DE3322873A1

DE3322873A1 - Schaltungsanordnung mit lichttriggerbaren thyristoren

Info

Publication number: DE3322873A1
Application number: DE19833322873
Authority: DE
Inventors: Susumu Matsumura; Nobuo Sashida; Yoshihiko Yamamoto; Masao Yano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-07-12
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1984-01-19
Also published as: SE8303403L; SE459536B; SE8303403D0; DE3322873C2; CH660266A5; JPH0258849B2; US4536816A; JPS5911772A

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit lichttriggerbaren Thyristoren, die mit einem Lichttriggersignalgenerator optisch gekoppelt sind.

Thyristor-Schaltungen werden in vielen Geräten zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom, in Startern für Synchronmotoren und auf anderen Gebieten der Elektrotechnik verwendet.

In einer in Fig. 1 der anliegenden Zeichnung schematisch dargestellten herkömmlichen Thyristorschaltung 8 bilden jeweils mehrere in Reihe geschaltete und beispielsweise durch ein elektrisches Signal getriggerte Thyristoren 1 je einen von insgesamt sechs zwischen Wechselstromklemmen R, S, T und Gleichstromklemmen P, N angeschlossenen Thyristorzweigen U, V, W, X, Y und Z. Falls diese Thyristorschaltung 8 eine mit Hochspannung von über 120 kV arbeitende Starkstrom-Gleichrichterschaltung ist, kann jeder Zweig bis zu 100 Thyristoren 1 umfassen. Jeder Thyristor 1 ist mit seinem Gate an einen Triggerverstärker 2 mit einem lichtempfindlichen Element 3 wie Photodiode, Phototransistor o.dgl. angeschlossen. Ferner liegt zwischen Anode und Gate jedes Thyristors 1 eine Uberspannungsschutzschaltung in Form einer Serienschaltung aus einem Strombegrenzerwiderstand 4a und einem nicht-linearen Widerstandselement 4b.

Eine an anderer Stelle befindliche Generatorschaltung 6 zur Erzeugung von Triggerlichtsignalen umfaßt eine Anzahl von mit einem Transistor 6b zwischen einem positiven Steuergleichstromanschluß 6c und einem gemeinsamen Steuergleichstromanschluß 6d in Reihe geschalteten lichterzeugenden Elementen 6a wie Leucht-

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dioden, die jeweils einzeln über je eine optische Faserleitung 5 mit einem zugeordneten lichtempfindlichen Element 3 der Triggerverstärker 2 gekoppelt sind. Die Basis des Transistors 6b ist mit einem zum Beispiel einen spannungsgesteuerten Oszillator enthaltenden Triggersignalgenerator 7 verbunden, wie er beispielsweise in den US-Patentschriften 2 467 765, 3 047 789, 3 197 691 oder der USA-Anmeldung No. 382 015 angegeben ist.

Im Normalbetrieb der Thyristorschaltung 8 von Fig. 1 wird der Transistor 6b durch ein von dem Triggersignalgenerator 7 unter Berücksichtigung der gleich- und wechselstromseitigen Betriebszustände erzeugtes Triggersignal durchgeschaltet, so daß alle lichterzeugenden Elemente 6a gleichzeitig ihr Triggerlichtsignal an die lichtempfindlichen Elemente 3 abgeben, welche das empfangene Signal in elektrische Triggersignale umsetzen, die über den angeschlossenen Triggerverstärker 2 verstärkt an die Gates der jeweiligen Thyristoren 1 abgegeben werden. Die Thyristorschaltung 8 ist so z.B. in der Lage, Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln.

Wie erwähnt ist jeder Thyristor 1 gegen Zerstörung durch auftretende überspannung durch seine Schutzschaltung 4 geschützt. Wenn der Thyristor 1 z.B. für eine Nennspannung von 4000 V ausgelegt ist, beginnt der nicht-lineare Widerstand 4b z.B. bei 3800 V zu leiten. Bei Auftreten einer Überspannungssituation wird der Thyristor 1 durch einen über den nicht-linearen Widerstand 4b zum Gate fließenden und durch den Widerstand 4a begrenzten Strom zwangsläufig durchgeschaltet. Dabei werden der Reihe nach in beispielsweise dem Zweig U sämtliche Thyristoren durchgeschaltet und vor überspannung geschützt. Dieser Uberspannungsschutzvorgang könnte zwar zu einem Kommutationsfehler in der gesamten Thyristorschaltung 8 führen, der aber,

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weil auf die Dauer einer Periode begrenzt, an sich harmlos ist, denn schon in der nächsten Periode wird die Schaltung normal weiterarbeiten.

