es treten dann nämlich Schwierigkeiten auf, die im folgenden an Hand der Figur 2 erläutert werden.
In Figur 2 sind mit a der Verlauf der durch Gleichrichtung der Wechselspannung gewonnenen Gleichsr,annung und der Gegenspannung ED (gestrichelte Linie) am Verbraucher, mit b die Steuersignale und mit c die Spannung zwischen der Anode und der Kathode, beispielsweise des Thyristors 2 bezeichnet.
Wird im Zeitraum t, wo der Thyristor 2 an einer Gegenspannung angelegt ist, die größer ist als die Ausgangsspannung der Wechselstromquelle 1, der Zündstromimpuls dem Thyristor 2 zugeführt, dann wird er nicht gezündet und es fließt kein Strom über den Verbraucher 7. Dies ist auch bei dem Thyristor 3 der Fall.
Um das zu vermeiden, muß man den Zündstrom in einem Zeitraum zuführen, in dem jeder Thyristor an Durchlaßspannung anliegt. Diese Forderung führt zu einer ungünstigen Komplizierung des Taktgebers. Die Anwendung von Steuersignalen reit rechteckförmigem Verlauf ermöglicht zwar eine sichere Zündung der Th",tristoren. Die Zündeinrichtung hierfür ist aber aufwendig. Außerdem werden die Steuerstrecken der Thyristoren unnötig belastet.
Es ist auch möglich, zwischen die Brückenschaltung und den Verbraucher 6 einen Gleichrichter zu legen, der von der Gegenspannung am Verbraucher 6 gesperrt wird, und zwischen die Ausgangsklemmen der Brücke einen Widerstand anzuschließen. Man kann dann auch mit impulsförmigen Steuerströmen einen zuverlässigen Betrieb erreichen. Diese Anordnungen sind aber besonders bei Hochleistungsanlagen hinsichtlich Kosten und Verluste unvorteilhaft, Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß den Zweigen der Brückenschaltung mit den steuerbaren Gleichrichtern eine Reihenschaltung aus einem Gleichrichter und einem Widerstand antiparallel geschaltet wird.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Figuren 3 bis 7 näher erläutert.
In Figur 3 tragen die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen wie in. Figur 1 Antiparallel zu den Thyristoren 2 und 3 liegt je eine Reihenschaltung aus einem Gleichrichter 8 bzw. 10 und einem Widerstand, 9 bzw. 1'. Die Gegenspannung des Verbrauchers 6 liegt also über die Reihenschaltungen nur an den Gleichrichtern 4 und 5. Auch wenn die Gegensrannung im Verbrau_,her 6 größer als die Ausgangsapannung der Wechselstromquelle 1 ist, können die Thyristoren mit Zündimpulsen, die gegenüber der Wechselspannung in der Phase veränderbar sind, sicher gezündet werden,"da der Haltestrom über diese Reihenschaltungen fließen kann.
In Figur 4 ist mit a wieder der Verlauf des von der Brückenschaltung gleichgerichteten Stromes bezeichnet. ED stellt die Ge-. genspannung des Verbrauchers 6 dar. Mit b sind die Impulse dar Zündeinrichtung 7, mit c und d die Anoden-Kathoden-Spannungen des" Thyristors 2 bzw. des Gleichrichters 5 bezeichnet. Infolge der Wirkung der Reihenschaltung aus dem Gleichrichter 8 und dem Wi- " deratand 9 liegt bereits nach dem Zeitpunkt t1 an dem Thyristor 2 Spannung in Durchlaßrichtung an. Dagegen liegt an dem Gleichrichter 5 die Gegenspannung des Verbrauchers 6 (d).
Der Thyristor 2 wird daher durchlässig, wenn ihm im Zeitpunkt t2 ein Impulsstrom(b)vom Taktgeber 7 zugeführt wird. Seine Anoden-Kathoden-Spannung wird praktisch Null (c). Der Thyristor 2 bleibt auch dann durchlässig, wenn die Ausgangsspannung der Stromquelle 1 kleiner ist als die Gegenspannung des Verbrauchers 6 (a),' da der Strom über die Reihenschaltung aus dem Widerstand 11 und der Diode 10 fließt. Mit der Stromführung des Thyristae.2 beginnt die Spannung an dem Gleichrichter 5 abzunehmen. Wird im Zeitpunkt t3 die Ausgangsspannung der Stromquelle 1 größer als die Gegen. -spannung des Verbrauchers 6 (a), dann wird der Verbraucher 6 über den Gleichrichter 5 gespeist. Im Zeitpunkt t4 wird die Ausgangsspannung der Stromquelle 1 wieder kleiner als die Gegenspannung des Verbrauchers 6 (a). Damit hört auch die Speisung des Verbrauchers 6 auf und der Gleichrichter 5 wird wieder mit einer Sperr= . spannung beansprucht (d). Der Thyristor 2 bleibt aber durch Wirkling des Gleichrichters 10 und des Widerstandes 11 stromführend (c). Der Thyristor 2 sperrt erst wieder, wenn im Zeitpunkt t5 ''die Ausgangsspannung der Stromquelle 1 Null wird.
