DE1538155A1

DE1538155A1 - Stromrichteranordnung mit Thyristoren

Info

Publication number: DE1538155A1
Application number: DE19661538155
Authority: DE
Inventors: Uv Dipl-Ing Arne; Geissing Dipl-Ing Heinz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-03-29
Filing date: 1966-03-29
Publication date: 1969-08-21

Description

Stromrichteranordnung mit Thyristoren Die Erfindung betrifft eine Stramrichteranordnung mit Thyristoren. insbesondere mit einer Reihen- und/oder Parallelschaltung von Thyristoren, denen eine Reihenschaltung eines Dämpfungsw@derstandes mit einem Beschaltungskondensator, dem ein Entladewiderstand parallelgeschaltet ist, und einer in Sperrichtung des Thyristors gepolten Diode zugeordnet ist. Es ist bekannt, bei Thyristoren die Wirkung der Ladungsträg.erl.ebensdatfsr durch sogenannte Be®chaltungselemente zu vermindern. Das ist im 'allgemeinen ein Kondensator oder eine Reihenschaltung eines Kondensators mit einem Widerstand.
Bei der bekannten RC-Beschaltung wird der Spannungsanstieg am Thyristor durch den Spannungsabfall begrenzt, den der Ladestrom des Kondensators an den S-treuinduktivitäten und den Leitungsinduktivitäten verursacht. Eine ausreichende Größe dieses Ladestromes erfordert einen entsprechend kleinen Widerstand. Dieser Widerstand darf aber andererseits einen vorbestimmten Mindestwert nicht unterschreiten, damit beim Zünden des Thyristors der über diesen fließende Erstladestrom des Kondensators, welcher den Anstieg des Stromes im Thyristor zusätzlich erhöht, auf einen zulässigen Wert begrenzt wird. Es ergibt sich daraus die Aufgabe, die Thyristor-Schutzbeschaitung so zu gestalten, daß der Ladestrom des Beschaltungskondensators nur eine geringe positive Spannung am Thyristor verursacht und zugleich der Entladestrom auf einen zulässigen Wert begrenzt wird.
Es wurde nun ferner erkannt,-daß Thyriatoren empfindlich sind sowohl gegen einen steilen Anstieg des Laststromes, insbesondere bei einer Zündverzögerung der Thyristoren gegenüber einer anliegenden Wechselspannung oder bei einem vorzeitig zündenden Thyrstor in einer Parallelschaltung mehrerer Thyristoren'als auch gegen einen steilen Anstieg der Spannung beim Einschatten der Stromrichteranlage und insbesondere durch den Rückstrom beim Löschen der Thyristoren, beispielsweise bei einem Stromrichter mit Zwangskommutierung, sowie besonders gegen aen Wiederanstieg der Spannung bei einem Kommutierungseinbruch.
Eine aus der deutschen Auslegeschrift 1 091 219 bekannte RC-ßeschaltung enthält eine in Sxerrichtung des zu schützenden I3albleitersdhaltelementes gepolte Diode. Da die Diode@für die Spannung in DurchlaBrichtung des Schaltelementes einen sehr hohen Widerstand darstellt, kann-mit einer derartigen Anordnung .der Spannungsanstieg am zu schützenden Schaltelement nicht begrenzt werden. Ferner sind verschiedene Beschaltungsanordnungen bekannt, die eine Reihenschaltung einer Diode mit einem Widerstand enthalten, der als Entladewiderstand für den Kondensator bemessen ist. In einer derartigen Anordnung treibt die Spannung i.n Flußrichtung der Diode einen Dauerstrom über den Widerstand und bewirkt somit entsprechende Verluste.
Diese Nachteile können nach einem früheren Vorschlag (Anmeldung S 101 126 VIIIb/21d2 - YLA 65/1888) dadurch weitgehend@vermieden werden, daß dem Beschaltungswiderstand eine Reihenschaltung einer in Durehlaßrichtung des Thyristors gepolten Diode mit einem Ladewiderstand parallelgeAchaltet ist. Die Thyristor-Schutzbeschaltung enthält-somit zwei getrennte Strompfade, nämlich einen für die Ladung des Kondensators über die Diode und den kleinen Ladewiderstand, der als Dä.mpfungswiderstand derart bemessen wird, daB eine Schwingung zwischen den Leitungsinduktivitäten und der Kapazität des Beschaltungskondensators verhindert wird, und einem Strompfad für die Entladung des Be-Schaltungskondensators über den wesentlich größeren Beschaltungswiderstand. Der verhältnismäßig große Beschaltungswiderstand liegt allerdings im Strompfad des Rückstromes beim Sperren des# Thyristors.
Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden (Anmeldung .......... - PLA 66/1203) dem Thyristor einen widerstandsfreien Strompfad für den Rückstrom mit einem Kondensator zuzuordnen,.der.über angesteuerte Ventile in Brückenschaltung dem Thyristor parallelgeschaltet ist-r Diese Anordnung benötigt aber eine entsprechende Anzahl von Dioden.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine sehr wirksame Be-Schaltungsanordnung mit einem verminderten Aufwand dadurch geschaffen, daß der Beschaltungswiderstand als Dämpfungswiderstand bemessen ist, und parallel zu der Reihenschaltung des Beschaltungskondensators mit der: Diode eine weitere Reihenschaltung eines zusätzlichen Kondensators mit einer in Durchlaßrichtung des Thyristors gepolten Diode vorgesehen ist,. der ein Widerstand parallelgeschaltet ist. Der zusätzliche Kondensator wird beim Einschalten des Thyristors geladen. und vermindert somit den Spannungsanstieg in Dur chlaßrichtung, während der Rückstrom beim Sperren des Thyristore lediglich -durch den Dämpfungawiderstand beeinflußt wird.
Als Au aführung Beispiel der Erfindung ist ein Teil einer Strohrichteranlage mit einem Thyristor in der Zeichnung schematisch -veranschaulicht. Einem Thyristor 2, der vorzugsweise in Reihe mit weiteren oder parallel zu weiteren Thyristoren angeordnet sein soll, ist eine Reihenschaltung eines Beschaltunzskondensators 3 mit einer Kapazität von beispielsweise etwa 2/uF, dem ein Entladewiderstand 4 von beispielsweise 5 kOhm-parallelgeschaltet ist, mit einem Däm'pfungswiderstand 5 von beispielsweise 10 Ohm und einer in Sperrichtung des Thyristors gepolten Diode 6 parallelgeschaltet. Parallel zur Reihenschaltung des Kondensators 3 mit der Diode 6 ist eine Reihenschaltung eines zusätzlichen Kondensators 7 mit einer Kapazität von beispielsweise etwa 0,51uF mit einer in Durchlaßrichtung des Thyristors 2 gepolten Diode 8 vorgesehen, der ein Beschaltungawiderstand 9 von beispielsweise etwa 150 Ohm parallelgieschaltet ist.
Beim Einschalten der Stromrichteranlage wird der Kondensator 7 über die Diode 8 und den kleinen Widerstand 5 aufgeladen und r der Spannungsanstieg am Thyristor 2 entsprechend begrenzt. Der Widerstand 5 ist deshalb so gering bemessen, daß er gerade noch eine aperiodische Schwingung bewirkt. Der Entladestrom des Kondensators 7 beim Zünden des Thyristors 2 wird durch den wesentlich größeren Beschaltungswiderstand 9 begrenzt. Der Rückstrom beim Sperren des Thyristors 2 wird vom Beschaltungskondensator 3 aufgenommen,: so daß unzulässige Spannungsspitzen durch den Rückstrom verhindert werden. Während der Sperrzeit des Thyristors 2 wird der Kondensator 3 über den Entladewideratand 4 wieder entladen.

