DE2060743C - Loschschaltungsanordnung fur einen Thyristor - Google Patents

Description

: -:ie '.* euere \ er/inlachupg einer- solcher, Anlage d dadurch erreichi. daß als Gleicnspaiiiuingsquelle v,en Tii\nsior versorgende Betne'nsspannuiigs /ie \orgLsehen :st. und dal.i parallel /am Ausbin;: .ip;ti"LM^!.:ngsquelie ein Kondensator geschaltet ist. ■■•durch wird erreicht. d:iü eine nememsame S'z-an ■■■_nv'.TMVgung für die gesamte Schaitungsanord ·_ -. '.TA endet v. erden kann., um die erforderliche !■iv.ii'- /a !'.eiern. Gle:ch/eiiig wird die [-.nersiie :■. der größte Teil de; F.nergie. die während des .-. .iiV.i:!:e^r'.i(H;>,\organges gebraucht wird, vviederge

I Iiν ns;oi Wechselrichtern mit Thv ristor Pha ■■'.eige.i. die 'oweiK /w ei in Reihe hegende Thyri _'·■ ■.·■■.!■ v.eis-.-n. tw. "τη »eweiK p-.\ral'.--jl /v, den Thy \ ■■■■:, .ie'clu-iteien ί reii.uifdioden. kanr: man aus • ..-r Schaltungsanordnung ν eiteren Nut/ei·, dadurch ■■-.. daß dit Primär¹¹, icklungen dei 1 ra si'ormato .;■. Ke,ne hege,-, und ihr gemeinsamer Verbindung -■ einep PhasenspannungsabgriiT bildet. da!^;, die :v ::i'de lies ersten l'hv nstors mit dem anderen Ende ..•"^rcn Primärwicklung und die Anode des /wei S hj. nstors mn dem anderen Ende der /weiten ' ,:a:"v. icklunii verbunden ist. daß die Ka'hode der ¹ ·.. :i Fre.lautdiode mit der Anode des ersten Thyri ■ ; ■ ι nd die Anode der ersten Freilaufdiodc mil dem ! --.kt /wischen der /weiten Primärwickiun« und der ,Hi/ des zweiten l'hv ristors verbunden ist und daß . : -\:iode der /weiten Freilaufdiode mit der Kathode , ■ /weiten Thyristors und die Kathode der /weilen m> I : ν !aüid'ode mit eiern Punkt /wischer¹, der ernten t'rimärw icklung und der Kathode des ei.en TIn π ■-..ns i.erbunden ist. Dabei können nämlich die Pri piarw icklungen der Transformatoren die bei solchen Wechselrichtern bekannte Mittelpunkisdrossel unter ^;· Keihehaitung sämtlicher Vorteile der Schaltung ersei

Bei Wechselrichtern mit gemeinsamer Löschung aller Thyristoi Phasenzweige ist es vorteilhaft. dr;ß die Sekundärwicklungen der Transformatoren in den ;,. liiascnzweigen in Reihe geschaltet sind 'ind daß die /weite DikIc und die Gleicnspannungsquelle für alle ί In nstorzweige gemeinsam ist. Hierbei wird eine Fr •.paniis erzielt, indem bei z. B. dreiphasigen Wechsel richtern statt drei D'oden nur eine benötigt und n gleichzeitig die Energie zur Spannungsversorgung der Anlage zu^ri"ickgeführt wird.

Bei solchen Anlagen ist es außerdem vorteilhaft, daß die Sekundärwicklungen in jedem Zweig parallel verbunden sind, weil hierdurch ein besseres Uberset <₍i /uiiüsverhältnis in den Transformatoren sowie eine Herabsetzung der gesamten erforderlichen Spannung für die Gleichspannungsquelle, welche die Diode vor spannt, erzielt wird.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden ^ •lachsiehend anhand der Zeichnung näher erläutert. FIs zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung im Prinzip.

Fig. 2 Strom und Spannungsverläufe <.n

Fig. 3 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in Anwendung auf einen Wechselrichter.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Thyristor /;, zwischen eine Quelle für eine Versorgungsspannung I , und eine nicht dargestellte Belastung geschaltet, zu <>' der ein Belastungsstrom I_h fließt. Parallel zum Thyri stör, jedoch entgegengesetzt gepolt, ist eine erste Diode O₁ geschaltet und in Reihe mit dieser Diode lieg' eine Primärwicklung eines Tr.- !-:fo^ruuior> /■".. Die Sekundärwicklung des Transformators bildet eine Reihenschaltung mit einer /weilen Diode /),. Die Rei nenschaltung licit parallel /u einem Kondensator C. vier auf den Wert dt-r \ ersorgungsspar.r'ang C, aufladen !St.

