DE2519396C3 - Schutzschaltung für Thyristoren - Google Patents
Schutzschaltung für ThyristorenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung für Thyristoren der im Oberbegriff des Patentanspruches
I genannten Art.
Eine derartige Schutzschaltung für Thyristoren ist aus der DT-AS 20 05 724 bekannt. Bei der bekannten
Schutzschaltung ist für ein aus einer Reihenschaltung mehrerer Thyristoren aufgebautes Ventil eine die
Polarität der Spannung über dem Ventil abtastende ' Anordnung vorhanden, die so bemessen ist, daß sie ein
erstes Signal über eine Kippstufe an ein UND-Glied abgibt \venn die Spannung nach einer Kommutierung
negative Polarität bekommt, und daß sie ein zweites Signal direkt an das UND-Glied abgibt, wenn die
ίο Spannung positive Polarität bekommt. Beide Signale
sind über das UND-Glied dem Zündsystem des Ventils zugeführt. Das erste Signal ist ebenfalls einem die
Kippstufe rücksetzenden Zeitgerät zugeführt, welche d-is erste Signal für eine vorbcsiimmte Zeitspanne
verzögert, die der längsten Wiedcrherstellungszeit der
Thyristoren entspricht. Ein Zündsignal an alle Thyristoren des Ventils wird über das UND-Glied nur dann
freigegeben, wenn das zweite Signal innerhalb ocr
genannten Zeitspanne abgegeben wird. Bei der
ό bekannten Schutzschaltung ist eine Überwachung der
besamten Reihenschaltung von Thyristoren vorgesehen,
wobei die gesamte über der Reihenschaltung der Thyristoren liegende Spannung über einen Spannungsteiler
abgegriffen und im Hinblick auf ihre Polarität
überwicht wird. Bei einer derartigen summarischen Überwachung der gesamten Reihenschaltung mit
mehreren Thyristoren werden die unterschiedlichen Eigenschaften der einzelnen Thyristoren nicht berücksichtigt,
da der .Spannungsverlauf über der gesamten
Reihenschaltung keinen Rückschluß auiden Spannungsverlauf an einem einzelnen Thyristor zuläßt. Aufgrund
der unterschiedlichen Eigenschaften der Thyristoren können die Spannungsverläufe an den einzelnen
Thyristoren unterschiedlich sein. Es ist sogar der Fall
denkbar, daß sich im Mittel die einzelnen Spannungsverläufe derart ausgleichen, daß die bekannte Schutzschaltung
überhaupt nicht anspricht, obwohl einer der Thyristoren bereits gefährdet sein kann. Ein weiterer
Nachteil der bekannten Schutzschaltung besteht darin, daß bei einer Störung jeweils sämtliche Thyristoren in
der Reihenschaltung gezündet werden. Dies erfordert unnötig viel Zündenergie, die aus der Anoden-Kathoden-Spannung
des betreffenden Thyristors abgeleitet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Thyristoren in einer Reihenschaltung mehrerer Thyristoren
eine Schutzschaltung gegen Selbstzündung zu schaffen, welche die individuellen Eigenschaften eines
jeden einzelnen Thyristors berücksichtigt und besonders störsicher arbeitet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schutzschaltung mit den im Kennzeichen des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Schutzschaltung wird jeder einzelne Thyristor in einer Reihenschaltung von
Thyristoren gesondert überwacht. Dadurch können auch Thyristoren mit unterschiedlichen Freiwerdezeiten
in Reihe geschaltet werden, da die unterschiedlichen Eigenschaften der Thyristoren individuell berücksichtigt
werden können. Es wird jeweils nur derjenige Thyristor gezündet, der im Hinblick auf eine unzulässige
Selbstzündung gefährdet ist. Hierdurch wird Zündenergie gespart. Durch die Aufteilung in Überwachungseinrichtungen,
die auf Thyristorpotential liegen, und in eine Auswerteeinrichtung, die auf Erdpotential liegt, wubei
potentialtrennende Übertragungseinrichtungen vorgesehen sind, wird die Störsicherheit verbessert.