Darauf wird der Thyriator 3 mit einer Spannung in Durchlaßrichtung beansprucht und es vollzieht sich sinngemäß der eben bezeichnete Ablauf. Daher wird in diesem Zeitraum der Thyristor 2 mit einer Sperrspannung beaufschlagt: Diese Spannung ist bis zum Zündzeitpunkt t6 des Thyristors 3 etwa halb so groß wie die Spannung der Stromquelle 1, de: die Stromquellenspannung an dem Gleichechter 8 und dem Thyristor 3 liegt. Nachdem der Thyrißtor 3 gezündet hat, liegt die gesamte Spannung der Stromquelle 1 an dem Thyristor 2. An dem Gleichrichter 5 liegt, bis der Thyristor 3 gezündet wird, sowohl die Gegenspannung als auch die Spannung der Stromquelle 1 (d).
Figur 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei den Thyristoren nur ein gemeinsamer Widerstand 12 zugeordnet ist: Die Arbeitsweise entspricht der des in Figur 3 dargestellten Beispiels: Figur 6 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Dreiphasenbrücke: Die Brücke besteht aus drei Thyristoren 61, 62 und 63 und drei Gleichrichtern 64, 65 und 66. _ Die Eingangsklemmen der Brücke sind an eine.dreiphas.ge Wechselstromqueile 67 angeschlossen, während an den Ausgangsklemmen ein, Verbraucher 68 liegt. Antiparallel zu den Thyristoren 61 bis 63 ist je eine Reihenschaltung aus einem gemeinsamen Widerstand 69 und einem Gleichrichter (70 bis 72).geschaltet. Zur Vereinfachung ist der Taktgeber hier nicht dargestellt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist ähnlich der der einphasigen Schaltung.
Figur 7 zeigt weiter ein anderes Schaltungsbeispiel der Erfindung, wobei die antiparällel zu den Thyristoren liegenden Anordnungen aus drei Widerständen 73 bis 75 und je zwei Gleichrichtern 76 bis 81 bestehen.

Claims

p a t e n t a n s p r ü c h e 1. Gleichrichterbrücke mit Thyristoren zwischen der einen Gleichstromklemme und den Wechselstromklemmen und mit gewöhnlichen Gleichrichtern zwischen der anderen Gleichstromklemme und den Wechselstromklemmen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wechselstromklemme über ein Ventil (8,10) und einen Widerstand (9g11) an die mit den Thyristoren (2, 3) verbundene Gleichstromklemme der Brücke angeschlossen ist und daß die Ventile so gepolt sind, daß über die Thyristoren auch beim Arbeiten auf eine Gegenspannung und mit kurzen Zündimpulsen der Haltestrom fliessen kann.
2. Gleichrichterbrücke nach Anspruch 1, dadurch gelmnzeichnet, daß alle Ventile über einen einzigen Widerstand an die mit den Thyristoren verbundenen Gleichstromklemme der Brücke angeschlossen sind:
3. Gleichrichterdrehatrombrücke mit Thyristoren zwischen der einen Gleichstromklemme und den Wechselstromanlagen und mit gewöhnlichen Gleichrichtern zwischen der anderen Gleichstromklemme und den Wechselstromklemmen, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Wechselstromklemmen über zwei Ventile (76, 77; 78, 79; 80, 81) und über je einen zugeordneten gemeinsamen Widerstand (73, 74, 75) an die mit den Thyristoren (61, 62 6,3) verbundene Gleichstromklemme der Brücke angeschlossen sind und daß die Ventile so gepolt sind, daß über die Thyristoren auch beim Arbeiten auf eine Gegenspannung und mit kurzen Zünd-Impulsen der Haltestrom fließen kann.