Es gibt grundsätzlich zwei Arten von überspannungszuständen, a) zum Beispiel durch externe Schaltvorgänge, Blitzschlag o. dgl. von außen in die Schaltung 8 dringende Überspannungen und b) die sog. partielle Kommutierung in einem Thyristorzweig, bei der nur einige Thyristoren getriggert und die nichtgetriggerten mit überspannung beaufschlagt werden.

In Bezug auf die partielle Kommutierung (Fall b) ist eine gewisse Wartezeit des Thyristors bei der Kommutation von Bedeutung, wenn zur Abschaltung (Löschung) eines Thyristors durch Anlegen einer Gegenspannung kurzzeitig ein entgegengesetzter Stromfluß durch den Thyristor angeregt wird. Falls eine neue Vorwärtsspannung zu früh, d.h. wenn die alte Vorwärtsspannung gerade Null geworden ist, an den Thyristor angelegt wird, wird dieser auf Grund vorhandener Trägerreste ohne Triggersignal wieder leitend. Deshalb darf die neue Vorwärtsspannung erst nach Ablauf einer mit dem Null-Zeitpunkt der'alten Vorwärtsspannung beginnenden Kommutationswartezeit ^- angelegt werden, welche durch die Schaltungsanordnung im allgemeinen so bemessen wird, daß sie normalerweise länger als die Thyristor-Ausschaltzeit ist, aber bei bestimmten Betriebszuständen der Thyristorschaltung zwangsläufig zu kurz werden kann. Dieser Fall wird anschließend in Verbindung mit einer in Fig. 2 bis dargestellten bekannten Wechselrichterschaltung näher erläutert.

Die bekannte Thyristorschaltung 8 in Fig. 1, die sowohl als Gleichrichterschaltung wie auch als Wechselrichterschaltung verwendbar ist, wird hier aus Gründen der Vereinfachung als Wechselrichter erläutert. Die Schaltung 8 ist über eine

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Drosselspule 10 an eine Gleichstromquelle 9 angeschlossen, erzeugt Wechselstrom und gibt diesen auf drei Phasen R, S, T an einen Wechselstromanschluß 11 sowie an einen im Sternpunkt an Masse liegenden Transformator 12 ab. Das Kommutieren der Thyristorzweige U, V, W, X, Y, Z der Thyristorschaltung 8 erfolgt durch die Spannungen des Wechselstromanschlusses, die Schaltung 8 ist also eine netzkommutierte Wechselrichterschaltung.

In Fig. 3 sind unter den Thyristorzweigen U ... Z in der Schaltung von Fig. 2 auftretende Spannungen wie die Arbeitswechselspannung V-, , Triggersignale TS, der Verlauf einer Spannung V_y im Thyristorzweig U und die Gleichspannung zwischen den Klemmen P und N grafisch dargestellt. Nach Stromfluß durch Zweig U wird der nächste Zweig V getriggert und, nach einem Überlappungswinkel u, dem Zweig U eine Gegenspannung in Form einer Zwischenspannung zwischen den Phasen R und S zugeführt. Die dabei eingehaltene Kommutationswartezeit γ- ist normalerweise langer als die notwendige Thyristorabschaltzeit, kann aber aus Spannungs-, Strom- oder anderen Gründen auch kürzer werden.

Wenn der Sternmittelpunkt des Wechselstromanschlusses 11 gemäß Fig. 2 an Masse liegt, dann eilt bekanntlich, wenn eine Wechselstromleitung oder -phase wie beispielsweise die Phase R (siehe Vektordiagramm in Fig. 4) an Masse liegt, die Zwischenspannung V_no zwischen den Wechselstromphasen R und S relativ zu normal um den Phasenwinkel von 30° vor. Da in diesem Fall auch die Gegenspannung am Thyristorzweig U um 30° voreilt, wird aus der normalen Zweigspannung V^ eine veränderte Zweigspannung V ', die in Fig. 5 unterbrochen über der mit Fig. 3 identischen normalen Zweigspannung V dargestellt ist. Durch die veränderte Zweigspannung V ' ergibt sich auch eine verkürzte Wartezeit -y .

