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Stroinrichterarlordnung mit Thyristoren Es ist bekannt, bei Halbleiterventilen
mit einkristallinem Halbleiterkörper die Wirkung der hadungsträgerlebensdaper,den
sogenannten Trägerstaueffekt, durch Beschaltungselemente zu vermindern. Das sind
im allgemeinen ein Kondensator oder eine Reihenschalturig eines Kondensators mit
einem Beschaltungswiderstand. Es wurde nun erkannt, daB Thyristoren empfindlich
sind, sowohl gegen einen steilen Anstieg der Sperrspannung beim Einschalten
der
Stromrichteranlage und beim Löschen der Thyristoren, beispielsweise bei einem Stromrichter
mit Zwangskommutierung, als auch gegen einen steilen Anstieg des Laststromes. Ein
steiler Anstieg des Laststromes macht sich beispielsweise bei einer Zündverzögerung
der Thyristoren gegenüber einer anliegenden Wechselspannung oder bei einem vorzeitig
zündenden Thyristor in einer Parallelschaltung mehrerer Thyristoren nachteilig bemerkbar.
Bei der bekannten RC-Beschaltung mit einer Reihenschaltung eines. Widerstandes mit
einer Kapazität parallel zum Thyristor wird der Spannungsanstieg am Thyristor durch
den Spannungsabfall begrenzt, den der. Ladestrom des Kondensators an den Streuinduktivitäten
und den Leitungsinduktivitäten verursacht. Eine ausreichende Größe dieses Ladestromes
erfordert einen entsprechend kleinen Beschaltungawiderstand. Der Beschaltungswiderstand
darf aber andererseits einen vorbestimmten Mindestwert-nicht unterschreiten, damit
beim Zünden des Thyristors der über diesen fließende Entladestrom des Kondensators,
welcher den Anstieg des Stromes im Thyristor zusätzlich erhöht, auf einen zulässigen
Wert begrenzt wird. Es ergibt sich dahbr die Aufgabe, die Thyristor-5chutzbeschaltung
so zu gestalten, daß der Ladestrom des Beschaltungskondensators keine unzulässig
hohe Spannung am Thyristor verursacht und zugleich der Entlade-Strom auf einen zulässigen
Wert begrenzt wird..
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Diese Aufgabe wurde nach einem früheren Vorschlag (Anmeldung S '91
774 VIIIb/21d2 - PLA 64/1395) zum Teil bereits dadurch gelöst, dad eine-Parallelschaltung
eines Beschaltungskondenaators
mit einem Entladewiderstand vorgesehen
ist, die über einen Doppelwegglechrichter dem Thyristor parallelgeschaltet ist:
Es wurde nun gefunden, daß-in einer derartigen Anordnung für einen Thyristflr großer
heistung, insbesondere in einer . Reihenschaltung solcher Thyristoren, ein verhältnismäßig
großer Kondensator erforderlich sein kann, wenn die Spannung am Thyristor wenigstens
annähernd konstant bleiben soll. Dieser Kondensator muß aber bis zum Ende der Brenndauer
des Thyristors, die beispielsweise bei einem netzgeführten Stromrichter mit einer
Frequenz von 50 Hz und einer Stromführungazeit der Thyristoren von 1200 e1. 6,7
msek. betragen kann, entladen sein. Infolgedessen muß die Zeitkonstante aus der
Kapazität des Kondensators und dem Entladewiderstand kleiner als 2 msek. sein. Bei
einer für größere Thyristoren erforderlichen Kapazität von wenigstens etwa 4,uF
des Kondensators ergibt sich daraus ein Entladewiderstand von weniger als 500 Ohm.