Mit einer derartigen Anordnung kann beispielsweise in einer

Stromrichteranlage in Drehstrom-Brückenschaltung mit einem

Nenngleichstrom von 2500 Ampere bei einer Kurzschlußspanriun,;

des Transformators von 5 J der positive Spannungsanstieg an den

Thyristoren beim Spannungseinbruch ö0° e1. vor der Stromführung

'auf eine Steilheit von weniger als 10 V// usek. begrenzt werden.

Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung; der i',.r.ordnunr;

nach der Erfindung ergibt-sich durch die Anordnung eines zu-

sUtzlichen kleinen Kondensators 10 mit einer Kapazität von be:-

spielsweise etwa 0,1 bis 0,5/uF, insbesondere etwa 0,2/uF,

parallel zum D=impfungswiderstand 5. Diener Kondensator bewirkt

eine zusätzliche Begrenzung der Spannungssteilheit. Im @uf@en-

bli..k der Sperrun,.; des Thyristors 2 ist der Besuhaltungskonden=

Bator 3 noch entladen *und stellt somit einen Kurzschluß für den

Rückstrom dar. Der Rückstrom bewirkt deshalb am Da.mpfungswider-

stand 5 einen entsprechenden- lpannungsabfall. Diese Spannung -.;ird

im Augenblick unmittelbar nach dem Sperren des Thyristors vom

Kondensator 10 aufgenommen, In gleicher Weise wirkt er beim

Laden des Kondensators 7.

Es wurde nun erkannt, daß die tinschaltzeit normaler Dioden sich

unter Umständen bereits ungünstig auf den Rückstrom über die

Diode 6 auswirken kann. Dieser Nachteil. kann nach der Erfindung

durch einen widerstand 11 von beispielsweise 10 kOhm parallel

zur-Diode 6 und eine zusätzliche Diode 12 parallel zum Beschal-

tungskondensator 3 weitgehend vermieden werden. Über den ver-

`hä.lbnismäßig großen Widerstand 11 erhält der-Kondensator 3 eine

geringe positive Ladung. Die Diode 12 begrenzt diese positive

r

pannung auf die Schwellspannung. Durch diese Anordnung; kann

nämlich die Ein--chaltzeit der Diode 6 auf weniger als 1/usek.

vermindert werden. .#

Claims

Patentansprüohe@

1 Stromriehteranordnung mit Thyristoren, denen eine geihensehal- - tung eines ,Widerstandes mit einem Beechaltungskondensatorg dem . ein Entladewiderstand parallelgeschaltet ist) und einer in Sperrichtung des Thyristors gepolten Diode zugeordnet ist, da- durch gekennzeichnet, *#a.ß der Wideretand, (5 ) als Dämpfungswider- stand bemessen ist, und daß parallel zu, der Reihenschaltuig des Beschaltungskondensators (3) mit der Sperrdiode (6) eine weitere Reihenschaltung eines zusätzlichen Kondensators (7) mit einer in Durchlaßrichtung`'des Thyristore (2) .gepolten Ladediode (8) vorgesehen ist, der ein Widerstand (9). ParalleigeWehaltet ist. 2. Stromrichtersnordnung nach Anepruäh 1, daduröh geikenzeichne, daß dem Dämpfungewiderstand (5) ein Kondeneatär (10) parallel- geschaltet ist:

3, Strpmrichteranordnung nach deh AnsprüAen 1 und dutoh ge- kennzeichnet, daß der Sperräude- (6) ein Wider', 1 k.und dem Beschttitungskondensatoh (3)- eins `fü- Durehiegriitltrz 'leer Thyristors (2) gepolte Diode ('t2:pa...,ecttl'@t,iet,4.` .'_,