DE2819929A1 - Thyristorschaltung mit ueberspannungsschutz - Google Patents

Thyristorschaltung mit ueberspannungsschutz

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DE2819929A1
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thyristor
avalanche diode
capacitor
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DE19782819929
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Gunnar Dipl Ing Asplund
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ABB Norden Holding AB
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ASEA AB
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0824—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in thyristor switches

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

ASEA Aktiebolag Västeras/Schweden
Thyristor schaltung mit Überspannungsschutz
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Thyristorschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine solche Thyristorschaltung ist vor allem für Thyristorventile für Hochspannung, beispielsweise für Hochspannungsstromrichter, von Bedeutung, die aus einer Reihenschaltung einer großen Anzahl von Thyristoren bestehen, wobei aufgrund einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung über dem Ventil Überspannungen am gesamten .Thyristorventil, jedoch auch an einzelnen Thyristoren, auftreten können.
Um eine Überlastung und Selbstzündung der Thyristoren zu vermeiden, ist es daher bekannt, zu den Thyristoren eine Art Ableiter parallelzuschalten. Um die Abmessungen solcher Ableiter zu begrenzen, wurden sie mit einer Zündimpulsanordnung für den Thyristor kombiniert, damit dieser den Ableiter entlastet. Als geeigneter Ableiter wurde eine Avalanche-Diode (Zenerdiode) in Reihe mit einem RC-Kreis vorgeschlagen. Eine solche Zündung eines Thyristors führt jedoch zu einer Störung.
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Zur lösung die ^e Aufgabe vdrä "in: TIi^":. ?t or schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil dep Anspruches 1 genannten Merkmale hat <
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt
Durch die Erfirjf -ng wird es möglich, <3i*= Avalanche-Diode so lange wie möglich aus/ mutzen, währen! sie gleichzeitig bei richtiger Belastung durch Zündung des Thyristoi's sicher entlastet wird.
Anhand der in i . Pigure" -jbz-z' ·τΐ·■■ '-^"''""ingsteispiele soll die Erfindung näh? rläutert werden. Ei ze: :ins
F^g. 1 ein. ihyr ist or schal ι ong gemäi- äer Erfindung,
Fig. 2 eirr ihnliche Schaltung wie Fi;/. 1 für ein umkehrbare Ventil,
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Fig 1 zeigt ei"-.η Thyristors zu C -ν sin Üb?" ^annurge - ^ Ära" .-:iche-3)ioc- in K 5
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der thermischen Belastung des Thyristors enthält. In Reihe mit der Ävalanche-Diode liegt eine·Sperrdiode 7 für die Sperrspannung des Thyristors.
Der Simulatorkreis, dessen Prinzip an sich bekannt ist, besteht aus einem Kondensator 4 mit Eeihenwiderstand 5 und Parallelwiderstand 6 zur Entladung des Kondensators. Bei einer bestimmten Überspannung wird die Avalanche-Diode leitend, und wenn die Spannung am Simulatorkreis dabei .einen bestimmten Wert übersteigt, wird dies von der Impulsanordnung 2, die den Thyristor zündet, erfaßt. Die Impulsanordnung 2 kann entweder die normale, mit einem besonderen Eingang mit Niveaudiskriminator versehene Impulsanordnung des Thyristors sein, oder sie kann als separate Impulsanordnung ausgebildet sein, die parallel zur normalen Impulsanordnung geschaltet ist.
Kurzzeitige oder niedrige. Überspannungen am Thyristor, welche die Avalanche-Diοde leitend machen, werden vom Kondensator 4 aufgefangen, der sich anschließend über den Widerstand 6 entladen kann, so daß die Spannung über dem Simulator- oder Indikatorkreis 4-6
niemals so hoch wird, daß die Impulsanordnung 2 anspricht.
Bei energiereicheren Überspannungen von längerer Dauer erreicht die Spannung am Kondensator 4 allmählich das Ansprechniveau der Impulsanordnung 2f und der Thyristor 1 wird gezündet, so daß die Avalanche-Diode entlastet wird. Dabei entspricht der durch den Kondensator 4 und den Widerstand 5 fließende Strom der in der Avalanche-Diode 3 entwickelten Leistung, während der durch den
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Widerstand 6 fließende Entladungsstrom derjenigen Leistung entspricht, die von der Avalanche-Diode durch Wärmeleitung oder -strahlung an die Umgebung abgegeben wird. Die Spannung am Simulatorkreis wird daher dem Teil der in der Avalanche-Diode entwickelten'Energie entsprechen, der in der Wärmekapazität der Avalanche-Diode gespeichert ist· Durch richtige Dimensionierung des Kondensators 4 und der Widerstände 5 und 6 wird der Simulatorkreis die thermische Belastung der Avalanche-Diode korrekt abbilden, so daß rale Ableitungsfähigkeit der Diode voll ausgenutzt werden kann.
Bei ernsthafteren Überspannungen wird der AbIeitungsstrom so hoch, daß der Spannungsabfall am Simulatorkreis direkt die Zündimpulsanordnung 2 auslöst.
Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung bei antiparallelgeschalteten Thyristoren 1, 1' mit Zündimpulsanordnungen 2, 2». In diesem Fall enthält der Überspannungsschutz eine symmetrische Avalanche-Diode 3' init den Simulatorkreisen 4-6 und 41 - 6'. Derartige Schaltungen werden für Umkehr stromrichter oder als steuerbare Wechselstromschalter verwendet.
Ein Nachteil bei dem Überspannungsschutz nach Fig. 1 und 2 besteht darin, daß die Avalanche-Diode keine ideale Kniekurvenkennlinie hat. Daher kann die Spannung an der Avalanche-Diode und dem Thyristor 1 auf bedeutende, gefährliche Werte ansteigen, bevor die Impulsanordnung 2 vom Simulatorkreis ausgelöst wird.
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ORIGINAL INSPECTED
Diese Gefahr kan^ fcrrek eine Seiialtimg geEä^- I5Ig-, 3 ^&έ.3±.%ζ.ζ% werden« in der Ssr Sliyristor 1 sit einer Eexpaaasaticaisirosssl S in Heilte ge schalt ei; ist,-an deren lütte die Avalanche—Mode angesclalosseji ¥iird« Parallel zur oberen WiddLiaug der Brossel liegt ein Widerstand 9, dessen Besistanz gleich der Besistsaiz der Avalanche-Biode ist, welche dabei über äie !Drossel kojspsiasiert wird.
Me Drossel 8 kann, wie gezeigt, mit zusan^sngeschalteten Sekundärwicklungen oder nur mit Eriisärwickli332gen und einesa gemeinsamen Kern ausgeführt Vierden. Die gezeigte Schaltang hat jedoch den Vorteil, daß sie mit Einglternen versehen werden kaum, die nur über die Thyristorzuleitung geschoben zu werden brauchen«
Mit Hilfe der Sperrdiode 10 wird die aichtre si stive in der Avalanche—Diode kompensiert.
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Leerseite