\ up einer Gegenstromquelle A' kann über einen Schauer .S' ein Sirom /, abgegeben ν erden,, wenn der Thyristor abschaben soll. Die-,er Strom teilt sich in der, fieiastungsstroni /„ und einen Gegenstrom /.. der durch den Thyristor /-., fließt. Der Strom /, liefert auel'i einen Strom /,. der durch die Diode Z)₁ und die Prim:^;rwickiüiig des Transformators 7V₁ !ließt Der Strom / ruft nun eine recht große Spannung an der Primä: ■ .-klunc des Transformators hervor, und zwar aufLTund der Sel^hstin_Llukii<sii des Tr.msfo: \r ator ·. Diest: Sp.ninung induziert -\i dei. J"v!i Punktv. .\,ige ,■ebenen. W lekiunesnchiungen eine ',rannim;- η der Sekundärwicklung des Transformator-· die der Span nulls: C₁ en'.gegengenchtei is;, welche die Diode />vorspanni. Die Spannuni: steigt nur; fast augenbiiek lieh auf einen Wert, der größer ist als C₁. und hierbei entsteht pnmärseitig am Transformator, solange der Strom l,_r 'ließt, eine Spaniiung. die annähernd kun slant und abhängig \oni Ubersetzungsverb.alliViS des Transformators ist. Ein passendes Ubersei/ung-v er hältnis liegt im hier gezeigten Fall, wo div Veisor gungsspannung verwendet wird, in der Größenordnung von 1 bis 5 oder größer. Die Gegenspannung über dem Thyristor E₁ isi nun eine Summe des Span nungsabfalls der Diode, in der Größe von I bis 1.5V. und der Spannung am Transformator, in der Große von 30 bis 40 V. abhängig vom Uberset/ungs verhältnis. Im Gegensatz zu anderen Schaltungen wird hier eine bestimmte steuerbare Spannung als Ge genspannung am Thyristor er/ielt. die zu dessen effek ti.er Schließung beiträgt, selbst bei Thyristoren, wo die Gegenspannung sehr kritisch ist. da deren Para meterwerte ziemlich schwanken können.

Eine ähnliche Schaltungsanordnung ist in einem Wechselrichter verwendet, der in F i g. 3 gezeigt ist. wo eine Spannungsversorgung 5/) über eine Drossel I), Leitungen 5 und 6 mit Spannung versorgt. Paral IeI v.u diesen Leitungen liegt eine Gegenstromquelle K in Reihe mit einem Unterbrecher A. der zur gemeinsa men Kommutierung sämtlicher Phasenzweige dient. Die hier gezeigten drei Phasenzweige sind identisch, wobei jeder zwei gesteuerte, in Reihe liegende Thyri stG en E₁ und /·',. /:', und E₄. /:\ und E_h enthält. ZwT scheu die Thyristoren jedes Paares sind die Primär wicklungen voii zwei Transformatoren eingeschaltet. Die gemeinsamen Verbindungspunkie der Primärwicklungen der Transformatoren Tr₁ und /V-,. /V, und Tr₄. 7V< und /V₆ bilden die Phasenspannungsabgriffe (Λ C₁ IE. Im ersten Zweig sind somit die Primärwicklungen />,, P₂ mit den durch die Punkte angezeigten Wicklungsrichtungen in Reihe geschaltet. Das gleiche gilt für die übrigen Zweige mit den Wicklungen P, und P₄. /', und P₆. Parallel zu den Reihenschaltungen der Elemente E₁ P_t-P_y EyPyP₄ und Ιΐ_ί-Ρ,-1\ liegen die Dioden D₁. D₁. D_< mit entgegengesetzter Durch laufriehtung im Verhältnis zu den Thyristoren /·.',. /·.',. /·.',. Parallel zu den Reihenschaltungen der Elemente P_xP₁E,. PyP₄-E₄ und P<l\E_e liegen die Dioden Dj, D₄ und D_h. Die Dioden D₁ — /J₆ sind Leerlauf dioden für den Wechselrichter. Die Sekundärwicklungen in den einzelnen Phasenzweigen sind parallclge schaltet und haben die durch den Punkt gezeigte

