FI122449B

FI122449B - Suuntaajalaite

Info

Publication number: FI122449B
Application number: FI20095852A
Authority: FI
Inventors: Ari Ristimaeki; Matti Takala; Nicklas Soedoe; Mika Levonen
Original assignee: Vacon Oyj
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2012-01-31
Also published as: US20110044080A1; FI20095852A0; US8670253B2; FI20095852A; EP2320545A1; EP2320545B1

Description

Suuntaajalaite Keksinnön ala 5 Keksinnön kohteena on menetelmä suuntaajalaitteen puolijohdekomponenttien suojelemiseksi ylijännitteitä vastaan. Keksinnön kohteena on myös suuntaajalaite, jossa on ylijännitesuojaus.

Keksinnön tausta

Useissa tehoelektronisissa suuntaajalaitteissa kuten taajuusmuuttajissa on suun-10 taajasilta, joka on järjestetty siirtämään sähköenergiaa vaihtosähköverkon ja mainitun suuntaajalaitteen tasajänniteterminaalin välillä. Mainittua tasajännitetermi-naalia voivat edustaa esimerkiksi taajuusmuuttajan tasajännitevälipiirin plus- ja miinuskisko. Tasajännitevälipiirin lataamisen helpottamiseksi mainittu suuntaajasil-ta on varustettu usein ohjattavilla puolijohdekomponenteilla kuten esimerkiksi tyris-15 toreilla tai transistoreilla. On myös mahdollista, että mainittu suuntaajasilta on puo-liohjattu silta, jossa pelkästään toinen haara, joka liittyy mainitun tasajänniteterminaalin positiiviseen tai negatiiviseen napaan, on varustettu ohjattavilla puolijohdekomponenteilla ja vastakkainen haara on varustettu diodeilla. Diodit ja muut puolijohdekomponentit on suojattava vaihtosähköverkossa esiintyviä mahdollisia ylijän-20 nitetransientteja vastaan. Esimerkiksi tyristoreilla on noin 2 με syttymisviive, jonka aikana tyristorin myötäsuuntainen jännite saattaa ehtiä nousta haitallisen korkeaksi si, vaikka tyristorille annettaisiin jatkuvasti sytytyspulssia. Mikäli tyristoriin liittyvän o ™ virtapiirin induktanssi on pieni ja mainitun tyristorin myötäsuuntainen jännite on lii- <\| T an suuri mainitun tyristorin syttymishetkellä, mainitun tyristorin sähkövirran nousu in ° 25 nopeus (di/dt, A/s) voi kasvaa niin suureksi, että kyseinen tyristori vaurioituu. Vas-

X

§: taavasti diodeilla tyypillinen vaurioitumismekanisti on liian suuren estosuuntaisen $ jännitteen aiheuttama läpilyönti.

CO

m en g Eräässä tunnetun tekniikan mukaisessa ratkaisussa vaihtosähköverkon ja suun-

CN

taajasillan väliin asetetaan vaihtovirtakuristimet, jotka suodattavat vaihtosähköver-30 kossa esiintyviä ylijännitetransientteja sekä rajoittavat suuntaajasillan puolijohdekomponenttien sähkövirtojen nousunopeuksia. Mainittujen vaihtovirtakuristimien 2 haittapuoli on se, että ne kasvattavat tasajänniteterminaalissa vallitsevan tasajän-nitteen kuormitusriippuvaista alenemaa. Esimerkiksi diodi- ja/tai tyristorisillan tapauksessa mainitut vaihtovirtakuristimet kasvattavat kommutointikulmaa ja siten pienentävät tasajännitettä sekä heikentävät vaihtosähköterminaalissa vallitsevaa 5 tehokerrointa.

Yhteenveto

Keksinnön kohteena on uudenlainen ylijännitesuojauksella varustettu suuntaajalai-te. Keksinnön mukaisessa suuntaajalaitteessa on: - suuntaajasilta, joka on järjestetty siirtämään sähköenergiaa mainitun suun- 10 taajalaitteen vaihtojänniteterminaalin ja tasajänniteterminaalin välillä, - ainakin yksi kondensaattori sähkövirran kulkutiellä tasajänniteterminaalin ensimmäisestä navasta mainitun tasajänniteterminaalin toiseen napaan, ja - sähkövirran kulkutiet mainitussa vaihtojänniteterminaalissa esiintyvien yli-jännitetransienttien johtamiseksi mainittuun tasajänniteterminaaliin mainittu- 15 jen ylijännitetransienttien vaimentamiseksi mainitulla ainakin yhdellä kon densaattorilla, jotka sähkövirran kulkutiet ovat mainitun vaihtojänniteterminaalin kunkin vaiheen ja mainitun tasajänniteterminaalin ensimmäisen navan välissä, missä kullakin mainituista sähkövirran kulkuteistä on: g 20 - yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti, ja

CM

i ™ - jännitettä rajoittava komponentti, jonka jännitteen ja virran suhde on ennalta o määrättyä arvoa suurempi vasteena tilanteelle, jossa mainitun jännitettä rail joittavan komponentin yli oleva jännite on ennalta määrättyä kynnysjänni- cg tearvoa pienempi, ja jonka jännitteen ja virran muutosten suhde on mainitun 25 tua ennalta määrättyä arvoa pienempi vasteena tilanteelle, jossa mainitun 8 jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite on mainittua kynnysjän- nitearvoa suurempi.

