DE1613709A1

DE1613709A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Verminderung von elektrischer Beanspruchungen in einem Thyristorstromrichter

Info

Publication number: DE1613709A1
Application number: DE19671613709
Authority: DE
Inventors: Boksjoe Carl Ingvar; Svedberg Per Gustav Johannes
Original assignee: ASEA AB; Allmanna Svenska Elektriska AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1966-11-16
Filing date: 1967-11-08
Publication date: 1971-01-21
Also published as: GB1210918A; US3593039A; SE337862B; CH487533A

Description

Allmänna Svenska Elektriska.

Västers«9 Schweden

Verfahren und Sc^altf^^ganordgiigg-zur.. Verminderitag von elektrischen peqn,sprtichtine;en ia einem Thyristors tr omr leiter.

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Zünd- und/oder Löschbeanspruchungen in einem Thyristor-Stromrichter ₉ der aus mehreren in Reihe geschalteten Teilen aufgebaut ist, wobei jeder dieser Teile einen oder mehrere parallelgeschaltete Hauptthyristoren_s einen Spannungsteiler und mindestens eine Steuervorrichtung enthält. Die Erfindung betrifft euch eine Schaltungeanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In Thyristorstrojsrichtern für Hochspannung werden die Thyristoren beim Zündefi, und Löschen grossen elektrischen

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Beanspruchungen ausgesetzt. Man ist daher bestrebt, diese Beanspruchungen so weit wie möglich herabzusetzen. In der Ionenventiltechnik ist es bekannt, eine H^uptventilkette mit einer Hilfsventilkette parallel zu schalten, gegebenenfalls in Reihe mit einer grossen Impedanz, wobei die Hilfsventilkette zuerst und nachher die Hauptventilkette gezündet wird, die dann den Strom übernimmt.

Dasselbe Prinzip lässt sich auch bei Thyristorventilen anwenden, doch unterscheidet sich das Verfshren laut der Erfindung dadurch, dass jeder der genannten Teile mit

einem dazu parallelgesehalteiien, so bemessenen Hilfsthyristorkreis versehen wird, daas o.Ie Beanspruchungen des Hilfsthyristors bei d&ssen Zündung unschädlich sind, dass die Zündung des Hauptthyristors bzw. der Hauptthyristoren in Bezug auf die Zündung des Hilfsthyristors verzögert wird, bis die Spannung über dem Hauptthyristor bzw. den Hauptthyristoren auf einen für dessen bzw. deren Zündung unschädlichen Wert gesunken ist, und/oder dass die Löschung des Hilfsthyristors in Bezug auf die Löschung des Hauptthyristors bzw. der Hauptthyristoren verzögert wird, sodass die Erholungsdauer des Hauptthyristors bzw. der Hauptthyristoren durch den Hilfsthyristor bestimmt wird, wobei der Hilfsthyristor oder Hilfsthyristorkreis so ausmündet wird, dass nach der Zündung . des Hauptthyristors bzw. der Hauptthyristoren der Strom durch den Hilfsthyristor im Vergleich mit dem Strom durch den Hauptthyristor bzw. die Hauptthyristoren klein wird. Dieses Ver-

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fahren "bedeutet, dass mindestens zwei Bedingungen erfüllt werden müssen. Einerseits müssen die Beanspruchungen des Hilfsthyristors so gering sein, dass er ihnen widerstehen kann, und andererseits muss der Laststrom vom Hauptthyristor übernommeil werden, nachdem der Hilfsthyristor gezündet hat. Die erste Bedingung kann durch Einschaltung verschiedener Keilienimpedanzen in den Hilf sthyris tor kr eis oder durch die Wahl von Thyristoren erfüllt werden, die besonders widerstandsfähig bei der Zündung sind. Biese Widerstandsfähigkeit bedeutet, dass der Thyristor fähig ist, während der Zeit unmittelbar nach Beginn des Zündveriaufs ohne zerstört zu werden einen grossen Strom zu führen, was unter anderem durch Wahl eines geeigneten Thyrlstoriaaterials oder durch geeignete Ausbildung des Thyristors οο@ϊ solaes» SiiMfereis© ©rrelciit werden kann. Die zweite Bedingung kann entweder mit Hilfe &©£· erwähnten Reihenimpedanz oder durch die Wahl eines Hilfsthyristors erfüllt werden, der im Vergleich mit dem Hauptthyristor einen hohen Spannungsfall in der Leitrichtung hat. Infolge seines höheren Spannungsfalls in der Leitrichtung kann der Hilfsthyristor derartige Eigenschaften erhalten, dass seine Erholungsdauer beim Löschen kurzer wird als die entsprechende Erholungsdauer des Hauptthyristors. Wird sichergestellt, dass die Hilfsthyristoren später gelöscht werden als die Hauptthyristoren, so wird die Erholungsdauer des Systems im wesentlichen durch die Erholungsdauer der Hilfsthyristoren und ■ nicht durch die der Hauptthyristoren bestimmt. Dabei kann dieselbe Schaltungsanordnung mit einer Heihenimpedanz für

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jeden Hilfsthyristor verwendet werden, um eine verzögerte Löschung zu erhalten, falls diese Impedanz als Induktanz ausgebildet ist. Stattdessen oder in Ergänzung dazu können die Hilfsthyristoren durch einen besonderen Auslöseimpuls während, des Kommutierungs- oder Löschintervalls zum Zünden gebracht werden.