Wicklungsrichtung, wie es z. Ii. in dem Phasenz.weig Dieser Impuls ist somit besser geeignet al.; der be

I bei .V, gezeigt ist. Die parallrlgeschalteten Sekun den bekannten Schaltungsanordiuingen. wobei ilii

däru ickluiigeii .V, und .V.. .V, und .V₁. .V, und S_fi suul Daten der \eruendeien Thyristoren in bezug aiii ihn

über die Leitungen I. 2, 3 und 4 paarweise niiteinan Ciegenspannuug recht unkritisch werden. Gleiehzeitii

der in Reihe geschaltet. Die Leitungen 3 und 4 sind ι wird die Selbstinduktion der Zuleitungen sowie du

wiederum über eine Diode I)- mit einem Kondensa Auswirkungen von anderen Selbstinduktionen starl·

lor C₂ verbunden, der mit der durch den Pfeil gezeig unterdrückt, da die Spannungen V₁ und V₁₁ nunnichi

ten Polarität auf die Spannung V₁ aufgeladen ist. vom Übersetzungsverhältnis des Transformator!

Eine Diode /)_s und ein Widerstand Ii bilden ein sowie der Spannung V₁ bestimmt werden und dahei

Dämpfungsglied. Durch die Gegenstromquelle A' und in der zur Erreichung einer angemessenen Sicherheit not

den Unterbrecher A hat der Wechselrichter eine ge wendigen Größe angepaßt werden können. Bei be

meinsame Kommutierung. Wird der Unterbrecher Λ kannten Schaltungsanordnungen war es erforderlich

eingeschaltet, fließt ein Strom / durch die Leitung 6. die Thyristoren zu sortieren, um eine sichere Abschal

Dieser Strom teilt sich in Tcilströme /,. /, und /, in tung zu erreichen. Diese Frage ist jetzt aufgrund dei

den verschiedenen Phasenzweigen. Zum Beispiel fließt η ?ur Verfügung stehenden hohen Spannung, die z.ui

im Phasenzweig U der Strom /, über die Diode D₂. sehen 30 und 40 V liegt, recht unkritisch; gleichzeitig

durch die Primärwicklungen P₁ und P₁ sowie über die ist auch die Spannung oder der Spannungsimpuls

Diode D, zurück zum Kommutierungskreis. Hierbei von längerer Dauer.

wird in den Primärwicklungen eine Spannung V₂ und Die Spannung über dem Kondensator C₂ kann ent

Γ, mit der gezeigten Polarität induziert, und diese 20 weder von einer separaten Spannungsquclle. Vorzugs

Spannung steigt aufgrund der Selbstinduktion des weise einer Konstantspannungsquelle. oder der Quelk

Transformators rasch an. wenn .sie unbelastet ist. und für die Versorgungsspannung des Wechselrichters ab

auf der Sekundärseite des Transformators entsteht genommen werden. Hierbei wird erreicht, daß die

eine induzierte Spannung mit der durch den Pfeil ge jetzt verwendete Kommuticrungscnergie direkt an die

zeigten Polarität. Die Summe dieser Spannungen ist 21 Stromversorgung zurückgclcitct wird, so daß sie nicht

bei den gezeigten Wicklungsrichtungen der Spannung verlorengeht, was wesentlich zur Wirtschaftlichkeit

V₁ entgegengerichtet, und wenn diese Spannung die der Anlage beiträgt. Dies wird beispielsweise mittels

Spannung V₁ übersteigt, fließt ein Strom durch die der punktierten Verbindung von der Anode der

Diode D₇. Solange der Strom /, fließt, wird im Phasen Diode 7 zur Anode der Diode 6 und mittels der Ver

zweig U eine annähernd konstante Spannung über den "> bindung der Leitung 4 mit der positiven Klemme der

Primärwicklungen P₁ - P₁ bestehen. Diese Spannung Spannungsversorgung erreicht.

kann aufgrund der möglichen Streu Selbstinduktion des Der Grundaufbau des hier gezeigten Wcchselrich

Transformators etwas abnehmen. Die während eles tcrs ist in eier älteren Anmeldung Patent 1.613.774.')

Abschaltens in jedem Phasenzweig entstehenden (deutsche Offenlegungsschrift 1,613,774) beschrieben.

