DE2935660C2 - Anordnung zur Beschaltung eines Halbleiterschalters mit in Reihe geschalteter Spannungsquelle - Google Patents

Anordnung zur Beschaltung eines Halbleiterschalters mit in Reihe geschalteter Spannungsquelle

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DE2935660C2
DE2935660C2 DE19792935660 DE2935660A DE2935660C2 DE 2935660 C2 DE2935660 C2 DE 2935660C2 DE 19792935660 DE19792935660 DE 19792935660 DE 2935660 A DE2935660 A DE 2935660A DE 2935660 C2 DE2935660 C2 DE 2935660C2
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Günter 1000 Berlin Junge
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Claims (1)

1 2
der aus einer potentialfreien Spannungsquelle versorgt
Patentanspruch: wird, muß diese Energie fiber die potentialfreie Span
nungsquelle zugeführt werden.
Anordnung zur Beschaltung eines Halbleiter- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine An
schalters mit in Reihe geschalteter Spannungsquelle, 5 Ordnung zur Beschaltung eines Halbleiterschalters mit denen die Reihenschaltung einer Diode und eines in Reihe geschalteter Spannungsquelle zu schaffen, bei Beschaltungskondensators parallel geschaltet ist, der Beschaltungsverluste vermieden werden und der dadurch gekennzeichnet, daß an die Ver- Spannungsquelle wieder Energie aus dem Beschalr/uigsbindung der Diode (D 1) und des Beschaltungskon- kondensator des Halbleiterschalters zugeführt werden densators (C) einerseits und an die Verbindung des to kann.
Halbleiterschalters (T) mit der Spannungsquelle (E) Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im
andererseits die Reihenschaltung einer weiteren Kennzeichen des Patentanspruchs aufgeführten Merk-Diode (D 2) und einer Induktivität (L) angeschlossen male gelöst
ist, wobei die weitere Diode (D 2) anodenseitig mit Mit der erfindungsgemäßen Anordnung werden Be-
der Kathode der Diode (Di) verbunden ist 15 Schaltungsverluste, die durch die bekannten RCD-Be-
schaltungen für Halbleiterschalter entstehen, vermie-
den. Auch bei der Verwendung großer Beschaltungs-
kondensatoren wie sie für die Beschaltung von Transistoren oder GTO-Thyristoren erforderlich sind, werden
Die Erfindung Hetrifft eine Anordnung zur Beschal- 20 Verlustleistungen prinzipiell unterbunden,
tung eines Halbleiterschalters gemäß dem Oberbegriff Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh-
des Patentanspruchs. rungsbeispieles soll der der Erfindung zugrundeliegen-
Zum Schutz gegen unzulässige Spannungsbeanspru- de Gedanke näher erläutert werden,
chungen und zur Verminderung des Spannungs- oder Die in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellte
Stromanstiegs dient bei Leistungshalbleitern die Be- 25 Anordnung weist einen Halbleiterschalter T mit in Reischaltung, unter der man das Anbringen von Kondensa- he geschalteter Spannungsquelle Hals Löscheinrichtung toren, Widerständen und Dioden, manchmal auch in parallel zu einem Stromrichter SR auf und bildet zusam-Kombination mit vorgeschalteten Induktivitäten ver- men mit diesem z. B. den Wechselrichter eines selbstgesteht Aufgrund ihres physikalischen Aufbaus haben führten Stromrichters.
Leistungshalbleiter nur eine begrenzte Spannungsfe- 30 Der Halbleiterschalter Γ ist in dem Ausführungsbeistigkeit und lassen nur bestimmte Höchstwerte für die spiel als GTO-Thyristor dargestellt, ebenso könnte ein Spannungs- und Stromsteilheit za Si-Λοη eine kurzzeiti- Leistungstransistor oder ein artverwandtes Bauelement ge Überschreitung der Höchi'.werte führt häufig zur Verwendung finden. Parallel zur Reihenschaltung von Zerstörung des Leislungshalbleitcrs. Halbleiterschalter T und Spannungsquelle E ist als Be-
Eine Ausführungsform der notwendigen Beschal- 35 schaltung die Reihenschaltung einer Diode D i und eitungsmaßnahmen ist in der Literaturstelle »Heumann- nes Beschaltungskondensators Cgeschaltet
Stumpe: Thyristoren — Eigenschaften und Anwendun- An die Verbindung der Diode D1 mit dem Beschal-
gen« (Verlag Teubner, Stuttgart, 1969) in Bild 41.1 auf tungskondensator C einerseits sowie a« die Verbindung Seite 41 dargestellt Parallel zum zu schützenden Halb- des Halbleiterschalters T mit der Spannungsquelle E leiterventil ist in dieser bekannten Anordnung die Rei- 40 andererseits ist die Reihenschaltung einsr weiteren Diohenschaltung eines Beschaltungswiderstandes mit par- de D 2 und einer Induktivität L angeschlossen. Anodenallelgeschalteter Diode und eines Beschaltungskonden- seitig ist die weitere Diode D 2 mit der Kathode der satoTs angeordnet Bei dieser bekannten Anordnung Diode D1 verbunden.
wird die im Beschaltungskondensator gespeicherte Durch den Verzicht auf einen Beschaltungswider-
Energie weitgehend in dem zur Diode parallelgeschalte- 45 stand können keine Verluste durch die Beschaltung entten Beschaltungswiderstand in Wärme umgesetzt, was stehen und die Funktionsweise der Beschaltungsanordinsbesondere bei der Verwendung des zu schützenden nung ergibt sich wie folgt:
Halbleiterventils in Mittelfrequenzanlagen oder bei Während der Stroiiiführungsdauer des Halbleiter
stark pulsierender Anodenspannung zu erheblichen schalters Twird der Beschaltungskondensator Cmittels Verlusten führt 50 der Induktivität L entladen. Dabei wird die im Beschal-
In bestimmten Anweudungsfällen werden Leistungs- tungskondensator Cgespeicherte Energie zunächst von halbleiter in Reihe mit einer Spannungsquelle betrieben, der Induktivität L aufgenommen, die dann ihrerseits den beispielsweise als Löscheinrichtung zur Löschung von größten Teil der Energie der Spannungsquelle £ zuführt Thyristoren in selbstgeführten Stromrichtern. Wird eine und bis zur Höhe der Spannung der Spannungsquelle E derartige Löscheinrichtung als sogenannte Summen- 55 den Beschaltungskondensator Cumlädt.
löschschaltung eingesetzt, dann beträgt die Schaltfre- Durch die Zufuhr der Energie aus dem Beschaltungs-
quenz des Leistungshalbleiters ein Vielfaches der Fre- kondensator C kann der Aufwand für die Nachladezeit quenz des Stromrichterausgangs, je nach der Pulszahl der Spannungsquelle £bzw. die Nachladezeit erheblich des Stromrichters z. B. das 3- bis 6fache. verringert werden.
Bei derartigen Anordnungen müssen nicht nuF — zu- 60
sätzlich bedingt durch die erhöhte Schaltfrequenz — Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
erhebliche Wärmeverluste im Beschaltungswiderstand
in Kauf genommen werden, sondern es muß der dem
Leistungshalbleiter in Reihe geschalteten Spannungsquelle in Abhängigkeit des vom Leistungshalbleiter zu es
führenden Stromes von außen wieder Energie zugeführt werden. Da die Löschspannungsquelle in der Regel aus einem Kondensator großer Kapazität besteht,
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