DE2549463C3 - Anordnung zur Erzeugung negativer Gateströme in einem Thyristor - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung negativer Gateströme in einem Thyristor entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine derartige Anordnung ist durch die US-PS 3622806 bekannt.

Bei Erstellung von insbesondere i.rittel- und höherfrequenten Umrichtcrschaltuiigen ist os erwünscht, die Freiwerdezeit von Thyristoren nerabzusetzen. Unter Freiwerdezeit versteht man den notwendigen Mindestwert der Schonzeit, gerechnet vom Zeitpunkt ties Anodenstrom-Nulldurchgangs bis zur frühest zulässigen Wiederkehr positiver Sperrspannung, d. h. die Zeit, in der der Thyristor von überschüssigen Ladungsträgern frei wird.

Bei der Entwicklung neuer Thyristoren kann die Freiwerdezeit wesentlich durch negative Gateströme vermindert werden. Diese negativen Gateströme unterstützen den Abbau der noch im Kristall nach der Stromführung verbleibenden Ladungsträger. Der negative Gateimpuls muß abci nach dem Nulldurchgang des Anodenstromes erzeugt werden. Der zeitliche Verlauf von Anodenstrom und Anodenspannung beim Umschalten des Thyristors vom Durchlaß- in den Sperrzustand ist in Fig. 1 dargestellt. Nach dem Durchlaßzustand (Anodenstrom i_F ) steigt der .Sperrstrom ι_Λ des Thyristors im Sperrzustand bis zur Bildung der Sperrspannung U_tp an, um anschließend abzusinken Die Zeitspanne vom Ansteigen bis /um endgültigen Absinken des Sperrstromes laßt sich durch einen negativen Gatestrom wesentlich verkürzen.

In der US-PS 3 335 2¹M und in der DF.-OS 2 20°461 sind Anordnungen zur Erzeugung negativer Gateströme über schaltbare Transistoren beschrieben, Dabei erfolgt die Einschaltung über externe Si^ gfiale, über deren Ursprung nichts näheres ausgesagt ist,

Die eingangs angegebene US-PS 3 622 806 gibt eine Einrichtung zur Erfassung des sperrfähigen Zustands des dann mit einem negativen Gatestrom zu beaufschlagenden Thyristors an. Als Spannungsquelie für den Gatestrom dient ein Wandler parallel zur Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors. Der sperrfähige Zustand des Thyristors wird über den Anstieg der wiederkehrenden Sperrspannung zwischen Anode und Kathode erfaßt. Diese Sperrspannungserfassung ist allerdings bei hohen Spannungen von der Dimensionierungder Bauteile her, insbesondere wegen iarer Hochspannungsisolierung, sehr aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zur Erzeugung eines negativen Gatestromes in einem Thyristor zu schaffen, bei der auch bei hohen Spannungen die Einrichtung zur Erfassung des spe~rfähigen Zustands des Thyristors einen nur geringen Dimensionierungsaufwand erfordert.

Diese Aufgabe wird gemä der Erfindung bei einer Anordnung der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die Erfindung macht von der Erkenntnis Gebrauch., daß die Gatespannung analog dem Anodenstrom verläuft, daß mithin mit einer Erfassung der Gate-Kathodenspannung genau der Zeitpunkt bestimmt werden kann, der zum Einschalten des negativen Gatestromes am günstigsten in Hinblick auf die Wiedergewinnung der Sperrfähigkeit des Thyristors ist. Der hierdurch bedingte zusätzliche Aufwand ist gering.

Anhand eines in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispielssoll die Erfindung naher erläutert werden.

Parallel zur Gate-Kathoden-Strecke eines Thyristors 4 ist eine Reihenschaltung der Emitter-Kollektor-5itrecke eines Transistors 2 und eines Kondensators 5 mit parallelgeschalteter Spannungsquelie 6 angeordnet. Zur Ermittlung des sperrfähigen Zustands des Thyristors 4 ist zwischen dessen Gate und Kathode ein Erfassungsglied 3 geschaltet, das die Gatespannung erfaßt. Dabei ist der Ausgang der Einrichtung zur Erfassung des sperrfähigen Zustands des Thyristors 4, also der Ausgang des Erfjssungsgüeds 3, mit der Basis des Transistors 2 verbunden.

Sobald die entsprechend dem Anodenstrom verlaufende Gatespannung einen bestimmten Wert erreicht, der einen um Einschalten des negativen Gatestromes günstigen Zeitpunkt bedeutet, wird die Basis des Transistors 2 vom F.rfassungsglied 3 angeregt

Um einen störenden Einfluß des negativen Gatesuornes auf das Erfassungsglied 3 zu vermeiden, kann in das F.rfassungsglied 3 ein Zeitglied mit Seibsthal tung eingebaut werden.

Die Übertragung des Zündimpulses fur den Thyristoi 4 erfolgt über einen Impulsübertrager 8, der durch eine optoelektronische Übertragungsstrecke ersetzt werden kann. Eine Diode 7 entkoppelt den Zündimpuls-Übcrtragungskreis vom Stromkreis zur Erzeugung des negativen Gatestromes. Die Energie für die Spannungsquelle 6 kann über einen Transformator oder - wie dargestellt - aus dem Bcschaltungskreis des Thyristors 4 mit Hilfe eines der Reihenschaltung von Beschaitüngswiderstand und Be^j schalturtgskondensatör in Reihe geschalteten Wandlers in an sich bekannter Weise mit einer an der Sekundärwicklung angeschlossenen Glcichrichtcranordnung gewonnen werden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Erzeugung negativer Gateströme in einem Thyristor unter Einsatz einer Einrichtung zur Erfassung des sperrfähigen Zustands des Thyristors, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

   a) parallel zur Gate-Kathoden-Strecke des Thyristors (4) ist eine Reihenschaltung der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors (2) und eines Kondensators (5) mit parallelgeschalteter Spannungsquelle (6) angeordnet.

   b) Die Einrichtung (3) zur Erfassung des sperrfähigen Zustands des Thyristors (4) ist zwischen Gate und Kathode des Thyristors (4) geschaltet.

   c) Der Ausgang der Einrichtung (3) zur Erfassung des ,perrfähigen Zustands des Thyristors (4) ist mit der Basis des Transistors (2) verbunden.

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