DE1488911C

DE1488911C - Converter with a transformer fed alternately by at least two main thyristors

Info

Publication number: DE1488911C
Authority: DE
Inventors: Kison Dipl Ing Nagano Nakajima (Japan)
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd, Kawasaki (Japan)
Publication date: 1971-12-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromrichter mit einem über mindestens zwei Hauptthyristoren abwechselnd gespeisten und abwechselnd in die eine und die "andere Richtung magnetisierten Transformator, mit einem Widerstand, der einem der Hauptthyristoren parallel geschaltet ist und bei dem der andere der Hauptthyristoren bei Inbetriebnahme des Stromrichters zuerst gezündet wird.The invention relates to a power converter with an alternating between at least two main thyristors fed and alternately in one and the "other direction magnetized transformer, with a resistor that is one of the main thyristors is connected in parallel and in which the other of the main thyristors when the Converter is ignited first.

Bei einem bekannten Stromrichter dieser Art wird der Transformator bei nicht ausgesteuerten Thyristoren in 2inem definierten Magnetisierungszustand gehalten und durch Ansteuern eines bestimmten Hauptthyristors bei Betriebsbeginn so ummagnetisiert, daß praktisch kein nennenswerter Überstrom auftreten kann (deutsche Auslegeschrift ; 1155197). Ohne eine derartige Maßnahme würden dagegen Überströme auftreten, deren Größe von dem jeweiligen Einschaltzeitpunkt innerhalb einer Periode der speisenden Wechselspannung im Vergleich zu dem vorangegangenen Ausschaltezeitpunkt abhängt. Solche Überströme körinen erhebliche Größe annehmen und sind vor allem in Anlagen mit Halbleiterbauelementen gefürchtet, weil dort mit Rücksicht auf einen wirksamen Schutz dieser Halbleiterbauelemente sehr flinke Sicherungen verwendet werden müssen, die dann häufig beim Einsehalten auslösen, sofern man nicht den Transformator überdimensioniert.In a known converter of this type, the transformer is used when the thyristors are not controlled in a defined magnetization state held and by controlling a certain Main thyristor at the start of operation so remagnetized, that practically no significant overcurrent can occur (German Auslegeschrift; 1155197). Without such a measure, on the other hand, overcurrents would occur, the size of which depends on the respective Switch-on time within a period of the feeding AC voltage compared to the the previous switch-off time. Such overcurrents can assume a considerable size and are mainly in systems with semiconductor components feared because there with consideration for an effective Protection of these semiconductor components very nimble Fuses must be used then often trigger when switched on, unless the transformer is oversized.

Bei dem eingangs genannten Stromrichter ist jedoch der Widerstand so angeordnet, daß er selbst bei nicht in Betrieb befindlichem Stromrichter ständig an der Speisespannungsquelle liegt und diese belastet. Da der Widerstand so bemessen sein muß, daß mindestens der volle Magnetisierungsstrom des Transformators fließen kann, führt dies zu beträchtlichen Verlusten. However, in the converter mentioned at the beginning the resistor arranged so that he himself at converter that is not in operation the supply voltage source and loads it. Since the resistance must be dimensioned in such a way that at least the full magnetizing current of the transformer can flow, this leads to considerable losses.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die durch einen solchen; Widerstand hervorgerufenen Verluste auf ein Mindestmaß zu beschränken.The aim of the present invention is to through such a; Resistance induced losses to a minimum.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Stromrichter der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet,; daß in Reihe mit dem. Widerstand; eüt Hilfsthyristor liegt, der die umgekehrte Durchlaßrichtung wie derjenige Hauptthyristor hat, der zuerst gezündet wird, und daß der Hilfsthyristor vor diesem Hauptthyristor gezündet wird. ^; The inventive solution to this problem is characterized in a converter of the type mentioned at the beginning; that in series with that. Resistance; An auxiliary thyristor is located, which has the reverse direction of conduction as that main thyristor which is ignited first, and that the auxiliary thyristor is ignited before this main thyristor. ^;

Es ist bereits bekannt, einen Transformator über einen Dämpfungswiderstand an eine Wechselspannungsquelle zu schalten und diesen Dämpfungswiderstand nach dem Abklingen des Einschaltstromes automatisch mit; Hilfe des Kontaktes eines Schützes zu überbrücken. Bet dieser Anordnung muß man ans Sicherheitsgründen zwischen dem Einschalten des Transformators über den Dämpfungswiderstand; und dem Überbrücken des Dämpfungswiderstandes eine verhältnismäßig lange Zeitspanne verstreichen lassen, da der Zeitpunkt des direkten Anschlusses des Transformators an die Wechselspannungsqueüe innerhalb der einzelnen Halbwellen der von dieser Quelle gelieferten Wechselspannung dem Zufall überlassen ist.It is already known to switch a transformer to an alternating voltage source via a damping resistor and to automatically use this damping resistor after the inrush current has decayed; To bridge the contact of a contactor. With this arrangement one has to take into account safety reasons between switching on the transformer via the damping resistor; and the bridging of the damping resistor allows a relatively long period of time to elapse, since the point in time of the direct connection of the transformer to the AC voltage source within the individual half-waves of the AC voltage supplied by this source is left to chance.

