DE2614607B2 - Steuereinrichtung für ein Thyristor-Stromrichterventil - Google Patents
Steuereinrichtung für ein Thyristor-StromrichterventilInfo
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Description
für ein Thyristor-Stromrichterventil der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus der DE-OS
23 28 771 bekannten Art
nismäßig schmale Zündimpulse zur Ansteuerung der Thyristoren verwendet, wodurch die hohen Leistungsverluste bei Verwendimg verhältnismäßig breiter
Zündimpulse vermieden werden. Bei der bekannten Steuerschaltung wird das zum Zünden jedes Thyristors
erforderliche Signal nur zu Beginn des Zeitraumes angelegt, in dem der Thyristor leiten soll. Der Strom
hört jedoch während des Zeitraumes, währenddessen der Thyristor leitend wird, auf zu fließen, wenn während
der Zeit, während der der Thyristor leiten soll, an den
Thyristor eine Sperrspannung angelegt wird, oder wenn der Zeitraum, währenddessen die Sperrspannung
anliegt, länger ist als die Zeit, die erforderlich ist um alle
Thyristoren in den nichtleitenden Zustand zu bringen. Wenn der Zeitraum, währenddessen die Sperrspannung
anliegt, jedoch kürzer ist als die Ausschaltzeit eines der das Thyristor-Stromrichterventil bildenden Thyristoren,
dann wird der Thyristor oder werden die Thyristoren, deren Ausschaltzeit kürzer als der Zeitraum ist
währenddessen die Sperrspannung anliegt in den
nichtleitenden Zustand versetzt und bleiben in diesem
Zustand, wenn danach eine Durchlaßspannung angelegt wird. Der bzw. die Thyristoren können nicht in den
nichtleitenden Zustand übergehen, sondern bleiben im leitenden Zustand, wenn dann die Durchlaßspannung
angelegt wird. Aus diesem Grunde liegt nur am leitenden bzw. den leitenden Thyristoren der in Reihe
geschalteten Thyristoren eine Spannung an und es kann gegebenenfalls an einem Thyristor die gesamte
Spannung anliegen, so daß dieser zerstört wird. Sind die
Thyristoren parallel geschaltet, so fließt ein entsprechend großer Strom nur zu dem Thyristor, der sich nicht
im leitenden Zustand befindet. Dieser Thyristor bleibt dann leitend, so daß die Gefahr groß ist, daß der
Thyristor, der nicht in den nichtleitenden Zustand
versetzt werden kann, zerstört wird.
Der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Steuereinrichtung für ein Thyristor-Stromrichterventil zu schaffen, bei der die Gefahr der
Zerstörung von Thyristoren möglichst gering ist, wobei die Einrichtung wenig Leistung aufnehmen und kleine
Abmessungen aufweisen soll.
Mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung kann verhindert werden, daß die Thyristoren nur teilweise
gezündet werden, weil der Zündimpuls an jedem Thyristor zu der Zeit anliegt, zu der an alle Thyristoren
eine Spannung in Durchlaßrichtung angelegt wird. Da die Sperrspannungsperiode an einem Thyristor mit
vergleichsweise großem Ladungsträgerrest, insbeson
dere an dem Thyristor mit dem größten Ladungsträger
rest erfaßt wird, waren sämtliche Thyristoren ausgeschaltet, wenn die erfaßte Sperrspannung über eine
vorbestimmte Zeitdauer hinaus ansteht. Da andererseits
die Durchlaßspannung an einem Thyristor mit vergleichsweise kleinem Ladungsträgerrest, insbesondere
an dem Thyristor mit dem kleinsten Ladungsträgerrest
erfaßt wird, liegt an allen restlichen Thyristoren die DurchlaBspannung an, wenn diese an dem Thj ristor mit
dem kleinsten Ladungsträgerrest festgestellt wird.
Somit läßt sich die Gefahr ausschließen, daß an einem oder an mehreren Thyristoren eine zu hohe Spannung
anliegt
Da ferner die Durchlaß- und die Sperrspannung jeweils nur aa einem Thyristor gemessen werden,
braucht der Spannungsdetektor keine hohe Spannungsfestigkeit zu haben. Darüber hinaus läßt sich die Anzahl
der Spannungsdetektorexi vermindern.
