DE3323866A1

DE3323866A1 - Schaltungsanordnung fuer einen hochspannungsstromrichter mit zwei antiparallel gepolten, abschnittweise parallelgeschalteten thyristorstapeln

Info

Publication number: DE3323866A1
Application number: DE19833323866
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. 1000 Berlin Hengsberger
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1983-06-30
Filing date: 1983-06-30
Publication date: 1985-01-17
Also published as: SE8403056D0; FR2548480A1; GB2142789A; GR82105B; GB8414360D0; SE8403056L

Description

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Schaltungsanordnung für einen Hochspannungsstromrichter mit zwei antiparallel gepolten, abschnittweise parallelgeschalteten Thyristorstapeln

B es chreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der Zeitschrift "Wissenschaftliche Berichte AEG-TELEFUNKEN" Nr. 50 (1977), Heft 1/2, Seiten 22 bis 31 bekannt.

Bei Hochspannungsstromrichtern wird üblicherweise nach dem Prinzip der indirekten Lichtansteuerung gearbeitet, d.h. einer auf dem jeweiligen Thyristorpotential befindlichen Ansteuerbaugruppe wird über eine Lichtsignalverbindung der Befehl zur Abgabe eines Zündimpulses an den zugeordneten Thyristor übermittelt. Die Ansteuerbaugruppe bezieht die nötige Hilfsenergie für die Zündung des Thyristors aus den Strömen, die in dem R-C-Glied der Thyristorbeschaltung fließen oder aus der Thyristorsperrspannung.

Wird der Hochspannungsstromrichter als Thyristorschalter eingesetzt, besteht die zuvor genannte Möglichkeit der Hilfsenergieauskopplung praktisch nur im gesperrten Zustand. Im stromleitenden Zustand treten nur noch kurze und niedrige Sperrspannungsspitzen auf, die keine ausreichende Hilfsenergieversorgung gewährleisten. Daher muß zusätzliche Hilfsenergie über Wandler aus dem Laststrom ausgekoppelt werden. Hier aber treten Schwierigkeiten auf, weil derartige Hochspannungsstromrichter in der Regel eine Wasserkühlung aufweisen, die durch zwischen die einzelnen Thyristoren in den Stapeln angeordnete Kühldosen gewährleistet wird. Die Wandler zum Auskoppeln der Hilfsenergie müssen dann entweder über die Kühldosen geschoben werden, was unnötig aufwendig und konstruktiv sehr störend

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ist, oder aber an den Enden des Stapels angeordnet sein, wobei dieses einen ohnehin nachteilige Eigenschaften aufweisenden Mehrwicklungswandler mit hohen Isolationsanforderungen erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß der Aufwand für die Wandler gering bleibt und sich eine einfache und übersichtliche konstruktive Anordnung ergibt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Infolge der abschnittweise vertauschten Thyristorpolaritäten innerhalb der Thyristorstapel fließt der Laststrom auch über die Querverbindungen, so daß die Wandler, die in diese Querverbindungen gelegt sind, auch im geöffneten Zustand des Schalters genügend Hilfsenergie auskoppeln können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.

In der Zeichnungsfigur ist ein als Wechselstromschalter arbeitender Hochspannungsstromrichter gezeigt, der an eine Wechselspannung zwischen den Anschlußpunkten 18 und 19 gelegt ist.

In seiner Bauform ist der Hochspannungsstromrichter - wie gestrichelt angedeutet - als ein Doppelstapel aus zwei Thyristorstapeln 7, 8 gebildet. Jeder der beiden Thyristorstapel 7, 8 besteht aus als Scheibenzellen ausgebildeten Thyristoren 1 bis 6 , die abwechselnd mit der Flüssigkeitskühlung der Thyristoren dienenden (nicht dargestellten) Kühldosen zu Säulen geschichtet und zusammengepreßt sind. Zur Übersichtlichkeit sind hier nur drei Thyristoren pro Thyristorstapel, also

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Thyristoren 1, 2, 3 beim Stapel 7 und Thyristoren 4, 5, 6 beim Stapel 8 gezeigt, doch werden die Thyristorstapel in der Regel aus weit mehr Thyristoren und entsprechend vielen Kühldosen gebildet.

Schaltungstechnisch sind die Thyristorstapel 7, 8 über einzelne Querverbindüngen parallelgeschaltet, so daß durch die Thyristoren 1, 2, 3 beim Thyristorstapel 7 und die Thyristoren 4, 5, 6 beim Stapel 8 repräsentierte Abschnitte entstehen. Die Thyristoren korrespondierender Abschnitte der beiden Stapel 7, 8 sind jeweils antiparallel geschaltet, also der Thyristor 1 des Stapels 7 mit dem Thyristor 4 des Stapels 8, der Thyristor 2 mit dem Thyristor 5 und der Thyristor 3 mit dem Thyristor 6.

