DE2064948A1 - Stromnchterschaltungsanordnung Ausscheidung aus 2063436 - Google Patents
Stromnchterschaltungsanordnung Ausscheidung aus 2063436Info
- Publication number
- DE2064948A1 DE2064948A1 DE19702064948 DE2064948A DE2064948A1 DE 2064948 A1 DE2064948 A1 DE 2064948A1 DE 19702064948 DE19702064948 DE 19702064948 DE 2064948 A DE2064948 A DE 2064948A DE 2064948 A1 DE2064948 A1 DE 2064948A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thyristor
- sections
- voltage
- matrix
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
Patentanwälte
Dirlng. Wilhelm Reicliel·
Dipl-Ing. Wöligang Reichel
6 Frankfurt a. M. 1
Parksiraße 13 6641
GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, N.Y., VStA
Stromrichterschaltungsanordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromrichterschaltungsanordnung
mit mindestens zwei aneinandergrenzenden Thyristorabschnitten, die über eine Verbindungseinrichtung in Reihe geschaltet
sind und denen jeweils eine spannungsteilende RC-Unterschaltung parallelgeschaltet ist.
Solche Schaltungsanordnungen finden vor allem in Hochspannungs
stromrichteranlagen Verwendung, die sowohl im Gleichrichterbetrieb als auch im Wechselrichterbetrieb arbeiten können. Wenn
man an den beiden Enden einer Hochgleichspannungsübertragungsstrecke derartige Stromrichteranlagen vorsieht, kann man mit
einem hohen Wirkungsgrad große Energiemengen über unterirdisehe Kabel oder Freileitungen übertragen. Weiterhin kann man
elektrische Energie zwischen zwei dicht nebeneinanderliegenden Wechselstromnetzen austauschen, deren Frequenz verschieden ist
oder die nicht miteinander synchronisiert sind.
In modernen Stromrichteranlagen werden Festkörperventile anstelle von Queckselberdampfgleichrichtern bevorzugt. Die
elektrischen Festkörperventile bestehen aus hintereinanderge-
109847/10 7 Ü °RiGfNAL fNSPeCTEO
schalteten Halbleiterschaltern, insbesondere aus steuerbaren Siliciumgleichrichtern oder Siliciumthyristoren. Zum Aufbau
einer Stromrichteranlage kann man beispielsweise sechs Ventile zu einer Dreiphasen-Vollwegbrückenschaltung zusammenschalten,
die drei getrennte Wechselstromanschlüsse für die einzelnen Phasen und zwei Gleichstromanschlüsse aufweist, nämlich einen
positiven und einen negativen Anschluß. Durch aufeinanderfolgendes Zünden der sechs Ventile in geeigneter Reihenfolge und
in zeitlicher Beziehung zur Spannung des Dreiphasen-Starkstromnetzes,
an das die Wechselstromklemmen der Stromrichteranlage angeschlossen sind, kann man den Energiefluß zwischen den Wechselstromanschlüssen
und den Gleichstromanschlüssen steuern oder regeln.
Da der Nennstrom der heute handelsüblichen Thyristoren zu gering ist, um den an einen Hochleistungsstromrichter gestellten
Anforderungen zu genügen, hat man mehrere dieser Bauelemente zu einem "Thyristorabschnitt" zusammengefaßt, der einen entsprechend
höheren Nennstrom aufweist. Da weiterhin die Nennwerte der maximalen Vorwärtsspannung oder negativen Sperrspannung
und der Rückwärtsspannung oder Sperrspannung der handelsüblichen
Thyristoren für Hochspannungsanwendungen viel zu gering sind, werden zum Aufbau eines einzigen Ventils mehrere ■'.: - .
Thyristorabschnitte hintereinandergeschaltet.
Bei einem an eine Spannungsquelle und einen Verbraucher angeschlossenen
Stromrichter blockiert jeder in einem Ventil angeordnete
Thyristor zwischen seiner Anode und Katode den Strom, bis er bei einer gegenüber der Katode positiven Anodenspannung ._.
von einem Zündsignal gezündet wird. Auf Grund des Zündsignals schaltet der Thyristor augenblicklich von dem Sperrzustand in
den Durchlaßzustand. Der Zündzeitpunkt wird von einem zyklisch wiederkehrenden Zeitpunkt an, bei dem die Anodenspanmang gegenüber
der Katode positiv wird, in elektrischen Grad gemessen und wird daher mit Zündwinkel bezeichnet. Am Ende des Durchlaß- Intervalls
jedes Zyklus wird der Vorwärtsstrom in 5®&©ei Yeatil
durch Netzspannungskommutierung gelöscht. ■
109847/1078
■ ' "" !«piff' Si! ill!1
Wenn bei einem Stromrichter der Zündwinkel der zu einer Brükkenschaltung
zusammengeschalteten Ventile von Null an zunimmt, nimmt die zwischen dem positiven und negativen Gleichspannungsanschluß auftretende mittlere Gleichspannung von einem maximalen
positiven Wert aus ab. Wenn der Zündwinkel 90° erreicht, kehrt die mittlere Gleichspannung ihre Polarität um. Dabei geht die
Stromrichterbrücke von dem Gleichrichterbetrieb in den Wechselrichterbetrieb über. Dabei wird elektrische Energie von den
Gleichspannungsanschlüssen zu den Wechselstromanschlüssen übertragen.
Wenn die Ventile eines Stromrichters bei verhältnismäßig großen ι
Zündwinkeln gezündet werden, beginnt die Kommutierung zu einem Zeitpunkt, bei dem die Spannung (E) zwischen den Phasen des
Wechselstromnetzes nahe bei ihrem Scheitelwert ist. Zu diesem
Zeitpunkt ist ein besonders hoher Energiebetrag (1/2 CE ) in
der Streukapazität (C) des angeschlossenen Netzes gespeichert.
Dadurch können bei. der Kommutierung äußerst störende Stoßvorgänge oder Einschwingvorgänge auftreten. Selbst wenn die gespeicherte
Energiemenge innerhalb der gesamten energieaufzehrenden Fähigkeit der miteinander in Reihe geschalteten Thyristorabschnitte
des übernehmenden Ventils läge, ist eine potentiell unsichere Situation vorhanden, da einige der Thyristoren die
Neigung haben, etwas früher als andere zu zünden. Es besteht g
daher die Möglichkeit, daß bei den langsamsten Thyristoren die Nennleistung für die aufzunehmende Verlustenergie überschritten
wird und die Thyristoren versagen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß Kommutierungsschaltstöße den anfänglichen
Vorwärtsstrom in dem Thyristor zurück auf Null bringen oder sogar umkehren können. Dadurch wird das gerade gezündete Ventil
vorzeitig gelöscht.
Nach der US-Patentschrift 3 423 664 ist bereits eine Schaltungsanordnung
bekannt, die zum Unterdrücken von Einschwingvorgängen bei der Kommutierung dient.
109847/1078
Auf Grund der Tatsache, daß einige der Thyristoren eines Ventils geringfügig verschiedene Lösch— oder Zündeigenschaften
haben, treten die Übergänge von dem: Sperr- in den Durchlaßzustand
und umgekehrt bei allen Thyristoren eines Ventils nicht gleichzeitig auf. So können beispielsweise beim Übergang von dem
leitenden in den sperrenden Zustand am Ende der Kommutierung einige Thyristoren vor anderen in den sperrenden Zustand geraten.
Diese schnelleren Thyristoren versuchen dann allein den Strom
in dem Ventil zu sperren. Da jedoch die gesamte Netzspannung zur
Verfügung steht, diesen Strom aufrechtzuerhalten,, kann zu diesem Zeitpunkt eine erfolgreiche Sperrung: nicht durchgeführt werden.
Zum Lösen dieser Schwierigkeit ist es bekannt,, den. Thyristoren.
ein spannungsteilendes RC-Netzwerk parallel zu schalten, das
für wenige Mikrosekunden den Strom übernimmt, bis auch die übrigen
langsamen Thyristoren ihren Sperrzustand einnehmen. In den
Kondensatoren des Parallelnetzwerks wird während jeder Löschperiode
der Thyristoren Energie gespeichert. Wenn daher beim Zünden
des Ventils einer der Thyristorabschnitte früher als ein angrenzender Abschnitt zündet, wird die Energie, die in dem
zuerst zündenden Thyristorabschnitt parallelgeschalteten Nebenschlußnetzwerk
gespeichert ist, freigesetzt und der zugeordnete Kondensator über den zuerst gezündeten Thyristorabschnitt entladen.
