DE2830662A1

DE2830662A1 - Steueranordnung fuer thyristorventile

Info

Publication number: DE2830662A1
Application number: DE19782830662
Authority: DE
Inventors: Ryuji Iyotani; Atsumi Watanabe
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-07-13
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1979-01-18
Also published as: CA1120102A; US4223236A; JPS5418663A; SE7807771L; DE2830662B2; SE438062B; DE2830662C3

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung für Thyristorventile mit mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren mit unterschiedlichen Halteströmen, und mit Reihenschaltungen, die je einen Kondensator und einen Widerstand enthalten und parallel zu jedem Thyristor de,s Thyristorventils geschaltet sind.

Zur Steuerung eines Thyristorventils mit mehreren in Reihe- geschalteten Thyristoren wird im allgemeinen ein Steuerverfahren unter Anwendung breiter Steuerimpulse angewendet. Nach diesem Verfahren werden beispielsweise im Fall eines dreiphasigen Brückenumformers die Thyristoren mit breiten Zündimpulsen gespeist, deren Dauer entsprechend der vollen Leitungsdauer jedes Brückenzweiges 120° beträgt. Da während der vollen Dauer einer vorgeschriebenen Leitungsphase des Thyristorventils den Steueranschlüssen sämtlicher Thyristoren des Thyristorventils Steuersignale zugeführt werden ,werden auch dann, wenn einer oder mehrere Thyristoren aus irgendeinem Grund gelöscht werden, die gelöschten Thyristoren wieder gezündet, solange in Durchlaßrichtung eine Spannung anliegt. Bei dem Steuerverfahren mit breiten Steuerimpulsen werden aber Steuerimpulse mit langer Dauer verwendet, so daß der Leistungsverbrauch groß ist und der Umfang der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ebenfalls groß wird. Um diesen Nachteil auszuschalten, wurde ein Steuerverfahren unter Anwendung schmaler Impulse vorgeschlagen, wonach die Steuerimpulse nur während der Perioden zugeführt werden, während deren die Thyristoren leitend sein " sollen.

Die Dauer des schmalen Impulses ist im wesentlichen gleich der Zeit, die erforderlich ist, die Thyristoren in den leitenden Zustand zu bringen (siehe die US-Patentanmeldung 669 751 vom

24. März 1976).

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Nach dem oben beschriebenen Steuerverfahren unter Anwendung schmaler Impulse wird die Spannung an einem bestimmten Thyristor erfasst, so daß, wenn eine in Durchlaßrichtung gerichtete Spannung während einer vorgeschriebenen Leitungsperiode des Thyristorventils festgestellt wird, unverzüglich ein Zündimpuls abgegeben wird-.- Darüber hinaus ist es bei Anwendung dieses Verfahrens nur notwendig, die an dem gewählten Thyristor auftretende Spannung in Durchlaßrichtung festzustellen, so daß die Anordnung»einfach aufgebaut seien kann. Wird aber ein anderer als der gewählte Thyristor während der Leitungsperiode, während der er leitend'seiet muß, infolge eines Fehlers ausgeschaltet, so kann die in Durchlaßrichtung gerichtete Spannung nicht erfasst werden und es wird kein Wiederzündungs-Impuls abgegeben.

Wenn der Strom durch das Thyristorventil während der vorgeschriebenen Leitungsperiode des Thyristorventils abnimmt, schalten einige Thyristoren aus und andere bleiben leitend, weil sie unterschiedliche Halteströme haben. In diesem Fall tritt an jedem ausgeschalteten Thyristor eine Spannung in Sperrichtung auf und dann wird die Spannung in Sperrichtung durch eine Spannung in Durchlaßrichtung ersetzt. Wird nur ein Teil der Thyristoren fehlerhaft ausgeschaltet, so liegt die volle Spannung des Thyristorventils an den ausgeschalteten Thyristoren an, so daß diese beschädigt oder zerstört werden. Bei der oben beschriebenen Anordnung wird jedoch kein Wiederzündungs-Impuls abgegeben und es sind keine Schutzmaßnahmen vorgesehen, wenn sich nicht der gewählte Thyristor unter den fehlerhaft ausgeschalteten Thyristoren befindet.

Aus der ÜS-PS 3 728 557 ist ferner eine Steueranordnung bekannt, bei der ein Zündsignal von begrenzter Dauer den Thyristoren

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zugeführt wird, wenn die Spannung in Durchlaßrichtung gerichtet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mangel und Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll eine Steueranordnung für Thyristorventile geschaffen werden, mit der die fehlerhaft ausgeschalteten Thyristoren während der Leitungsphase des Thyristorventils vor Überspannungen in Durchlaßrichtung geschützt werden können. Dieser Schutz soll durch einfache Erfassung der in Durchlaßrichtung gerichteten Spannungen an einem gewählten Thyristor erzielt werden.