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Allgemein ist jedem Thyristor im Zweig eine spannungharmonisierende Spannungsteilerschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator beigeschaltet. Fertigungsbedingt werden aber in jedem Zweig Thyristoren mit längerer Abschaltzeit und andere mit kürzerer Abschaltzeit vorhanden sein. Wenn nun die Kommutationswartezeit gerade zwischen der längeren und der kürzeren Abschaltzeit liegt, dann werden die Thyristoren der längeren Abschaltzeit nicht gesperrt, die Kommutation fällt teilweise aus, und als Folge davon erhalten die Thyristoren mit den kürzeren Abschaltzeitwerten die volle Zweigspannung und werden einer überspannung ausgesetzt, vor der sie jedoch durch die Überspannungsschutzschaltung 4 in Fig. 1 geschützt werden.

Seit einiger Zeit werden auch Thyristorschaltungen für höhere Spannungen wie die in Fig. 6 dargestellte bekannte Schaltung benutzt, die als Besonderheit lichttriggerbare Thyristoren statt herkömmlicher elektrisch getriggerter Thyristoren enthalten. Dadurch sind lichtempfindliche Elemente und Triggerverstärker überflüssig geworden, und außer einer größeren Zuverlässigkeit durch weniger Bauteile kann mit einer verbesserten Rauschsicherheit gerechnet werden. Es werden nur die Unterschiede gegenüber Fig. 1 erläutert. Jeder der Zweige U ... Z enthält mehrere in Reihe geschaltete lichttriggerbare Thyristoren 13, die durch von entsprechenden Elementen 6a in der Lichttriggersignal-Generatorschaltung 6 erzeugte Lichttriggersignale optisch angesteuert werden. Nachteilig ist, daß die bekannte Schaltung in Fig. 6 keine Überspannungsschutzschaltung wie 4 in Fig. 1 enthält, die Thyristoren folglich nicht gegen Überspannungszustände geschützt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Schaltungsanordnung mit licht-

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triggerbaren Thyristoren zu schaffen, deren Thyristoren auch gegen Überspannungen ausreichend geschützt sind.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, jeden der durch Uberspannungsunterdrückungselemente gegen auftretende Überspannungen geschützten lichttriggerbaren Thyristoren der Schaltungsanordnung durch ein individuelles Geberelement einer Detektorschaltung daraufhin zu überwachen, ob er mit einer Vorwärtsspannung beaufschlagt ist, und für den Fall, daß die Anzahl der Vorwärtsspannung führenden Thyristoren mindestens eins und maximal eine bestimmte Zahl (K) beträgt, durch Aktivierung eines Lichttriggersignalgenerators sämtliche Thyristoren der Schaltungsanordnung bzw. eines Thyristorzweigs darin einzuschalten.

Dadurch werden bei einem partiellen Kommutierungsausfall durch Auftreten von Überspannung an einem Thyristorzweig die überspannungsunterdrückungselemente wirksam vor Überlastung geschützt.

Außerdem werden die einzelnen Thyristoren durch die überspannungsunterdrückungselemente sicher gegen Überspannungsschaden geschützt.

Weitere Vorteile ergeben sich daraus, daß erfindungsgemäß begrenzt hitzebeständige und entsprechend kleine Überspannungs-

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Unterdrückungselemente verwendet werden können und daß im Zusammenhang damit auch relativ langdauernde Lichttriggersignale zulässig sind, so daß eine einfache und billige Steuerschaltung verwendet werden kann.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine eingangs erläuterte herkömmliche Schaltungsanordnung mit elektrisch getriggerten Thyristoren, Fig. 2 ein Schaltbild zur Anwendung der Schaltung von Fig.

als Wechselrichter,
Fig. 3, 4 und 5 ein Signaldiagramm, ein Vektordiagramm und

einen vergrößerten Ausschnitt "A" aus Fig. 3, Fig. 6 eine eingangs erläuterte bekannte Schaltungsanordnung mit lichttriggerbaren Thyristoren, Fig. 7 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen

Schaltungsanordnung mit lichttriggerbaren Thyristoren, Fig. 8 eine Kennlinie einer erfindungsgemäßen überspannungs-

schutzeinrichtung und

Fig. 9 eine grafische Darstellung zur Wirkung eines Thyristorzahlmelders .

