DE2349599C3

DE2349599C3 - Verfahren zur Herabsetzung von Überspannungen beim Löschen von Thyristoren

Info

Publication number: DE2349599C3
Application number: DE19732349599
Authority: DE
Inventors: Johannes Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Foerster
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-09-29
Filing date: 1973-09-29
Publication date: 1979-02-15
Also published as: DE2349599B2; DE2349599A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herabsetzen von Überspannungen beim Löschen von Thyristoren in einer löschbaren, unsymmetrisch-halbgesteuerten Einphasen-Stromrichterbrücke mit Thyristoren und Freilaufdioden in Brückenschaltung und uiner in der Brückendiagonalen befindlichen Sekundärwicklung eines Speisetransformators und einer Löscheinrichtung, die aus parallel zu den Thyristoren geschalteten Löschthyristoren und einem Löschkondensator besteht, der in der beiden Löschthyristoren gemeinsamen Verbindung zur Einphasen-Gleichrichterbrücke vorgesehen ist.

Eine löschbare, unsymmetrisch-halbgesteuerte Einphasen-Stromrichterbrücke der genannten Art ist aus der F i g. 3 der deutschen Offenlegungsschrift 21 26 111 so bekannt. Solche erst in letzter Zeit entwickelten Stromrichterbrücken werden insbesondere dann vorteilhaft eingesetzt, wenn es darauf ankommt, einen optimalen Leistungsfaktor zu erzielen und die bei der Verwendung von Stromrichtern anfallende Blindleistung möglichst gering zu halten. Wie auch in der genannten Offenlegungsschrift erläutert wurde, ist für den Löschvorgang sowohl eine ausreichende Schonzeit für die zu löschenden Thyristoren der Stromrichterbrükke zu gewährleisten, als auch die beim Löschen auftretende Spannung in Grenzen zu halten. Eine Eigenart der löschbaren Stromrichterbrücken besteht darin, daß beim Löschen der Thyristoren mittels der ihnen zugeordneten Löscheinrichtungen am Stromrichterbrückenausgang Spannungsspitzen auftreten, weil die am Löschkondensator anstehende Spannung nach dem Zünden des zugehörigen Löschthyristors zur Transformatorspannung in Reihe geschaltet wird, so daß kurzzeitig die Summe beider Spannungen am Verbraucher liegt Diese Spannungsspitze wird im allgemeinen von einer dem Verbraucher vorgeschalteten Induktivität aufgenommen, so daß sie für den Verbraucher selbst unschädlich ist Wenn der eigentliche Verbraucher jedoch selbst induktiv ist, wie z. B. bei einer Feldspeisung oder bei der Speisung eines Gleichstrommotors, dann ist die Spannungsaufteilung im gewünschten Sinne schwer zu verwirklichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer löschbaren, unsymmetrisch-halbgesteuerten Einphasen-Stromrichterbrücke anzugeben, bei dem die beim Löschen auftretende Spannung in Grenzen gehalten wird, bei gleichzeitiger Gewährleistung ausreichender Schonzeit für die Thyristoren der Stromrichterbrücke, so daß die eigentliche Funktionsweise der Stromrichterbrücke nicht beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach erfolgter Löschung einer der beiden Thyristoren der löschbaren, unsymmetrisch-halbgesteuerten Einphasen-Stromrichterbrücke durch Zünden des diesem Thyristor parallelgeschalteten Löschthyristors der jeweils andere Löschthyristor gezündet wird, wenn die Spannung am Löschkondensator größer als der Momentanwert der speisenden Wechselspannung ist

Anhand der Zeichnung sei die Erfindung erläutert

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die zeitliche Darstellung der F i g. 2 soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern. In den Fig. la und Ib ist eine löschbare, unsymmetrisch-halbgesteuerte Stromrichterbrücke dargestellt. Sie besteht aus zwei Freilaufdioden 1 und 2, die den Freilauf des Gleichstromes id ermöglichen, zwei Thyristoren 3 und 4 und in der Brückendiagonalen als speisende Wechselstromquelle eine Transformator-Sekundärwicklung 5. Als Gleichstromverbraucher ist die Reihenschaltung eines Gleichstrommotors 6 mit einer Glättungsdrossel 7 vorgesehen. Löschthyristoren 8 und 9 schalten den Löschkondensator 10 parallel zu jeweils einem der beiden Thyristoren 3 und 4 der Stromrichterbrücke und bewirken damit, daß der Strom der Thyristoren 3 und 4 nahezu verzögerungsfrei auf den Löschpfad kommutiert Ferner ist in der Brückendiagonalen der Stromrichterbrücke eine netzseitig wirksame Induktivität 11 dargestellt, deren Energieinhalt vom Löschkondensator 10 aufgenommen werden muß.

In der Fig. la ist durch Ausfüllen der Ventilsymbole für die erste Freilaufdiode 1 und den zweiten Thyristor 4 angedeutet welche Ventile bei der an der Transformator-Sekundärwicklung 5 eingetragenen Polarität Strom führen. Der Löschkondensator 10 habe durch Zünden des ersten Löschthyristors 8 in der vorangegangenen Halbwelle entweder durch Aufladung über den Verbraucher 6 und 7 oder durch Löschung des ersten Thyristors 3 die eingetragene Polarität. Durch Zünden des zweiten Löschthyristors 9 wird der zweite Thyristor 4 gelöscht, und der Löschkondensator lädt sich auf die eingeklammerte Polarität um. Der Umladestrom behält zunächst unter dem Einfluß der Glättungsdrossel 7 den Wert des Gleichstromes id bei, bis dieser auf die beiden Freilaufdioden 1 und 2 kommutiert

In der Fig.2 sind qualitativ die Verläufe der Netzspannung Un als teil einer Sinus-Wechselspannungshalbwelle nach dem Scheitelwert, der Kondensatorspannung Uc, bezogen auf den in der Fig. la markierten Punkt in der Verbindung der beiden

Thyristoren 3 und 4, und des Gleichstromes id, der im angenommenen Zeitpunkt identisch ist mit dem Strom durch den zweiten Thyristor 4 4 dann identisch mit dem abklingenden Stromfluß k durch den zweiten Löschthyristor 9, über der Zeit t wiedergegeben.