Es ist bekannt, daß eine hohe Anstiegsgeschwindigkeit des Stroms durch einen Thyristorabschnitt eine Überhitzung und damit
Beschädigung der Thyristoren auslösen kann. Der Kondensator-entladestrom
muß daher begrenzt werden. Diese Funktion wird zum Teil von dem V/iderstand in dem RC-Netzwerk übernommen. In der genannten
US-Patentschrift ist zu diesem Zweck ein weiterer Widerstand vorgesehen. Dieser Widerstand begrenzt auch den Strom, der von
der äußeren Schaltung getrieben wird, wenn einige der Thyristorabschnitte mit dem Leiten früher beginnen als andere.
Die Verwendung dieses zusätzlichen Widerstands, der zweifelsohne zwei wertvolle Aufgaben erfüllt, führt jedoch zu Schwierigkeiten,
wenn ein Thyristorabschnitt ausfällt, beispielsweise seine Sperrfähigkeit
verliert. In diesem Fall wird bei anliegender Ventil sperrspannung der normalerweise an dem ausgefallenen Thyristor-
109847/107 8
abschnitt abfallende Spannungsanteil dem zusätzlichen Widerstand
aufgeprägt, so daß dieser Spannungsanteil der Spannung an dem Parallelnetzwerk, das dem angrenzenden Thyristorabschnitt
zugeordnet ist, hinzugefügt wird. Dadurch wird der angrenzende Abschnitt einer abnormal hohen Spannung ausgesetzt, die zu einem
vorzeitigen Versagen dieses Abschnitts führen kann.
Ferner ist es bekannt, daß unter gewisser Bedingungen Thyristoren
auch ohne Zündsignal gezündet, also vom Sperrzustand in den Durchlaßzustand umgeschaltet werden können. Eine solche Umschaltung
in den leitenden Zustand ist als Kippspannungszündung oder Vorwärtsdurchbruchspannungszündung bzw. VgQ-Zündung bekannt.
Wenn bei fehlendem Zündsignal die Anodenspannung über einen gewissen kritischen Wert erhöht wird, bricht der Thyristor
in Vorwärtsrichtung durch und beginnt zu leiten. Bei einer solchen Zündung ist insbesondere ein Hochspannungsthyristor
einer Zerstörung ausgesetzt, da die anfängliche Steilheit des Anodenstroms.(di/dt) sehr groß ist. Eine weitere Zündmöglichkeit
des Thyristors ist die Spannungssteilheitzündung in Vorwärtsrichtung oder dv/dt-Zündung." Bei diesem Zündvorgang beginnt der
Thyristor zu leiten, wenn er einer Anodenspannung in Vorwärtsrichtung ausgesetzt wird, deren Steilheit oder Anstiegsgeschwindigkeit
einen bestimmten kritischen Wert überschreitet. Bei dieser Art der Zündung haben die Thyristoren eine größere
Chance, eine hohe Stromsteilheit di/dt ohne Schaden zu überstehen.
Wenn ein hoher Spannungsstoß in Vorwärtsrichtung auftritt, können die zu einem Ventil in einem Hochspannungsstromrichter zusammengeschalteten
Thyristorabschnitte durch VB0-Zündung in den
leitenden Zustand geraten. Obwohl das Ventil in herkömmlicher Weise strombegrenzende sättigbare Hauptdrosselspulen enthält,
können Bedingungen auftreten, bei-.denen die Hauptdrosselspulen die Stromanstiegsgeschwindigkeit di/dt in allen Thyristorabschnitten
nicht hinreichend begrenzen können, um Thyristorschäden zu vermeiden.
109847/1078
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin,
eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die die Anstiegsgeschwindigkeit
des von dem äußeren Netz und bzw. oder dem spannungsteilenden Parallelnetzwerk gelieferten Stroms begrenzt und
gleichzeitig verhindert, daß beim Ausfall eines einzigen Thyristors
oder Thyristorabschnitts die übrigen Thyristoren oder Thyristorabschnitte aufeinanderfolgend ausfallen. Ferner soll
die Zerstörungsgefahr der Thyristorabscnnitte durch einen auftretenden Spannungsstoß in Vorwärtsrichtung so gering wie möglich
gehalten werden.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Stromrichterschaltungsanordnung
nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine strombegrenzende Drosselspule zwischen die Verbindungseinrichtung und den gemeinsamen Verbindungspunkt der Unterschaltungen
geschaltet ist und daß ©Ine Einrichtung veranlaßt, daß ein vorgegebener der Thyristorabschnitte vor dem anderen zündet,
wenn eine abnormal hohe und stelle Stoßspannung in Vorwärtsrichtung
auftritt, wobei die Spule den Strom In dem zuerst
gezündeten Abschnitt begrenzt υηά gleichzeitig eine dv/dt-Zündung
des anderen Abschnittes bewirkt.
Die den Thyristorabschnitten parallelgeschalteten RC-Unterschaltungen
stellen eine passende Aufteilung der anliegenden Spannung sieher, wenn die Schaltanordnung gesperrt ist. Zusätzliche
Drosselspulen sind in Reihe mit bestimmten RC-Unterschaltungen geschaltet, um den durch die zuerst vom Sperrzustand
in den Durchlaßzustand übergegangenen Thyristorabschnitten fließenden Strom zu begrenzen, wenn die Schaltanordnung
gezündet wird.
Die zuletzt genannten Drosselspulen haben vorzugsweise sättigbare Kerne, Weiterhin verhindern diese sättigbaren Drosselspulen,
daß bei anliegender Sperrspannung an einem Thyristorabschnitt,
der an einen ausgefallenen oder kurzgeschlossenen Thyristorabschnitt angrenzt, keine unerwünscht hohe Spannung
auftritt.
109847/1078
Um die Gefahr zu vermeiden, daß im Falle eines hohen Spannungs—
Stoßes in Vorwärtsrichtung ein Thyristor ausfällt, werden nach der Erfindung bestimmte Thyristorabschnitte der Schaltanordnung
ausgewählt, die bei einem Spannungsstoß zuerst zünden sollen, wobei die genannten zusätzlichen sättigbaren Drosselspulen derart
angeordnet sind, daß sie den Stromanstieg di/dt in den zuerst gezündeten Abschnitten auf einen sicheren V/ert begrenzen.
Der schnelle Spannungsanstieg dv/dt an diesen Drosselspulen wird dazu benutzt, um die anderen Thyristorabschnitte im
dv/dt-Modus zu zünden. Auf Grund der dv/dt-zündung können diese zuletzt gezündeten Abschnitte einer höheren Stromsteilheit
di/dt widerstehen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann man eine ungerade
Anzahl von hintereinandergeschalteten Thyristorabschnitten
zusammen mit einer sättigbaren Hauptdrosselspule zu einer Matrix zusammenschalten. Damit man nebeneinanderliegende Thyristorabschnitte
mechanisch zu einer einzigen Einheit zusammenfassen kann, benutzt man eine gerade Anzahl von aufeinanderfolgenden
Matrizen, von denen die erste oder V/echselmatrize in
der genannten Reihenfolge eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten, eine sättigbare Hauptdrosselspule und eine ungerade
Anzahl von Thyristorabschnitten enthält und die zweite oder Zwischenmatrix in der genannten Reihenfolge eine ungerade Anzahl
von Thyristorabschnitten, eine sättigbare Hauptdrosselspule und eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten enthält.
Die dritte Matrix entspricht dann wiederum der ersten und die zweite Katrix der vierten usw. Auf diese Weise wird
erreicht, daß stets eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten zwischen den sättigbaren Hauptdrosselspulen angeordnet ist.
Diese Thyristorabschnitte können daher mechanisch konstruktiv zu Thyristorpaaren zusammengefaßt werden, ohne daß ein einzelner
Abschnitt übrig bleibt.