Claims (1)

  1. 3. 5. 1978 20 466 P
    Patentansprüche;
    ( 1. !Thyristorschaltung mit Überspannungsschutz, wobei parallel
    zum Thyristor eine Avalanche-Diode und eine Zündimpulsanordnung für dem Thyristor liegen, welche letztere von der Stromführung der Avalanche-Diode beeinflußt wird, wobei die Avalanche-Diode mit einem Kondensator mit Entladungswiderstand in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Kondensator
    und sein Entladungswiderstand zur Entlastung der Avalanche-Diode für ein bestimmtes Belastungsniveau so dimensioniert
    sind, daß sie einen Simulatorkreis zur Anzeige der augenblickliehen Belastung der Diode bilden, welcher Simulatorkreis an die genannte Zündimpulsvorrichtung angeschlossen ist und dieser bei dem genannten Belastungsniveau ein Signal zuführt.
    2. Thyristor schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige sowohl der elektrischen wie der thermischen Belastung der Avalanche-Diode (3) der Simulatorkreis aus dem Kondensator
    (4) in Reihe mit einem Widerstand (5) und dem parallelgeschalteten Entladungswiderstand (6) besteht, welche Widerstände im Verhältnis zum Kondensator so bemessen sind, daß die Kondensat or spannung der augenblicklichen Belastung der Avalanche-Diode entspricht. "
    3. Thyristor schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Zündimpulsanordnung (2) in das normale Steuergerät des Thyristors (1) integriert ist.
    - 7 -809847/075S
    ORIGINAL INSPECTED
    3. 5. 1978 20 466 P
    4. Thyristor schaltung nach einem der Ansprüche 1 - 3> dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensierung der Abweichung der Avalanche-Diodenkennlinie von der idealen Khiekurvenform eine Kompensationsdrossel (8) auf der Anodenseite der Thyristorschaltung (1, 3) eingeschaltet ist.
    5. Thyristorschaltung mit Überspannungsschutz, wobei parallel zum Thyristor eine Avalanche-Diode und eine Zündimpulsanordnung für den Thyristor liegen, welche letztere von der Stromführung der Avalanche-Diode beeinflußt wird, wobei die Avalanche-Diode mit einem Kondensator mit Entladungswiderstand in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensierung der Abweichung der Avalanche-Diodenkennlinie von der idealen Kniekurvenform eine Kompensationsdrossel (8) auf der Anodenseite der Thyristorschaltung (1, 3) eingeschaltet ist.
    809847/0756
DE19782819929 1977-05-17 1978-05-06 Thyristorschaltung mit ueberspannungsschutz Withdrawn DE2819929A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE7705762A SE406846B (sv) 1977-05-17 1977-05-17 Tyristorkoppling med overspenningsskydd

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US (1) US4237509A (de)
JP (1) JPS53142859A (de)
CA (1) CA1117593A (de)
CH (1) CH630757A5 (de)
DE (1) DE2819929A1 (de)
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