Die im Patentanspruch 2 angegebene Ausgestaltung
(■/
der erfindungsgemäßen Schutzschaltung ermöglicht
eine weitere Kinsparung von Zündenergie.
Ons Zeitsignal, das von der Auswerfeinrichtung auf
die auf Thyristorpoten'.ial liegende Verknüpfungsschaltung
übertragen wird, kann ein für die Dauer des 1 Jberwachungszeitraumes anstehendes Dauersignal
sein. Hs ist jedoch auch möglich, daß das Zeilsigna! durch am Deginn und am Finde des Überwachungszeit·
raumes liegende Impulse gebildet wird, die einer Kippstufe zugeführt sind. Das Zeitsignal kann auch
durch verschlüsselte Signale zur Kennzeichnung von Deginn und Hnde des Überwachiingszeitraiimes gebildet
sein. Hs ist weiterhin möglich, daß das Zeitsignal durch
einen ;>.m Beginn des Überwaehiingszeitraunies liegenden
Impuls gebildet wird, der einer Zeitstiife ml einer
dem Uberiv.-ichungszeiiriiiim enlsprechenden Vcrzögerungs/eit
zugeführt ist.
Als Übcrwiichungszeiiraum kann die Schon/eil des
betreifenden Thyristors vorgesehen sein, wobei unter Schonzeit eine Zeit verstanden wird, die der Hreiwerdezeit
einspricht, jedoch ohne die Bedingung, dal! der
Thyristor positive Spannung übernehmen kann. Die Schon/eil ist somit größer als die Hreiwerde/eit.
Als Uberwachungszeiiraiini kann auch die theoretische
Stromlührungsdaiier eines Thyristors vorgesehen sein, wobei unter tier Stromfühningsdauer der Winke!
/wischen dem Beginn der Siromführung zweier in der Kommutierung aufeinanderfolgender Ventilzweige verstanden
wird. Die Slromführungsdaiier ergibt sich aus
Frequenz und Pulszahl des Stromrichters unter Berücksichtigung des Oberlappungswinkeis.
Hin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:
Die Zeichnung zeigt drei in Reihe geschaltete Thyristoren 11 I, η 2, «3. denen jeweils eine Zündschaltung
und eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Schutz gegen Selbstzündung zugeordnet sind. Um
die Übersichtlichkeit der zeichnerischen Darstellung zu wahren, sind eine Zündschaltung 19 und eine Schutzschaltung
nur für den Thyristor /; 1 dargestellt. Die Zündschaltung 19 bezieht ihre Energie rus der
Anoden-Kathodcn-Spannung des Thyristors η 1 und kann beispielsweise so aufgebaut sein, wie in der DT-PS
15 38 099 beschrieben ist.
Dem Thyristor /; 1 ist eine auf Thyrisiorpotential
liegende erste Überwachungseinrichtung 1 zugeordnet, der eingangsseitig die über einen Spannungsteiler R 1,
Cl; R 2, C2 abgegriffene Anoden-Kathoden-Spannung über dem Thyristor η 1 zugeführt ist. Die Überwaübungseinrichtung
1 enthält einen Grenzwertmelder 3, beispielsweise einen Kippverstärker, der die am
Spannungsteiler abgegriffene Spannung mit einem vorgegebenen negativen Wert vergleicht, der symbolisch
an einem Potentiometer 4 abgegriffen ist. Der Grenzwertmelder 3 ändert sein Ausgangssignal, wenn
die Spannung über dem Thyristor η 1 den vorgegebenen
negativen Wert unterschreitet. Hierdurch wird eine monostabile Kippstufe 5 mit einer sehr kurzen
Impulsdauer, beispielsweise lOnsec, angestoßen, deren
Ausgangssignal ein erstes Schaltsignal .v I darstellt, das den Deginn der Schonzeit des Thyristors H 1 angibt. Das
erste Schaltsignal ν i kann auch durch eine Überwachung des Laststromcs des Thyristors gewonnen
werden. Dabei ist einem Strommeßwandler ein Grenzwertmelder nachgeschaltct, der sein Ausgangssignal
ändert, wenn der Strom durch den Thyristor Null wird.
