DE2219051C3

DE2219051C3 - Circuit arrangement for contactors of semiconductor rectifiers

Info

Publication number: DE2219051C3
Application number: DE19722219051
Authority: DE
Inventors: Svatopluk Dipl.-Ing. Bruenn-Sobesice Bohata (Tschechoslowakei)
Original assignee: VYZKUMNY USTAV CHEMICKYCH ZARIZENI BRNO BRUENN-KRALOVO POLE (TSCHECHOSLOWAKEI)
Current assignee: VYZKUMNY USTAV CHEMICKYCH ZARIZENI BRNO BRUENN-KRALOVO POLE (TSCHECHOSLOWAKEI)
Priority date: 1972-04-19
Filing date: 1972-04-19
Publication date: 1979-08-09
Also published as: DE2219051B2; DE2219051A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Schütze von Halbleitergleichrichtern, die in BrUckenschaltung an eine der Sekundärwicklungen eines Speisetransformators angeschlossen sind, mit einer Einrichtung, die im Falle des Überschreitens des für die Gleichrichter zulässigen Stromes einen Schnellkurzschließer betätigt, der auf die Sekundärwicklungen des Speisetransformators wirkt, sowie mit einer Sicherung im Primärkreis des Speisetransformators.The invention relates to a circuit arrangement for contactors of semiconductor rectifiers, which are shown in Bridge circuit are connected to one of the secondary windings of a supply transformer, with a device that, if the current permissible for the rectifier is exceeded, a quick short-circuiter operated, which acts on the secondary windings of the supply transformer, as well as with a Fuse in the primary circuit of the supply transformer.

Der Schutz der Silizium- oder Germaniumgleichrichter gegen Überstromüberlastung ist ein ständiges Problem, wenn man diese Gleichrichter zur Hochspannungsgleichrichtung benutzt.The protection of silicon or germanium rectifiers against overcurrent overload is a constant one Problem when using these rectifiers for high voltage rectification.

Der bei Niederspannungen laufend verwendete, mittels eines an die Sekundärwicklung des Speisetransformators angeschlossenen und die Gleichrichterzuleitungen kurzschließenden Schnellkurzschließers erzielte Gleichrichterschutz gegen äußere Kurzschlüsse (siehe z.B. »Technische Rundschau«, Nr. 15, 11.April 1)67, S. 25, 27, 29, 31) kann bei Hochspannungsgleichrichtern praktisch nicht ausgenützt werden, weil, abgesehen von seiner problematischen Herstellung, ein solcher Hochspannungsschnellkurzschließer sehr teuer wäre.The one that is constantly used at low voltages, by means of a to the secondary winding of the supply transformer connected and short-circuiting the rectifier leads achieved Rectifier protection against external short circuits (see e.g. »Technische Rundschau«, No. 15, April 11, 1) 67, Pp. 25, 27, 29, 31) can practically not be used in high-voltage rectifiers because, apart from its problematic manufacture, such a high-voltage rapid short-circuiter would be very expensive.

Darum wird dieses Problem bisher so gelöst, daß die Reaktanz des Speisetransformators absichtlich erhöht wird und die Dioden so überdimensioniert werden, daß sie den maximal möglichen Strom mindestens so lange aushalten, bis der Strom durch die Schutzmittel an der Primärseite des Transformators abgeschaltet wird. Das bedeutet praktisch den Einsatz von bis zehnmal leistungsfähigeren Dioden und darum auch höhere Gleichrichterkosten, größere Ausmaße usw.Therefore, this problem has hitherto been solved by intentionally increasing the reactance of the feed transformer and the diodes are oversized in such a way that they deliver the maximum possible current for at least as long withstand until the current is switched off by the protection means on the primary side of the transformer. That practically means the use of up to ten times more powerful diodes and therefore also higher ones Rectifier costs, larger dimensions, etc.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die bei möglichst geringem Aufwand eine schnellere Schutzwirkung entfaltet.The invention is based on the object of providing a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning develop that develops a faster protective effect with as little effort as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Sekundärwicklung des Speisetransformators mit festen Kopplung eine Niederspannungshilfssekundärwicklung angekoppelt ist, die ihrerseits als einzige cn den Schnellkurzschließer angeschlossen istAccording to the invention, this object is achieved in that the secondary winding of the supply transformer a low-voltage auxiliary winding is coupled with a fixed coupling, which in turn is the only cn the quick short circuiter is connected

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schnellkurzschließer durch zwei antiparallele Thyristoren gebildet wird, an deren Zündelektroden die Sekundärwicklungen eines Impulstransformators angeschlossen sind, und die Primärwicklung des Impulstransformators über eine Zenerdiode parallel an einen Meßwiderstand des Gleichrichters angeschlossen ist.According to a particularly advantageous embodiment of the invention it is provided that the quick short-circuiter is formed by two anti-parallel thyristors, on whose ignition electrodes the secondary windings of a Pulse transformer are connected, and the primary winding of the pulse transformer via a Zener diode is connected in parallel to a measuring resistor of the rectifier.