109847/1073
Weitere Einzelheiten land Vorteile der Erfindung werden an Hand
von Figuren erläutert.,
Die Fig. 1 zeigt ein Schaltbild, das dem Schaltbild nach der
Fig. 5 der genannten US-Patentschrift entspricht.
Die Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer nach der Erfindung aufgebauten Matrix mit ?ier Thyristoren;..
Die Fig. 3 zeigt ein Schaltbild von zv/ei in Reihe geschalteten
Matrizen nach der Erfindung mit jeweils· fünf Thyristoren* .
Wie es bereits in der genannten. US-Patentsc&rift- 3 423 664 hervorgeht, auf die bezüglich der Offenbarung der; voirlie-genden Erfindung
vollinhaltlich verwiesen wird, kann' man ein in einer
Stromrichterbrücke verwendetes elektrisches Venstil aus mehreren
in Reihe geschalteten Schaltmatrizen aufbauen., Eine solche Matrix
ist in. der Fig. 1 dargestellt, die etwa der Matrix nach
der Fig. 5 der genannten US-Patentschrift entspricht. Diese Matrix
enthält Thyristorabschnitte 41 bis A4, die zusammen mit einer Hauptdrosselspule 45 mit einem? sättigbaren Kern zwischen
einen Anodenhauptanschluß 46 und einen Katodenhauptanschluß 47
in Reihe geschaltet sind.
Jeder der in Reihe geschalteten Thyristorabschnitte 41 bis 44
der Matrix enthält mindestens einen Hochleistungstyristor. Die Eigenschaften dieser Festkörper-Bauelemente wurden bereits in
der Beschreibungseinleitung erläutert. Um sicherzustellen, daß sowohl im eingeschwungenen oder stationären Zustand als auch im
Einschwing- oder Übergangszustand die jeweils auftretende Spannung
gleichmäßig auf alle Abschnitte der Matrix verteilt wird, ist den Abschnitten ein RC-Netzwerk 48 parallelgeschaltet, wie
es die Fig. 1 zeigt. Die Thyristoren sind in den vier Thyristorabschnitten
41 bis 44 derart angeordnet, daß bei der Darstellung
nach der Fig. 1 ein Strom durch die Matrix nach unten fließen kann, wenn alle Thyristoren gezündet sind und sich im Durchlaßzustand
befinden. 109847/107 8
Falls der gewünschte Nennstrom der Matrix den Nenndurchlaßstrom' eines einzigen Thyristors übersteigt, kann man in jedem Thyristorabschnitt
zwei oder mehrere Thyristoren parallelschalten. Diese parallelgeschalteten Thyristoren können in einem gemeinsamen
Gehäuse untergebracht sein. Es kann sich aber auch um körperlich getrennte Thyristoren handeln, die durch entsprechende
elektrische Verbindungen parallelgeschaltet sind. In einer solchen Parallelanordnung sollten die zusamj?engeschalteten Thyristoren
derart ausgewählt sein, daß sie gemeinsam zünden und etwa zu gleichen Teilen den gesamten Matrixstrom übernehmen. Unter
dem in den Figuren benutzten Thyristorsymbol mit doppelt eingezeichnetem Steueranschluß,wie es beispielsweise in der Fig. 1 ' g
in den Thyristorabschnitten 41 bis 44 eingezeichnet ist, soll daher eine Hochstromthyristoranordnung verstanden werden, deren
Thyristoren in der Lage sind, gleichzeitig aus ihrem positiven oder Vorwärtssperrzustand in einen etwa gleichen Durchlaßzustand
zu schalten.
Um die Matrix in den leitenden Zustand zu schalten, können die
Thyristoren der einzelnen Thyristorabschnitte 41 bis 44 gleichzeitig
von einer Steuerschaltung (nicht gezeigt) gezündet werden. Obwohl die Steuer- oder Zündimpulse den Thyristoren gleichzeitig zugeführt werden, kommt es vor, daß einige Thyristorabschnitte
schneller ansprechen und durchschalten als andere. In diesem Falle ermöglicht es das als Spannungsteiler dienende (j
Parallelnetzwerk 48, daß der Durchschaltvorgang der Matrix erfolgreich
weitergeführt wird, bis selbst der 'langsamste Thyristorabschnitt
in den Durchlaßzustand geschaltet hat. .
Wie es aus der Fig. 1 hervorgeht, enthält das Netzwerk 48 vier RC-Teilschaltungen 51, 52, 53 und 54, von denen jeweils eine
einem der Thyristorabschnitte 41, 42, 43 und 44 parallelgeschaltet
ist. Jede RC-Teilschaltung enthält einen mit einem Kondensator C3 in Reihe geschalteten Widerstand R3. Der gemeinsame
Verbindungspunkt zwischen den Teilschaltungen 51 und 53 ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Transistorabschnitten
41 und 43 über einen Widerstand R4 verbunden. Der ge-
1.09847/1073-
meinsame Verbindungspunkt der Teilschaltungen 52 und 54 ist
in ähnlicher Weise über einen Widerstand R4 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Thyristorabschnitte 42 und 44 verbunden.
Die Widerstände R4 haben zwei Funktionen: ·
1) Sie begrenzen die Größe des Stroms, der von Jeder RC-Teilschaltung
dem zugeordneten Thyristorabschnitt zugeführt wird, wenn der betreffende Thyristorabschnitt anfangs in
seinen Durchlaßzustand schaltet.
2) Sie begrenzen in ähnlicher Weise den Strom,, der anfangs von
der äußeren Schaltung durch die Thyristorabschnitte 43 und 44 fließt, wenn diese beiden Thyristorabschnitte vor den
™ anderen beiden Thyristorabschnitten 41 und 42 durchschalten»
Der gemeinsame Verbindunggpunkt zwischen den Teilschaltungen
51 und 52 bildet den Mittelpunkt des Parallelnet-swerks 48. Dieser
Punkt ist direkt an den gemeinsamen ferbindungspunkt zwischen zwei Rückführdioden 55 und 56 angeschlossen, die der
Hauptdrosselspule 45 der Matrix parallelgeschaltet sind. Die Rückführdioden 55 und 56 sind bezüglich der Thyristorabschnitte
in der entgegengesetzten Richtung gepolt. Sie setzen daher dem durch die Matrix in Durchlaßrichtung fließenden Vorwärtsoder
Durchlaßstrom einen hohen Widerstand entgegen.
Die Kondensatoren C3 in den Teilschaltungen 51 bis 54 dienen
zum einen zum Begrenzen der Anstiegsgeschwiridigkeit der Anodenspannung
an solchen Thyristorabschnitten, die langsamer zünden
oder durchschalten als andere, und sehen zum anderen Nebenschlußzweige vor, die in Durchlaßrichtung einen begrenzten
Strom übernehmen können, der sicherstellt„ daß der in den zuerst
durchgeschalteten Abschnitten auftretende Strom über dem
Haltestrom liegt.
Außerdem dienen die Kondensatoren C3 dazus um unterschiedliche
Sperreigenschaften der einzelnen Thyristorabschnitte 41 bis 44
. auszugleichen. Es ist nämlich unwahrscheinlich;, daß am Ende
des Durchlaßintervalls der Matrix alle Thyristorabschnitte
. T09847/1073
gleichzeitig ihre Sperrfähigkeit wiedergewinnen. Sobald der erste Thyristorabschnitt vollkommen von dem leitenden in den
sperrenden Zustand umgeschaltet hat, tritt an diesem einen Abschnitt die gesamte Sperrspannung der Matrix auf, die sich nor
malerweise auf die einzelnen Abschnitte verteilen sollte. Der Kondensator C3 begrenzt nun die Anstiegsgeschwindigkeit der
Sperrspannung an diesem sich verhältnismäßig schnell erholenden Thyristorabschnitt, bis auch die langsameren Thyristorabschnitte
vollkommen gesperrt sind. Gleichzeitig sieht der Kondensator für den in Sperrichtung fließenden notwendigen Erholungsstrom
des letzten sperrenden Abschnitts einen Nebenschlußweg vor, der um die bereits gesperrten Abschnitte herumführt.
