DE2504768A1 - Thyristorsaeule - Google Patents

Description

• Thyristorsäule Die Erfindung betrifft eine Thyristorsäule mit Scheibenthyristoren, die aufeinandergestapelt und federnd gehalten sind, wobei an jeder Seite jedes Scheibenthyristors ein Kühlkörper eingefügt ist, der gleichzeitig zur elektrischen Stromführung dient und zwischen den Kühlkörpern aufeinanderfolgender Scheibenthyristoren jeweils ein Distanzstück angeordnet ist und der von dem Distanzstück gebildete Raum durch einen elektrischen beider überbrückt ist, der mit Ferritkeru nen versehen ist nach Patent (Pr4tentanmeldung P 23 48 207.7).
• Thyristorsäulen ohne Ferritkerne sind beispielsweise aus der J)T-OS 1 914 790 bekannt. Sie werden eingesetzt, wenn mehrere Scheibenthyristoren in Reihe zu schalten sind. Dabei sind mit einer gesonderten Beschaltung die Scheibenthyristoren gegen unzulässige Beanspruchungen zu schützen. Beispielsweise aus dem Buch "Silizium-Stromrichter-Handbuch" der BBC, Baden/ Schweiz, Seite 83, ist es bekannt, hierfür eine RC-BeschaL-tung vorzusehen, bei der allen in Reihe geschalteten Scheibenthyristoren der Thyristorsäule eine gemeinsame Sperrdrossel vorgeschaltet ist und jedem Thyristor der Thyristorsäule ein RC-Glied parallel liegt. Die mehrere Thyristoren jeweils gemeinsame Sperrdros9el besitzt ein großes Bauvolumen und ein großes Gewicht, wodurch das Bauvolumen und das Gewicht des Gerätes in die die Thyristorsäule einzubauen ist, stark beeinflußt wird. Außerdem sind bei dieser 3eschaltung die Widerstände der RO-Glieder für eine relativ hohe leistung auszulegen.
• Bei der Thyristorsäule nach dem Hauptpatent ist zur Besehaltung eine gesonderte Sperrdrossel für jeden Thyristor vorge- Diese gesonderte Sperrdrossel für jeden Thyristor wird durch den Leiter und die Ferritkerne gebildet, die sich in dem von dem Distanzstück aufgespannten Raum befinden. Durch das Distanzstück wird die für die Kontaktierung der Scheibenthyristoren erforderliche Druckkraft ohne Einwirkung auf die Ferritkerne übertragen. Vorteilhaft ist es, das Distanzstück als elektrischen Leiter auszubilden, auf dem die Ferritkerne aufgereiht sind. Bei der Beschaltung dieser Thyristorsäule wird die Strombegrenzung beim Einschalten der Thyristoren nicht wie bei der herkömmLichen Beschaltung durch die Widerstände der RC-G-lieder, sondern durch die jedem Thyristor zugeordnete, gesonderte Sperrdrossel erreicht. Die Widerstände der RO ieder können daher für eine geringe Leistung ausgelegt werden. Außerdem wird das für die gemeinsame Sperrdrossel bei der herksmmlichen Beschn'tung benötigte große Bauvolumen wesentlich verkleinert, da die mit den Ferritkernen aufgebauten Sperrdrosseln weniger Raum als eine gemeinsame Sperrdrossel benötigen. Zur weiteren Verkleinerung des Bauvolumens können die Ferritkerne konzentrisch zueinander angeordnet sein. Es kann jedoch bei dieser Thyristorsäule der Abriß des Sperrverzögerungsstromes zu schädlichen Uberspannungen an den Scheibenthyristoren führen.
• Es besteht die Aufgabe, die Thyristorsäule nach dem Hauptpatent unter Beibehaltung ihrer Vorteile so zu verbessern, daß vom Sperrverzögerungsstrom keine schädlichen Uberspannungen hervorgerufen werden.
• Erfindungsgemäß wh rd diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedem mit Ferritkernen versehenen, elektrischen Leiter ein Kondensator parallel geschaltet ist.