In dem Schaltbild von Fig. 7 ist von dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nur der eine Thyristorzweig U dargestellt, weil die übrigen Zweige ähnlich gestaltet sind. Es werden nachstehend auch nur die vom oben beschriebenen Stand der Technik in Fig. 6 abweichenden Einzelheiten erläutert.

Jedem der in Serie geschalteten lichttriggerbaren Thyristoren in dem Zweig U sind ein Überspannungsunterdrückungselement aus Zinkoxid ο.dgl. und ferner eine Detektorschaltung 15 zur

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Ermittlung einer Vorwärtsspannung, welche über eine optische Faserleitung 16 an den Eingang einer masseseitigen Thyristorzahlineldeschaltung 17 angeschlossen ist, parallel geschaltet. Die Meldeschaltung 17 aktiviert, wenn die Anzahl der mit einer Vorwärtsspannung beaufschlagten Thyristoren 13 im Zweig zwischen eins und einer gegebenen Zahl beträgt, elektrisch die Generatorschaltung 6, damit sie die Thyristoren 13 durch Abgabe entsprechender Lichttriggersignale ansteuert (zündet). Wenn eine Überspannungssituation im Thyristorzweig U auftritt und an den Thyristoren 13 eine partielle Kommutierungsstörung auftritt, durch die nicht mehr als der gegebenen Zahl entsprechende lichttriggerbare Thyristoren im spannungsführenden Zustand geblieben sind, dann (und nur dann) werden sämtliche Thyristoren 13 im Zweig U gleichzeitig eingeschaltet und die Uberspannungsunterdrückungselemente 14 vor Schäden geschützt.

Die Schaltung in Fig. 7 wird nun näher beschrieben. Jede Detektorschaltung 15 zur Vorwärtsspannungsermittlung besteht aus zwei hintereinander und parallel zum Thyristor 13 geschalteten Widerständen 15a, 15b (Spannungsteiler) und einem zum Widerstand 15b parallelen lichterzeugenden Element 15c wie Fotodiode. Die Thyristorzahlmeldeschaltung 17 umfaßt eine Spannungsgeneratorschaltung 18, Vergleichsschaltungen 19 und 20 sowie ' ein UND-Glied 21.

In der Spannungsgeneratorschaltung 18 sind zwischen einem positiven Gleichstromanschluß 18c und einem Operationsverstärker 18d mit parallelem Widerstand 18e eine der im Zweig U vorhandenen Thyristor-Anzahl entsprechende Anzahl von aus je einem Widerstand 18a und einem lichtempfindlichen Element 18b (z.B. Fotodiode, Fototransistor o.dgl.) bestehenden Serienschaltungen zueinander parallelgeschaltet. Jedes lichtempfindliche Element 18b) ist über eine eigene optische Faserleitung 16 mit je einem

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der lichterzeugenden Elemente 15c der Detektorschaltung 15 gekoppelt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 18d ist über einen Widerstand 18f und einen Operationsverstärker 18g mit parallelem Widerstand 18h mit einer Ausgangsklemme 18i verbunden. Die Vergleichsschaltung 19 enthält einen Komparator 23 und die andere Vergleichsschaltung einen Komparator 25, wobei der Komparator 23 mit seinem negativen Eingang und der andere Komparator 25 mit seinem positiven Eingang an die Ausgangsklemme 18i der Schaltung 18 angeschlossen sind. In den spiegelbildlich geschalteten Vergleichsschaltungen 19 und 20 ist jeweils der zweite Eingang des betreffenden Komparators (bei der positive und bei 25 der negative) mit dem Schleifer eines Potentiometers 22a bzw. 24a verbunden, das eine Spannungsquelle 22 bzw. 24 bildet und dessen zwei Festanschlüsse 22b, 22c bzw. 24b, 24c an die positive (b) und die allgemeine (c) Klemme der Gleichstromversorgung angeschlossen sind. Ausgangssei tig ist jeder Komparator 23 und 25 mit je einem Eingang des UND-Gliedes 21 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines der Basis des Transistors 6b in der Lichttriggersignalgeneratorschaltung 6 vorgeschalteten ODER-Gliedes 6e, an dessen zweiten Eingang der elktrische Triggersignalgenerator 7 angeschlossen ist, verbunden ist.