Die Widerstände R3 in den Teilschaltungen 51 bis 54 des Parallelnetzwerks
dienen zwei Zwecken. Am Ende eines Durchlaß-'; Intervalls der Matrix dämpfen sie Schwingungen, die von der
Schaltungsinduktivität und den Nebenschlußkondensatoren hervorgerufen
werden. Dabei wird ein Überschwingen der Anodenspannung
an den entsprechenden Thyristorabschnitten begrenzt. Weiterhin begrenzen sie am Beginn des Durchlaßintervalls den anfangs
auftretenden Schaltstrom, der infolge der Entladung des zugeordneten Nebenschlußkondensators C3 jedem Thyristorabschnitt
zugeführt wird.
Bei einem elektrischen Ventil, das aus mehreren hintereinandergeschalteten
Matrizen aufgebaut ist, ist es möglich, daß einzelne Matrizen, aus denen das Ventil besteht, mit den anderen
Matrizen nicht gleichzeitig schalten. Für diesen Fall übernimmt die Hauptdrosselspule 45 in jeder Matrix eine wichtige
Funktion. Sie dient nämlich dazu, die Matrixspannung kurzzeitig aufzunehmen, so daß die gewünschte Spannungsteilung zwischen
den Matrizen aufrechterhalten bleibt. Vorzugsweise hat jede der Hauptdrosselspulen 45 einen sättigbaren Kern. Während
des nichtleitenden oder Sperrzustands der Matrix ist die Hauptdrosselspule 45 'ungesättigt. Sie weist in diesem Zustand
eine hohe Induktivität auf. Bevor die nächste Kommutierungsperiode mit dieser Matrix beginnen kann, müssen die Thyristorabschnitte
41 bis 44 und die Thyristorabschnitte der anderen
1«0 9847/1073
Matrizen, die mit dieser in Reihe geschaltet sind, gezündet
sein. Wenn man annimmt, daß die vier Thyristorabschnitte der gezeigten Matrix etwas früher zünden als die Thyristorabschnitte
der anderen Matrizen, wird der von der anliegenden Ventilspannung angemessene Spannungsanteil, der ursprünglich
zwischen den Klemmen 46 und 4? der zuerst in den Durchlaßzustand
schaltenden Matrix von der ungesättigten Hauptdrosselspule 45 aufgenommen. Die Matrixklemmenspannung bricht daher
vorzeitig nicht zusammen, und die langsameren Matrizen des Stranges werden einer überhöhten Anodenspannung nicht ausgesetzt.
Wenn das Zeitintegral der Spannung einen vorgegebenen Betrag
erreicht , geht die Hauptdrosselspule 45 in die Sättigung über»
Die Rückführ dioden 55 und 56 verhindern, daß an den Klemmen
der Hauptdrosselspule 45 unerwünschte induzierte Spannungsstöße auftreten, wenn die betreffende Matrix ein Durchlaßintervall
beendet. Gegen Ende der Kommutierung nimmt die Größe
des Durchlaßstroms in dem zu löschenden oder zu sperrenden Ventil auf einen Wert ab, bei dem die Hauptdrosselspulen in den
Matrizen des betreffenden Ventils vom gesättigten in den ungesättigten Zustand übergehen. Eine weitere Abnahme des Stroms
hätte zur Folge, daß abnormal hohe Drosselspulenspannungen auftreten. Dies wird durch die Rückführdioden vermieden, die
einen Stromkreis vorsehen, in dem der Drosselspulenstrom zirkulieren
kann, während der Matrisstrom auf den-,Wert Null abnimmt
und kurzzeitig seine Richtung umkehrt, um den Löschvorgang vollständig zu beenden und den Sperrzustand herzustellen.
Die nach dem Löschen der Matrix in der Drosselspule 45 ggf*· , noch gespeicherte Energie wird in zwei Widerständen R1 verbraucht,
die mit den Rückführdioden 55 und 56 in Reihe geschaltet sind.
Außer den Rückführdioden 55 und 56 ist noch eine Teilkombination aus einer Hilfsdrosselspule 60 und einem damit in Reihe
geschalteten Widerstand 61 zwischen die beiden Widerstände R1 geschaltet. Diese Teilkombination liegt den in Reihe geschalteten
Rückführdioden 55 und 56 parallel.
.109847/-.0 73
Wie man der Fig. 1 entnimmt, ist die Hauptdrosselspule 45 der
•Matrix von einer Parallelschaltung nebengeschlossen, die die Widerstände R1 in Reihe mit der ParallelkomMnation aus den
"beiden Dioden 55 und 56 und der Teilkombination mit der Hilfsdrosselspule
60 und dem Widerstand 61 enthält. Die Hauptaufgabe dieser Bauelementgruppe besteht darin, durch die Kommutierung
hervorgerufene Stöße oder Einschwingvorgänge zu unterdrücken, die zu Beginn einer Kommutierungsperiode erwartet
werden können, wenn alle Matrizen des übernehmenden Ventils in ihren Durchlaßzustand geschaltet haben. Die genaue Wirkungsweise
dieser Nebenschlußschaltung ist in der genannten US-Patentschrift im einzelnen erläutert. Im folgenden wird lediglich
eine kurze Zusammenfassung gegeben. f
Wenn die Thyristorabschnitte 41 bis 44 von der Steuerschaltung
(nicht gezeigt) gleichzeitig gezündet werden, beginnt ein Strom durch diese Thyristorabschnitte zu fließen. Ein Teil dieses
Stromes beruht auf der Streukapazität des Schaltungsnetzes.
Infolge der Induktivitäten der Schaltungsanordnung und der Hauptdrosselspule können, wie bereits erwähnt, oszillierende
Kommutierungsstöße erwartet werden, die zum Versagen oder vorzeitigen Löschen einzelner Thyristoren führen können. Jjilnfolge
der vorgesehenen Parallel- oder Nebenschlußschaltung fließt der Strom anfangs sowohl durch die Hauptdrosselspule 45 als auch
durch die Hilfsdrpsselspule 60. Ein Teil der Streukapazitäts- g
energie der Schaltungsanordnung wird auf jede dieser Drossel- ™
spulen übertragen. Der Gesamtwiderstand (RL,x61 und R1) in der
Parallelschaltung hat einen ungedämpften ohmschen Wert und hat daher während des kurzen Zeitintervalls, das der in dieser
Schaltung fließende Strom benötigt, um einen Spitzenwert zu erreichen, der nahezu der Gesamtentladung der Streukapazität
der Schaltungsanordnung entspricht, eine vernachlässigbar kleine Wirkung.
Wenn der in der Parallelschaltung fließende Übergangs- oder Stoßstrom abzunehmen beginnt, werden die Dioden 55 und 56 in
ihrer Vorwärtsrichtung vorgespannt und beginnen daher zu leiten. Die Energie, die zuvor in der Drosselspule 60 gespeichert
10 9 8 4 7/1073
war, kann jetzt im Widerstand 61 verbraucht werden, der zusammen mit der Drosselspule "60 und den Dioden 55 und 56 in
einem geschlossenen Stromkreis liegt. Die leitenden Dioden 55 und 56 haben weiterhin die Wirkung, daß ein Teil der Schaltung,
der die Hauptdrosselspule 45 parallelschließt, kurzgeschlossen ist. Der kurzgeschlossene Teil umfaßt die Hilfsdrosselspule
60 und den Widerstand 61. Der Hauptdrosselspule 45 liegen daher lediglich die beiden Widerstände R1 parallel,
deren Gesamtwiderstand einem überkritisch gedämpften ohmschen Wert entspricht, so daß der weitere Schaltvorgang ohne Schwingungen
abläuft.
P Nach der vorliegenden Erfindung wird die in Fig. 1 gezeigte
Hilfsdrosselspule 60 durch eine Drosselspule L2 mit einem
sättigbaren Kern ersetzt, wie es in der Fig.2 dargestellt ist. Wie zuvor beschrieben, nimmt die Hilfsdrosselspule die Streukapazitätsenergie
auf, bevor die Dioden, die der-Hilfsdrosselspule parallelgeschaltet sindf in den leitenden Zustand übergehen.