Die Verlustleistung in diesem Widerstand beträgt dann bei einer Einsatzspannurig
der Anlage von 400 Volt etwa 300 Watt. Bei den in neuerer Zeit verwendeten hochsperrenden
Thyristoren mit einer @_ s E: t Sperrspannung von 7500 V und mehr ergibt sich ein
mehrfacher Betrag dieser Verlustleistung. Die Verlustleistung kann zwar durch Vergrößern
des Entladewiderstandes vermindert werden, dann wird aber der Kondensator während
der Stromführung des Thyristors nicht mehr vollständig entladen. Beim Übergang des
Rückstromes des Thyristo-rs auf die Beschaltung kann. dann ein sehr steiler Spannungssprung
der negativen Sperrspannung auftreten. Dieser Spannungssprung kann bei Stromrichtern
in
Brückenschaltung an anderen Ventilen der Anlage in positiver
Spannungsrichtung auftreten und dadurch diese Thyristoren zünden. Durch dieses sogenannte
Kippen können die Thyristoren zerstört werden. Nach der vorliegenden Erfindung kann
die Steilheit der genannten Spannungssprünge der negativen Sperrspannung auf urigefährliche
Werte begrenzt werden.
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Die Erfindung betrifft somit eine Stromrichteranordnung mit Thyristoren,
denen jeweils eine@Reihenschaltung einer Diode mit einem Kondensator zugeordnet
ist, dem ein Entladewiderstand parallelgeschaltet ist. Erfindungsgemäß ist mit der
in Sperrrichtung des Entladestromes des Kondensators gepolten Diode ein Widerstand
in Reihe geschaltet, und die.Reihenschaltung ist dem Ausgang eines Doppelweggleichrichters
und einem zusätzlichen Beschaltungskondensator mit einem Entladewiderstand parallelgeschaltet.
Der zusätzliche Kondensator nimmt den Rückstrom beim Übergang des Thyristors in
den Sperrzustand auf und verhindert damit eine unzulässige Steilheit des Anstiegs
der negativen Sperrspannung am Thyristor und somit auch entsprechende positive Spannungssprünge
an weiteren Thyristoren der Anlage.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Besehaltungsanordnung nach der Erfindung
ist in der Zeichnung veranschaulicht.
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Einem Thyristor 2 für einen Nennstrom von beispielsweise 200 Ampere,
der beispielsweise in. einer Reihenschaltung oder einer Parallelschaltung mehrerer
Thyristoren einer Stromrichteranlage
angeordnet sein kann, ist
über eine Gleichrichteranordnung 3 mit urigesteuerten Ventilen 4 in Brückenschaltung
eine Reihenschaltung einer Kapazität von beispielsweise etwa 10/uF, der ein Entladewiderstand
6 zugeordnet ist und eines sehr kleinen Dämpfungswiderstandes von beispielsweise
etwa 5 Ohm sowie einer Sperrdiode 8 parallelgeschaltet. Der Entladewiderstand 6
kann in der Anordnung nach der Erfindung vorzugsweise so bemessen sein, daß,er lediglich
die durch den Rückstrom zugeführte Ladung während der Sperrzeit des Thyristors 2
wieder entlädt. Diesen Zweck erfüllt bereits ein Entladewiderstand 6 von etwa 15
Kiloohm. Der Dämpfungswiderstand 7 dämpft den Einschwingungsvorgang beim Einschalten
des Stromrichters. Die: Sperrdiode 8 verhindert eine Entladung des Beschaltungskondsnsators
5 über den Entladewiderstand 11. Dem Ausgang der Gleichrichteranordnung 3 ist nach
der Erfindung ein zusätzlicher Kondensator 10 mit einem Entladewiderstand
11
parallelgeschaltet. Die Entladezeitkonstante dieses zusätzlichen RC-Gliedes
kann nach der Erfindung vorzugsweise nicht wesentlich größer als 6 msekA, insbesondere
etwa 1-bis 2 msek., betragen. Die Kapazität des Kondensators 10 kann deshalb zweckmäßig
etwa 0,1/uF und der Entladewiderstahd 11 etwa 10 Kiloohm betragen. Die Kapazitäten
der beiden Kondensatoren in der Anordnung nach der Erfindung sind somit bis zu zwei
Größenordnungen voneinander verschieden. Mit dem großen Entladewiderstand 11 werden
die Verluste in diesem Widerstand in engen Grenzen gehalten. Da mit dem zusätzlichen
Kondensator 10 kein Widerstand in Reihe liegt, kann er den Rückstrom beim Übergang
des Thyristors 2 in den Sperrzuatand-ungehindert aufnehmen und dadurch den Spannungeanstieg
begrenzen.