Das jedem lichttriggerbaren Thyristor 13 als Schutz gegen Überspannung parallelgeschaltete Überspannungsunterdrückungselement 14, dessen Kennlinie in Fig. 8 dargestellt ist, leitet unterhalb seiner Durchbruchspannung V₁₃ nur wenig, darüber aber einen relativ großen Strom. Solange sich im Normalbetrieb die am Thyristorzweig liegende Spannung auf sämtliche (z.B. 100 Stück] Thyristoren 13 des Zweigs verteilt, führt der einzelne Thyristor eine unter der Durchbruchspannung V_n des Unterdrückungselements 14 liegende Normalspannung V.. Auch wenn dem Thyristorzweig U von außen durch Blitz oder Schaltvorgänge ein

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Spannungsstoß zugeführt wird, senkt das Unterdrückungselement 14 durch Aufnahme eines großen Stroms I_g (Fig. 8) die Thyristorspannung auf einen unter der höchstmöglichen Spannungsgrenze V liegenden zulässigen Wert V» ab. 5

Wenn aber der eingangs schon erläuterte Fall des partiellen Kommutationsausfalls eintritt, bei dem z. B. nur 50 oder weniger von den einhundert Thyristoren 13 im Zweig spannungsaufnahmefähig geworden sind, dann muß das Überspannungsunterdrückungselement 14 z. B. den Strom I_T aufnehmen, um da-

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durch die Thyristorspannung auf den unter dem Grenzwert V_ liegenden Wert V_ abzusenden. Dadurch wird der Thyristor 13 geschützt, aber der relativ langzeitig fließende Strom I₁. könnte durch Joule'sehe Wärmeerzeugung das Unterdrückungselement 14 schädigen. Als Sicherheit gegen Wärmeschäden könnte das Element 14 sehr groß und entsprechend hitzebeständig gemacht werden. Aber dadurch würde auch das gesamte Thyristorschaltungsgerät groß und kostenaufwendig hergestellt werden müssen - eine wenig erfreuliche Perspektive, zumal mit Zuständen hohen Stromflusses im Überspannungsunterdrückungselement 14 nicht sehr häufig gerechnet werden muß.

Erfindungsgemäß können normale Überspannungsunterdrückungselemente 14 verwendet werden, denn sie werden dadurch gegen Überlastung geschützt, daß in einem Fall, wo nicht mehr als eine vorbestimmte Anzahl Thyristoren ihre Fähigkeit zur Spannungsaufnahme erlangt haben, sämtliche Thyristoren in dem Zweig gleichzeitig eingeschaltet werden. Bei Normalbetrieb geben alle lichterzeugenden Elemente 15c (Fig. 7) gleichzeitig Lichtsignale an die Spannungsgeneratorschaltung 18 ab, weil sämtliche Thyristoren 13 eine Vorwärtsspannung führen. In der Schaltung 18 gibt jeder Widerstand

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18a, dessen lichtempfindliches Element 18b über die optische Phase einer Leitung 16 Licht von dem zugeordneten lichterzeugenden Element 15c aufnimmt, eine Spannung E, ab. Die vorhandenen einzelnen Spannungen E-, werden durch den Operationsverstärker 18d addiert, durch den Operationsverstärker 18g invertiert und sind so an der Ausgangsklemme 18i verfügbar.