Im nichtgesättigten Zustand haben die beiden Drosselspulen L1 und L2 vorzugsweise die gleiche Induktivität, so daß
vor ihrer Sättgigung etwa der gleiche Energiebetrag von jeder ^pule aufgenommen wird. Die sättigbare Hilfsdrosselspule L2
ist derart ausgelegt, daß sie den Sättigungszustand erreicht, bevor die Hauptdrosselspule L1 gesättigt ist und die Dioden 57
Ä und 58 leitend sind. Sobald die Hilfsdrosselspule L2 mit der
™ Sättigung beginnt, übernimmt sie einen immer größer werdenden
Teil des Gesamtstroms. Da die Energie in einer Drosselspule direkt ihrer Induktivität multipliziert mit dem Quadrat ihres
Stroms proportional ist, übernimmt die Drosselspule L2, sobald sie mit ihrer Sättigung begonnen hat, einen zunehmend größeren
Anteil der verfügbaren Streukapazitätsenergie im Vergleich zu der ungesättigten Drosselspule L1» Die Folge davon ist,
daß die sättigbare Hilfsdrosselspule L2 einen größeren Anteil der Streukapazitätsenergie der Schaltungsanordnung übernimmt
als die lineare Hilfsdrosselspule 60. Mit dieser Abänderung in
! der Parallelschaltung braucht die Hauptdrosselspule L1 nicht
mehr einen so großen Anteil der verfügbaren Streukapazitätsenergie zu übernehmen, als die in der Fig„ 1 dargestellte
109847/1073
Hauptdrosselspule 45. Die Drosselspule L1 kann man daher kleiner machen als die Spule 45.
Durch die Verminderung der Größe der Hauptdrosselspule werden Kosten gespart, ohne daß die Unterdrückung der Stoßspannungen
verschlechtert wird. Da weiterhin die Hysterese- und Wirbelstromverluste in einem sättigbaren Kern von der Kerngröße abhängen,
hat die kleinere Kerngröße der Hauptdrosselspu^e auch geringere Energieverluste zur Folge, so daß der Wirkungsgrad
der Gesamtschaltung erhöht wird.
Wie Fig. 2 zeigt, ist in der Matrix 10a ein spannungsteilendes
RC-Nebenschlußnetzwerk 49 vorgesehen. Das Nebenschlußnetzwerk "
49 enthält eine Reihe von Teilschaltungen 53a, 51a, 52a und
54a, die den Thyristorabschnitten 43, 41, 42 und 44 parallelgeschaltet sind. Jede der Teilschaltungen enthält einen Widerstand
in Reihe mit einem Kondensator. Der Kondensator befindet sich an dem einen Ende der Teilschaltung und der Widerstand an
dem anderen oder zweiten Ende der Teilschaltung. Das Nebenschlußnetzwerk 49 hat die gleiche Aufgabe wie das Nebenschlußnetzwerk
48 bei der in der Fig. 1 dargestellten Matrix. Wäh rend Jede der in der Fig. 1 dargestellten RC-Teilschaltungen
einen Widerstand R3 und einen Kondensator C3 enthält, weisen die in der Fig. 2 dargestellten aneinandergrenzenden Teilschaltungen
51a und 52a jeweils zwei Widerstände R2 und R4 und a einen Kondensator C3 auf. Läßt man die Wirkung eines Kondensators
C4 außer acht, haben die RC-Teilschaltungen 51a bis 54a in dem Netzwerk 49 die gleichen elektrischen Eigenschaften, da
der Gesamtwiderstand der Widerstände R2 und R4 gleich dem Widerstandswert
des Widerstands R3 ist.
Wie die Fig. 2 zeigt, ist eine sättigbare Drosselspule L4 zwischen
den Verbindungspunkt der Teilschaltungen 52a und 54a und den gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Thyristorabschnitten
42 und 44 geschaltet. In ähnlicher V/eise verbindet eine sättigbare Drosselspule L4 den Verbindungspunkt zwischen ~~
den Teilschaltungen 53a und 51a mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt
zwischen den Thyristorabschnitten 41 und 43. Die
109847/:07C
. - -ie - 2064943
beiden induktiven Bauelemente L4 übernehmen die Strombegrenzungsfunktion
der in der Fig. 1 dargestellten Widerstände R4 und sehen für die Matrix eine weitere Schutzmaßnahme vor. Wenn
bei der Matrix nach der Fig. 1 einer der Thyristorabschnitte, beispielsweise der Abschnitt 42 versagt, besteht die Möglichkeit,
daß während der zyklisch wiederkehrenden Perioden, wäh-. rend denen eine Sperrspannung an der Matrix liegt, derjenige
Teil der Sperrspannung, der normalerweise an dem gesperrten Abschnitt 42 abfallen würde, an dem zugeordneten Widerstand
R4 erscheint. Der kleine Spannungsabfall am Widerstand R1 ist
vernachlässigbar. Da außerdem der Widerstand R4 in Reihe mit
der Teilschaltung 54 liegt, addiert sich die Spannung am Widerstand
R4 der Spannung an der Teilschaltung 54 hinzu, so daß der Thyristorabschnitt 44 einer Sperrspannung ausgesetzt ist,
die sich dem zweifachen Wert derjenigen Spannung nähert, die bei nichtversagtem Thyristorabschnitt 42 normalerweise auftritt.
Auf diese Weise kann der Thyristorabschnitt 44 überlastet werden, so daß er eine geringere Lebensdauer hat.
Um den Anstieg der Sperrspannung an Thyristorabschnitten, die an versagte Thyristorabschnitte angrenzen, so klein wie möglich
zu halten, werden nach der Erfindung anstelle der Widerstände R4 sättigbare Drosselspulen L4 benutzt, wie es die
Fig. 2 zeigt. Um diese Maßnahme nach der Erfindung zu erläutern, wird im folgenden angenommen, daß in der Matrix 10a der
Thyristorabschnitt 42 kurzgeschlossen, also ausgefallen ist. Während jeder Periode, während der eine Sperrspannung an dieser
Matrix liegt, nimmt die Spannung an der sättigbaren Drosselspule L4, die dem ausgefallenen Thyristorabschnitt 42 zugeordnet
ist, anfangs mit ansteigender Spannung an der Matrix zu. Die Drosselspule L4 gerät jedoch bald in die Sättigung.
Danach kann man die Drosselspule praktisch als Kurzschluß betrachten. Die Folge davon ist, daß die Spannung an dem angrenzenden
Thyristorabschnitt 44 nur um weniges höher ist als der normale Sperrspannungsanteil an diesem Abschnitt. Die Größe des
Spitzensperrspannunginkrementes ist eine Funktion von der Anzahl
der RC-Teilschaltungen und der Anzahl der kurzgeschlossenen
·Thyristorabschnitte. Wenn beispielsweise in einem Ventil
T09847/1073
mit fünf hintereinandergeschalteten Matrizen 10a ein einziger Thyristorabschnitt durch Kurzschluß ausgefallen ist, beträgt
das Spannungsinkrement an jeder der verbleibenden neunzehn Thyristorabschnitte nur 5,26% verglichen zu etwa 100% an dem
angrenzenden fehlerfreien Thyristorabschnitt bei einer Matrix nach der Fig. 1.
Es wurde bereits erläutert, daß ein Thyristor, der einer Vorwärtsspannung
ausgesetzt ist, deren Größe die vordere Durchbruchspannung oder Kippspannung VBQ übersteigt, in den leitenden
Zustand geschaltet wird. Um in einem solchen Fall eine innere Beschädigung des Thyristors zu vermeiden, sollte die
Anstiegsgeschwindigkeit des durch den Thyristor fließenden I Stroms begrenzt sein. Unter gewissen Bedingungen sind die Hauptdrosselspule
45 und die Hilfsdrosselspule 60 der in der Fig. 1 gezeigten Matrix nicht in der Lage, den Strom hinreichend zu
begrenzen, um einzelne Thyristoren vor Schaden zu bewahren, wenn die Thyristorabschnitte im Kippspannungs- oder VgQ-Modus
gezündet werden.