Darüber hinaus kann kein Thyristor während der Leitungsperiode in den nichtleitenden Zustand gebracht
werden, weil der Zündimpuls zwangsweise bereitgestellt wird, wenn an allen Thyristoren die Spannung in
Durchlaßrichtung anliegt Weiterhin können die Durchlaß- und Sperrspannungen an den jeweiligen fhyristo-
ren leicht gemessen und ermittelt werden, weil die Durchlaß- und Sperrspannung an einem speziell
ausgewählten Thyristor ermittelt wird. Dies ermöglicht eine Steuereinrichtung, durch die die Thyristoren auf
sichere, stabile Weise gesteuert werden können.
Mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist es weiter leicht möglich, festzustellen, ob die Durchlaßspannung an allen Thyristoren eines Thyristor-Stromventils anliegt
Ferner ist es möglich festzustellen, ob der Zeitraum, währenddessen die Sperrspannung an allen Thyristoren
anliegt, länger als eine vorgegebene Zeitspanne ist.
Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 6.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für Thyristor-Strom-
richterventile,
F i g. 2 die im Zusammenhang mit der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung auftretenden Signalverläufe,
F i g. 3 eine schematische Darstellung des in F i g. 1 dargestellten Thyristor-Stromrichterventils,
F i g. 5 eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, insbes. für den Wechselrichter
nach F i g. 4,
F i g. 6 Signalverläufe, die bei der in F i g. 5 dargestellten Schaltung auftreten,
F i g. 7 eine dritte Ausführungsform der Steuereinrichtung,
F i g. 8 ein viertes Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung und
F i g. 9 eine fünfte Ausführungsform der Zündbefehlsgeber.
In F i g. 1 ist das Schaltungsbild einer Steuereinrichtung für ein Thyristor-Stromrichterventil dargestellt.
Die Schaltungsanordnung weist Thyristoren 11 bis 1 η, ω
Anschlüsse 40 und 41 des Thyristor-Stromrichterventils, Widerstände 21 bis 2n und Kondensatoren 31 bis 3n auf,
wobei die Widerstände und Kondensatoren dazu dienen· die geteilte Spannung für jeden Thyristor gleich
zu machen. Es sei angenommen, daß der Thyristor 11
dieser Thyristoren 11 bis In einen größten Wert an
verbleibenden, gespeicherten Ladungsträgern (Qr) und der Thyristor 12 "iinen kleinsten Wert an verbleibenden,
gespeicherten Ladungsträgern besitzt Ein Sperrspannungsdetektor 42 und ein DurchlaSspannungsdetektor
43 erzeugen jeweils während eines Zeitraumes Ausgangssignale, während dem eine Sperrspannung bzw.
eine DurcHaßspannung an dem jeweiligen Thyristor auftritt Ein Zündbefehlsgeber 44 stellt immer dann
einen Zündimpuls bereit, wenn das Thyristor-Stromrichterventil gezündet werden solL Ein erstes Flip-Flop
45 wird von dem von dem Zündbefehlsgeber 44 kommenden Zündimpuls gesetzt und von einem
Ausgangssignal einer nachfolgend noch zu beschreibenden, aus einer Zeitsteuerstufe bestehenden Rücksetzeinrichtung 46 rückgesetzt Die Zeitsteuerstufe 46 stellt ein
Ausgangssignal zum Rücksetzen des Flip-Flops 45 bereit, wenn die Dauer des Ausgangssignals des
Sperrspannungsdetektors 42 eine vorgegebene Zeitspanne Ti übersteigt Ein erstes UND-Glied 47 stellt ein
Ausgangssignal bereit, wenn der Durchlaßspannungsdetektor 43 und das Flip-Flop 45 gleichzeitig Ausgangssignale erzeugen. Eine Differenzierstufe 48 erzeugt einen
Impuls an der Anstiegsflanke des vom UND-Glied 47 bereitgestellten Signals. Ein Impulsverstärker 49 verstärkt den von der Differenzierstufe 48 erzeugten
Impuls und legt einen Zünd- oder Torimpuls über einen Impulstransformator 50 allen Thyristoren an.
Anhand der in F i g. 2 dargestellten Signalverläufe soll die Arbeitsweise der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform beschrieben werden.
