DE2448711A1

DE2448711A1 - Shunt connected DC voltage limiting cct. - employs thyristor switch in series with resistor for use with inductively loaded rectifiers

Info

Publication number: DE2448711A1
Application number: DE19742448711
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Ing Schulze
Original assignee: Starkstrom Anlagenbau VEB
Current assignee: Starkstrom Anlagenbau VEB
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1974-10-12
Publication date: 1975-10-16
Also published as: CS179126B1; BG24209A1; DD111128A1

Abstract

In rectifiers, or frequency converters with a d.c. intermediate stage, feeding inductive loads transient high voltages may arise. These are sensed by a level detecting element (VD) connected to the common point of a RC element (R1, C2) across the d.c. supply. The level detector output triggers a thyristor (Th) in series with a limiting resistor (Rb), also across the d.c. The thyristor is shunted by an LC element (L, C1). When the voltage level on the first capacitor (C2) rises due to a voltage transient to a predetermined level the detector (VD) responds and excites the thyristor gate, thus applying a controlled short circuit across the d.c. lines. The detector is typically a four layer semiconductor device.

Description

Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung an einer Stromrichterschaltung, an die vorzugsweise eine induktive Last angeschlossen ist, die aus einem Gleichstromzwischenkreis gespeist wird, um Spannungsüberhöhungen im Zwisohenkreis, die zur Zerstörung empfindlicher Bauelemente führen könnten, beim Abschalten und Umsteuern der Stromriohtersohaltung bzw. bei Stromrückapeisung an die Last zu vermeiden.Circuit arrangement for voltage limitation The invention relates to a circuit arrangement for voltage limitation on a converter circuit, to which an inductive load is preferably connected, which consists of a direct current intermediate circuit is fed to excess voltage in the Zwisohenkreis, which is more sensitive to destruction Components could lead when switching off and reversing the Stromriohtersohaltung or to be avoided when current is returned to the load.

Es ist bekannt, mit einem schwellwertbildenden Nebenschluß Uberspannungen an einem gefährdeten Transistor, der im Schalterbetrieb arbeSet, zu begrenzen. Der schwallwertbildende Nebenansohluß besteht aus einem Transistor, dessen Basis mit dem Verbindungepunkt zwischen einer Zenerdiode und einem Widerstand verbunden ist, die ebenso wie der Transistor parallel zur Reihenschaltung von induktiver Last und der Versorgungsspannung angeordnet sind. Solange der im Schalterbetrieb arbeitende Transistor sperrt oder leitend ist, ist der im Nebenschluß angeordnete Transistor nichtleitend.It is known to have overvoltages with a thresholding shunt at a vulnerable transistor that works in switch mode. Of the Schwallwertbildende Nebenansohluß consists of a transistor whose base with is connected to the connection point between a zener diode and a resistor, which as well as the transistor parallel to the series connection of inductive load and the supply voltage are arranged. As long as the one working in counter operation The transistor blocks or is conductive is the shunted transistor non-conductive.

Erst wenn der Schalttransistor diesen Stromfluß durch die induktive Last unterbricht und die Induktion3-spannung von der Last die Zenerspannung der Zenerdiode übersteigt, öffnet der im Nebenschluß angeordnete Transistor und die Induktionsspannung wird kurzgeschlossen und so eine Zerstörung desSohalttransistors verhindert ( DT-AS 11 60 506 ).Only when the switching transistor has this current flow through the inductive The load is interrupted and the induction voltage from the load reduces the Zener voltage Zener diode, opens the shunted one transistor and the induction voltage is short-circuited, thus destroying the holding transistor prevented (DT-AS 11 60 506).

Der Nachteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß sie nur für sehr kleine Leistungen aufgebaut ist. Bei hohen Induktionaspannungen kann der im Nebenschluß angeordnete Transistor sehr leicht zerstört werden, was wiederum eine Zerstörung des Schalttransistors zur Folge hat.The disadvantage of this circuit arrangement is that it only is designed for very small services. At high induction voltages, the Shunted transistor are very easily destroyed, which in turn has the consequence of destroying the switching transistor.

Zweck der Erfindung ist es, den Überspannungsechutz für Halbleiterbauelementen in Stromkreisen, in denen Spannungsuberhöhungen auftreten können, zu verbessern.The purpose of the invention is to provide overvoltage protection for semiconductor components in circuits in which voltage increases can occur.