Nach der Erfindung werden die Thyristoren vor Schaden bewahrt,
wenn die Matrix einer sehr steilen, abnormal hohen Stoßspannung in Vorwärtsrichtung ausgesetzt ist, und zwar dadurch, daß
die Reihenfolge, in der die betreffenden Thyristorabschnitte gezündet werden, gesteuert wird, und daß die sättigbare Dros- j
seispule L4 nicht nur zum Begrenzen des Stroms an den zuerst gezündeten Thyristorabschnitten verwendet wir"d, sondern auch,
um an den zuletzt durchgeschalteten Thyristorabschnitten eine dv/dt-Zündung zu bewirken. Betrachtet man beispielsweise die
Thyristorabschnitte 41 und 43 für den Fall, daß eine übermäßig hohe Vorwärtsspannung an der Matrix 10a auftritt, wird der
Abschnitt 43 vor dem Abschnitt 41 zur Zündung veranlaßt. Dabei begrenzt die Drosselspule L4, die den gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen diesen Thyristorabschnitten mit dem gemeinsamen
Verbindungspunkt zwischen den zugeordneten Teilschaltungen 53a und 51a verbindet, die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes ~
i/c.t. im Abschnitt 43 und bewirkt, daß der Abschnitt 41 im
äv/ut~Modus gezündet wird. Dies kann man entweder dadurch er-
109847/1078
reichen, daß man den Abschnitt 43 gegenüber Spannungsstößen empfindlicher auslegt als den Abschnitt 41, indem man beispielsweise
für den Abschnitt 43 Thyristoren mit niedrigeren Kippspannungs- oder VB0-Kennlinien aussucht als für den Abschnitt 41, oder daß man einen unproportional großen Anteil
der Stoßspannung dem Abschnitt 43 zukommen läßt. Bei der in
den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung haben die.einzelnen Thyristorabschnitte etwa gleiche Kippspannungs-Kennwerte»
Um zu erweichen, daß beim Auftreten einer entsprechenden
Stoßspannimg die Abschnitte 43 und 44 vor den Abschnitten 41 und 42 durch Überschreiten der Kippspannung zünden,
ist der Kondensator C4 vorgesehen.
Wie aus der Fig. 2 hervorgeht 9 ist der Kondensator C4 zwischen,
den Verbindungspunkt der Widerstände R2 und R4 der Teilsehaltung
51a und den gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände
R 2 und R4 der Teilsehaltung 52a geschaltet. Dadurch
wird erreicht^ daß der Kondensator Ch die Widerstände R4 in
dan betreffenden miteinander verbundenen Teilschaltungen des Parallelnetzwerks 49 für Übergangsvorgänge oder Stoßvorgänge
kurzschließt«, Die Aufgabe des Kondensators C4 besteht somit
darin,, einen Teil (R4) des Gesamtwlderstandes jeder Teilschaltung
51a und 52a kurzzuschließen, wenn ein steiler Vorwärtsspannungsstoß
auftritt» Um dies tun. zu können, sollte die Zeitkonstante
der Parallelkombination aus den beiden Widerständen R4 und dem Kondensator C4 in der Größenordnung von O„1 oder
kleiner als die Zeitkonstante der R3~C3-Teilschaltung sein«,
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Zeitkonstante der R4c4-Parallelkombination fünf-Mikrose—■
künden oder weniger, während die Zeitkonstante der R3C3-Teilschaltung
etwa 50 Mikrosekunden beträgt. Weiterhin hat der Widerstand R4 einen Wert von etwa 20% des Wertes des Widerstands
R3. Eine steile Stoßspannung in Vorwärtsrichtung wird daher auf die Teilschaltungen nicht.gleichmäßig aufgeteilt«,
Die Unter™ oder Teilschaltungen 55a und 54a übernehmen Jeweils
ssinen_ um etwa 25% größeren Teil des Spannungsstoßes als die
Unter- oder Teil schaltungen 51a und 52a» Sobald al® der gesäsa«=·
t®n Matrix aufgedrückte Stoßspannung einen \mrgeg,®hexien Wert
10 9847/ : 07B
erreicht, bei dem die Teilspannungen an den Teilschaltungen 53a und 54a dem VBQ-Nennwert der zugeordneten Thyristorabschnitte
43 und 44 entsprechen, beginnen diese Abschnitte im VgQ-Modus zu leiten. Die Drosselspule IA, die jedem der zuerst
gezündeten Abschnitte zugeordnet ist, wird derart ausgelegt, daß die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes di/dt auf
einen sicheren Wert begrenzt ist. Wenn die Spannung an den Thyristorabschnitten 43 und 44 infolge der Kippspannungszündung
schnell abfällt, ist damit eine gleichzeitige schnelle Spannungsänderung an den Drosselspulen L4 verbunden. Diese
Spannung wird der Stoßspannung in einer solchen Weise zugefügt, daß an den aneinandergrenzenden Thyristorabschnitten
und 42 eine sehr hohe Anstiegsgeschwindigkeit der Vorwärts- " spannung erzielt wird. Dadurch werden diese späteren Thyristorabschnitte
durch dv/dt-Zündung oder Spannungssteilheit-Zündung in den leitenden Zustand umgeschaltet. Es wurde bereits
erwähnt, daß die meisten Thyristoren eine Höhere Stromanstiegsgeschwindigkeit
di/dt vertragen, wenn sie im Spannungssteilheit- oder dv/dt-Modus anstatt im Kippspannungs-
oder VrjQ-Modus gezündet werden. Selbst wenn daher die Haupt-
und Hilfsdrosselspulen L1 und L2 nicht richtig ausgelegt waren,
um in den zuletzt gezündeten Abschnitten 41 und 42 unter gewissen Bedingungen-der Vß0-Zündung den Strom sicher zu begrenzen,
würde die dv/dt-Zündung in jedem Falle ein sicheres Umschalten von dem Sperr- in den Durchlaßzustand bewirken. J
Anstelle eines einzigen Kondensators C4, der beiden Widerständen
R4 parallelgeschaltet ist, kann man auch zwei Kondensatoren benutzen. In diesem Falle wäre jeweils ein Kondensator
einem der Widerstände R4 parallelgeschaltet. Obwohl zwei Widerstände, nämlich R2 und R4, in jeder RC-Teilschaltung 51a
und 52a gezeigt sind, könnte man auch einen einzigen Widerstand R3 mit einer Anzapfung verwenden.
Im Interesse einer besseren Wirtschaftlichkeit sind die Thyristoren
von aneinandergrenzenden Thyristorabschnitten manchmal in einer gemeinsamen mechanischen Konstruktion zusammen-
109847/1073
- ,20- 2064348
gefaßt. Hierzu wird beispielsweise auf die Figuren 4 und 1Od
der US-Patentschrift 3 471 757 verwiesen. Wenn jede Matrix in
einem Ventil eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten auf jeder Seite der sättigbaren Hauptdrosselspule· aufweist, kann
man derartige mechanisch gepaarte Thyristorabschnitte benutzen. Wenn die Matrix 10a in der Fig. 2 in Reihe mit mindestens einer
anderen duplikaten Matrix verbunden ist, kann man für die sehematisch
dargestellten Thyristorabschnitte 43 und 41 der ersten
Matrix ein Paar mechanisch verbundener Thyristorabschnitte, für die schematisch dargestellten Thyristorabschnitte 42 und
44 der ersten Matrix ein zweites Paar mechanisch verbundener
Thyristorabschnitte, für die Thyristorabschnitte 43 und 41 der
^ zweiten Matrix ein drittes Paar mechanisch verbundener Thyristorabschnitte und für die Thyristorabschnitte 42 und 44 der
zweiten Matrix ein viertes Paar von mechanisch verbundenen Thyristorabschnitten benutzen. Bei der Verwendung von. in Reihe,
geschalteten duplikaten Matrizen 10a ist es somit möglich, „mechanisch gepaarte Thyristorabschnitte mit einem sich wiederholenden
Muster von vier Abschnitten zwischen aufeinanderfolgenden Hauptdrosselspulen zu benutzen.