Das Flip-Flop 45 wird gesetzt, wenn das Zündsignai
vom Zündbefehlsgeber 44 bereitgestellt wird. Gleichzeitig erhalten die Thyristoren 11 bis In die Spannung in
Vorwärtsrichtung angelegt, so daß die UND-Bedingung dadurch befriedigt wird, daß am Ausgang des Flip-Flops
45 und des Durchlaßspannungsdetektors 43 Signale auftreten. Daher tritt am Ausgang des UND-Gliedes 47
ein Signal auf, so daß ein Torsignal erzeugt wird, welches alle Thyristoren des Thyristor-Stromrichterventils zündet Daher bricht die über den Thyristoren 11
bis In anliegende Spannung in Vorwärtsrichtung zusammen, und am Ausgang des Durchlaßspannungsdetektors 43 tritt kein Signal auf. Dann wird jedem der
Thyristoren 11 bis In und damit dem Thyiistor-Stromventil die Sperrspannung angelegt, wenn der Zeitraum,
in dem das Thyristor-Stromrichterventil leitet, beendet ist. Der Strom geht von einem Thyristor-Stromrichterventil auf einen anderen Zweig des Stromrichters über
und die restlichen gespeicherten Ladungsträger an den jeweiligen Thyristoren 11 bis 1 η verschwinden. In F i g. 2
ist die Spannung am Thyristor 11, die einen maximalen Wert für die restlichen gespeicherten Ladungsträger
annimmt, mit Vl und die Spannung am Thyristor 12, die
den kleinsten Wert der restlichen gespeicherten Ladungsträger aufweist mit V 2 bezeichnet Die
Spannung zwischen dem übrigen Thyristoren 13 bis In liegt zwischen diesen Spannungen Vi und V2. Der
Zeitraum, in dem die Rückwärtsspannung am Thyristor 11 anliegt, der von den übrigen Thyristoren der letzte ist,
reicht normalerweise aus, die Thyristoren 11 bis In in
den nichtleitenden Zustand zu versetzen, so daß die Vorwärtsspannung, die an das Thyristor-Stromrichterventil nach Ende des Zeitraumes der Rückwärtsspannung angelegt wird, unter den jeweiligen Thyristoren
gleichmäßig aufgeteilt wird. Dabei wird das Flip-Flop 45 nach Verstreichen des Zeitraumes T0 durch das
Ansteigen des Ausgangssignals des Sperrspannungsdetektors 42 rückgesetzt. Die Zeitsteuerstufe 46 stellt
jedoch kein Ausgangssignal bereit, wenn die Sperrspannung so klein ist, daß sich die Spannungen V1 und V2 in
der in F i g. 2 gestrichelt dargestellen Weise ändern, und wenn dann die Dauer des vom Sperrspannungsdetektor
42 bereitgestellten Ausgangssignals kürzer ist als der Zeitraum 7o. Daher wird das Flip-Flop 45 nicht
zurückgesetzt, so daß am UND-Glied 47 ein Ausgangssignal auftritt, das alle Thyristoren mit dem Zündsignai
versorgt und das Thyristor-Stromrichterventil zu einem Zeitpunkt wieder in den leitenden Zustand versetzt,
wenn die Spannung V2 auf die Durchlaßspannung ansteigt.
Der Zeitraum 7J der Zeitsteuerstufe 46 wird etwas größer gewählt als der größte Wert der jeweiligen
Zeiträume, in denen die Thyristoren 11 bis In nichtleitend sind. Der Nachteil, daß der Zündimpuls dem
Thyristor-Stromrichterventil sofort nach Ausschalten nur einiger der Thyristoren 11 bis In angelegt wird, so
daß eine zusätzliche Spannung an die ausgeschalteten Thyristoren angelegt werden muß, kann bei einer
solchen, zuvor beschriebenen Schaltung verhindert werden, bei der der Zündimpuls nochmals zu einem
Zeitpunkt erzeugt wird, wenn die Dauer des Ausgangssignals vom Sperrspannungsdetektor 42 kürzer ist als
der von der Zeitsteuerstufe 46 festgelegte Zeitraum 7o, der in der zuvor beschriebenen Weise ausgewählt
wurde, und zwar im Hinblick darauf, daß die am Thyristor 11 anliegende Sperrspannung von kürzester
Dauer ist, bezogen auf die übrigen Thyristoren. Dies ist ohne weiteres deshalb verständlich, weil alle Thyristoren
11 bis In wieder in den leitenden Zustand versetzt
werden, wenn die Dauer des vom Sperrspannungsdetektor 42 bereitgestellten Signals kürzer als der
Zeitraum T0 ist, wogegen die Thyristoren 11 bis In in
den nichtleitenden Zustand versetzt werden, wenn die Dauer des vom Sperrspannungsdetektor 42 bereitgestellten