Bei der Erfindung kommt man dagegen mit einer Einschaltverzögerung von nur einer einzigen Halbwelle aus, weil der Transformator durch eine gezielte Ansteuerung innerhalb der ersten Halbwelle, in eine definierte Remanenzlage gebracht wird und in der darauffolgenden Halbwelle aus dieser in die entgegengesetzte Remanenzlage ummagnetisiert wird.With the invention, however, one gets by with a switch-on delay of only a single half-wave, because the transformer is brought into a defined remanence position by targeted control within the first half-wave and is remagnetized from this into the opposite remanence position in the following half-wave.

Es ist ferner vorgeschlagen worden (deutsche Patentschrift 1192 315), die vorerwähnte EinschaltungIt has also been proposed (German Patent 1192 315), the aforementioned inclusion

' eines Transformators über einen üämpfungswider-'' a transformer via an attenuation-resistant

stand dadurch zu verbessern, daß der den Dämpfungswiderstand überbrückende Relaiskontakt durch zwei antiparallelgeschaltete Thyristoren ersetzt wird, denen ein Steuersatz zugeordnet ist, der die Zündimpulse für die Thyristoren nach einer definierten Zeitverzögerung nach dem Anschalten des Transformators, über den. Dämpfungswiderstand liefert.stood to improve the fact that the damping resistance bridging relay contact is replaced by two anti-parallel connected thyristors, which a tax rate is assigned that generates the firing pulses for the thyristors after a defined time delay after switching on the transformer via the. Provides damping resistance.

ίο Der Widerstand wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorzugsweise so bemessen, daß der zweibis fünffache Nennstroin an ihm einen Spannungsabfall erzeugt, der etwa der Nennspannung entspricht. Wenn man hierbei die Zeit zwischen dem Anlegen der Speisespannung und; dem Zünden des parallel zu diesem Widerstand liegenden Hauptthyristors gleich oder größer als die zweifache Pulslänge des Stromrichters wählt, dann können selbst schnelle Sicherungen durch die Einschaltströme nicht mehr aus-ίο The resistance is used in the invention Arrangement preferably dimensioned so that the two to five times the nominal current generates a voltage drop across it which corresponds approximately to the nominal voltage. If here the time between the application of the supply voltage and; the ignition of the parallel to this resistance lying main thyristor equal or greater than twice the pulse length of the converter then even fast fuses can no longer trip due to the inrush currents.

gelöst werden. .. ■ ■be solved. .. ■ ■

Die genannte Äusführungsform der Erfindung ist vorzugsweise zum Einschalten bei Leerlauf geeignet. Will man jedoch den belasteten Stromrichter einschalten, dann empfiehlt es sich, in Reihe zu dem Widerstand eine Diode zu schalten, deren Durchlaßrichtung der des parallelliegenden Hauptthyristors entgegengeriehtet ist. An Stelle einer Diode kann auch ein kleiner Hilfsthyristor verwendet werden. Dabei ist es zweckmäßig, denjenigen der beiden Hauptthyristören als. ersten zu zünden, über den ein Strom fließt, der den Transformator in entgegengesetzter Richtung magnetisiert als der Strom über den Widerstand.Said embodiment of the invention is preferably suitable for switching on when idling. However, if you want to switch on the loaded converter, then it is best to be in series with that Resistance to switch a diode, its forward direction that of the parallel main thyristor is opposed. Instead of a diode can also a small auxiliary thyristor can be used. In doing so, it is advisable to use that of the two main thyrists as. to ignite first, through which a current flows, which magnetizes the transformer in the opposite direction than the current through the resistor.

Die beiden Hauptthyristoren können auch— wie beim; Wechselrichter in Mittelpunktschaltung — in verschiedenen Zweigen liegen oder — wie beim Wechselstromsteller — unmittelbar antiparallel geschaltet sein.The two main thyristors can also - like at the; Inverter in mid-point connection - in different branches or - as with AC power controller - be connected directly in antiparallel.

Fig. I zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Wechselstromsteller,Fig. I shows the application of the invention in an AC power controller,

F ig. 2 die Magnetisierungskennlinie des: verwendeten Transformators, i , Fig. 2 the magnetization characteristic of the: transformer used, i,

In Fig. 1 sind, mit 1 und 2 Hauptthyristoren bezeichnet, die einen Wechselstromsteller bäden_r dem ein Taktgeber Sf zugeordnet, ist. Der Wechselstrom^ steller liegt zwischen einer Wechselstromquelle Q und· einem Transformator Tr. Diesen Hauptthyristoren ist noch eine Reihenschaltung aus einem Hilfsthyristor 3 und' einem Widerstand R parallel geschaltet.In Fig. 1, denoted by 1 and 2 main thyristors, the bath an AC power controller _{r to} which a clock Sf is assigned. The alternating current controller is located between an alternating current source Q and a transformer Tr. A series circuit comprising an auxiliary thyristor 3 and a resistor R is also connected in parallel to these main thyristors.