Wenn jedoch die Matrizen eine ungerade Anzahl von Thyristorabschnitten
aufweisen, ist die Verwendung von mechanisch gepaarten Thyristorabschnitten mit Schwierigkeiten verbunden. Auch
für dieses Problem bietet die Erfindung eine Lösung.
In der Fig. 3 ist eine Kombination aus zwei "in Reihe geschalteten
Matrizen 20a und 20b mit einer ungeraden Anzahl von Thyristoren
pro Matrize gezeigt. Zum Aufbau eines Festkörper-Hochspannungsventils
kann man mehrere dieser Matrizen hintereinander schalten. Die Matrix 20a, die mit Wechselmatrix bezeichnet
wird, weist fünf hintereinandergeschaltete Thyristorabschnitte 21a bis 25a und eine sättigbare Hauptdrosselspule
L1 auf. Die Matrix 20b, die mit Zwischenmatrix bezeichnet wird, weist ebenfalls fünf hintereinandergeschaltete Thyristorabschnitte 21b bis 25b und eine sättigbare Hauptdrosselspule L1
auf. Weiterhin enthält jede Matrix eine der Hauptdrosselspule
109847/1073
L1 parallelgeschaltete Nebenschlußschaltung, die in ähnlicher
Weise arbeitet wie die in Fig. 2 dargestellte Schaltung, ein Nebenschlußnetzwerk 50 mit mehreren spannungsteilenden RC-Teilschaltungen
70 bis 74 für die Matrix 20a und 75 bis 79 für die Matrix 20b, die in ähnlicher Weise arbeiten wie die RC-Teilschaltungen
51a bis 54a nach der Fig. 2, sättigbare Drosselspulen L4, die in ähnlicher Weise arbeiten wie die Drosselspulen
L4 nach der Fig. 2, und einen zusätzlichen Nebenschlußkondensator C4, der aus denselben Gründen vorgesehen ist wie der
Kondensator C4 bei der Fig. 2. Infolge der Ähnlichkeit dieser Schaltungsanordnung und der Schaltung nach der Fig. 2 treffen,
die im vorgehenden bereits beschriebenen gemeinsamen Eigen- i schäften auch auf die Schaltung nach der Fig. 3 zu. Die Weiterbildung
der Ausführungsform nach der Fig.33besteht in der Anzahl und Anordnung der Thyristorabschnitte.
Die nach der Anordnung der Fig. 3 in Reihe geschalteten Wechselmatrix
20a und Zwischenmatrix 20b sind derart aufgebaut und ausgelegt, daß ein aus diesen Matrizen hergestelltes Ventil
stets eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten» beispielsweise abwechselnd sechs und vier, zwischen den aufeinanderfolgenden
sättigbaren Hauptdrosselspulen L1 aufweist, und daß an den Enden des Ventils stets eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten, beispielsweise zwei, auftritt. So ist beispielsweise
ein Thyristorabschnittspaar 21a und 22a auf der H einen Seite der Hauptdrosselspule L1 der Wechselmatrix 20a
und ein Thyristorabschnittspaar 21 b und 22b auf der anderen Seite der Hauptdrosselspule L1 der Zwischenmatrix 20b vorgesehen/
Zwischen den beiden Hauptdrosselspulen L1 sind sechs Thyristorabschnitte 23a, 24a, 25a, 25b, 24b und 23b angeordnet.
Dabei sind die ersten drei Abschnitte der Matrix 20a und die letzten drei Abschnitte der Matrix 20b elektrisch zugeordnet.
Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, aneinandergrenzende Thyristorabschnitte zu duplikaten Sätzen von jeweils
zwei Abschnitten mechanisch zusammenzufassen. So sind die Thyristorabschnitte 21a und 22a zu einem Thyristorpaar 26a mechanisch vereint. In ähnlicher Weise sind die Abschnitte 23a
1 0 98 4 7/ -ny/,
und 24a der Matrix 20a zu einem Paar 26b, die Abschnitte 24b
und 23b in der Matrix 20b zu einem Paar 26d und die Abschnitte 22b und 21b zu einem Paar 26e zusammengefaßt. Obwohl sich
die Thyristorabschnitte 25a und 25b in verschiedenen Matrizen
befinden, sind sie mechanisch zu einer einzigen Anordnung 26c zusammengefaßt.
Mit der in der Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung ist es
möglich ein Ventil aus Matrizen mit einer ungeraden Anzahl von
Thyristorabschnitten pro Hauptdrosselspule aufzubauen und dabei zu beiden Seiten von allen Hauptärosselspulen eine gerade Anzahl
von Thyristorabschnitten vorzusehen. Eine vollständige mechanische Paarbildung der Thyristorabschnitte wird durch
Verwendung einer geraden Anzahl (H) von aufeinanderfolgenden
Matrizen erreicht, von denen die Weehselmatrizen in der genannten
Reihenfolge 3e\tfeils sin© gerade Anzahl von Thyristorabschnitten«,
eine sättigbar Hauptdrosselspule und eine ungerade
Anzahl von Thyristorabschnitten .enthalten» und die Zwischenmatrizen
in der genannten Reihenfolge Jeweils eine "ungerade Anzahl von Thyristorabscbnitten, eiae sättigbare -Hauptdrosselspule und eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten
enthalten« Obwohl die Wechselmatrix und die Zwischenmatrix bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung naefe der Fig« 3 mit Ausnahme
der Thyristor- und Modenpolung einen spiegelbildlichen
Aufbau zeigen, braucht dies nicht der Fall zu. sein. Die ungerade Anzahl der Thyristorabschnitte in den Wechselmatrizen
könnte von der ungeraden Anzahl der Thyristorabschnitte in den Zwlschenraatrizen verschieden sein. Trotzten wären dann eine
gerade Anzahl von Thyristorabschnitten zwischen den Hauptdrosselspulen
vorhanden, so daß diese Abschnitte mechanisch zu
Paaren zusammengefaßt werden könnten·.
Die erfindungsgemäße Lehre ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele
beschränkt, So körnte man. beispielsweise sättigbare Hilfsdrosselspulen L2 in Matrizen "benutzen,, die
lediglich zwei Thyristorabschnitte (-41 und 42) aufweisen» Solche Abänderungen und Modifikationen fallen ebenfalls unter die
Erfindung. !09847/1073
Claims (6)
- PatentansprücheStromrichterschaltungsanordnung mit mindestens zwei aneinandergrenzenden Thyristorabschnitten, die über eins Verbindungseinrichtung in Reihe geschaltet sind und denen jeweils eine spannungsteilende RC-Unterschaltung parallelgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet r daß eine strombegrenzende Drosselspule (IA) zwischen die Verbindungseinrichtung und den gemeinsamen Verbindungspunkt der Unterschaltungen (51a, 53a) geschaltet ist und daß eine Einrichtung (C4) veranlaßt, daß ein vorgegebener der Thyristorabschnitte vor dem anderen zündet, wenn eine abnormal hohe und steile Stoßspannung in Vorwärtsrichtung auftritt, wobei die f Spule (L4) den Strom in dem zuerst gezündeten Abschnitt begrenzt und gleichzeitig eine dv/dt-Zündung des anderen Abschnitts bewirkt.
- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zuletztgenannte Einrichtung einen weiteren Kondensator (C4) aufweist, der einem vorgegebenen Teil (R4) des Widerstands der Unterschaltung (51a), der dem zuletzt gezündeten Thyristorabschnitt (41) zugeordnet ist, parallelgeschaltet ist.
- 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2> dadurch gekennzeichnet, daß mit den Thyristorabschnitten eine Schaltungsanordnung in Reihe geschaltet ist, die bei der Kommutierung auftretende Stoßspannungen unterdrückt.
- 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kondensator (C4) zusätzlich einem entsprechenden Teil (R4) des Widerstands in einer daran angrenzenden drit- — ten Unterschaltung (52a) parallelgeschaltet ist.109847/1073
- 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kondensator (C4) in keiner der Unterschaltungen den darin enthaltenen Kondensatoren (CJ) parallelgeschaltet ist.