Beim Zünden des Hilfsthyristors werden die auf ihn

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wirkenden Beanspruchungen im wesentlichen durch'Zeit-Differentialquotienten des Stroms und durch die Stromamplitude während der ersten Mikrosekunden bestimmt. Eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Schaltungsanordnung enthält daher vorzugsweise eine mit jedem Hilfsthyristor in Reihe geschaltete Impedanz, um den DifferentiaIquotienten und die Amplitude in zulässigen Grenzen zu halten. Diese Reihenimpedanz kann aus einer Resistanz, einer Induktanz oder einer mit einer in Reihe oder parallel geschalteten Resistans gedämpften Induktanz bestehen. Gegebenenfalls kann die Induktanz als Drossel mit einem Eisenkern ausgebildet sein, der bei einer bestimmten Stromstärke gesättigt wird. Jeder Hauptthyristor soll erst gezündet werden, nachdem der zu jedem Hauptthyristor gehörige Spannungsteiler, der gewöhnlich aus einem Widerstand in Reihe mit einem Kondensator besteht, so weit entladen ist und dadurch die Spannung so weit gesunken ist, bis der Zeit-Differentialquotient des Stromes und die Stromamplitude während des Zündverlaufs des Hauptthyristors einen ungefährlichen Wert angenommen haben.

Die Zeichnung erläutert das Verfahren nach der Er-

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findung und zeigt ein Schaltschema zur Durchführung des Verfahrens .

Die Zeichnung zeigt einen Teil, beispielsweise den ersten Teil eines Thyristorstromrichters für Hochspannung, der mit Rücksicht auf die Betriebsspannung aus einer Anzahl von gleichartig ausgebildeten, in Reihe geschalteten Teilen besteht, von denen jeder seinerseits zu einer Anzahl Hauptthyristoren 1 parallelgeschaltet ist, um das erforderliche ßtromführungsvermögen zu erhalten. Eine Klemme 7 kann mit dem einen Pol einer hochgespannten Wechselstromquelle verbunden sein, während eine Klemme 8 mit dem nächsten Teil des Stromrichters in der Kette der iu Reihe geschalteten Teile verbunden ist* Im ersten Teil wie auch in jedem dasit in Reihe geschalteten Teil 1st jeder Hauptthyristor 1 mit einem Spannungsteiler '+und einem in Reihe mit einer Impedanz 3 g^e~ schalteten Hilfsthyristor 2 parallelgeschaltet. Die Schaltungsanordnung enthält auch einen Kanal 5 zur Zufuhr von Zündimpulsen zum Hauptthyristor 1 sowie einen Kanal 6 zur Zufuhr von Zündimpulsen zum Hilfsthyristor 2. Die Kanäle 5 und 6 können Steuervorrichtungen für die betreffenden Thyristoren 1 und 2 enthalten, denen Auslöseimpulse zum Auslösen von Zündimpulsen zugeführt werden. Aus dem früher Gesagten geht hervor, dass die Zündimpulse im Kanal 5 zum Hauptthyristor 1 in Bezug auf die Zündimpulse im Kanal 6 zum Hilfsthyristor 2 ver-. zögert sein sollen. Falls eier Kanal 5 eine Steuervorrichtung

für den Hauptthyristor enthält, kann diese Verzögerung der ■>; Züiidimpulse für den Haupt thyristor 1 auch mit Hilfe eines

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nicht gezeigten Verzögerungselementes bekannter Art bewirkt werden, das zwischen dem Kanal 6 und der Steuervorrichtung 5 eingeschaltet ist. Dabei werden die Ziindimpulse nur über den Kanal 6 zugeführt, um zuerst den Hilf,*.üiyristor 2 zu zünden, und gelangen gleichzeitig zum Verzögerungsei uent und werden davon mit einer angepassten Verzögerung auf die Steuervorrichtung 5 zu deren Auslösung übertragen, sodass der Hauptthyristpr später zündet als der Hilfsthyristor. Das Verzögerungselement kann auch den verzögerten Zündimpuls unmittelbar der Steuerelektrode des Hauptthyristors zuführen.

Anstelle des bei den beiden Alternativen verwendeten Verzögerungselementes Iznii'-n die Anordnung ein Blockierungsorgan enthalten, das die Spannung über dem Hauptthyristor fühlt und die Zündung des Hauptthyristors blockiert, bis diese Spannung auf einem gefahrlosen Wert gesunken ist.

Um die Beanspruchungen des Hilfsthyristors 2 in ungefährlichen Grenzen zu halten, sodass der Thyristor ihnen widerstehen kann, enthält die Schaltungsanordnung die Reihenimpedanz 3· Diese kann aus einer reinen Induktanz bestehen, die beispielsweise einen Nebenschlusswiderstand zur Dämpfung von transienten Vorgängen oder Schwingungen hat oder in Reihe mit einer Resistanz zur Dämpfung und Entlastung des Hilfsthyristors 2 nach der Zündung des Hauptthyristors 1 in Reihe geschaltet 1st. Die Impedanz 3 kann auch eine variable Induktanz in Form einer Drossel mit einem Eisenkern sein, der bei einer bestimmten Stromstärke gesättigt wird. Die Reihenimpe-

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danz kann, ferner ganz oder zum Teil durch'die im Hilfsthyristor selbst enthaltene Impedanz gebildet werden. Allgemein gilt, dass die Reihenimpedanz so bemessen sein soll, dass der Strom durch den Hilfsthyristor während der Zündung desselben auf einen für den Thyristor unschädlichen Wert begrenzt und nach Zündung des Hauptthyristors im Vergleich mit dem Strom durch den Hauptthyristor klein wird. Diese Stromverteilung kann bei der obenerwähnten Alternative durch die Wahl eines Hilfsthyristors erhalten werden, der im Vergleich mit dem Hauptthyristor einen hohen Spannungsfall in der Leitrichtung hat.

Zur Verminderung der Beanspruchungen beim Löschen kann die gezeigte Schaltungsanordnung verwendet werden, um die Erholungsdauer des Systems zu verkürzen, wobei die Reihenimpedanz 3 eine Induktanz zur Verzögerung der Löschung des Hilfsthyristors 2 ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verminderung der Zünd- und/oder Löschbeanspruchungen in einem Thyristorstromrichter, der aus mehreren in Reihe geschalteten Teilen aufgebaut ist, wobei jeder dieser Teile einen oder mehrere parallelgeschaltete Hauptthyristoren, einen Spannungsteiler und mindestens eine Steuervorrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teil mit einem dazu parallelgeschalteten, so bemessenen Hilfsthyristorkreis versehen wird", dass die Beanspruchungen des Hilfsthyristors bei dessen Zündung unschädlich sind, dass die Zündung des Hauptthyristors bzw. der Hauptthyristoren in Bezug auf die Zündung des Hilfsthyristors verzögert wird, bis die Spannung über dem Hauptthyristor bzw. den Hauptthyristoren auf einen für dessen bzw. deren Zündung unschädlichen Wert gesunken ist, und/oder dass die Löschung des Hilfsthyristors in Bezug auf die Löschung des Hauptthyristors bzw. der Hauptthyristoren"verzögert wird, sodass die Erholungsdauer des Hauptthyristors bzw. der Hauptthyristoren durch den Hilfsthyristor bestimmt wird, wobei der Hilfsthyristor oder Hilfsthyristorkreis so ausgebildet wird, dass nach der Zündung des Hauptthyristors bzw. der Hauptthyristoren der Strom durch den Hilfsthyristor im Vergleich mit dem Strom durch den Hauptthyristor bzw. die Hauptthyristoren klein wird.

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2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kanal'(5) zur Speisung der Hauptthyristoren (1) mit Zündimpulsen und einen Kanal (6) zur Speisung der Hilfsthyristoren (2) mit Zündimpulsen, wobei die erstgenannten Impulse in Bezug auf die letztgenannten verzögert sind·.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Zündimpulsspeisekanal für die Haupt- und Hilfsthyristoren und durch ein Verzögerungselement zwischen diesem Kanal und der Steuervorrichtung oder den Steuervorrichtungen der Hauptthyristoren.

k-. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsthyristorkreis eine mit dem Hilfsthyristor in Heihe geschaltete Impedanz (3) enthält, die aus einer Resistanz, einer Induktanz, oder einer Kombination von Resistanzen und Induktanzen oder aus einer stromabhängigen Impedanz besteht.

5· Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Hilfsthyristor, der im Vergleich mit dem Hauptthyristor bzw. den Hauptthyristoren ein$n hohen Spannungsfall in der Leitrichtung hat.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens

nach Anspruch 1, wobei der Hilfsthyristor später gelöscht

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wird als der Hauptthyristor bzw. die Hauptthyristoren, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfst-hyristorkreis eine mit dem Hilfsthyristor in Reihe geschaltete Impedanz (3) enthält.

7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auslösevorrichtung zum Zünden des Hilfsthyristors während des Löschintervalis des Hauptthyris'tors bzw. der Hauptthyristoren.

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