Spannungen spannen die Thyristoren E₁, E₁. E₁, Ε_Λ. μ Ein Anwendungsbeispiel mit gemeinsamer Gleichspan

/;', und E_e vor. so daß eine wirksame Abschaltung nungsversorgung ist in Fig. I der älteren Anmeldung

der Thyristoren erreicht wird. Der dadurch entste- Patent 16,38,008.8 (deutsche OrTcnlegungsschrift

hende Spannungsimpuls ist von langer Dauer, und 16.38.008) gezeigt,
zwar ca. 80% der Abschaltperiodc.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Löschschaktingsanordnung ι','τ einen Tm: stör, dem eine erste Diode mil entue-.engeset/ur Polaruät. zu der .-ine Induktivität in Reihe gescha¹ tel i^i. parallel eesciialiei i-'_L. ν. ο:*..; <-!;-_■ (.icⁱj.cr stromquelle einen Ahschaksiror.i ii:;rch die eriie Diode fließen IaLi'. d .·, d u r.e h ec k . η η ζ e ι c h η e '. dai.i die mit der ersten DuvJe i/)li in Reihe he gende Induktiv it.'it eine Primärwicklung eine^ Trar^forniaiors ι /V| ; ^t. dessen S-'kunoärw ick !ung über eine zweite Diode t/)2) ΐτ.ιΐ einer Gleich spannungsquelk verbunden ist. wc'ehe die /weite I).'de ;/)2i vorspannt, und daß die Seki;.:där>pan iuave de· Transformators ι 7'Ί ι der Vorspannung (!■·:" .-weiten Puvie ι/.'2; entgegcii-cenchlet ist.

2 Seh.ii;ui-.:san,-rdiuiiig nach Ansprach !. J;, durch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung quells, eine Kun-iantspannungsiiuelle ist

ν Schaltung-.anordnung nach Anspruch ! oder 2. dadurch gekennzeichnet daß der Gieichspan nungsquelle ein Kondensator (CVCr) als Filter par alle! geschaltet ^t.

4. Schaltung·· .nordnung nach einem der Ar sprücil·' 1 h:s .>. dadurcli gekennzeichnet. d.-\ß aN Cileiclispaiinungsquelle eine den 'l'hvrisior (/-.'I) ver sorgende Hetri-'hsspannungsquelle vorgesehen ist. und daß parallel /um Ausgang der Spannung:, quelle ein Kondensator ιO geschaltet ist.

J. Schaltungsanordnung nach einem der An Sprüche 1 bis 4. in Anwendung _tiuf einen Wechsel riehter mit mindestens einem Thv ristor Phasen /w cig. <.\^v zwei in Reihe liegende Thyristoren aul ν eist, und mit jeweils parallel zu den Thyristoren geschalteten Freilaufdioden. dadurch gekenn/eich ret. daß die Primärwicklungen (PI. Pl: P3. /'4: /'5. /'6) der Transformatoren I/Vl /V6) in Reihe liegen und ihr gemeinsamer Verbindungspunl-' einen Phasenspannungsabgriff (I ■ I'■ H'i bildet, daß die Kathode des ersten Thyristors {1:1: A'3: i-,'5) mit dem anderen Fnde der ersten Primärwiek lung (P\: Pi: P5) und die Amide des zweiten Thy ristors (El: E4: E6) mit dem anderen Ende der !.weiten Primärwicklung {P2: P4: P6) verbunden ist. daß die Kathode der ersten Freilaufdiode (/Jl: ί)3: D5) mit der Anode des ersten Thyristors und die Anode der ersten Freilaufdiode mit dem Punkt !wischen der zweiten Primärwicklung und der Anode des zweiten Thyristors verbunden ist und daß die /.node der /weiten Freilaufdiodc (/)2: D4: /J6> mit der Kathode des zweiten Thyristors und die Kathode der zweiten Freilaufdiode mi! dem Punkt zwischen der ersten Primärwicklung und der Kathode des ersten Thyristors verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 mit gemeinsamer Löschung aller Thyristor Phnsert/uei ge. dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär wicklungen (51. 52: 53. 54: 56) der Tra-isforma torcn (/Vl /V6) in den Phasen/.«eigen in Reihe geschaltet sind und daß die zweite Diode [Dl) und die Gleicbspannungsquelle für alle Thvnstor zw eige gemeinsam ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6. da durch gel- rnnzeichnet. daß die Sekundärwicklun gen (51. 52: 53. 54: 55. 56) in jedem Zweig par allelgcsJialtet iind.