Im Fall eines partiellen Kommutierungsausfalls geben nur die Thyristoren, welche spannungsaufnahmefähig geworden sind, ein Lichtsignal an die Schaltung 18 ab, so daß an der Klemme 18i jeweils eine der Anzahl der im Augenblick spannungsaufnahmefähigen Thyristoren 13 entsprechende Spannung wie beispielsweise E, (ein Thyristor),zwei E, (zwei Thyristoren) oder XE₁ (X Thyristoren) vorhanden ist. K ist im vorliegenden Beispiel die maximal vorgesehene Zahl von bei einem partiellen Kommutierungsausfall spannungsaufnahmefähig gewordenen Thyristoren 13, beispielsweise ist K = 50 von insgesamt 100 Stück im Zweig ü. Da die Spannungsquelle 22 (das Potentiometer 22a) auf die Spannung KE, eingestellt ist, hat das Ausgangssignal OUTl des Komparators 23 der Vergleichsschaltung 19 bei der Bedingung XE, = KE, den Wert "1" und bei der Bedingung XE, > KE, den Wert "0". Der Ausgangssignalwert "1" bedeutet also, daß die Gesamtzahl der spannungsaufnahmefähigen Thyristoren nicht größer als die vorgesehene. Zahl K ist. Die Spannungsquelle 24 (Potentiometer 24a) in der anderen Vergleichsschaltung 20 ist auf den Spannungswert E, eingestellt. Deren Komparator 25 vergleicht die Ausgangsspannung XE, der Schaltung 18 mit der Spannung E-, , und die Vergleichsschaltung gibt ein Ausgangssignal OUT2 ab, das bei der Bedingung XE, < E, den Wert "0", jedoch bei der Bedingung XE, = E, (also wenn die Zahl der Vorwärtsspannung führenden Thyristoren nicht kleiner als 1 ist) den Wert "1" hat. Die zweite Vergleichsschaltung 20

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hat folgenden Zweck: im Normalbetrieb wird das Ausgangssignal OUTl der Vergleichsschaltung in dem Augenblick, wo jeder Thyristorzweig keine oder eine negative Spannung erhält (siehe Bereich A und B in Fig. 3), den Wert "1" annehmen, und nur diese Vergleichsschaltung 20 verhindert, daß jetzt sämtliche Thyristoren durchgeschaltet werden.

In Fig. 9 sind auf der Abszisse die Anzahl der betreffenden Thyristoren SN und auf der Ordinate jeweils die Werte der Ausgangssignale OUTl (Schaltung 19), OUT2 (Schaltung 20) und OUT3, welches dem durch das UND-Glied 21 gebildeten logischen Produkt aus OUTl und OUT2 entspricht, aufgetragen. Folglich gibt die Thyristorzahlmeldeschaltung 17 am Ende das Ausgangssignal OUT3 = "1" in dem Fall ab, daß die Anzahl der Vorwärtsspannung führenden Thyristoren 13 im Zweig nicht kleiner als 1 und nicht größer als 50 ist.

Der über das ODER-Glied 6e durch das Signal OUT3 angesteuerte Transistor 6b in der Generatorschaltung 6 veranlaßt sämtliche lichterzeugenden Elemente 6a zur gleichzeitigen Lichtabgabe, so daß alle lichttriggerbaren Thyristoren 13 des Zweigs U gleichzeitig durchgeschaltet und deren Überspannungsunterdrückungselemente 14 entlastet und geschützt werden. Diese Vorgänge zum Schutz der Elemente 14 sind, wie bereits oben erwähnt, innerhalb einer Periode abgeschlossen und haben weder auf das gesamte Gerät noch auf die einzelnen Thyristoren schädliche Nebenwirkungen. Somit können erfindungsgemäß relativ kleine und wenig hitzefeste Überspannungsunterdrückungselemente 14 verwendet werden. Bei einem Verzicht auf diese Schutzelemente 14 würden die Thyristoren 13 im Fall eines partiellen Kommutierungsausfalls beschädigt werden, wenn nicht unmittelbar bei seinem Auftreten das Lichttriggersignal abgegeben würde. Da erfindungsgemäß die Erzeugung

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des Lichttriggersignals innerhalb der Wärmekapazität der Überspannungsunterdrückungselemente 14 relativ langsam erfolgen kann, ist die Verwendung einer einfacheren Steuerschaltung möglich.

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Claims

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PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr. N. tar Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister

Dipl.-Ing, F. E. Müller Artur-Ladebeck Strasse 51

Triftstrasse A, ^{Artur L}aaebeck-strasse 51

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD 1

Mü/Gdt/cb 24. Juni 1983

Case: FP-1816

SUSUMU MATSUMURA

und
MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA

Schaltungsanordnung mit lichttriggerbaren Thyristoren

Priorität: 12. Juli 1982, Japan, Nr. 120835/1982

Patentansprüche

Schaltungsanordnung mit mehreren in Reihe geschalteten lichttriggerbaren Thyristoren, die mit einem das
Triggersignal abgebenden Lichtsignalgenerator optisch gekoppelt sind,
gekennzeichnet durch