Durch die an die Sekundärwicklung des Speisetransformators fest angekoppelte Niederspannungshilfssekundärwicklung, die allein an den Schnellkurzschließer angeschlossen ist, ergibt sich ohne großen Aufwand eine äußerst schnelle, d. h. unmittelbar einsetzende Schutzwirkung, wobei die Ansprechzeit insbesondere im Fall der Variante der Verwendung der antiparallelen Thyristoren als Schnellkurzschließer extrem kurz istDue to the low-voltage auxiliary winding firmly coupled to the secondary winding of the supply transformer, which is connected to the quick short-circuiter alone, results in a without great effort extremely fast, d. H. immediate protective effect, with the response time particularly in the case of the variant of using the anti-parallel thyristors as quick short-circuiters is extremely short

Der Hauptunterschied der beiden Varianten besteht darin, daß bei der ersten Variante an die Hilfssekundärwicklung über einen Widerstand ein Schnellkurzschließer angeschlossen ist, wogegen bei der anderen Schaltungsvariante an die Hilfssekundärwicklung über einen Widerstand Thyristoren angeschlossen sind.The main difference between the two variants is that the first variant uses the auxiliary secondary winding A quick short-circuiter is connected via a resistor, whereas the other one Circuit variant to the auxiliary secondary winding a resistor thyristors are connected.

Durch die vorgeschlagene Schaltungsanordnung kann z. B. ein Siliziumgleichrichter gegen Überströme geschützt werden, und zwar noch in derselben Halbperiode der Speisespannung, also praktisch augenblicklich. The proposed circuit arrangement can, for. B. a silicon rectifier against overcurrents protected, in fact in the same half-cycle of the supply voltage, i.e. practically instantaneously.

Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt, in welcher die beiden vorgeschlagenen Varianten angedeutet sind, d. h. die Ausführungsart mit einem Schnellkurzschließer 7 und die Ausführungsart mit antiparallel geschalteten Thyristoren 71.An example of the circuit arrangement according to the invention is shown in the drawing, in which the both proposed variants are indicated, d. H. the version with a quick short-circuiter 7 and the embodiment with antiparallel-connected thyristors 71.

Die dargestellte Schaltungsanordnung beruht auf folgenden Einzelheiten: Der Siliziumhochspannungsgleichrichter 4, welcher in Brückenschaltung dargestellt und an die Hochspannungswicklung 12 des Speisetransformators 1 angeschlossen ist, wobei an diese eine doppelseitig wirkende Begrenzungsdiode 3 angeschlossen ist, besteht aus seriengeschalteten Siliziumdioden 41 und ist an die Last, nämlich den Verbraucher 20, über einen Meßwiderstand 5 angeschlossen. An diesen Meßwiderstand 5 ist die Primärwicklung 101 eines Impulstransformators 10 über eine Zenerdiode 8 angeschlossen. An die Primärwicklung 101 ist parallel eine Dämpfungsdiode 9 geschaltet. Die beiden Sekundärwicklungen 102 des Impulstransformators 10 sind an die Zündelektroden 72 der antiparallel geschalteten Thyristoren 71 angeschlossen. Die Thyristoren 71 sind über einen Begrenzungswiderstand 6 mit der Hilfsniederspannungswicklung 13 des Hochspannungsspeisetransformators 1 verbunden. Die Primärwicklung 11 des Transformators 1 ist über eine Sicherung 2 an eine Spannungsquelle angeschlossen.The circuit arrangement shown is based on the following details: The silicon high-voltage rectifier 4, which is shown in a bridge circuit and is connected to the high-voltage winding 12 of the supply transformer 1, to which a double-acting limiting diode 3 is connected, consists of series-connected silicon diodes 41 and is connected to the load, namely the consumer 20, connected via a measuring resistor 5. The primary winding 101 of a pulse transformer 10 is connected to this measuring resistor 5 via a Zener diode 8. A damping diode 9 is connected in parallel to the primary winding 101. The two secondary windings 102 of the pulse transformer 10 are connected to the ignition electrodes 72 of the thyristors 71 connected in anti-parallel. The thyristors 71 are connected to the auxiliary low-voltage winding 13 of the high-voltage supply transformer 1 via a limiting resistor 6. The primary winding 11 of the transformer 1 is connected to a voltage source via a fuse 2.