Signals länger als der Zeitraum 7ö ist, weil die jeweilige Dauer der Sperrspannung, die an die anderen
Thyristoren 12 bis In angelegt werden, langer ist als der
Zeitraum 7"0, der andererseits länger ist als der
Maximalwert der jeweiligen Ausschaltdauer. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispie! wird der Torimpuls
erzeugt, wenn die über dem Thyristor 12 liegende Spannung V'2 die Durchlaßspannung erreicht Zu
diesem Zeitpunkt nehmen die an den Thyristoren 11 und 13 bis In, nicht aber am Thyristor 12 anliegenden
Spannungen den Durchlaß-Spannungswert an, weil sie über der über dem Thyristor 12 liegenden Spannung V 2
liegen. Dadurch wird sichergestellt, daß alle Thyristoren
11 bis In gezündet werden. Es sei angemerkt daß zum
zuvor erwähnten Zündzeitpunkt dem Thyristor 11 mit den meisten, restlichen, gespeicherten Ladungsträgern
eine Durchlaßspannung angelegt wird, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist, wobei der Wert dieser Durchlaßspannung
jedoch so klein ist daß er hinsichtlich der Unregelmäßigkeiten der restlich gespeicherten Ladungsträger
in den Thyristoren 11 bis 1 η im Vergleich zu der Durchlaß-Stehspannung der Thyristoren vernachlässigbar
ist
Bei einer solchen Schaltungsanordnung ist es möglich, das Thyristor-Stromrichterventil durch schmale Zündimpulse
zu steuern, ohne Gefahr laufen zu müssen, daß Thyristoren auch bei nicht übereinstimmenden, streuenden
Eigenschaften der Thyristoren beschädigt oder zerstört werden. Es kann daher eine kostengünstige und
sehr zuverlässige Steuereinrichtung geschaffen werden, weil nicht so viel Leistung wie bei den Systemen mit
breiten Zündimpulsen erforderlich ist und weil die Schaltungsanordnung wesentlich einfacher aufgebaut
sein kann.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Sperrspannungsdetektor 42 an den Thyristor mit
dem größten Wert an restlich gespeicherten Ladungsträgern und der Durchlaßspannungsdetektor 43 mit
dem Thyristor mit dem kleinsten Wert für die restlich gespeicherten Ladungsträger verbunden. Die Detektoren
42 und 43 können jedoch auch mit wenigstens einem der Thyristoren mit vergleichsweise großen und kleinen
Werten für die restlichen, gespeicherten Ladungsträger verbunden sein, d. h. es ist nicht unbedingt erforderlich,
daß die Detektoren 42 und 43 mit den Thyristoren mit den größten und kleinsten Werten an restlichen
Ladungsträgern verbunden sind, wenn die Kennlinien und Eigenschaften der Thyristoren nicht zu stark
streuen.
An sich sollten alie Thyristoren an DurchlaSspannungsdetektoren
und Sperrspannungsdetektoren angeschlossen werden. Eine derartige Schaltung wäre jedoch
recht teuer.
Die restlichen, gespeicherten Ladungsträger hängen bei den Thyristoren von der Temperatur ab. Daher muß
beim Aufbau des Thyristor-Stromrichterventils darauf geachtet werden, an welche Thyristoren die Durchlaßspannungsdetektoren
und die Sperrspannungsdetektoren angeschlossen werden.
In Fig.3 ist beispielsweise ein Aufbau der Schaltungsanordnung
eines Thyristor-Stromrichterventils dargestellt. In dieser Schaltungsanordnung sind mehrere
in Reihe geschaltete Thyristoren 111 bis In3, welche
jeweils in Zeilengruppen 51 bis 5n zusammengefaßt sind, angeordnet. In Fig.3 befinden sich in jeder Zeile
drei Thyristoren. Es können jedoch auch mehr Thyristoren pro Zeile vorgesehen sein. Die Zeilen 51 bis
5n sind übereinander gestapelt. Das Thyristor-Stromventil ist mit einem Gehäuse 60 umgeben, an dessen
unterem Teil ein Gebläse, Ventilator oder Lüfter 61 angeordnet ist. Der Ventilator 61 versorgt die
Thyristoren 111 bis In mit einem Kühlmedium, beispielsweise mit Luft oder öl, um die Thyristoren zu
kühlen. Das Gehäuse 60 ist mit Anschlüssen 40 und 41 für das Thyristor-Stromrichterventil versehen.