Erfindungsgemäß erzeugt ein Impulsgenerator einen Zündimpuls für sämtliche Thyristoren am Beginn einer vorgeschriebenen Leitungsphase des Thyristorventils, wenn an einem gewählten Thyristor eine Spannung in Durchlaßrichtung auftritt. Eine auf einen Strom ansprechende Schaltung führt sämtlichen Thyristoren ein Zündsignal zu, wenn der Ventilstrom während der vorgeschriebenen tungsperiode des Thyristorventils einen vorgeschriebenen Wert übersteigt.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Steueranordnung für Thyristorventile,

Fig. 2 ■

und 3 in Diagrammen den Signalverlauf an verschiedenen Punkten der Schaltung der Fig. 1, wenn das Thyristorventil normal arbeitet,

Fig. 4 ' in einem Diagramm den' Signalverlauf an den gleichen Punkten, der Schaltung der Fig. 1, wenn die Dauer der in Sperrichtung anliegenden Spannung abgekürzt wird,

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Fig. 5

und 6 in Diagrammen den Signalverlauf an den gleichen Punkten der Schaltung der Fig. 1, wenn sämtliche Thyristoren ausgeschaltet sind und das Thyristorventil leiten soll und

Fig. 7

und 8 in Diagrammen den Signalverlauf an den gleichen Punkten der Schaltung der Fig. 1, wenn ein bestimmter Thyristor »während der Leitungsperiode des Thyristorventils ausgeschaltet ist.

Das Thyristorventil 10 der Fig. 1 enthält mehrere in Reihe geschaltete Thyristoren 101, 102, ..., 10n und zu diesen parallel geschaltete Reihenschaltungen 121, 122, ..., 12n zur Vergleichmäßigung der durch die Thyristoren geteilten Spannungen. Die Reihenschaltungen 121, 122, ..., 12n bestehen jeweils aus einem Widerstand 141, 142, ...,I4n und einem Kondensator 161 ,162, ..., I6n . Anode und Katode bzw. 19 des Thyristorventils 10 sind beispielsweise mit einem der Zweige des dreiphasigen Umformers gemäß Fig. 1 der oben genannten US-Patentanmeldung 669 751 verbunden.

Ein Detektor 20 zur Erfassung des Zustandes der in Durchlaßrichtung gerichteten Spannung dient zur Erfassung der Spannung am Thyristor 102,der unter sämtlichen das Thyristorventil bildenden Thyristoren die kleinste Speicherladung hat. Erfaßt der Detektor 20 eine in Durchlaßrichtung gerichtete Spannung, so gibt er am Ausgang 2OA ein Ausgangssignal ab. Ein erster Detektor 22 zur Erfassung des Zustandes der in Sperrichtung gerichteten Spannung dient zur Erfassung der Spannung am Thyristor 101, der unter sämtlichen das Thyristorventil 10 bildenden Thyristoren die größte Speicherladung hat. Ein zweiter Detektor 24 zur Erfassung einer in Sperrichtung gerichteten Spannung erfasst die Spannung am Thyristor 102 mit der niedrigsten Speicherladung. Die Detektoren 22 und

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geben an den Ausgängen 22A bzw. 24A ein Ausgangssignal ab, wenn sie an den Thyristoren 101 bzw. 1Q2 eine in Sperrichtung gerichtete Spannung erfassen. Eine erste Verzögerungsstufe 26 gibt an ihrem Ausgang 26A ein Ausgangssignal ab, wenn das Ausgangssignal 22A des ersten Sperrspannungsdetektors 22 für eine vorbestimmte Zeitdauer T ansteht. Das Ausgangssignal 26A erlischt, wenn das Ausgangssignal 22A unterbrochen wird. Die Periode T wird langer gewählt als die maximale Ausschaltperiode der Thyristoren 101 bis 10n. Ein Impulsgenerator 28 dient zur Bestimmung der Periode, für die das Thyristorventil 10 leitend sein soll; er speist ein Flip-Flop 30 zu Beginn und am Ende der vorbestimmten Leitungsperiode des Thyristorventils mit einem ersten bzw. einem zweiten Impuls P^ bzw. P₂ . Das Flip-Flop 30 wird durch den ersten Impuls P^ gesetzt und liefert ein erstes Ausgangssignal 30Q; das Flip-Flop 30 wird durch den zweiten Impuls Pp rückgesetzt und liefert ein zweites Ausgangssignal 30Q; gleichzeitig erlischt das erste Ausgangssignal 30Q. Ein UND-Gatter 32 liefert ein Ausgangssignal nur dann, wenn die erste Verzögerungsstufe 26 und das Flip-Flop 30 die Ausgangssignale 26A bzw. 30Q abgeben. Ein Flip-Flop 34 wird durch das Ausgangssignal 3oQ des Flip-Flops30 gesetzt, wenn dieses selbst gesetzt ist, und durch das Ausgangssignal des UND-Gatters 32 rückgesetzt. Eine UND-Stufe 36 liefert ein Ausgangssignal 36A, wenn das Flip-Flop 34 gesetzt ist und die Ausgangssignale 34Q und 2OA anliegen. Ein Flip-Flop 40 wird durch das Ausgangssignal eines UND-Gatters 38 gesetzt, wenn das Ausgangssignal 24A des zweiten Sperrspannungsdetektors 24 und das Ausgangssignal 30Q des Flip-Flops 30 anstehen. Das Flip-Flop 40 wird durch den zweiten Impuls Pp rückgesetzt, so daß es ein Ausgangssignal 40Q liefert. Das Ausgangssignal 42A eines Gleichstromdetektors 42 zur Erfassung des durch das Thyristorventil 10 fließenden Gleichstroms I^ wird einem Komparator 44 zugeführt. Der Komparator 44 besteht aus einem Potentiometer 46 zur Bestimmung