Der erfindungsgemäße Schutzkreis arbeitet wie folgt: Entsteht in der äußeren Last 20 ein Kurzschluß, so überschreitet der durch den Gleichrichter 4 fließende Strom den zulässigen Wert. Dadurch steigt auch die Spannung an dem Meßwiderstand 5. Sobald diese Spannung die Spannung der Zenerdiode 8 erreicht, läßt die Zenerdiode 8 den Strom durch die Primärwicklung 101 des Impulstransformator 10 impulsartig in die Sekundärwicklungen 102 durch. Die beiden Sekundärwicklungen 102, welche so geschaltet werden müssen, daß die zur öffnung der Thyristoren nötigen PolaritätenThe protective circuit according to the invention works as follows: If a short circuit occurs in the external load 20 , the current flowing through the rectifier 4 exceeds the permissible value. As a result, the voltage at the measuring resistor 5 also rises. As soon as this voltage reaches the voltage of the Zener diode 8, the Zener diode 8 lets the current through the primary winding 101 of the pulse transformer 10 into the secondary windings 102 in pulses. The two secondary windings 102, which must be switched so that the polarities required to open the thyristors

erreicht werden, übertragen Impulse, welche dann, je nach der Momentanpolarität der Spannung an der Hilfswicklung 13 des Speisetransformators 1, den einen oder den anderen Thyristor 71 öffnen. Der geöffnete Thyristor 71 schließt die Hilfswicklung 13 kurz, wobei s der Kurzschlußstrom durch den Widerstand 6 auf die entsprechende Größe begrenzt wird. Ein Kurzschluß an der Hilfswicklung 13 macht sich an der Hochspannungswicklung 12, welche die festeste Kopplung mit der Hilfswicklung 13 hat, bemerkbar, und zwar durch eine im augenblickliche Absenkung der Spannung und also auch durch eine Absenkung des über den Siliziumgleichrichter 4 fließenden Stromes. Daraus folgt, daß es vorteilhaft ist, die Kopplung zwischen der Primärwicklung 11 undbe achieved, transmit impulses, which then, depending according to the instantaneous polarity of the voltage on the auxiliary winding 13 of the supply transformer 1, the one or open the other thyristor 71. The opened thyristor 71 short-circuits the auxiliary winding 13, with s the short-circuit current is limited by the resistor 6 to the appropriate size. A short circuit on the auxiliary winding 13 makes itself to the high-voltage winding 12, which the tightest coupling with the Auxiliary winding 13 has, noticeably, through an instantaneous lowering of the voltage and thus also by lowering the current flowing through the silicon rectifier 4. It follows that it is beneficial is, the coupling between the primary winding 11 and den beiden Sekundärwicklungen 12 und 13 loser zu machen, also wie bei einem Streutransformator, oder in den Primärtransformatorkreis eine Drosselspule zur Dämpfung des infolge eines Kurzschlusses in diesem Kreise entstehenden Stromstoßes zu schalten.the two secondary windings 12 and 13 looser make, like with a leakage transformer, or in the primary transformer circuit a choke coil for To switch attenuation of the current surge resulting from a short circuit in this circuit.

Anstatt der Thyristoren 71 und deren Zündkreise kann man zur Kurzschließung der Hilfswicklung 13 des Transformators 1 nach der einen Variante der Erfindung einen mechanischen Schnellkurzschließer benützen, dieser wirkt jedoch langsamer als die Thyristoren.Instead of the thyristors 71 and their ignition circuits, you can short-circuit the auxiliary winding 13 of the Transformer 1 according to one variant of the invention use a mechanical quick short-circuiter, however, this acts more slowly than the thyristors.

Die Größe des zulässigen durch den Gleichrichter 4 fließenden Stromes kann nach Bedarf durch die Auswahl der Zenerdiode 8 oder der Größe des Widerstandes 5 eingestellt werden.The size of the permissible current flowing through the rectifier 4 can, as required, by the Selection of the Zener diode 8 or the size of the resistor 5 can be set.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for the protection of semiconductor rectifiers, those in bridge circuit to one of the secondary windings of a supply transformer are connected, with a device that in case of exceeding the for the rectifier permissible current actuates a quick short-circuiter that acts on the secondary windings of the supply transformer acts, as well as with a fuse in the primary circuit of the supply transformer, thereby characterized in that the secondary winding (12) of the supply transformer (1) with a fixed Coupling a low-voltage auxiliary secondary winding (13) is coupled, which in turn is the only one the quick short circuiter is connected

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the quick short-circuiter is formed by two anti-parallel thyristors (71), to whose ignition electrodes (72) the secondary windings (102) of a pulse transformer are connected, and the primary winding (101) of the pulse transformer (10) is connected in parallel to a measuring resistor (5) of the rectifier (4) via a Zener diode (8).