Die Zündung der Thyristoren 1 bis 6 soll nach dem Prinzip der indirekten Lichtansteuerung erfolgen, d.h. der Zündbefehl wird über eine (nicht gezeigte) Lichtsignalverbindung vom Erdpotential zum jeweiligen Thyristor übertragen, während die benötigte Zündenergie aus dem Leistungskreis zwischen den Anschlüssen 18 und 19 über Wandler ausgekoppelt werden muß.

Hierzu werden gemäß der Erfindung induktive Wandler 9, 10 und 11 primärseitig in die Querverbindungen zwischen den Thyristorstapeln 7 und 8 gelegt. Außerdem wird der Laststrom durch den Doppelstapel gezwungen, mäanderförmig über die Thyristorstapel 7 und 8, also auch über die Querverbindungen, zu fließen. Das wird dadurch erreicht, daß - anders als bisher üblich - pro Thyristorstapel 7 bzw. 8 die Polaritäten der Thyristoren 1 bis 3 bzw. 4 bis abschnittweise gegeneinander gerichtet sind. D.h. anstatt wie bislang in einem Stapel die Thyristoren alle mit gleicher Durchlaßrichtung anzuordnen, ist hier beim Thyristorstapel 7 die Anode des Thyristors 1 mit der Anode des Thyristors 2 und die Kathode des Thyristors 2 mit der Kathode des Thyristors verbunden. Entsprechend liegt beim Thyristorstapel 8 die Kathode des Thyristors 4 an der Kathode des Thyristors 5 und die Anode des Thyristors 5 an der Anode des Thyristors 6. Bei entsprechender Zündung der Thyristoren einer Polarität fließt danach während der einen Halbperiode der Wechsel spannung der Strom vom Anschluß 19 über den Thyristor 3, den Wandler 11,

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den Thyristor 5, den Wandler 10, den Thyristor 1 und den Wandler 9 zum Anschluß 18. Während der anderen Halbperiode ergibt sich ein mäanderförmig entgegengesetzter Stromfluß vom Anschluß 18 über den Wandler 9, den Thyristor 4, den Wandler 10, den Thyristor 2, den Wandler 11 und den Thyristor 6 zum Anschluß 19.

Um bei der Querverbindung mit dem Wandler 9 während beider Halbperioden der Wechselspannung Energie auszukoppeln, ist dieser Wandler 9 (als Ausnahme) mit zwei Primärwicklungen ausgestattet.

Die Wandler 9, 10, 11 werden, wie erläutert, von Sinushalbwellen gleicher Polarität durchflossen, müssen also eine gescherte Kennlinie haben. Sie sind dabei so bemessen, daß sie nach kurzer Zeit in die Sättigung gehen, da der Hilfsenergiebedarf für die Zündung der Thyristoren 1 bis 6 verhältnismäßig gering ist.

Um die Wirksamkeit der Bedämpfung für beide Thyristoren eines Abschnitts trotz des in der Querverbindung angeordneten Wandlers gleich zu halten, ist es vorteilhaft, die R-C-Glieder der Thyristorbeschaltung "diagonal" anzuschließen, also die R-C-Glieder direkt zwischen die polaritätsgleichen Anschlüsse der antiparallel geschalteten Thyristoren zu legen. So ist ein Widerstand 12 in Reihe mit einem Kondensator 15 zwischen die Kathode des Thyristors 1 und die Kathode des Thyristors 4 geschaltet. Entsprechend liegt ein Widerstand 13 und ein Kondensator 16 zwischen der Anode des Thyristors 2 und der Anode des Thyristors 5 sowie ein Widerstand 14 und ein Kondensator 17 zwischen der Kathode des Thyristors 3 und der Kathode des Thyristors 6.

Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
Theodor-Stern-Kai 1

6000 Frankfurt 70

Ham/se B 83/8 Harn

Schaltungsanordnung für einen Hochspannungsstromrichter mit zwei antiparallel gepolten, abschnittweise parallel geschalteten Thyristorstapeln

Patentansprüche

f 1. j Schaltungsanordnung für einen Hochspannungsstromrichter mit einem Doppelstapel aus zwei abschnittweise antiparallel gepolten, über Querverbindungen parallelgeschalteten Thyristorstapeln, bei dem die Zündenergie für die einzelnen, mittels Lichtleiter vom Erdpotential angesteuerten Thyristoren über Wandler aus dem Thyristorleistungskreis ausgekoppelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß

- pro Stapel (7, 8) abschnittweise die Polaritäten der Thyristoren

(l bis 6) gegeneinander gerichtet sind, so daß ein Strom mäanderförmig durch den Doppelstapel fließt, und

- die Wandler (9, 10, 11) primärseitig in die Querverbindungen zwischen den Stapeln (7, 8) gelegt sind.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (9, 10, 11) eine gescherte Kennlinie aufweisen.
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (9, 10, 11) leicht sättigbar sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschattung der Thyristoren (l bis 6) vorgesehene R-C-Glieder (12, 15; 13, 16; 14, 17) direkt zwischen die polaritätsgleichen Anschlüsse der antiparallelgeschalteten Thyristoren (l bis 6) gelegt sind.