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eines Soll-Gleichstroms I, , Eingangswiderständen 48, 50 und 52, einem Rückkopplungswiderstand 54, Dioden 56 und 58 und einem Operationsverstärker 60. Der Komparator 44 liefert ein Ausgangssignal 44A, wenn der Gleichstrom I^ den eingestellten Gleichstrom I^ übersteigt. Der eingestellte Gleichstrom I, wird größer als der größte Haltestrom der das Thyristorventil 10 bildenden Thyristoren gewählt. Das Ausgangssignal 44A des Komparators 44 wird als erstes Eingangssignal über eine Umkehrstufe 64 einem UND-Gatter 66 zugeleitet. Dem UND-Gatter 66 wird als zweites Eingangssignal das Ausgangssignal 40Q des Flip-Flops 40 zugeführt. Eine zweite Verzö-.- £ gerungsstufe 68 liefert ein um 360°/n (n=Phasenzahl) gegenüber dem ersten Impuls P^ verzögertes Ausgangssignal 68A, das einem dritten Eingang des UND-Gatters 66 zugeführt wird. Da die Welligkeitskomponente im Gleichstrom I^ alle 360°/n auftritt, sollte das Ausgangssignal 68A in der Nähe des Augenblicks abgegeben werden, zu dem der Gleichstrom den durch den Welligkeitsanteil verursachten kleinsten Wert hat. Umschalter 70 und 72 dienen zur Ansteuerung des zweiten bzw. dritten Eingangs des UND-Gatters 66. Wenn der bewegliche Kontakt des Schalters 70 auf dem festen Kontakt a liegt, wird das Ausgangssignal 68A der zweiten Verzögerungsstufe 68 dem UND-Gatter zugeführt. Liegt der bewegliche Kontakt des Schalters 72 auf dem festen Kontakt c so wird dem UND-Gatter 66 das Ausgangssignäl 4OQ des Flip-Flops 40 zugeführt. Liegen die beweglichen Kontakte der Umschalter 70 und 72 beide auf dem festen Kontakt b, so wird dem UND-Gatter 66 das Potential an der nicht an Masse liegenden Klemme eines Widerstandes 74 zugeführt. Daher wird, unabhängig von den Ausgangssignalen 68A und 4OQ das Ausgangssignal 66A nur auf das Ausgangssignal 64A hin abgegeben.

Eine Differenzierstufe 76 besteht aus einem Kondensator 78, einer Diode 80 und einem Widerstand 82; sie liefert ein Ausgangssignal entsprechend dem durch die Differentiation der Ausgangssignale 66A bzw. 36A der UND-Gatter 66 bzw. 36 erhaltenen Wert. Ein Impulsverstärker 84 verstärkt das Ausgangssignal der Differenzierstufe 76 und liefert seinerseits sein

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Ausgangssignal 84A zur Primärwicklung 88 eines Impusltransformators 86. Wenn das Ausgangssignal 84A der Primärwicklung 88 des Impulstransformators 86 zugeführt wird, erzeugen die Sekundärwicklungen 821 bis 82n des Impulstransformators 86 Zündimpulse, die dann gleichzeitig den Thyristoren 101 bis 1On zugeführt werden.