Das Kühlmedium wird mittels des Ventilators 61 umgewälzt und strömt entsprechend den in Fig.3
gestrichelt dargestellten Linien durch das Thyristor-Stromrichterventil. Die Temperatur im Thyristor-Stromrichterventil
ist in der Nähe der Thyristoren, die sich nahe beim Ventilator 61 befinden, niedriger und bei
den Thyristoren, die sich weiter vom Ventilator 61 entfernt befinden, höher, weil das Kühlmedium bei den
so letztgenannten Thyristoren bereits angewärmt ist Die restlichen gespeicherten Ladungsträger bzw. der
Ladungsträgerrest eines Thyristors hängt von der Temperatur ab und steigt mit höheren Temperaturen
an. Daher wird beispielsweise vorgeschlagen, den Thyristor mit dem größten Ladungsträgerrest in der
Nähe des Ventilators 61 und den Thyristor mit dem kleinsten Ladungsträgerrest vom Ventilator 61 entfernt
anzuordnen. Dadurch besteht die Möglichkeit die Absolutwerte der Ladungsträgerreste bei den Thyristoren
umzukehren, derart, daß der kleinere Ladungsträgerrest eines Thyristors größer wird und umgekehrt
Ersichtlich ist es also nicht möglich, die Durchlaßspannung am Thyristor mit einem kleinen Ladungsträgerrest
und die Sperrspannung an einem Thyristor mit großem Ladungsträgerrest abzugreifen. Daher ist der Thyristor
111 mit kleinem Ladungsträgerrest als Element an dem die Durchlaßspannung abgegriffen wird, an einer Stelle
niederer Temperatur und der Thyristor In 1 mit großem
Ladungsträgerrest als Element, an dem die Sperrspannung
abgegriffen wird, an einer Stelle hoher Temperatur angeordnet, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist.
Die Spannung zwischen der Anode und der Kathode des Thyristors 111 wird abgegriffen und betätigt eine
lichtemittierende Diode 62. wenn die Durchlaßspannung an den Thyristor 111 gelegt wird. Die Diode 63
verhindert, daß die Sperrspannung an der lichtemittierenden Diode auftritt und ein Widerstand 64 begrenzt
den durch die lichtemittierende Diode fließenden Strom. Eine lichtemittierende Diode 65 liegt zwischen der
Anode und der Kathode des Thyristors In 1 mit einem
großen Ladungsträgerrest, die Licht emittiert, wenn an den Thyristor InI eine Sperrsoannung anliegt. Die
Diode 66 verhindert, daß die Durchlaßspannung an der !ächtemittierenden Diode 65 auftritt und ein Widerstand
67 begrenzt den durch die lichtemittierende Diode 65 fließenden Strom. Das von den lichtemittierenden
Dioden 62 und 65 emittierte Licht wird über Lichtleiter
68 bzw. 69 den Phototransistoren 70 und 71 zugeführt. Die Phototransistoren 70 und 71 stehen mit einer
Versorgungsquelle 72 und mit Widerständen 73 bzw. 74 in Verbindung. An den Widerständen 73 und 74 können
über die Anschlüsse 75 und 76 die Signale, die dem den Phototransistoren 70 und 71 übertragenen Licht
entsprechen, abgegriffen werden. Der Phototransistor 70 wird in den leitenden Zustand versetzt und ein Strom
fließt durch den Widerstand 73. so daß an der Klemme 75 eine Spannung auftritt, wenn am Thyristor 111 eine
Durchlaßspannung auftritt und die lichtemittierende Diode 62 Licht aussendet. In entsprechender Weise tritt
an der Klemme 76 eine Spannung auf, wenn am Thyristor InI eine Sperrspannung anliegt. Dadurch
wird sichergestellt, daß der Ladungsträgerrest beim Thyristor 111 kleiner ist als der bei anderen Thyristoren,
und daß der Ladungsträgerrest beim Thyristor In3
größer ist als bei irgendeinem anderen Thyristor, und zwar auch dann, wenn Strom durch die Thyristoren 111
bis In3 fließt, wodurch die Temperatur ansteigt.
Dadurch arbeitet die Torsteuerschaltung zufriedenstellend und es wird verhindert, daß das Thyristor-Stromrichterventil
ausfällt oder zerstört wird.
Fig.4 zeigt einen Wechselrichter, der dreiphasige
Wechselstrom-Ausgangsgrößen erzeugt. Die Thyristor-Stromrichterventile 81 bis 86 sind mit der Gleichstromquelle
80 in einer Brückenschaltung verbunden. Jedes Thyristor-Stromrichterventil 81 bis 86 besteht aus der
Reihenschaltung mehrerer Thyristoren. Bei dem auf diese Weise geschalteten Wechselrichter ist die Periode,
während der ein Thyristor-Stromrichterventil leitet, 120°, gemessen entsprechend dem Phasenwinkel des
Wechselstrom-Ausgangssignals.
Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der
die Erfindung im Zusammenhang mit dem in Fig.4 dargestellten Wechselrichter verwendet wird. Die
Schaltung von Fig.5 unterscheidet sich von der in
F i g. 1 dargestellten Schaltung darin, daß ein zweites Flip-Flop 87 hinter dem Zündbefehlsgeber 44 vorgese
hen ist, das dem Flip-Flop 45 über ein UND-Glied 88 ein Rücksetzsignal liefert, wenn am Ausgang des zweiten
Flip-Flops 87 und am Ausgang der Zeitsteuerstufe 46 ein Signal auftritt Die übrige Schaltung soll hier nicht
nochmals beschrieben werden, da es bereits anhand von F i g. 1 geschehen ist
Anhand von F i g. 6 soll die Arbeitsweise der in F i g. 5
dargestellten Schaltung beschrieben werden. Das zweite Flip-Flop 87 wird in Abhängigkeit eines
Zündimpulses P\ an einem Zweig gesetzt und in
Abhängigkeit eines um 120' verzögerten Impulses /'>
rückgesetzt. Das Flip-Hop 45 wird ebenfalls durch den Zündimpuls P1 gesetzt. Wenn der Strom während dieses
Zeitraumes (also während dieses Phascnwinkcls von 120''), in der der Thyristorzweig leiten soll, unterbrochen
wird, liefert die Zeitstcuerslufc 46 ein Ausgangssignal, falls der Zeitraum der Sperrspannung einen
vorgegebenen Zeitraum Tu übersteigt. Das zweite
UND-Glied 88 wird jedoch angesteuert, weil am Ausgang Q des zweiten Flip-Flops 87 eine binäre 0
während der leitenden Periode auftritt, so daß das Flip-Flop 45 nicht rückgesetzt wird. Der Übergang von
der Sperrspannung in die Durchlaßspannung führt dazu, daß am Ausgang des Durchlaßspannungsdetektors 43
eine binäre 1 auftritt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Zündtmpuls erzeugt uiid zündet die Thyristoren !! bis
In. Oder anders ausgedrückt, auch dann, wenn während
des Zeitraumes, in dem die Stronirichtcrventilzweige
leiten sollen, eine Stromuntcrbrechung auftritt und über den Zweigen eine Sperrspannung anliegt, wird ein
Zündimpuls erzeugt, der die Thyristoren zündet, und zwar unabhängig von der Länge des Zeitraumes, in dem
die Sperrspannung auftritt, d. h. unabhängig davon, ob die am Thyristor auftretende Spannung den in Fig. 6
ausgezogenen Spannungsverlauf oder den gestrichelt dargestellten Spannungsverlauf aufweist. Die übrige
Arbeitsweise der Schaltung soll hier nicht nochmals wiederholt werden, da sie der Arbeitsweise des in F i g. 1
dargestellten Ausführungsbeispieles entspricht.
In den F i g. 7 bis 9 sind Beispiele dargestellt, wie die in
den Fig. 1 und 5 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsformen eingesetzt und verwendet werden
können.
In F i g. 7 sind Steuerschaltungen 200. lichtemittierende Elemente 201 bis 2On und Lichtleiter 211 bis 21 π für
die Lichtleitung dargestellt. Ein Schaltungsteil 220 besitzt einen oder mehrere, in Reihe geschaltete
Thyristoren als Einheit, sowie eine Gleichstromquelle 221. ein photoempfindliches Element 222. einen
Widerstand 223, einen Transistor 224 und einen Impulstransformator 49'. Drei in Reihe geschaltete,
jeweils aus Kondensator und Widerstand 31 und 21, 32 und 22 und 33 und 23 bestehende Schaltungsglieder sind
jeweils mit den Thyristoren 11 bis 13 verbunden, um die
an die Thyristoren angelegte Spannung aufzuteilen. In F i g. 7 bewirkt das von der Differenzierstufe 48
bereitgestellte Ausgangssignal, daß durch die lichtemittierenden Elemente 201 bis 2On ein Strom fließt, so daß
Licht emittiert wird, das dann über die Lichtleiter 211 bis
21 η den jeweiligen Schaltungsteilen zugeleitet wird. Das vom lichtemittierenden Element 202 ausgesendete Licht
wird dem Schaltungsteil 220 über den Lichtleiter 212 zugeleitet und beeinflußt das photoempfindliche Element
222, dessen Ausgangssignal vom Transistor 224 verstärkt wird und am Ausgang der Sekundärwicklung
des Impulstransformators 49' auftritt Das Ausgangssignal des Transformators 49' wird den Thyristoren 11 bis
13 zugeleitet und zündet diese.