• Diese Kondensatoren können die in den Ferritkernen der Sperrdrosseln infolge des Sperrverzögerungsstromes gespeicherte Energie aufnehmen, wobei die Kapazität der Kondensatoren so bemessen werden kann, daß unzulässige Spanriungsspitzen an den Thyristoren nicht auftreten. Die Kondensatoren werden sich nach Entmagnetisieren der Ferritkerne und nach Verbrauch der Spannungszeitfläche der Ferritkerne wieder über die Ferritkerne entladen, was schlieS1ich zu einer Schwingung zwischen den Kondensatoren und den Ferritkernen Bühri. Vorzugsweise ist zu jedem Kondensator ein Widerstand in Reihe geschaltet. Mit diesem Widerstand wird die erwähnte Schwingung gedämpft. Dabei kann der Widerstand so bemessen sein, daß lediglich eine schwache Dämpfung auftritt.
• Im folgenden wird die erfindungsgemäße Thyristorsäule beispielhaft anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
• Die in Figur 1 gezeigte Thyristorsäule enthält mehrere in Reihe geschaltete Scheibenthyristoren 1, wobei an jeder Seite eines Scheibenthyristors ein Kühlkörper 2 anliegt. Im Aus führungsbeispiel ist eine flüssigkeitsgekühlte Thyristorsäule dargestellt. Kühlkörper zur FlüssigkPitskühlung in einer solchen Thyristorsäule sind beispielsweise aus der DT-OS 2 160 302 bekannt. In Abweichung zum Ausführungsbeispiel können auch luftgekühlte Kühlkörper eingesetzt sein. Auf Anschlußstutzen 3 der Kühlkörper 2 sind Leitungsstücke 4 aufgebracht. Damit ist ein Strömungsweg für das flüssige Kühlmedium gebildet, in dem wenigstens ein Teil der Thyri storen 1 der Thyristorsäule thermisch in Reihe liegen.
• ober Isolierstücke 5 und ein Druckstücke 6 sind die Scheibenthyristoren 1 und die Kühlkörper 2 in ein Gestell eingespannt, das im wesentlichen von zwei Schraubbolzen 7 und 8 und zwei Spannplatten 9 und 10 gebildet ist. Eines der Isolierstücke 5 liegt auf der Spannplatte 10, das andere Isolierstück 5 auf dem Druckstück 6 auf. BezAglich des Aufbaus des Druckstückes 6 wird beispielhaft auf die obengenannte DT-OS 1 914 790 verwiesen. Das Druckstück 6 weist im wesentlichen Tellerfedern 12 als Energiespeicher auf, mit denen eine elastische Druckkraft auf die Kühlkörper 2 und die Scheibenthyristoren 1 sichergestellt ist. Die elektrischen Anschlüsse für die Scheibenthyristoren können direkt an die Kühlkörper 2 gelegt sein, wie es beispielsweise in der bereits genannten DT-OS 2 160 302 beschrieben ist.
• Zwischen den Kühlkörpern 2 von zwei aufeinanderfolgenden Scheibenthyristoren 1 ist bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungabeispiel ein Distanzstück 13 angeordnet, das die Druckkraft von einem Kühlkörper 2 auf den nachfolgenden Kühlkörper 2 überträgt. Auf dem Distanzstück 13, das aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist, sind Ringkerne 14 aus Ferrit aufgereiht, die in der Figur 1 im Schnitt gezeigt sind. Die Ringkerne 14 sind durch Zwischenscheiben 15 getrennt und alle Ringkerne 14, die auf einem Distanzstttck 13 angeordnet sind, befinden sich zwischen zwei Trägersoheiben 16, die an den Bolzen 7 und 8 befestigt sind. Die Ferritkerne 14 bilden zusammen mit dem stromdurchflossenen Distansstück 13 eine Sperrdrossel. Jedes Distanzstück 13 und die auf ihm aufgereihten Ferritkerne 14 sind von einer Rethenschaltung, bestehend aus einem Kondensator 20 und einem Widerstand 21 überbrückt, deren Verbindungsleitung an das Distanzstück 13 geführt ist. Jeder Sperrdrossel, die aus den Ferritkernen 14 und einem Distanzstück 13 gebildet ist, ist also die Serienschaltung aus Kondensator 20 und Widerstand 21 parallel geschaltet.