Zunächst sei der Fall beschrieben, daß die beiden beweglichen Kontakte der Schalter 70 und. 72 auf dem festen Kontakt b liegen. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt t. ist das Thyristorventil 10 ausgeschaltet, so daß auch sämtliche Thyristoren 101 bis 1On ausgeschaltet sind und an den jeweiligen Thyristoren die Durchlaßspannung anliegt (Fig. 2^ (B)) . Das Ausgangssignal 2OA des Durchlaßspannungsdetektors 20 spricht auf die am Thyristor 102 anliegende Spannung in Durchlaßrichtung an (Fig.2 (J)). Das Flip-Flop 30 wiaä mit dem ersten Ausgangssignal 30Q in den Zustand 0 rückgesetzt und durch das zweite Ausgangssignal 30Ö in den Zustand 1 gesetzt, wie in den Figuren 2 (E) und 2 (F) gezeigt. Zum Zeitpunkt t^ gibt der Impulsgenerator 28 gemäß Fig. 2 (C) den ersten Impuls P-, ab und setzt das Flip-Flop 30, so daß das erste Ausgangssignal 30Q den Zustand 1 und das zweite Ausgangssignal 30Q den Zustand 0 annimmt. Das Flip-Flop 34 wird durch das erste Ausgangssignal 30Q gesetzt und das Ausgangssignal 34Q nimmt den Zustand 1 an, Fig. 2 (I). Infolgedessen gibt das auf die Ausgangssignale 2OA und 34A des Durchlaßspannungsdetektors 20 und des Flip-Flop 34 ansprechende UND-Gatter 36 das Ausgangssignal 36A ab (Fig.2 (K)). Das Ausgangssignal 36A des UND-Gatters 36 wird durch die Differenzierstufe 76 differenziert und dann durch den Impulsverstärker 84 verstärkt. Dessen Ausgangssignal 84A wird dem Impulstransformator 86 zugeführt, der die oben beschriebenen schmalen Impulse als Zündsignale den Thyristoren 101 bis 10n zuführt. Da an allen Thyristoren eine in Durchlaßrichtung gerichtete Spannung anliegt, werden sie unverzüglich eingeschaltet, so daß der Strom I, gemäß Fig. 2 (A) zu fließen beginnt und die Spannungen an den jeweiligen Thyristoren auf

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O abfallen. Wenn sämtliche Thyristoren eingeschaltet sind, verschwindet das Ausgangssignal 2OA des Durchlaßspannungsdetektors 20 und das Ausgangssignal 36A des UND-Gatters 36 wird auf 0 verringert. Das Ausgangssignal 44A des auf den Strom I_d durch das Thyristorventil 10 ansprechenden Komparators 44, das gemäß Fig. 3 (B) den Zustand 1 annimmt,wenn der Strom I, geringer ist als der eingestellte Wert 1, , nimmt den Zustand 0 an, wenn I^ zum Zeitpunkt t₂ den Wert I_d übersteigt. Entsprechend steigt gemäß Fig. 3 (C) das Ausgangssignal 64A der Umkehrstufe 64 und das UND-Gatter 66 gibt das Ausgangssignal 66A ab. Dann empfangen sämtliche Thyristoren Zündimpulse und bleiben leitend, da sie in diesem Fall sämtlich leitend sind.

Am Ende der Leitungsperiode des Thyristorventils 10 werden den ein anderes Thyristorventil (nicht gezeigt) bildenden Thyristoren, dag einen anderen Zweig des eingangs erwähnten dreiphasigen Umformers bildet, Zündimpulse zugeführt; gleichzeitig erzeugt der Impulsgenerator 28 den zweiten Impuls P₂-Wenn gemäß Fig. 2 (D) der zweite Impuls P₂ zum Zeitpunkt t, erzeugt wird, wird das Flip-Flop 30 rückgesetzt. Damit geht das erste Ausgangssignal 3OQ in den Zustand 0 und das zweite Ausgangssignal 30Q in den Zustand 1. Wenn das zweite, nicht gezeigte Thyristorventil gezündet wird, nimmt der Strom I, durch das Thyristorventil 10 ab und vollendet die Kommutierungi Wenn der auf die gespeicherten Ladungen zurückzuführende Rückstrom abzunehmen beginnt, treten . an den Thyristoren 101 bis 10n in Sperrichtung gerichtete· Spannungen auf (Fig. 2 (B)). Die Klemmenspannung V^^ des Thyristors 101 mit der maximalen Speicherladung Q hat die kürzeste RÜckspannungsdauer und die Rückspannung erscheint am Thyristor

101 am spätesten, während die Durchlaßspannung am frühesten auftritt. Dagegen hat die Klemmenspannung V_g2 des Thyristors

102 mit der minimalen Speicherladung Q die langete Rück-

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Spannungsdauer und die Rückspannung erscheint am Thyristor 102 am frühesten, während die Durchlaßspannung an diesem am spätesten auftritt. Zum Zeitpunkt t. gibt der Rückspannungsdetektor 22, der auf die Rückspannung am Thyristor 101 anspricht, gemäß Fig. 2 (G) das Ausgangssignal 22A ab, das der ersten Verzögerungsschaltung 26 zugeführt wird. Dauert die Rückspannungsdauer für eine vorbestimmte Zeitspanne T_Q an, so gibt die erste Verzögerungsschaltung 26 zum Zeitpuntk te das Ausgangssignal 26A (Fig.2 (H)) ab und bleibt in diesem Zustand, bis das Ausgangssignal 22A des Rückspannungsdetektors 22 erloschen ist.

