DE3334794A1

DE3334794A1 - Thyristorschaltung

Info

Publication number: DE3334794A1
Application number: DE19833334794
Authority: DE
Inventors: Harald Ing.(grad.) 8039 Puchheim Meissner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1983-09-26
Publication date: 1985-04-11

Description

Thyristorschaltunq
Die Erfindung bezieht sich auf eine Thyristorschaltung mit einer im Lastkreis des Thyristors liegenden Sättigungsdrossel,. der ein ohmscher Widerstand parallelgeschaltet ist.
Bekanntlich hängt die Größe der Schaltverluste der Thyristoren wesentlich von den Thyristoreigenschaften und von der Stromsteilheit beim Zünden und Löschen ab. Diese Schaltverluste, die sich aus der Addition von Einschalt-und Ausschaltverlusten ergeben, lassen sich bekanntlich durch Sättigungsdrosseln, die auch als Stufendrosseln bezeichnet werden, erheblich herabsetzen, vergleiche dazu das Buch von M.Meyer: "Selbstgeführte Thyristor-Stromrichter", 1974, Seiten 59 und 60. Diese Drosseln müssen beim Einschaltvorgang in der Lage sein, nach dem Zusammenbruch der positiven Sperrspannung bei einem kleinen Strom, dem sogenannten Stufenstrom, die treibende Spannung des Schaltkreises für eine bestimmte Zeit, die sogenannte Stufenzeit, aufzunehmen.
Sobald der Kern der Stufendrossel magnetisch gesättigt ist, beginnt der Steilanstieg des Stromes. Dieser trifft gegenüber der Schaltung ohne Drosseispule auf eine größere leitende Flächeim Thyristor, also einen kleineren dynamischen Ersatzwiderstand. Die Einschaltverluste werden dadurch kleiner und die zulässige Stromanstiegsgeschwindigkeit wird größer. Für den Ausschaltvorgang benötigt der Thyristor einen gewissen Ausräumstrom, um in einer bestimmten Zeit gelöscht zu werden, d.h. die Ladungsträger müssen ausgeräumt werden. Die Sättigungsdrossel stellt nunmehr einen relativ hohen Widerstand im Stromkreis dar, so daß der Transistor nur verhältnismäßig langsam ausgeräumt werden kann und nicht rechtzeitig gelöscht wird. Wird eine Sättigungsdrossel mit einer leicht gescherten Drosselkennlinie verwendet, so wird zwar ein definierter Widerstand bereitgestellt, der gestattet, daß der notwendige Ausräumstrom für den Ausschaltvorgang fließen kann. Eine gesicherte" Drossel bewirkt aber auch im Einschaltmoment des Thyristors einen bestimmten Widerstand. Dies bedeutet, daß ein Kompromiß zwischen den Eigenschaften der Sättigungsdrossel beim Ein-und beim Ausschalten geschlossen werden muß.
Zur möglichst einwandfreien Funktion ist es nämlich erforderlich, die Eigenschaften einer Sättigungsdrossel möglichst gut an die Thyristorparameter anzupassen. Es ist auch bekannt, der nicht "gescherten" Sättigungsdrossel einen ohmschen Widerstand parallel zu schalten. Eine kompromißfreie Anpassung der Eigenschaften der Sättigungsdrossel sowohl an das Ein- als auch an das Ausschaltverhalten des Thyristors ist hierdurch jedoch auch nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thyristor schaltung mit Sättigungsdrossel so auszulegen, daß sich eine optimale Anpassung der Eigenschaften der Sättigungsdrossel ohne Scherung an die Thyristorparameter erreichen läßt.
Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Thyristorschaltung der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch erreicht, daß in Reihe zum ohmschen Widerstand noch eine Diode in Sperrichtung angeordnet ist und diese Reihenschaltung somit parallel zur Sättigungsdrossel liegt.
Durch diese Maßnahme nach der Erfindung können die Eigenschaften der Sättigungsdrossel, nämlich die Leerlaufinduktivität, die Sättigungsinduktivität, der Kernquerschnitt, die Windungszahl, der Sättigungsstrom, die Eigenverlust usw. voll dem Einschaltverhalten des Thyristors angepaßt werden, ohne daß Rücksicht auf den ohmschen Parallelwiderstand genommen werden muß. Da dieser Widerstand wegen der dazu in Reihe liegenden Diode erst in der Rückwärtsrichtung, d.h. während des Ausschaltvorgangs, wirksam wird, kann dieser Widerstand auf die Erfordernisse des Ausräumstromes dimensioniert werden.
Bei höheren Schaltfrequenzen ist durch den zusätzlichen Einbau der Diode in Reihe zum ohmschen Widerstand außerdem eine deutliche Verminderung der Schaltverluste möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer in einer Figur dargestellten Schaltung erläutert.
Die Figur zeigt eine Thyristorschaltung mit einem Thyristor Th, in dessen Laststromkreis ein Lastwiderstand RL und eine Sättigungsdrossel SD liegen. Gespeist wird dieser Laststromkreis von positiven Gleichspannungsimpulsen. . Nach jedem Impuls wird die speisende Gleichspannung U gleich Null bzw.
negativ. Die Impulsfolgefrequenz kann z.B. einige Kilohertz betragen. Parallel zur Sättigungsdrossel SD ist eine Serienschaltung, bestehend aus einem ohmschen Widerstand R und einer Diode D angeurdnet. Die Diode u isL so gepult, dau sie sich im Durchschaltzustand des Thyristors T., im Sperrzustand befindet. nähren des Einschaltvorgangs aes Thyristors Th Ist der Parallelzweig über den ohmschen Widerstand R und die Diode D gesperrt, so daß die Eigenschaften der Sättingungsdiossel SD ausschließlich dem Einschaltverhalten des Thyristurs lh angapaße werden könneii. Der Parallelwiderstand R ..uß in keiner Weise berücksichtigt weraen. Erst wahrend ues Ausschaltvorgangs des Thyristors Th wird der widerstand R wirksam, da der Thyristor Th dann in Rückwärtsrichtung betrieben wird und Strom über die Diode D und damit auch über den ohmschen Widerstand R fließt. Die Dimensionierung des Widerstands R erfolgt entsprechend den Erfordernissen des Ausräumstroms des Thyristors Th.
1 Patentanspruch 1 Figur L e e r s e i t e

Claims

Patentanspruch Thyristorschaltung mit einer im Lastkreis des Thyristors liegenden Sättigungsdrossel, der ein ohmscher Widerstand parallelgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zum ohmschen Widerstand (R) noch eine Diode (D) in Sperrichtung angeordnet ist und diese Reihenschaltung somit parallel zur Sättigungsdrossel (SD) liegt.