- 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strombegrenzende Drosselspule (L4) sättigbar ist.1 09847/1073
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US88843269A | 1969-12-29 | 1969-12-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2064948A1 true DE2064948A1 (de) | 1971-11-18 |
DE2064948C2 DE2064948C2 (de) | 1982-01-21 |
Family
ID=25393163
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2064948A Expired DE2064948C2 (de) | 1969-12-29 | 1970-12-23 | Stromrichteranordnung |
DE2063436A Expired DE2063436C2 (de) | 1969-12-29 | 1970-12-23 | Stromrichteranordnung |
DE2064949A Expired DE2064949C2 (de) | 1969-12-29 | 1970-12-23 | Stromrichteranordnung |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2063436A Expired DE2063436C2 (de) | 1969-12-29 | 1970-12-23 | Stromrichteranordnung |
DE2064949A Expired DE2064949C2 (de) | 1969-12-29 | 1970-12-23 | Stromrichteranordnung |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3626271A (de) |
JP (1) | JPS4946506B1 (de) |
CH (1) | CH527512A (de) |
DE (3) | DE2064948C2 (de) |
GB (1) | GB1337596A (de) |
SE (1) | SE366176B (de) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3729670A (en) * | 1971-02-12 | 1973-04-24 | Gen Electric | Redundant triggering means for hvdc valve |
CH537672A (de) * | 1971-10-29 | 1973-05-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Schaltungsanordnung für die Thyristorbeschaltung von Hochspannungsventilen |
SU546304A3 (ru) * | 1973-10-05 | 1977-02-05 | Сименс Аг (Фирма) | Устройство дл защиты вентилей преобразовател |
US3886432A (en) * | 1974-02-21 | 1975-05-27 | Gen Electric | Overvoltage protective circuit for high power thyristors |
US3955131A (en) * | 1975-09-08 | 1976-05-04 | General Electric Company | Circuit for controlling the reverse current in a controlled rectifier |
US4242594A (en) * | 1979-03-16 | 1980-12-30 | General Atomic Company | Switch arrangement |
US4431960A (en) * | 1981-11-06 | 1984-02-14 | Fdx Patents Holding Company, N.V. | Current amplifying apparatus |
EP3070803B1 (de) * | 2015-03-19 | 2018-10-17 | General Electric Technology GmbH | Leistungsübertragungsnetzwerk |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1263173B (de) * | 1965-05-07 | 1968-03-14 | Bbc Brown Boveri & Cie | UEberspannungsschutzeinrichtung fuer gesteuerte Umrichterventile |
US3423664A (en) * | 1967-05-24 | 1969-01-21 | Gen Electric | Means for suppressing commutation transients in a controlled rectifier converter for high-voltage electric power applications |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA798987A (en) * | 1968-11-12 | I. Boksjo Carl | High voltage converter with thyristor rectifiers | |
FR1406624A (fr) * | 1964-06-10 | 1965-07-23 | Cie Generale D Electronique In | Mutateur électrique |
US3386027A (en) * | 1965-09-08 | 1968-05-28 | Westinghouse Electric Corp | High voltage converter apparatus having a plurality of serially connected controllable semiconductor devices |
DE1563130A1 (de) * | 1965-10-14 | 1970-01-02 | Asea Ab | Stromrichter mit Halbleiterventilen |
SE309805B (de) * | 1965-12-30 | 1969-04-08 | Asea Ab | |
GB1164841A (en) * | 1966-05-06 | 1969-09-24 | English Electric Co Ltd | Improvements in Thyristor Circuits |
GB1191887A (en) * | 1966-09-02 | 1970-05-13 | Gen Electric | Semiconductor Rectifier Assemblies |
CH484553A (fr) * | 1967-12-04 | 1970-01-15 | Comp Generale Electricite | Installation électrique de déclenchement de redresseurs commandés en série |
CH469396A (de) * | 1968-02-12 | 1969-02-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | Stromrichter-Anordnung mit mehreren in Reihe geschalteten Stromrichterventilen |
-
1969
- 1969-12-29 US US888432A patent/US3626271A/en not_active Expired - Lifetime
-
1970
- 1970-12-23 DE DE2064948A patent/DE2064948C2/de not_active Expired
- 1970-12-23 DE DE2063436A patent/DE2063436C2/de not_active Expired
- 1970-12-23 CH CH1909170A patent/CH527512A/de not_active IP Right Cessation
- 1970-12-23 GB GB6127470A patent/GB1337596A/en not_active Expired
- 1970-12-23 DE DE2064949A patent/DE2064949C2/de not_active Expired
- 1970-12-25 JP JP45125166A patent/JPS4946506B1/ja active Pending
- 1970-12-28 SE SE17602/70A patent/SE366176B/xx unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1263173B (de) * | 1965-05-07 | 1968-03-14 | Bbc Brown Boveri & Cie | UEberspannungsschutzeinrichtung fuer gesteuerte Umrichterventile |
US3423664A (en) * | 1967-05-24 | 1969-01-21 | Gen Electric | Means for suppressing commutation transients in a controlled rectifier converter for high-voltage electric power applications |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2063436C2 (de) | 1982-01-28 |
DE2063436A1 (de) | 1971-11-18 |
SE366176B (de) | 1974-04-08 |
DE2064949C2 (de) | 1982-04-22 |
DE2064949A1 (de) | 1971-11-18 |
US3626271A (en) | 1971-12-07 |
GB1337596A (de) | 1973-11-14 |
DE2064948C2 (de) | 1982-01-21 |
JPS4946506B1 (de) | 1974-12-10 |
CH527512A (de) | 1972-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2914313A1 (de) | Fehlerstrom-begrenzungsschaltung | |
DE1413509B2 (de) | Einrichtung zur gleichzeitigen zuendung mehrerer in reihe geschalteter steuerbarer gleichrichter | |
EP0116275B1 (de) | Blindleistungskompensator | |
DE2506021C2 (de) | Überspannungs-Schutzschaltungsanordnung für Hochleistungsthyristoren | |
DE1763411C3 (de) | Thyristor-Stromrichteranordnung | |
DE69411651T2 (de) | Schaltvorrichtung in einem Gleichstromkreis zur Umleitung eines Stromes von einem Stromkreis in einen anderen | |
EP0152579B1 (de) | Vorrichtung zum Kurzschlussschutz eines Stromrichtergerätes mit GTO-Thyristoren | |
DE2064948A1 (de) | Stromnchterschaltungsanordnung Ausscheidung aus 2063436 | |
DE2305052A1 (de) | Radar-modulator | |
DE2119929A1 (de) | Schaltmatrix mit parallelen Thyri stören | |
CH540589A (de) | Uberspannungsschutzanordnung für elektrische Anlagen | |
DE2537299A1 (de) | Wechselrichter | |
DE2856268A1 (de) | Gleichstromversorgung | |
DE1193594B (de) | UEberspannungsschutz | |
DE3403302A1 (de) | Wechselstrombegrenzer | |
DE4135870C1 (en) | Overcurrent and short circuit protection circuitry for inverter - provides four gate-controlled power semiconductor switches for each phase lead | |
DE2449548A1 (de) | Schutzanordnung fuer hauptthyristor vor vorwaerts-ueberspannung | |
DE2256577A1 (de) | Reihengeschalteter wechselrichter mit getrennter loeschung | |
DE1488862A1 (de) | Stromrichter mit Thyristoren | |
DE1289171B (de) | Mit Halbleiterelementen bestueckte Schaltungsanordnung zur Begrenzung einer Gleich- oder Wechselspannung | |
DE2640623C2 (de) | Schutzbeschaltung für mehrere parallel geschaltete Thyristoren | |
DE1263173B (de) | UEberspannungsschutzeinrichtung fuer gesteuerte Umrichterventile | |
DE3820807C2 (de) | ||
DE3223295C2 (de) | Hochspannungsthyristoranordnung | |
DE69312158T2 (de) | Entlastungsvorrichtung für in einem mit Gleichstrom gespeisten Leistungswandler seriengeschaltete Leistungsschalterbauteile |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
OF | Willingness to grant licences before publication of examined application | ||
AC | Divided out of |
Ref country code: DE Ref document number: 2063436 Format of ref document f/p: P |
|
D2 | Grant after examination | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: SCHUELER, H., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 6000 FRANKFURT |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |