DE2064949C2 - Stromrichteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Thyristor-Stromrichteranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Stromrichteranordnung ist aus der US-PS 34 23 664 bekannt. Ein Ausschnitt daraus ist hier in F i g. 1 dargestellt. Sie findet vor allem in Hochspannungsstromrichteranlagen Verwendung, die sowohl im Gleichrichterbetrieb als auch im Wechselrichterbetrieb arbeiten können. Wenn man an den beiden Enden einer Hochgleichspannungsübertragungsstrecke Stromrichteranlagen vorsieht, kann man mit einem hohen Wirkungsgrad große Energiemengen über unterirdische 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.

Eine Matrix nach der genannten US-Patentschrift 34 ?3 664 ist in der F i g. 1 dargestellt. Diese Matrix enthält Thyristoren 41 bis 44, die zusammen mit einer sättigbaren Drosselspule 45 mit einem sättigbaren Kern zwischen einen Anodenhauptanschluß 46 und einen Kathodenhauptanschluß 47 in Reihe geschaltet sind.

Jeder der in Reihe geschalteten dargestellten Thyristoren 41 bis 44 der Matrix enthäli mindestens einen Hochleistungsthyristor. Um sicherzustellen, daß sowohl im eingeschwungenen oder stationären Zustand als auch im F.inschwing- oder Übergangszustand die jeweils auftretende Spannung gleichmäßig auf alle Abschnitte der Matrix verteilt wird, ist den Abschnitten ein R( -Netzwerk 'ieparallelgeschahct.

Tails der erwünschte 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 zusammengeschalteten 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 F i g. 1 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.

Wie es aus der F i g. 1 hervorgeht, enthält das Netzwerk 48 vier ÄC-Teüschaltungen 51,52,53 und 54, von denen jeweils eine einem der Thyristorabschnitte 41, 42, 43 und 44 parallelgeschaltet ist. Jede ÄC-Teilschaltung enthält einen mit einem Kondensator C3 in Reihe geschalteten Widerstand A3. Der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen den Teilschaltungen 51 und 53 bzw. 52 und 54 ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Transistorabschnitten 41 und 43 bzw. 42 und 44 über je einen Widerstand R 4 verbunden. Paraild zur sättigbaren Drosselspule 45 liegt über Widerstände R 1 die Reihenschaltung der Induktivität 60 und des Widerstandes 61.

Der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen den Teilschaltungen 51 und 52 bildet den Mittelpunkt des Parallelnetzwerks 48. Dieser Punkt ist direkt an den gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen zwei Rückführdioden 55 und 56 angeschlossen, die der sättigbaren Drosselspule 45 der Matrix p-araüelgeschaltet 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 Vorwärts- oder Durchlaßstrom einen hohen Widerstand entgegen.
Entsprechend einem gleichzeitig gemachten Vorschlag (P 20 63 436) kann man die aus der US-PS 34 23 664 bekannte Stromrichteranordnung bzw. die daraus bekannte Matrix in wesentlichen Punkten dadurch verbessern, daß der hier in F i g. 2 gezeigte schaltungstechnische Aufbau geschaffen wird. Dieser ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung, sodaß von einer Erläuterung der einzelnen schaltungsiechnischen Elemente der Fig.2 abgesehen werden kann.

Im Interesse einer einfacheren Herstellung ist es jedoch zweckmäßig, zwei hintereinandergeschaltete Thyristoren zu einer gemeinsamen mechanischen Einheit zusammenzufassen. Dazu wird noch auf die US-PS 34 71 757 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus

so Thyristormatrizen aufgebautes Hochspannungsventil zu schaffen, das sich bei geringer Störanfälligkeit der Thyristormatrix durch einen einfachen mechanischen Aufbau auszeichnet und bei dem aufeinanderfolgende Thyristorstufen zu einer mechanischen Einheit zusam-

ίί rnengefaßt «.erden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs beschriebene .Stromriditeranonlniing nach der l'rfindiing mit den kennzeichnenden Merkmalen des

Anspruchs 1 versehen.

Nach der Erfindung kommt also eine ungerade Anzahl von hintereinandergeschalteten Thyristorstufen auf eine sättigbare Hauptdrosselspule bzw, eine Matrix, und trotz der ungeraden Anzahl von Thyristorstufen pro Matrix können in dein Stromrichterventil jeweils zwei Thyristorstufen zu. einer mechanischen Einheit zusammengefaßt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich zwischen zwei sättigbaren Hauptdrosselspulen jeweils eine gerade Anzahl von Thyristorstufen befindet

Wenn jede Matrix in einem Ventil eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten auf jeder Seite der sättigbaren Hauptdrosseispule aufweist, kann man derartige mechanisch gepaarte Thyristorabschnitte benutzen.

Wenn jedoch die Matrizen eine ungerade Anzahl von Thyristorabschnitten aufweisen, ist die Verwendung von mechanisch gepaarten Thyristorabschnitten mit Schwierigkeiten verbunden. Für dieses Problem bietet die Erfindung eine Lösung.

In der F i g. 2 ist eine Kombination aus zwei in Reihe geschalteten Matrizen 20a und 206 mit einer ungeraden Anzahl von Thyristoren pro Matrize gezeigt. Zum Aufbau eines Festkörper-Hochspannungsventil 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 L 1 auf. Die Matrix 206, die mit Zwischenmatrix bezeichnet wird, weist ebenfalls fünf hintereinandergeschaltete Thyristorabschnitte 216 bis 25b und eine sättigbare Hauptdrosselspule LX auf. Weiterhin enthält jede Matrix eine der Hauptdrosseispule L1 parallelgeschaltete Nebenschlußschaltung ein Nebenschlußnetzwerk 50 mit mehreren spannungsteilenden /JC-Teilschaltungen 70 bis 74 für die Matrix 20a und 75 bis 79 für die Matrix 20b sättigbare Drosselspulen L 4 und einen zusätzlichen Nebenschlußkondensator C4.

Die nach der Anordnung der F i g. 2 in Reihe geschalteten Wechselmatrix 20a und Zwischenmatrix 20ό sind derart aufgebaut und ausgelegt, daß ein aus diesen Matrizen hergestelltes Ventil stet* 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 einen Seite der Hauptdrosseispule L 1 der Wechselmatrix 20a und ein Thyristorabschnittspaar 2If) und 22b auf der anderen Seite der Hauptdrosseispule L1 der Zwischenmatrix 206 vorgesehen. Zwischen den beiden Hauptdrosselspulen L1 sind sechs Thyristorabschnitte 23a, 24a, 25a, 256,246 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 und 24a der Matrix 20a zu einem Paar 26b, die Abschnitte 246 und 236 in der Matrix 206 zu einem Paar 26t/ und die Abschnitte 226 und 216 zu einem Paar 26e zusammengefaßt. Obwohl sich die Thyristorabschnitte 25a und 256 in verschiedenen Matrizen befinden, sind sie mechanisch zu einer einzigen Anordnung 26c zusamnv .'.gefaßt

Mit der in der F i g. 2 gezeigten Schaltungsanordnung ist es möglich ein Ventil aus Matrizen mit einer ungeraden Anzahl von Thyristorabschnitten pro Hauptdrosseispule aufzubauen und dabei zu beiden Seiten von allen Hauptdrosselspulen eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten vorzusehen. Eine vollständige mechanische Paarbildung der Thyristorabschnitte wird durch Verwendung einer geraden Anzahl (N) von aufeinanderfolgenden Matrizen erreicht, von denen die Wechselmatrizen in der genannten Reihenfolge jeweils eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten, eine sättigbare Hauptdrosseispule und eine ungerade Anzahl von Thyristorabschnitten enthalten, und die Zwischenmatrizen in der genannten Reihenfolge jeweils ungerade Anzahl von Thyristorabschnitten, eine sättigbare Hauptdrosseispule und eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten enthalten. Obwohl die Wechselmatrix und die Zwischenmatrix bei dem Aus;ührungsbeispiel der Erfindung nach der F i g. 2 mit Ausnahme der Thyristor- und Diodenpolung eines 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 Zwischenmatrizen verschieden sein. Trotzdem wären dann eine gerade Anzahl von Thyristorabschnitten zwischen den Hauptdrosselspulen vorhanden, so daß diese Abschnitte mechanisch zu Paaren zusammengefaßt werden könnten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Thyristor-Stromriditeranordnung zum elektrischen Anschluß an ein mit Wechselspannung betriebenes Starkstromnetz, mit mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren, die mechanisch konstruktiv in gleichen Bausätzen in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Matrizen angeordnet sind und zwischen die in jeder Matrix eine sättigbare Drosselspule geschaltet ist, der ein Dämpfungswiderstand und weitere Schaltelemente parallelgeschaltet sind, und mit einem jeweils über strombegrenzende Elemente mit den Thyristoren parallelgeschalteten spannungsteilenden ÄC-Netzwerk, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Matrix (2OaJ in der genannten Reihenfolge eine gerade Anzahl der Thyristoren (21a, 22aJ, die sättigbare Drosselspule (LX) und eine ungerade Anzahl der Thyristoren (23a, 24a, 2SaJ aufweist und die unmittelbä>E danach folgende Matrix (20b) in der genannten Reihenfolge eine ungerade Anzahl der Thyristoren (256, 246, 236Jl die sättigbare Drosselspule (L 1) und eine gerade Anzahl der Thyristoren (226,216J aufweist, so daß stets eine gerade Anzahl von Thyristoren zwischen den sättigbaren Drosselspulen vorhanden ist

2. Thyristor-Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Matrix (2ObJ eine dritte Matrix folgt, die ein Duplikat der ersten Matrix (2OaJ ist, und daß der dritten Matrix eint triefte Matrix folgt, die ein Duplikat der zweiten Matrix (206J.^:sL