Das erste .Schaltsignal ν 1 wird über eine erste
Übertragungseinrichtung i'l an eine Auswerfeinrichtung
8 übertragen. Die erste Übertragungseinrichtung enthält einen Sender 6 mit einer nachgeschalteten
Sendeantenne Sh, sowie empfangsseitig einen Hmpfänger 7 mit einer vorgeschalteten Hmpfangsantenne S7.
Der Hmpfänger 7 beaufschlagt den Hingang der Auswerfeinrichtung 8, die auf Hrdpotential liegt.
Die Auswerfeinrichtung 8 enthält eine bistabile Kippstufe 9 und eine dieser nachgeschaltete monostabile
Kippstufe 10, sowie ein ODER-Glied 11. Das übertragene erste .Schaltsignal setzt die bistabile
Kippstufe 9. die ihrerseits die monostabile Kippstufe 10 anstößt. Die Impulsdauer der monostabilen Kippstufe
IO entspricht einem Überwachungs/eitrauni, für den die
Schon/eil des Thyristors // J oder .seine iheo/e fische
Stromführiingsdaiier gewählt sein können. Die Kippstufe
9 wird vom Zündsteuersignal des Steuersalzes rückgesetzt, das der Auswerfeinrichtung 8 an der
Klemme 20 zugeführt ist. Das Zündsign.il vom Steuersatz und das Zeitsignal s, der monostabilen
Kippstufe 10 werden im ODHR-Glied 11 zusammengefaßt und über eine zweite Übertragungseinrichtung Vl
gesendet. Die zweite Übertragungseinrichtung /'2 enthält einen Sender 12 mit einer nachgeschalieien
Sendeantenne .S' 12 sowie einen Hmpfänger Π mit einer
vorgeschalteten Hmpfangsantenne .S'1 3. Die Übertragungseinrichtung
112 dient — wie ersichtlich — auch
zur Übertragung der Zündsignale eines Steuersatzes, l-'ür die erfindungsgemäße Schutzschaltung braucht
daher keine eigene weitere Übertragungseinrichtung vorgesehen werden.
Dem Thyristor η 1 ist eine auf Thyristorpotential
liegende zweite Überwachungseinrichtung 2 zugeordnet, der eingangsseitig ebenfalls die über dem
Spannungsteiler Ri, Ci; R 2, C2 abgegriffene Spannung
über dem Thyristor /j I zugeführt ist. Diese zweite Überwachungseinrichtung 2 enthält einen Grenzwertmelder
21, beispielsweise einen Kippverstärker. der die Spannung über dem Thyristor η 1 mit einem vorgegebenen
positiven Spannungswerl vergleicht, der symbolisch an einem Potentiometer 22 abgegriffen ist. Das zweite
.Schallsignal s 2 der zweiten Überwachungseinrichtung 2 und das vom Hmpfänger 13 empfangene Zeitsignal s.
werden einer Verknüpfungsschaltung 14 zugeführt und dort in einem UND-Glied 15 konjunktiv miteinander
verknüpft. Die Verknüpfungsschaltung 14 steuert die Zündschaltung 19 zur Abgabe von Ziindimpulsen an die
Steuerstrecke des Thyristors /; 1 an, wenn während des
Zeitsignals s, vom Hmpfänger 13 das zweite .Schaltsignal .s 2 von der Überwachungseinrichtung 2 erscheint. Die
Dauer des Zündimpulses richtet sich nach den speziellen
Hrfordernissen des Thyristors η I. LJm den Bedarf an Zündleistung klein zu halten, kann der Zündinipuls nach
einer kurzen Zeitspanne, beispielsweise wenigen Mikrosekunden, wieder abgebrochen werden. Hierzu wird das
Ausgiiigssignal des UND-Gliedes 15 über ein Invertierglied
17 einer monostabilen Kippstufe 18 mit einer entsprechend kurzen Impulsdauer zugeführt, deren
Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal des UND-Gliedes 15 in einem ODER-Glied 16 disjunktiv
verknüpft wird. Das ODHR-Glicd 16 wird somit nach Ablauf der Impulsdauer der niolioSlabileil Kippstufe 18
gesperrt und der Zündimpuls damit beendet.