- eine Anzahl von den lichttriggerbaren Thyristoren (13) zum Schutz vor Überspannung jeweils parallelgeschalteten Schaltelementen (14) zur Unterdrückung von Überspannungsspitzen,

- eine Detektorschaltung (15) mit mehreren jeweils einem der Thyristoren (13) parallelgeschalteten Geberelementen (15c) zur Ermittlung von mit einer Durchlaßspannung

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beaufschlagten Thyristoren und

- eine Meldeschaltung (17) für die Anzahl von Thyristoren, welche mit dem Lichtsignalgenerator (6) und der Detektorschaltung (15) gekoppelt ist und in Abhängigkeit von Signalen aus der Detektorschaltung den Lichtsignalgenerator (6) unter der Bedingung aktiviert, daß die Anzahl von mit Durchlaßspannung beaufschlagten lichttriggerbaren Thyristoren (13) mindestens Eins und höchstens eine vorgegebene Zahl (K) beträgt.
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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Thyristorzahlmeldeschaltung (17) folgende Baugruppen aufweist:

- einen Spannungsgenerator (18), der mit der Detektorschaltung (15) verbunden ist und in Abhängigkeit von deren Geber-Signalen an einem Ausgang (18i) ein der Anzahl der mit Durchlaßspannung beaufschlagten Thyristoren (13) entsprechendes erstes Spannungssignal (XE-, ) abgibt,

- eine an den Ausgang (18i) des Spannungsgenerators (18) angeschlossene erste Vergleichsschaltung (19), die das erste Spannungssignal (XE,) mit einem der vorgegebenen Anzahl von auf Durchlaßspannung geschalteten Thyristoren (13) entsprechenden zweiten Spannungssignal (KE.) vergleicht und unter der Bedingung XE, - KE, ein erstes Ausgangssignal (OUTl) abgibt,

- eine an den Ausgang (18i) des Spannungsgenerators (18) angeschlossene zweite Vergleichsschaltung (20), die das erste Spannungssignal (XE,) mit einem nur einem einzigen auf Durchlaßspannung geschalteten Thyristor entsprechenden dritten Spannungssignal (E,) vergleicht und unter der Bedingung XE, = E, ein zweites Ausgangssignal (OUT2) abgibt, und

- ein mit den Ausgängen der beiden Vergleichsschaltungen (19 und 20) verbundenes logisches UND-Glied (21), das bei Bildung eines bestimmten logischen Produkts aus den

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beiden Ausgangssignalen (OUTl, 0UT2) ein drittes Ausgangssignal (0UT3) abgibt, das den Lichtsignalgenerator (6) aktiviert.
3» Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Spannungsgenerator (18) eine Mehrzahl von Spannungserzeugern (18a, 18b) aufweist, die in Abhängigkeit vom Geber-Signal das dritte Spannungssignal (E,) abgeben, und daß allen Spannungserzeugern (18a, 18b) ein deren Spannungssignale addierender Operationsverstärker (18d, 18e) nachgeschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Vergleichsschaltung (19) eine Spannungsquelle (22) zum Erzeugen des zweiten Spannungssignals (KE,) und einen unter Vergleich der ersten und zweiten Spannungssignale bei der Bedingung XE, = KE, das erste Ausgangssignal abgebenden ersten Komparator (23) enthält.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Vergleichsschaltung (20) eine Spannungsquelle (24) zum Erzeugen des dritten Spannungssignals (E,) und einen unter Vergleich der ersten und dritten Spannungssignale bei der Bedingung XE, = E, das zweite Ausgangssignal abgebenden zweiten Komparator (25) enthält.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
- in der Detektorschaltung (15) zur Ermittlung von mit Durchlaßspannung beaufschlagten Thyristoren jedem Thyristor (13) ein individueller Spannungsteiler (15a, 15b) mit daran angeschlossenem Licht-Geberelement (15c) parallelgeschaltet ist,
- jeder Spannungserzeuger (18a, 18b) des Spannungsgenera-
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tors (18) durch eine zwischen dem Operationsverstärker (18d, 18e) und einem Gleichstromanschluß liegende Reihenschaltung eines Widerstands (18a) und eines lichtempfindlichen Bauelements (18b) gebildet ist und
- die lichtempfindlichen Bauelemente (18b) und die Licht Geberelemente (15c) über eine jeweils zugeordnete opti sche Faserleitung (16) verkoppelt sind.