Zusammengefaßt und mit anderen Worten ausgedrückt
alle Schaltungsteile, die zum Bereitstellen des Zündimpulses erforderlich sind, sind in der Schaltungseinheit 200 zusammengefaßt wogegen die Impulsver
stärkerschaltung jeweils in den Schaltungsteilen 220 vorgesehen sind.
Die Torimpulse müssen allen Thyristoren so übertragen
werden, daß das Stromrichterventil automatisch von der Impulserzeugerschaltung isoliert wird. Da die
Versorgungsquelle für die Torimpulse bei diesem
Ausführungsbeispiel in jedem Schaltungsteil, bzw. in jedem Zweig vorgesehen ist, weist diese Ausführungsform den Vorteil auf, daß Einrichtungen, beispielsweise
Lichtleiter, die Impulse mit großer Leistung nicht direkt übertragen können, verwendet werden können.
In Fig.8 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt,
bei der jeder Zweig 220' einen Durchlaßspannungsdetektor 43', einen Transistor 224 und ein
UND-Glied 47' enthält, das als Eingangssignal das Ausgangssignal des Durchlaßspannungsdetektors 43'
und als weiteres Eingangssignal das Ausgangssignal des Flip-Flops 45' zugeleitet erhält. In Fig.8 besteht der
Durchlaßspannungsdetektor 43' aus einer Diode 226, einer Zener-Diode 227, die die Spannung abschneidet,
die über einem vorgegebenen Wert liegt, und Widerständen 228, 229. Eine über den vorgegebenen
Wert liegende Durchlaßspannung wird durch die Zener-Diode 227 abgeschnitten. Das UND-Glied 47'
erhält also nur die Durchlaßspannung an einem ihrer Eingänge zugeleitet, weil die Sperrspannung durch die
Diode 226 kurzgeschlossen wird.
In der Schaltungseinheit 220' sind das Flip-Flop 45'
und die lichtemittierenden Dioden 201 bis 20p, die die durch sie hindurchfließenden Ströme in Licht umsetzen,
angeordnet.
Im allgemeinen gilt, daß dann, wenn der Durchlaßspannungsdetektor
43' mit einem bestimmten Thyristor, der einen kleinen Ladungsträgerrest aufweist und aus
den das Thyristor-Stromventil gebildeten Thyristoren ausgewählt wurde, verbunden ist, die Streuung des
Unterschiedes zwischen dem Ladungsträgerrest dieses speziellen Thyristors und dem Ladungsträgerrest der
übrigen Thyristoren groß wird. Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel kann die Differenz der
Ladungsträgerreste jedoch klein gehalten werden, weil der Thyristor mit einem kleinen Ladungsträgerrest aus
den Thyristoren jedes Zweiges ausgewählt wird und der Durchlaßspannungsdetektor 43' mit diesem auf diese
Weise ausgewählten Thyristor in jedem Zweig verbunden wird. Daher kann eine kleinere Durchlaßspannung
an die anderen Thyristoren angelegt werden, wenn die Durchlaßspannung von den ausgewählten Thyristor
festgestellt wird, um das Thyristor-Stromventil durch den Torimpuls zu zünden. Darüber hinaus kann die
Isolierung auch relativ einfach sein, weil die abzugreifende Durchlaßspannung gleich dem Potential des
Zweiges 220'if.
In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Zündbefehlsgeber 44 als Einheit
ausgebildet ist und die Schaltungen, die zur Übertragung des Impulses von dem Geber 44 zu den
ι» Thyristoren 11 bis 13 erforderlich sind, in dem
jeweiligen Zweig 220" enthalten sind.
Bei einer solchen Schaltungsanordnung, bei der für jedes Stromrichterventil ein Durchlaßspannungsdetektor
und ein Sperrspannungsdetektor vorgesehen sind, ist die Isolation wegen des Aufbaus des Stromrichterventils,
um die Ausgangssignale anderen Schaltungen zu übertragen, schwierig. Es kann jedoch eine einfache
Isolation bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gewählt werden, weil der Durchlaßspannungsdetektor
43' und der Sperrspannungsdetektor 42' jeweils in den einzelnen Zweigen 220" vorgesehen sind.
