DE2714627A1

DE2714627A1 - Thyristorueberwachungsschaltung

Info

Publication number: DE2714627A1
Application number: DE19772714627
Authority: DE
Inventors: Juergen Giera
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-03-30
Filing date: 1977-03-30
Publication date: 1978-10-12

Description

Thyristorüberwachungsschaltung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung der Stromflußdauer in Stromrichterventilen (Thyristoren).
Um die hohen Anforderungen an die Regel dynamik kreisstromfreier Zweistromrichterschaltungen erfüllen zu können, werden neben besonderen Reglern auch Stromdauererfassungsglie der benötigt, um die während des Umschaltens auftretende stromlose Pause auf ein Minimum zu reduzieren.
Da Stromwandler im Bereich kleiner Ströme zu ungenau arbeiten, sind heute vor allem Schaltungen bekannt, die die Sperrspannung am Thyristor messen und damit Spannungen im Bereich der Durchlaßspannung des Thyristors mit dem Signal "Strom fließt" und Spanr.ungen mit einem Wert > Uan mit dem Signal "Strom fließt nicht" ausweisen. Als Potential trennung wird nach dem heutigen Stand der Technik in der Regel ein Fotokoppler verwendet (s. Figur 1 und Figur 2).
Wie Figur 1 zeigt, fließt über den Widerstand Ry und die nachgeschaltete Graetzbrücke, sofern eine Ansprechschwelle überschritten wird, Strom. Die vom Strombedarf der im Koppler integrierten Sende-Fotodiode abhängige Ansprechspannung U ist von der in der Regel mit<2Vanzusetzenden Durchlaßan spannung des Thyristors 5 hinreichend verschieden, so daß eine eindeutige Signalerfassung möglich ist.
Nachteile dieser Schaltung sind in der im Widerstand Rv aufsni tretenden für elektr sche Schaltungen relativ hohen Verlustleistung zu sehen. Ferner muß der Widerstand RV an unterschiedliche Netzanschlußspannungen angepaßt werden. Als weiterer Nachteil ist eine Fehlanzeige während des Nulldurchgangs der Sperrspannung zu sehen, da die Schaltung bei Unterschreitung des Ansprechspannungspegels das Signal "Strom fließt" ausgibt (s. Figur 2).
Die Erfindung hat die Aufgabe, den Stromfluß in Thyristoren, insbesondere dessen Dauer, zu erfassen, wobei die vorstehend aufgezählten Nachteile bekannter Schaltungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung besteht in der Überwachung der Funktion der Thyristoransteuerung.
Der Erfindungsgedanke geht davon aus, daß sich während des Stromflusses an der Gate-Kathodenstrecke eines Thyristors eine Spannung abbildet, die durch geeignete Mittel erfaßt und mittels eines Potentialtrenners, z. B. eines Fotokopplers, für weitere Auswertungen übertragen wird.
Die Durchlaßspannung UF eines Thyristors fällt, sofern Strom fließt, an den vier abwechselnd p- bzw. n-dotierten Schichten zwischen Anode und Kathode ab. Da an den p- bzw. n-leitenden Zonen des Kristalls Teilspannungen von UF abfallen, tritt am Gateanschluß eine vom Thyristoraufbau abhängige Spannung UGK zwischen ca. 100 mV und 800 mV auf.
Figur 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Neben dem Zündimpulsübertrager 4 ist an die Gate-Kathodenstrecke G-K eine Verstärkerschaltung 1' angeschlossen, die die bei Stromfluß auftretende Teilspannung erfant und verstärkt. Das so gewonnene Signal wird anschließend über das potentialtrennende Glied 2' weiteren Schaltungen zur Signalverarbeitung zugeführt.
Gespeist werden die Schaltungsteile 1 und 2 aus der Spannungsquelle 3'.
Eine im einzelnen ausgeführte Schaltung dazu zeigt Figur 4.
Dabei wird die Potentialtrennung mittels lichtemittierender Diode 6 mit Fototransistor 7, der zwecks Signalverst:irkung mit einem weiteren Transistor 8 zu einer Darlingtonschaltung zusammengefaßt ist, erreicht. Bei konstanter und qeringer Verlustleistung wird dadurch eine Anpassung des Bausteines an die Anschlußspannung in weiten Grenzen vermieden. Letztere werden nur durch die Prüfspannung der potential trennenden Glieder bestimmt. Fehlanzeigen im Sperrspannungsnulldurchgang treten nicht auf (s. Figur 5), weil nur während der Stromflußdauer ti eine An- bzw. Aufsteuerung der Darlingtonschaltung erfolgen kann. Die Glieder 10 - 14 sind in der Schaltung entsprechend zu bemessende Widerstände.
Bei Einsatz eines ebenfalls mittels Fotokoppler entsprechend der Stromdauererfassungsschaltung nach Fig. 4 arbeitenden Zündimpuls-Übertragers 4 für den Thyristor 5, dessen Zündenergie aus einer zugeordneten potential freien Spannungsquelle gewonnen wird, kann durch einen gemeinsamen Aufbau von Ansteuerbaustein und Stromdauererfassungsschaltung 1' bis 3' hinsichtlich der Spannungsversorgung und der Gesamtkonstruktion erheblich gespart werden.

Claims

Patentansprtiche Anordnung zur Erfassung der Stromflundauer in Thyristoren, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Stromflusses an der Gate-Kathodenstrecke des Thyristors (5) abfallende Spannung UGK ausgewertet wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Gate-Kathodenspannung UGK über einen Verstärker(2')erfolgt.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dan mindestens ein Transistor als Verstärkerelement dient.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein Operationsverstärker (1) ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß vom Verstärker eine Signalübertragung mittels Fotokoppler (6, 7) erfolgt.
6. Verfahren unter Anwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch die Überwachung der Funktion der Thyristoransteuerung durch Auswertung der Gate-Kathodenspannung UGK des Thyristors (5).