Der Schaltung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die als Nebenschluß zu einer Stromrichterschaltung mit einem induktiven Verbraucher in einem Gleichstromkreis hoher Leistung zur Vermeidung von Spannungsüberhöhungen eingeschaltet ist.The circuit is based on the task of a circuit arrangement to create that as a shunt to a converter circuit with an inductive Consumers in a high-power direct current circuit to avoid excessive voltage levels is switched on.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Nebenschluß aus der Reihenschaltung eines Widerstandes und eines gesteuerten Gleichriohters besteht. An die Zündelektrode des gesteuerten Gleichrichters ist ein Schwellwertsohalter angeschlossen, der mit dem Mittelabgriff eines zwischen die Anschlüsse der Versorgungasepannung eingeschalteten Spannung teilers, an den außerdem ein Kondensator angeschlossen ist, der mit seinem zweiten Anschluß an den entsprechenden Gegenpol der Versorgungsapannung geführt ist, verbunden ist. Parallel zum gesteuerten Gleichrichter ist ein Reihenschwingkreis angeordnet Gemäß weiterer Ausbildung ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Sohwellwertschalter eine Vierechichtdiode ist, die mit ihrer Kathode mit der Zündelektrode des gesteuerten Gleichrichters und mit ihrer Anode mit dem Mittelabgriff des Spannung teilers verbunden ist.According to the invention this object is achieved in that the shunt from the series connection of a resistor and a controlled rectifier consists. A threshold value switch is attached to the ignition electrode of the controlled rectifier connected, the one with the center tap between the connections of the supply voltage switched-on voltage divider, to which a capacitor is also connected is, which with its second connection to the corresponding opposite pole of the supply voltage is performed, is connected. A series resonant circuit is parallel to the controlled rectifier arranged According to a further embodiment, the invention is characterized in that that the threshold value switch is a four-layer diode with its cathode the ignition electrode of the controlled rectifier and its anode with the center tap of the voltage divider is connected.

Vorteilhafterweise ist der zu dem Kondensator parallel angeordnete Widerstand stellbar Mit dieser Schaltungsanordnung ist es möglich, Spannungsüberhöhungen in einem Gleichstromzwischenkreis und damit an Stromrichterschaltungen, die vor allem beim Abschalten und Umsteuern von induktiven Belaatungen auftreten, bei höheren Leistungen so zW begrenzen, daß dadurch spannungsempf@indliche Bauelemente,beispielsweise Leistungstransistoren, vor Überspannungen geschützt werden.Advantageously, it is arranged in parallel with the capacitor Resistance adjustable With this circuit arrangement it is possible to control voltage increases in a direct current intermediate circuit and thus to converter circuits that exist before especially when switching off and reversing inductive loads occur at higher Limit performance so that voltage-sensitive components, for example Power transistors to be protected from overvoltages.

Die Erfindung 9011 nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1 das Blockschaltbild eines vom Drehstrnmnetz gespeisten Gleichstromverbraucherkreises Fig. 2 das Schaltbild zur Begrenzung von Spannungsüberhöhungen In Fig. 1 ist eine Gleichrichterschaltung 1 an das Drehsromnetz R, S, T angeschlossen. Der Ausgang der Gleichrichterschaltung 1 ist zur Glättung des pulsierenden Gleichstromes auf einen Zwischenkreis 2 geführt, an den die elektronisohen Schaltelemente 3 zur Ansteuerung des Verbrauchers 4 angeschlossen sind.The invention 9011 in more detail below using an exemplary embodiment explained. In the accompanying drawings, Fig. 1 shows the block diagram a direct current consumer circuit fed by the three-phase network FIG. 2 shows the circuit diagram to limit excess voltage. In Fig. 1 is a rectifier circuit 1 connected to the rotary current network R, S, T. The output of the rectifier circuit 1 is fed to an intermediate circuit 2 to smooth the pulsating direct current, to which the electronic switching elements 3 for controlling the consumer 4 are connected are.

Beim Abschalten und Umsteuern eines induktiven Verbrauchers 4 gibt dieser eine Induktionsspannung ab, die sich mit der gleichgerichteten Betriebsspannung addiert. Diese hohe Spannung wird durch eine parallel zum Zwischenkreis liegende Begrenzerschaltung abgebaut und in Wärme umgesetzt.When switching off and reversing an inductive consumer 4 there this produces an induction voltage, which is related to the rectified operating voltage added. This high voltage is generated by a voltage that is parallel to the intermediate circuit Limiter circuit dismantled and converted into heat.

In Fig. 2 ist die Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung dargestellt.In Fig. 2, the circuit arrangement for voltage limitation is shown.