Wie zuvor beschriebdi, enthält die erfindungsgemäße
Einrichtung eine Vorrichtung, um festzustellen, ob das Zündsignal an das Thyristorstromventil angelegt werden
soll oder nicht, einen Durchlaßspannungsdetektor, der die an wenigstens einem der Thyristoren des
Thyristorventils auftretende Durchlaßspannung ermittelt, und ein UND-Glied, das nur dann ein Ausgangssignal
bereitstellt, wenn die UND-Bedingung zwischen
3ü den jeweiligen Ausgangssignalen der Vorrichtung und
dem Durchlaßspannungsdetektor erfüllt ist, so daß in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des UND-Gliedes
ein schmales Torsignal an jedem Thyristor des Thyristor-Stromrichterventils gelegt werden kann. Auf
diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Steuereinrichtung für ein Thyristor-Stromrichterventil
zu schaffen, die schmale Torsignale erzeugt, so daß das Thyristor-Stromrichterventil auch
dann sicher und genau gesteuert werden kann, wenn die Thyristoren des Thyristor-Stromrichterventils unterschiedliche
und ungleiche Kennlinien und Kennwerte aufweisen.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Steuereinrichtung für ein Thyristor-Stromrichterventil mit mehreren in Reihe geschalteten
Thyristoren, mit einem Durchlaßspannungsdetektor und einem Sperrspannungsdetektor, die eine Zündvorrichtung aktivieren, wenn die Einschaltbedingungen für die Thyristoren gegeben sind, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchlaßspannungsdetektor (43) mindestens einem Thyristor (12,
111) mit vergleichsweise kleinem Ladungsträgerrest zugeordnet ist und daß der Sperrspannungsdetektor
(42) mindestens einem Thyristor (11, InI) mit
vergleichsweise großem Ladungsträgerrest zugeordnet ist
2. Steuereinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zündvorrichtung ein erstes Flip-Flop (45)
aufweist, dessen Setzeingang mit einem Zündbefehlsgeber (44) verbunden ist,
daß eine Zeitsteuerstufe (46) zum Rücksetzen des ersten Flip-Flops (45) vorgesehen ist, wenn das
Ausgangssignal des Sperrspannungsdetektors (42), das eine Sperrspannung am Thyristor (11, in 1) mit
vergleichsweise großem Ladungsträgerrest anzeigt, für eine vorbestimmte Zeit (T0) ansteht,
daß ein erstes UND-Gatter (47) vorgesehen ist, das eingangsseitig einerseits mit dem Durchlaßspannungsdetektor (43) und andererseits mit dem ersten
Flip-Flop (45) verbunden ist und das ausgangsseitig über eine Differenzierstufe (48) mit einem Zündimpulsverstärker (49) verbunden ist (F i g. 1).
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Flip-Flop (87) und
ein zweites UND-Gatter (88) vorgesehen sind, derart,
daß das zweite Flip-Flop (87) durch das vom Zündbefehlsgeber (44) zugeführtc Zflndbefehlssignal
(Px) gesetzt und durch ein Rücksetzsignal (Pi)
rückgesetzt wird, das vom Zündbefehlsgeber (44) eine vorbestimmte Zeit nach dem Setzen des
zweiten Flip-Flops (87) abgegeben wird,
daß das zweite Flip-Flop (87) das Zündbefehlssignal (P\) zum ersten Flip-Flop (45) zum Setzen desselben
überträgt und beim Rücksetzen durch das Rücksetzsignal (P2) ein Ausgangssignal (Q) erzeugt, das dem
zweiten UND-Gatter (88) zugeführt wird und dieses durchschaltet, so daß das Ausgangssignal der
Zeitsteuerstufe (46) zum Rücksetzen des ersten Flip-Flops (45) übertragen wird (Fig. 5).
4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (11,
In 1) mit vergleichsweise größerem Ladungsträgerrest an einer Stelle relativ hoher Temperatur und der
Thyristor (12, 111) mit vergleichsweise kleinem Ladungsträgerrest an einer Stelle mit relativ
niedriger Temperatur angeordnet sind.
5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das
Thyristor-Stromrichterventil bildenden Thyristoren in Gruppen (220') aufgeteilt sind und daß je Gruppe
ein Durchiaßspannungsdetektor (43') vorgesehen ist (F ig. 8).
6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die das Thyristor-Stromrichterventil bildenden Thyristoren in Gruppen (220") aufgeteilt sind und
daß je Gruppe ein Durchiaßspannungsdetektor (43'), ein Sperrspannungsdetektor (42*), eine Zeitsteuerstufe (46'), ein Flip-Flop (45'), ein UND-Gatter (47')
und eine Differenzierstufe (48') vorgesehen sind (Fig. 9).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP50041305A JPS51116663A (en) | 1975-04-07 | 1975-04-07 | Gate control unit for thyrister valve |
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