• Eine Beschaltung der erfindungsgemäßen Thyristorsäule zeigt die Figur 2. Jedem Thyristor 1 ist eine gesonderte Sperrdrossel 17 neben der Beschaltung mit einem RC-Glied 18, 19 zugeordnet. Jede Sperrdrossel 17 ist aus einem Leiter und Ferritkernen 14 aufgebaut, die sich in dem von dem Distanzstück 13 zwischen aufeinanderfolgenden Kühlkörpern 2 auf~gespanntem Raum befinden. Dabei kann, wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 1, das Distanzstück 13 der LeIter sein. Jeder Sperrdrossel 17 ist eine Reihensohaltung aus einem Kondensator 20 und einem Widerstand 21 parallel geschaltet. Die Kapazität der Kondensatoren 20 ist klein gegenüber der Kapazität der Kondensatoren 18. Es wurde bereits erwähnt daß bei dieser Beschaltung in Abweichung von der herkdmmlichen Beschaltung die Strombegrenzung nicht durch die Widerstände 19 der RC-Glieder, sondern durch die den Scheibenthyristoren 1 jeweils zugeordneten Sperrdrosseln 17 erreicht wird. Damit werden die baulichen Vorteile erhalten, die bereits ab gehandelt wurden. Zusätzlich wird mit dem RO-Glied 20 und 2t das jeder Sperrdrossel 17 parallel geschaltet ist, erreicht, daß der Abriß des Sperrverzögerungsstromes nicht zu schädlichen Uberspannungen an den Thyristoren 1 führt Dabei sind Kondensatoren 20 mit kleiner Kapazität vorzusehen, die, wie bereits erwähnt, so bemessen sind, daß sie die in den Ferritkernen 14 der zugehörigen Sperrarossel 17 infolge des Sperrverzögerungsstromes gespeicherte Energie aufnehmen, ohne daß unzulässige Spannungsspitzen am Thyristor auftreten.
• Mit den Widerständen 21 sollen die Schwingkreise, die durch die Kondensatoren 20 und die Sperrdrosseln 17 gebildet werden, nur schwach gedämpft werden. Die Widerstände 21 sind dementsprechend zu bemessen.
• In Figur 3 ist ein Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Thyristorsäule dargestellt, der eine andere Anordnung der Ferritkerne zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zu den Ferritkernen 14 weitere Ferritkerne 14a konzentrisch angeordnet. Wieder ist dem Distanzstück 13 und den Ferritkernen 14a ein RO-Glied 20 und 21 parallel geschaltet. Mit diew ser Ausführungsform l<ßt sich die Baulänge der Thyristorsäule verkleinern. Neben der gezeigten konzentrischen Anordnung der Ferritkerne 14 und 14a sind selbstverständlich auch andere, platzsparende Anordnungen möglich, wobei noch zu erwähnen ist, daß neben dem Distanzhalter 13 noch ein gesonderter Leiter für die Ferritkerne 14 vorgesehen sein kann und daß die Sperrdrossel für jeden der Scheibenthyristoren nicht nur mit Ringkernen, sondern auch mit anderen, im Handel erhältlichen Ferritkernen ausgeführt sein kann.
• Zusammenfassend ist zu betonen, daß mit der erfindungsgemäßen Thyristorsäule ein Aufbau gegeben ist, der einen raumsparenden Einbau der Thyristorsäule in ein Gerät sicherstellt und der die Beschaltung für die Thyristoren wesentlich vereinfacht.
• 2 Patentansprüche 3 Figuren

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Thyristorsäule mit Scheibenthyristoren, die auSeinandergestapelt und federn gehalten sind, wobei an jeder Seite jedes Scheibenthyristors ein Kühlkörper eingefügt ist, der gleichzeitig zur elektrischen Stromführung dient und zwischen den Kühlkörpern aufeinanderfolgender Scheibenthyristoren jeweils ein Distanzstück angeordnet ist und der von dem Distansstück gebildete Raum durch einen elektrischen Leiter überbrückt ist, der mit Ferritkernen versehen ist nach Patent .......... (Patentanmeldung P 23 48 207.759 dadurch gekennzeichnet daß jedem mit Ferrititernen (14) versehenen elektriscElen Leiter (13) ein Kondensator (20) parallel geschaltet ist.
2. 2. Thyristorsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Kondensator (20) ein Widerstand (21) in Reihe geschaltet ist.