-
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