Das auf die Ausgangssignale 26A und 30Q der ersten Verzögerungsstufe 26 bzw. des Flip-Flops 30 ansprechende UND-Gatter gibt ein Ausgangssignal ab und setzt das Flip-Flop 34 zurück. In diesem Falle werden daher den Thyristoren selbst dann keine Zündimpulse zugeführt, wenn der Durchlaßspannungsdetektor 22 später als zum Zeitpunkt t₇ das Ausgangssignal 2OA abgibt.

Nimmt der Kommutierungs-Randwinkel beispielsweise in Folge einer Speisespannungsschwankung ab, so wird gemäß Fig. 4 die Rückspannungsdauer T verkürzt, so daß einige Thyristoren nicht richtig kommutieren. Wenn die Rückspannungsdauer T kürzer ist als die vorbestimmte Zeitperiode T_Q , so gibt die erste Verzögerungsschaltung 26 gemäß Fig. 4 (H) kein Ausgangssignal 26A ab, so daß auch das UND-Gatter 32 kein Ausgangssignal liefert. Infolgedessen wird das Flip-Flop 34 nicht rückgesetzt und wenn der Durchlaßspannungsdetektor 20 das Ausgangssignal 2OA zum Zeitpunkt t^g abgibt, liefert das UND-Gatter 36 das Ausgangssignal 36A , so daß sämtlichen Thyristoren Zündimpulse zugeführt werden. Obwohl also einige Thy-

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ristoren nicht kommutieren, werden den zuvor ausgeschalteten Thyristoren keine Überspannungen zugeführt.

Im folgenden sei der Fall beschrieben, daß der Strom I^ gemäß Fig. 5 und 6 abnimmt und unter dem Einfluß der Welligkeitskomponente zeitweilig aussetzt (im Fall einer dreiphasigen Vollwellen-Gleichrichterbrücke alle 6o° eine-Welle erzeugt). In diesem Fall tritt das Ausgangssignal 22A des Rückspannungsdetektors 22 zum Zeitpunkt tp* auf, nachdem sämtliche Thyristoren ausgeschaltet haben·. Da aber die Zeitperiode T^ des Ausgangssignals 22A kürzer ist als die voreingestellte Zeitperiode Tq, wird kein Ausgangssignal 26A erzeugt. Das Flip-Flop 34 bleibt daher gesetzt. Wenn zum Zeitpunkt tpL ^am Thyristor 102 mit der kürzesten Speicherladung Q die in Durchlaßrichtung gerichtete Spannung auftritt, gibt der Durchlaßspannungsdetektor 20 das Ausgangssignal 2OA zum UND-Gatter 36 ab. Somit liefert das UND-Gatter 36 das Ausgangssignal 36A gemäß Fig. 5 (K), so daß sämtliche Thyristoren mit Zündimpulsen gespeist werden. Da, wenn die in Durchlaßrichtung gerichtete Spannung an den Thyristor 102 angelegt wird, diese sämtlichen Thyristoren zugeführt wird, werden die Thyristoren 101 bis 10n unverzüglich eingeschaltet. Nachdem der Thyristor 102 leitend geworden ist, erlischt das Ausgangssignal 2OA des Durchlaßspannungsdetektors 20 und damit das Ausgangssignal 36A.

Steigt der Strom I^ durch das Thyristorventil 10 über den vorbestimmten Wert I, an, so gibt das UND-Gatter 66 zum Zeitpunkt t^ in der oben beschriebenen Weise das Ausgangssignal 66A ab. Sämtliche bereits ausgeschalteten Thyristoren bleiben jedoch abgeschaltet.

Im folgenden sei der Fall beschrieben, das der Strom I^ durch das Thyristorventil 10 so abnimmt, daß ein bestimmter Thyristor, beispielsweise der Thyristor 103 mit dem größten Halte-

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strom I, τι während der Periode fehlerhaft ausgeschaltet wird, während deren das Thyristorventil 10 leitend sein muß. Wenn der Strom I^ durch das Thyristorventil 10 unter den Haltestrom I_n, des Thyristors 103 zum Zeitpunkt t,, abfällt, so daß der Thyristor 103 zum Zeitpunkt t,, ausgeschaltet w±d(Fig. 7,8), so fließt der Strom I^ durch die Reihenschaltung aus dem Widerstand 143 und dem Kondensator I63, die parallel zum Thyristor 103 geschaltet ist. Hierbei tritt beim Thyristor 103 gemäß Fig. 7 (B) die"in Sperrichtung gerichtete Spannung auf, worauf dem Thyristor 103 die Durchlaßspannung zugeführt wird. Der zur Erfassung der Spannung am Thyristor 102 dienende Durchlaßspannungsdetektor 20 gibt kein Ausgangssignal 20A ab, da mit Ausnahme des Thyristors 103 sämtliche Thyristoren leitend sind. Infolgedessen liefert gemäß Fig. 7 (K) das UND-Gatter 36 kein Ausgangssignal 36A.

Wenn der Strom I- durch das Thyristorventil 10 wieder den vorbestimmten Gleichstrom I- zum Zeitpunkt t,. annimmt, nachdem er einmal unter den voreingestellten Wert I-, abgefallen ist, wird, wie oben beschrieben, das Ausgangssignal 66A abgegeben (Fig. 8 (D)), so daß wieder sämtlichen Thyristoren Zündimpulse zugeführt werden. Zum Zeitpunkt t,^, zu dem die Zündimpulse wieder sämtlichen Thyristoren zugeführt werden, ist der Strom I, durch das Thyristorventil 10 größer als der Haltestrom I_n, des Thyristors 103, so daß dieser leitend bleibt, nachdem die Zündimpulse erloschen sind. Selbst wenn daher ein bestimmter Thyristor wegen seines kleineren Haltestroms fehlerhaft ausgeschaltet wurde, kann er unverzüglich wieder gezündet v/erden und wird so gegen die Überspannung geschützt (gestrichelte Linie in Fig. 7 (B)). Wenn der Thyristor (in diesem Falle der Thyristor 103) nicht wieder gezündet wird, steigt die Spannung am Thyristor gemäß der gestrichelten Kurve in Fig. 7 (B).

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Im folgenden sei der Fall beschrieben, daß der bewegliche Kontakt des Schalters 72 auf dan festen Kontakt c liegt. Es sei zunächst angenommen, daß der Strom I^ durch das Thyristorventil 10 abnimmt und kleiner wird als der voreingestellte Wert I,. Dann liefert, wenn der Strom I, ansteigt und wieder den Wert I, übersteigt, die Umkehrstufe 64 das erste Eingangssignal 64A zum UND-Gatter 66 , wie an Hand Fig. 7 und 8 beschrieben. Gemäß Fig. 7 und 8 wird, wenn ein bestimmter Thyristor, beispielsweise der Thyristor 103, ausgeschaltet ist, der Thyristor 102 leitend und die Ausgangssignale 24A und 38A des zweiten Rückspannungsdetektors 24 und des UND-Gatters 38 liegen nicht an, so daß das Flip-Flop 40 im rückgesetzten Zustand bleibt. Das Flip-Flop 40 liefert daher sein Ausgangssignal 4OQ zum UND-Gatter 66. Wenn dann der Strom I^ durch das Thyristorventil 10 den voreingestellten Wert I_d übersteigt, werden sämtlichen Thyristoren 101 bis 1On, wie oben beschrieben, Zündimpulse zugeführt, so daß eine Schutzoperation erfolgt und der Thyristor 103 vor der Überspannung geschützt ist. Wenn andererseits gemäß Fig. 5 sämtliche Thyristoren ausgeschaltet werden, erscheint die Rückspannung am Thyristor 102, so daß der Rückspannungsdetektor 24 dem UND-Gatter 38 das Ausgangssignal 24A zuführt. Da das Ausgangssignal 3OQ des Flip-Flop? 30 auch dem UND-Gatter 38 zugeführt wird, gibt das UND-Gatter 38 unverzüglich das Ausgangssignal 38A ab und setzt das Flip-Flop 40. Damit geht das Ausgangssignal 40Ö des Flip-Flops 40 in den Zustand 0 und das UND-Gatter 66 liefert kein Ausgangssignal 66A, auch wenn ihm das Ausgangssignal 64A der Umkehrstufe 64 zugeführt wird. Dies liegt daran, daß, wenn sämtliche Thyristoren ausgeschaltet werden, jeder Thyristor nur seine Nennspannung auszuhalten braucht, so daß kein besonderer Schutz notwendig ist. Das heißt, es wird verhindert, daß zeitlich falsch liegende Zündimpulse erzeugt werden, ' indem der bewegliche Kontakt des Schalters 72 auf den

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festen Kontakt c gelegt wird.