Die [-MiP.düne 'v/ieht sich auf eine Loschschul t'.mgsanordnung tür einen Th> ristor. dem eine ers;.. D'ode mit entgegengesetzter Polarität, /u der eine 1.1 dukuMiüi ::l Re^!he geschaltet ist. paraliei gcscnakc st. w;.hei clue Geuensuvmquelie einen Abschal'str.'iP dureii die Diode niesen iälJt.

l-ji'.e derartiiie L.osc'nschaltungsanordnung ist h^- kani.i ii'^;s!erreiv.h.isc!'.e Patentschrift 245.117. I-ig. !; Be> dieser ^!~ek inn:er: Anordnung i-t dem Tinrist.ir die Reiiiensch.ikiiiiL eines Kondensators und eines weite, er, der Löschung dienenden Th\ ristors paralielgeschaltei A'ährend. die-e:;i Löschihyristor die Reihcnsehaliuir eiiur entiiegengeset/i gepolten Diode und einer I m scliwingdr.isse: parallel liegt, mit deren Hilfe der Ko:: densator in ...neu /um Löschen des Hauptthynstoi-. geeigneten Lade/i:si:inJ gebracht werden k-.nn. i-i dem ll:ii;pit!iyrisio- die Reihenschaltung einer D;oJ^ mit entgegenues-et/ter Polarität und eme^r /weiten l.^:ir, Sv.;-¹." inudrossel p.-rallei eesehaUet. welche der: Kotide:' sator i:i einen /uni Lii^chen des Löschth\ ristors «eeiv. noten Lade/Listand hrinL.cn soll.

Bei dieser Schaltung besteht die Gefahr, daß der vom Kondensatoi :elieterie Löschstrom h/v., die für das Löschen am Thyristor erforderlich-.' Gegenspan nune zu ecnnü ist bzw. für eine /u kurze Zeit aui einer ausreichenden Höhe gehalten weiden kann Würde man zur Abhilfe einen größeren Kondensator wählen, so wurden die Auf und Umladevorgänge /ι, lange dauern, wodurch die Schaltfrequenz des Thy π ·, stors herabgesetzt würde.

Der Erfindung liegt die Aufgab«" zugrunde, eine Löschschallungsanordnung der eingangs beschriebe neu .Art anzugeben, mit welcher auf einfache Weis·, eine höhere Lösclispannung am Thyristor erreicht werden kann und bei der man in .inem gewissen Um tang die Größe der Spannung selbst bestimmen kann so daß auch Thyristoren mit verhältnismäßig schlech ten Daten, insbesondere bezüglich der Größe der not wendigen Gegenspannung, ohne Schwierigkeiten vcr ι wendet werden können.

Diese Aufgabe wird mit einer Löschschaltungsan Ordnung der eingangs genannten Art erfindiingsge maß dadurch gelöst, daß die mit der ersten Diode ir Reihe liegende Induktivität eine Primärwicklung eine Transformators ist. dessen Sekundärwicklung übei eine zweite Diode mit einer GleichspaiinungsquelK verbunden ist. welche die zweite Diode vorspannt, und daß die Sekupdärspannung des Transformators der Vorspannung der zweiten Diode entgegengerich tet ist.

Dadurch wird erreicht, daß der Abschaltstrom, dci durch die parallel zum Thyristor geschaltete Diode flieft. im Transformator eine Spannung induziert, dit aufgrund der Selbstinduktion des Transformator; augenblicklich hoch ansteigt und die Vorspannung ir der /weiten Diode aufhetn. Die dadurch im Transfor mator entstehende primäre Spannung kann auf eini recht hohe Spannung eingestellt werden, so daß du Größe der Spannung dem Thyristor angepaßt ist.

F.s ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Gleichspan niingsquclle eine Konstantspannungsquellc ist. Hier durch wird erreicht, daß die Spannung über einen lan geren Zeitraum innähernd konstant gehalten wird und zwar bis in der parallel zum Thyristor geschalte ten Diode ein Strom Hießt. Diese konstante Span nung erhält man besonders einfach, wenn der Span iHingsqiielle als Filter ein Kondensator parallel geschal tet ist.