An den positiven Pol + der Versorgungsspannung ist ein Widerstand RB angeschlossen. In Reihe zu diesem Widerstand R3 liegt ein Thyristor, dessen Kathode auf den negativen Pol - geführt ist. An das Steuergitter des Thyristors ist als Schwellwertschalter eine Vierschichtdiode VD mit ihrer Kathode angeschlossen. Die Anode dieser Vierschichtdiode VD ist mit einem Kondensator 02 verbunden, dessen anderer Anschluß auf den negativen Päl - der Veraorgungspannung geführt ist. Parallel zu diesem Kondensator C2 liegt ein stellbarer Wisderstand R2, der mit einem weiteren Widerstand R1 verbunden ist und mit diesem einen zwischen die Pole der Versorgungsspannung eingeachalteten Spannungsteiler bildet.There is a resistor at the positive pole + of the supply voltage RB connected. In series with this resistor R3 is a thyristor, its cathode to the negative pole - is led. To the control grid of the thyristor is as Threshold switch a four-layer diode VD connected to its cathode. the The anode of this four-layer diode VD is connected to a capacitor 02, whose Another connection to the negative Päl - the supply voltage is led. Parallel to this capacitor C2 is an adjustable Wisderstand R2, which with another Resistor R1 is connected and with this one between the poles of the supply voltage connected voltage divider forms.

Parallel zu dem Thyristor Th ist ein Reihenechwingkreis L, C angeordnet. Solange die Spannung im Gleichstromzwischenkreis einen zulässigen Höchstwert nicht überschreitet, wird die Durchbruchsspannung an der Vierschichtdiode VD nicht erreicht und der Thyristor Thbleibt gesperrt.A series oscillating circuit L, C is arranged parallel to the thyristor Th. As long as the voltage in the DC link does not reach a maximum permissible value exceeds, the breakdown voltage at the four-layer diode VD is not reached and the thyristor Th remains blocked.

Ein proportionaler Teil der Gleichspannung fällt an dem stellbaren Widerstand N ab und mit diesem ist der Wert der zulässigen Höchstspannung einstellbar. Steigt der Spannungsanteil am Kondensator C2 über die Durchbruchsspannung der Vierschichtdiode VD an, so wird der Kondensator C2 über die Steuerstrecke des Thyristors Th entladen, der damit gezündet wird.A proportional part of the DC voltage falls at the adjustable one Resistance N from and with this the value of the maximum permissible voltage can be set. If the voltage component on capacitor C2 rises above the breakdown voltage of the four-layer diode VD on, the capacitor C2 is discharged via the control path of the thyristor Th, which is ignited with it.

Demzufolge wird der Gleichstromzwischenkreis 2 mit dem niederohmigen Widerstand RB belastet und damit die Überspannung herabgesetzt. Gleichzeitig wird der Reihenschwingkreis C1, L angestroßen, wobei der Kondensator C2 umgeladen wird. Beim Zurückachwingen des Reihenschwingkreis es L, C1 wird der Thyristor Th wieder gesperrt.As a result, the DC link 2 with the low resistance Resistor RB is loaded and thus the overvoltage is reduced. At the same time will the series resonant circuit C1, L is triggered, the capacitor C2 being recharged. When the series resonant circuit es L, C1 rewakes up, the thyristor Th becomes again locked.

Eine erneute Zündung des Thyristors Th erfolgt nur, wenn die Spannung àm Kondensator C2 die Durchbruchsspannung der Vierschichtdiode VD wieder überschreitet.A re-ignition of the thyristor Th only takes place when the voltage àm capacitor C2 the breakdown voltage of the four-layer diode VD exceeds again.

Claims

1. Circuit arrangement for voltage limitation in a sliding circuit All shunts to one via a converter circuit are preferably inductive Load, characterized in that the shunt from the series connection of a Resistance (RB) and a controlled rectifier (Th), deen ignition electrode is connected to the output of a threshold switch (VI> VD), and parallel to the controlled rectifier (Th) a series resonant circuit (L, a1) is arranged, and that the threshold switch (VD) with its input on the center tap of a connected between the connections of the supply voltage Voltage divider (R1, R2) to which a capacitor (C2) is also connected is, which with its second connection with the corresponding opposite pole of the supply voltage connected to iat.

2. Circuit arrangement for voltage limiting according to claim 1, characterized characterized in that the threshold value switch (VD) is a four-layer diode which with its cathode with the ignition electrode of the controlled rectifier (Th) and with their anode connected to the center tap of the voltage divider (R1, R2) is.

3. Circuit arrangement for voltage limitation according to claim 1 and 2, characterized in that the one arranged in parallel with the capacitor (C2) Resistor (R2) of the voltage divider (R1, R2) designed as an adjustable resistor is.

L e r s e i t e