Zum Zeitpunkt t₃ wird der zweite Löschthyristor 9 gezündet, wodurch der Gleichstrom id vom zweiten Thyristor 4 auf den zweiten Löschthyristor 9 kommutiert Durch die Wirkung der gleichstromseitigen Glättungsdrossel 7 steigt der Gleichstrom id trotz der Spannungserhöhung durch die Kondensatorentladung nur leicht an und klingt im zweiten Löschthyristor 9 schnell ab, nachdem die Kondensatorspannung U₀ den Momentanwert der Netzspannung Us erreicht hat Der Gleichstrom id kommutiert anschließend auf die zweite Freilaufdiode 2. Da der Löschkondensator 10 nach dem Löschvorgang noch die zusätzliche magnetische Energie des Wechselstromkreises aufnehmen muß, liegt sein Spannungs-Scheitelwert Ü_c über dem Ausgangs-Spannungswert Uno- Bei weiteren Löschvorgängen würde sich eine noch höhere Kondensatorspannung U₀ als der Spannungs-Scheitelwert Ü_c einstellen, d. h. die .Kondensatorspannung U_c schaukelt sich auf solche Werte hoch, daß die Ventile überbeansprucht werden oder von vornherein Ventile mit höherem Sperrvermögen eingesetzt werden müßten, was einer erheblichen Verteuerung für die Stromrichterschaltung gleichkäme.

Um derartige Kondensator-Überspannungen zu vermeiden, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der an der jeweils vorangegangenen Löschung nicht beteiligte Löschthyristor 8 oder 9 zu einem geeigneten Zeitpunkt nach erfolgter Löschung durch den jeweils anderen Löschthyristor 8 oder 9 ebenfalls gezündet werden. Auf diese Weise wird die Kondensatorspannung U_c etwa auf die Ausgangsspannung ί/<ο zurückgeführt

Diese Verhältnisse sind in der Fi g. ib ebenfalls durch Ausfüllen der Ventilsymbole dargestellt Nach erfolgter Löschung durch den zweiten Lösehthyristor 9 schwingt der Löschkondensator 10 auf die in der Fig. Ib eingetragene Polarität um, und der Gleichstrom id kommutiert auf die zweite Freilaufdiode 2. Wenn die Kondensatorspannung £/_cmit der eingetragenen Polarität größer als der Momentanwert der speisenden Netzwechselspannung Us wird, kann der erste Löschthyristor 8 gezündet werden. Das soll nach F i g. 2 zu einem Zeitpunkt tb geschehen, so daß die Kondensatorspannung U₀ auf die Kondensator-Ausgangsspannung Uco zurückschwingt, während der Teilentladung des Löbchkondensators 10 fließt der Entladestrom k durch den ersten Löschthyristor 8. Die Induktivität 11 des Wechselstromnetzes gewährleistet, daß der erste Löschthyristor 8 wieder verlischt, wenn die Kondensatorspannung Uc kleiner als der Momentanwert der Netzwechselspannung Us'ist

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Zeitpunkt der Löschung der Thyristoren 3 und 4 der Stromrichterbrücke zur Optimierung des Leistungsfaktors in weiten Grenzen variiert werden, ohne daß eine zusätzliche Spannungsbeanspruchung der Thyristoren 3 und 4 durch den Löschvorgang auftritt Bei der Teilentladung des Löschkondensators 10 ist lediglich darauf zu achten, daß die Schonzeit ί_Λ die in der F i g. 2 durch die Zeit vom Löschzeitpunkt bis zum Nulldurchgang der Kondensatorspannung U_c kenntlich gemacht wurde, größer ist als die Freiwerdezeit der zu löschenden Thyristoren 3 und 4, um ein sicheres Löschen dieser Thyristoren zu gewährleisten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herabsetzen von Oberspannungen beim Löschen von Thyristoren in einer löschbaren unsymmetrisch-halbgesteuerten Einphasen-Stromrichterbrücke mit Thyristoren und Freilaufdioden in Brückenschaltung und einer in der Brückendiagonalen befindlichen Sekundärwicklung eines Speisetransformators und einer Löscheinrichtung, die aus parallel zu den Thyristoren geschalteten Löschthyristoren und einem Löschkondensator besteht, der in der beiden Löschthyristoren gemeinsamen Verbindung zur Einphasen-Gleichrichterbrücke vorgesehen ist,dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Löschung einer der beiden Thyristoren (3, 4) der löschbaren, unsymmetrisch-halbgesteuerten Einphasen-Stromrichterbrücke durch Zünden des diesem Thyristor (3 oder 4) parallelgeschalteten Löschthyristors (8 oder 9) der jeweils andere Löschthyristor (8 oder 9) gezündet wird, wenn die Spannung am Löschkondensator (10) größer als der Momentanwert der speisenden Wechselspannung ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschkondensator (10) auf einen Spannungswert (Uco) teilentladen wird, dem zur Löschung der Thyristoren (3, 4) der Stromrichterbrücke eine Schonzeit (t_s) zuzuordnen ist, die größer ist als die Freiwerdezeit der Thyristoren (3,4).