Als Überlragungseinrichtungcn Ui bzw. 112 können
auch optoelektronische Sender und Hmpfänger verwendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Schutzschaltung für die Thyristoren in einer Reihenschaltung mehrerer Thyristoren, denen jeweils
eine auf Thyrisiorpoiential liegende Zündschaltung zugeordnet ist, die ihre Energie aus der
Anoden-Kathoden-Spannung des betretfenden Thyristors bezieht, bei der eine erste Überwachungseinrichtung
vorgesehen ist, die bei einer negativen Spannung ein erstes Schaltsignal auf eine ein
Zeitglied enthaltende Auswerteeinrichiung gibt, deren für einen Überwachungszeitraum anstehendes
Zeitsignal einem Eingang einer konjunktiven Verknüpfungsschaltung zugeführt ist, und bei dtr eine
/weite Überwachungseinrichtung vorgesehen ist. die bei positiver Spannung ein zweites Schaltsignal
erzeugt, das dem zweiten Eingang der konjunktiven Verknüpfungsschaltung zugeführt ist, wobei deren
Ausgang mit dem Zündsteuereingang der Zündschaltung in Wirkverbindung steht, gekennzeichnet
durch folgende Merkmale:
a) Jedem Thyristor (z. B. η 1) ist eine eigene, auf
Thyristorpotential liegende erste Überwachungseinrichtung (I) zugeordnet, die ein erstes
Schaltsignal (s 1) erzeugt, wenn der Strom im betreffenden Thyristor (n I) zu Null wird oder
wenn die Spannung über dem betreffenden Thyristor (n I) einen vorgegebenen negativen
Wert unterschreitet,
b) jeder derartigen ersten Überwachungseinrichtung (1) ist eine erste potentialtrennende
Übertragungseinrichtung (UX) nachgeschaltet, die das erste Schaltsignal ('.si) an eine auf
Erdpotential liegende Auswerteeinrichuing (8) übertragt,
c) der Auswertecinrichtung (8) ist eine zweite potentialtrennende Übertragungseinrichtung
(772) nachgeschaltet, die das betreffende Zeitsignal auf die auf Thyristorpotential liegende
Verknüpfungsschaltung (14) überträgt,
d) jedem Thyristor (z. B. π 1) ist eine eigene, auf Thyristorpotential liegende zweite Überwachungseinrichtung
(2) zugeordnet, die bei einem vorgegebenen positiven Spannungswert über dem betreffenden Thyristor (n 1) ein zweites
Schaltsignal (s 2) erzeugt und der Verknüpfungsschaltung^) zuführt,
e) die Verknüpfungsschaltung (14) steuert die Zündschaltung (19) /ur Abgabe von Zündimpulsen
an den betreffenden Thyristor (n 1) an, wenn wahrend des Zeitsignals (s,) das zweite Schaltsignal
(s 2) bereits erscheint.
2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung (14)
in bekannter Weise ein konjunktives Verknüpfungsglied (15) für das Zeitsignal (s,) und für das zweite
Schaltsignal (s 2) und eine monostabile Kippstufe (18) mit einer der gewünschten Zündimpulsdauer
entsprechenden Verzögerungszeit enthält.
Priority Applications (4)
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CA251,426A CA1054218A (en) | 1975-04-30 | 1976-04-29 | Circuit arrangement for protecting thyristors |
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DE2519396A1 DE2519396A1 (de) | 1976-11-04 |
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