Solange die beiden Hauptthyristoren 1 und 2 sperren, fließt über den Transformator kein Strom.As long as the two main thyristors 1 and 2 block, no current flows through the transformer.

Der Arbeitspunkt des Transformators liegt dann je nach Ausschaltzeitpunkt zwischen +B_r und — B_r. The operating point of the transformer is then between + B _r and - B _r depending on the switch-off time.

Zum Einschalten zündet man zunächst den Hilfs-To switch on, first ignite the auxiliary

y thyristor 3, wodurch in den Transformator Tr ein durch die Spannung der Stromquelle Q, den Widerstand R und den Scheinwiderstand des Transformators Tr bestimmter Magnetisierungsstrom fließt, durch den im Eisenkern des Transformators gerade die Sättigungsinduktknl· +Bs (vgl. Hysteresiskurve nacto Fig, 2) erzeugt wird. Danach wird dem Hauptthyristor 2 ein Zündimpuls gegeben. y thyristor 3, whereby in the transformer Tr a by the voltage of the current source Q, the resistor R and the impedance of flowing of the transformer Tr certain magnetization current by which the iron core of the transformer is precisely the Sättigungsinduktknl · + Bs (see FIG. hysteresis curve nacto Fig, 2 ) is produced. Then the main thyristor 2 is given an ignition pulse.

Da sich dabei die magnetische Induktion in einen Bereich von etwa +Bs bis — Bs ändern kann, wird der Eisenkern des Transformators Tt beim Einschalten nicht in den Sättigungsbereich gesteuert Man braucht hierzu dem Hilfsthyristor 3 nur einen Zündimpuls während der ersten Periode zu geben und dann den Thyristor 2 zu zünden. Die Phasensteue-Since the magnetic induction can change in a range from about + Bs to - Bs, the iron core of the transformer Tt is not controlled into the saturation range when it is switched on Thyristor 2 to ignite. The phase control

rung selbst, wird hierbei mit dem Taktgeber St durchgeführt. tion itself is carried out with the clock generator St.

Durch die beschriebene Anordnung ist es möglich, die Größe/eines gegebenen.Transformators am besten auszunutzen. Man braucht vor allem den Transformator nicht nennenswert größer zu berries-, sen, als es mit Rücksicht, auf Spannung und Typerileistung notwendig ist. Wählt man beispielsweise das Verhältnis von Nennspannung zu dem Produkt aus Widerstand und Nennstrom gleich 2 und das Verhältnis von. Magnetisierungsstrom zu Nennstrom gleich 0,1, dann kann man den Transformator bis zu 95°/o ausnutzen- Eine noch bessere Ausnutzung ergibt sich, wenn man das erstgenannte Verhältnis größer (praktisch durchaus bis 5 zulässig) und das an zweiter Stelle genannte Verhältnis kleiner (besseres , Kernmaterial) wählt.The arrangement described makes it possible to to make the best use of the size / of a given transformer. Above all, you need that Transformer should not be significantly larger than it is with regard to voltage and type output necessary is. For example, if you choose that Ratio of nominal voltage to the product of resistance and nominal current equal to 2 and the ratio from. Magnetizing current to rated current equal to 0.1, then you can turn the transformer up Utilize to 95% - An even better utilization results if the first-mentioned ratio is larger (practically entirely permissible up to 5) and that second named ratio smaller (better , Core material).

Für die Gegenstände der Ansprüche 2 bis 4 wird Schutz nur in Verbindung mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 beansprucht - aoFor the subjects of claims 2 to 4 is Protection only in connection with the subject of the Claim 1 claimed - ao

Claims

Patent claims:

", 1st power converter with one over at least two main thyristors fed alternately and alternately in one and the other Rieh- «5 tung magnetized transformer with a resistance that is one: the main thyristors parallel. is switched and where the other the main thyristors are ignited first when the converter is started up, as a result marked that. in series with the Resistance is an auxiliary thyristor, which the reverse direction of flow as the main thyristor who is first drawn and ate, and that the auxiliary thyristor is ignited before this main thyristor. .

2. Converter according to claim 1, characterized in that the resistance is dimensioned is that two to five times the nominal current one Generates a voltage drop that corresponds approximately to the nominal voltage.

3. Converter according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the time between the application of the supply voltage and the ignition of the main thyristor lying in parallel with the resistor is equal to or greater than twice the pulse length.

4. Converter according to one of claims 1 to 3, characterized in that both main thyristors are switched antiparallel.

1 sheet of drawings