Wählt der Schalter 70 den festen Kontakt a, so wird das gegenüber dem ersten Impuls P,. um etwa 60° verzögerte Signal über die zweite Verzögerungsstufe 68 dem UND-Gatter 66 zugeführt. Infolgedessen werden mittels des UND-Gatters 66 nur dann sämtlichen Thyristoren Zündimpulse zugeführt, wenn der Thyristorventilstrom I, größer ist als der voreingestellte Wert I^ . Somit tritt am Thyristor 102 keine Rückspannung auf und die zweite Verzögerungsstufe 68 gibt das Ausgangssignal 68A ab. Im allgemeinem enthält bei einem dreiphasigen Vollwellengleichrichter der Strom I_d durch das Thyristorventil alle 60° eine Welligkeitskomponente. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, einem bestimmten Thyristor dann einen Zündimpuls zuzuführen, wenn er dazu neigt, fehlerhaft auszuschalten. Das heißt, die zeitlich falsche Zufuhr des Zündimpulses zu den Thyristoren kann verhindert werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE;

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜ BEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARiAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 90 , _

POSTADRESSE: POSTFACH 95O16O, D-8OOO MÖNCHEN 95 ^Q V 06 0*

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KARU LUDWIQ SCHIFF

DIPL. CHEM. DR. ALEXANOER V. FÜNER

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DR. ING. DIETER FINCK

TELEFON (O89) 48 QO 5*

TELEX 5-23 Sas AURO D

TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

DEA-14317 HITACHI LIMITED . 12. Juli 1978

STEUERANORDNUNG FÜR THYRISTORVENTILE

PATENTANSPRÜCHE

/1.I Steueranordnung für Thyristorventile mit mehreren in —Reihe geschalteten Thyristoren mit unterschiedlichem Haltestrom und Reiheschaltungen, die je einen Kondensator und einen Widerstand enthalten und parallel zu jedem Thyristor des Thyristorventils geschaltet sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (28) zur Erzeugung eines ersten Impulses (P^) zum Zünden der Thyristoren (101 bis 1On) und eines gegenüber dem ersten Impuls um eine vorbestimmte Leitungsperiode des Thyristorventils verzögerten zweiten Impulses (P₂), durch eine auf eine in Durchlaßrichtung gerichtete Spannung ansprechende Einrichtung (20),die über einen (102) der Thyristoren geschaltet ist, zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das die Gegenwart einer in Durchlaßrichtung gerichteten Spannung an diesem Thyristor anzeigt,

durch eine Schaltungseinrichtung (36) zur Erzeugung eines Ausgangssignals bei gleichzeitiger Gegenwart des ersten Impulses und des Ausgangssignals der auf die Durchlaßspannung ansprechenden Einrichtung, durch eine auf einen Strom ansprechende Einrichtung (42) zur Erzeugung eines Ausgangssignals, wenn der Thyristorventilstrom (1^) einen vorbestimmten Stromwert (T, ) übersteigt, der höher ist als der höchste Haltestrom der Thyristoren des Thyristorventils, und durch eine Impulsspeiseeinrichtung (76) zur Zufuhr eines schmalen Zündimpulses zu jedem Thyristor des Thyristorventils bei Vorliegen wenigstens eines der Ausgangssignale der Schaltungseinrichtung (36) und der auf den Strom ansprechenden Einrichtung (42), wobei die Dauer des schmalen Zündimpulses im wesentlichen gleich ist der zum Einschalten der Thyristoren erforderlichen Zeit.

Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nza.ichnet, daß die auf die in Durchlaßrichtung anliegende Spannung ansprechende Einrichtung (20) über den Thyristor (102) mit der kleinsten Speicherladung geschaltet ist.

Steueranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf eine in Sperrichtung anstehende Spannung ansprechende Einrichtung (22) zur Erzeugung eines Ausgangs-? signals, das das Anliegen einer in Sperrichtung gerichteten Spannung an einem bestimmten Thyristor (101)anzeigt,und durch eine Einrichtung (66), die das Ausgangssignal der auf den Strom ansprechenden Einrichtung (42) auf das Ausgangssignal

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der auf die In Sperrichtung anliegende Spannung ansprechenden Einrichtung (22) gegenüber der Impulsspeiseeinrichtung sperrt, ■wenn sämtliche Thyristoren während der vorgeschriebenen Leitungsperiode des Thyristorventils (10) eingeschaltet sind.

4. Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die in Sperrichtung anliegende Spannung ansprechende Einrichtung folgende Bestandteile enthält: einen Sperrspannungsdetektor (22), der ein das Anliegen einer in Sperrichtung gerichteten Spannung eines einzelnen gewählten Thyristors (101) anzeigt, und durch eine Speicherschaltung (34) , die bei gleichzeitigem Anliegen der Ausgangssignale des Detektors (22) und der Impulserzeugereinrichtung (28) gesetzt und durch den vom Impulsgenerator (28) erzeugten zweiten Impuls (?£) rückgesetzt wird, wobei die Speicherschaltung im.· rückgesetzten Zustand ein Ausgangssignal zu der Sperreinrichtung (36) liefert.

5. Steueranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf Oberwellen ansprechende Einrichtung (44)* die, verzögert um etwa 360°/n (n=Anzahl der Phasen) gegenüber dem ersten Impuls (P>j),ein Ausgangssignal erzeugt und verhindert, daß das Ausgangssignal der auf den Strom ansprechenden Einrichtung (42) der Impulszufuhreinrichtung (28) zugeführt wird, wenn die auf die Welligkeit ansprechende Einrichtung kein Ausganssignal erzeugt.

6. Steueranordnung für Thyristorventile mit mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren mit unterschiedlichem Haltestrom und Reiheschaltungen, die je einen Kondensator und einen Widerstand enthalten und parallel zu jedem Thyristor des Thyristorventils geschaltet sind, gekennzeichnet durch einen

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Impulsgenerator (28) zur Erzeugung eines ersten Impulses (P-j) zum Zünden der Thyristoren (101 bis 1On) und eines gegenüber dem ersten Impuls um eine vorbestimmte Leitungsperiode des Thyristorventils (10) verzögerten zweiten Impulses (P₂), durch eine erste Speicherschaltung (30) mit einem ersten und einem zweiten Ausgang, die durch den ersten Impuls gesetzt und durch den zweiten Impuls rückgesetzt wird, durch einen ersten auf eine in Sperrichtung gerichtete Spannung ansprechenden Detektor (22) zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das das Vorliegen einer in Sperrichtung gerichteten Spannung an dem Thyristor (101) mit der größten Speicherladung anzeigt, durch eine erste Verzögerungsschaltung (26), deren Eingang mit dem Ausgang des ersten Sperrspannungsdetektors (22) verbunden ist, und die ein Ausgangssignal liefert, wenn das Ausgangssignal des ersten Rückspannungsdetektors über eine vorbestimmten Zeit hinaus ansteht, die langer ist als die längste Ausschaltzeit der Thyristoren, durch eine erste Schaltungseinrichtung (32), die ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal der ersten Verzögerungsschaltung und das zweite Ausgangssignal (30&) der ersten Speicherschaltung (30) gleichzeitig anliegen, durch eine zweite Speicherschaltung (34), die durch das Ausgangssignal der ersten Speicherschaltung gesetzt und durch das Ausgangssignal der ersten Schaltungseinrichtung (32) rückgesetzt wird, durch einen Detektor (20) zur Erfassung einer in Durchlaßrichtung anliegenden Spannung, der über einen gewählten (102) der Thyristoren mit der kleinsten Speicherladung geschaltet ist, zur Erzeugung eines eine in Durchlaßrichtung gerichtete Spannung anzeigenden Ausgangssignals, durch eine zweite Schaltungseinrichtung (36) zur Erzeugung eines Ausgangssignals, wenn die Ausgangssignale der zweiten Speicherschaltung (34) und des Durchlaßspannungsdetektors (20) gleichzeitig anliegen, durch eine

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auf einen Strom ansprechende Einrichtung (42,44), die ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Thyristorventilstrom (1^) einen vorbestimmten Stromwert (I_d_) übersteigt, der höher ist als der Haltestrom des Thyristors mit dem höchsten Haltestrom, durch einen zweiten Sperrspannungsdetektor (24) zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das die Gegenwart einer in Sperrichtung gerichteten Spannung am Thyristor (102) mit der kleinsten Speicherladung anzeigt, durch eine dritte Speicherschaltung (4O)₁ die gesetzt wird, wenn das Ausgangssignal des zweiten Sperrspannungsdetektors (24) und das Ausgangssignal des Impulsgenerätors (28) gleichzeitig anliegen, und durch den Ausschaltimpuls (P^) rückgesetzt wird, wobei das Ausgangssignal der dritten Speicherschaltung in ihrem rückgesetzten Zustand erzeugt wird, durch eine auf die Welligkeit ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals zu einer gegenüber dem Ein-Impuls (P₁) um etwa 36O°/n (n=Anzahl der Phasen) verzögerten Zeit, durch eine Schaltungseinrichtung (66) zur Erzeugung eines Ausgangssignals bei gleichzeitiger Gegenwart der Ausgangssignale der dritten Speicherschaltung (40) der auf den Strom ansprechenden Einrichtung und der auf die Welligkeit ansprechenden Einrichtung, und durch eine Impulsspeiseeinrichtung (76) zur Zufuhr eines schmalen Zündimpulses zu jedem Thyristor, wenn wenigstens eines der Ausgangssignale der zweiten und dritten Schaltungseinrichtung anliegt, wobei die Dauer des schmalen Impulses im wesentlichen gleich ist der zum Einschalten der Thyristoren erforderlichen Zeit.

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