3

Keksinnön kohteena on myös uudenlainen menetelmä suuntaajasillan puolijohdekomponenttien suojelemiseksi ylijännitteitä vastaan, mainitun suuntaajasillan ollessa järjestetty siirtämään sähköenergiaa suuntaajalaitteen vaihtojänniteterminaa-lin ja tasajänniteterminaalin välillä. Keksinnön mukaisessa menetelmässä johde-5 taan mainitussa vaihtojänniteterminaalissa esiintyvät ylijännitetransientit mainitusta vaihtojänniteterminaalista mainittuun tasajänniteterminaaliin pitkin ensimmäisiä sähkövirran kulkuteitä mainittujen ylijännitetransienttien vaimentamiseksi kondensaattorilla, joka on mainitun tasajänniteterminaalin ensimmäisen navan ja toisen navan välisellä sähkövirran kulkutiellä ja jotka mainitut ensimmäiset sähkövirran 10 kulkutiet ovat mainitun vaihtojänniteterminaalin kunkin vaiheen ja mainitun tasajänniteterminaalin välissä ja joilla kullakin on yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti sekä jännitettä rajoittava komponentti, jonka jännitteen ja virran suhde on ennalta määrättyä arvoa suurempi vasteena tilanteelle, jossa mainitun jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite on ennalta määrättyä kynnysjänni-15 tearvoa pienempi, ja jonka jännitteen ja virran muutosten suhde on mainittua ennalta määrättyä arvoa pienempi vasteena tilanteelle, jossa mainitun jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite on mainittua kynnysjännitearvoa suurempi.

Mainittu jännitettä rajoittava komponentti voi olla esimerkiksi varistori tai TVS (engl. transient voltage suppressor). Mainittu yksisuuntaisesti johtava puolijohde-20 komponentti voi olla esimerkiksi diodi tai myös transistori, jonka ohjausterminaali on kytketty toiseen päävirtaterminaaliin; esimerkiksi bipolaaritransistori, jonka kanta on kytketty emitteriin tai kollektoriin mainitun transistorin tyypistä riippuen. Saa-vutetun ylijännitesuojauksen ansiosta vaihtojänniteterminaalin vaihtovirta kuristi met ° voidaan jättää pois tai ainakin ne voidaan mitoittaa pienemmiksi, mikä vähentää i ?! 25 tasajänniteterminaalin kuormitusriippuvaista jännitteen alenemaa.

CD

o x Keksinnön erilaisille esimerkinomaisille suoritusmuodoille on tunnusomaista se, tr “ mitä on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

CM

in oo g> Kuvioiden lyhyt kuvaus o o

CM

Seuraavassa selostetaan keksinnön esimerkinomaisia suoritusmuotoja ja niiden 30 etuja yksityiskohtaisemmin viitaten oheisiin kuvioihin, joissa: 4 kuvio 1 esittää kaaviokuvana keksinnön erään suoritusmuodon mukaista suuntaa-jalaitetta, kuvio 2 esittää kaaviokuvana keksinnön erään suoritusmuodon mukaista suuntaa-jalaitetta, 5 kuvio 3 esittää kaaviokuvana keksinnön erään suoritusmuodon mukaista suuntaa-jalaitetta, ja kuvio 4 esittää vuokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetelmää suuntaajasillan puolijohdekomponenttien suojelemiseksi ylijännitteitä vastaan.

Keksinnön suoritusmuotojen kuvaus 10 Kuvio 1 esittää kaaviokuvana keksinnön erään suoritusmuodon mukaista suuntaa-jalaitetta 100. Suuntaajalaitteessa on suuntaajasilta 101, joka on järjestetty siirtämään sähköenergiaa suuntaajalaitteen vaihtojänniteterminaalista 102 tasajännite-terminaaliin 103. Vaihtojänniteterminaalin 102 avulla suuntaajalaite voidaan kytkeä vaihtojänniteverkkoon 114 ja tasajänniteterminaalin 103 kautta suuntaajasilta 101 15 on kytketty suuntaajasiltaa kuormittavaan lohkoon 115. Suuntaajalaite voi olla esimerkiksi taajuusmuuttaja, jolloin lohko 113 sisältää vaihtosuuntaajasillan. Suuntaajasilta 101 on puoliohjattu tasasuuntaajasilta, jonka ylähaarassa on tyristorit 109 ja alahaarassa on diodit 110. Tyristorien 109 avulla suuntaajasilta voidaan pitää tarvittaessa sammutettuna esimerkiksi ladattaessa kondensaattoreita 111 ja 20 112 ulkoisen latauspiirin avulla. Tyristorien 109 avulla voidaan myös säätää suun- ^ taajasillan 101 antaman tasajännitteen arvoa. On huomattava, että suuntaajalait- o ™ teessä voi olla myös toisenlainen suuntaajasilta kuin mitä kuviossa 1 on esitetty.

CM

V Mainittu suuntaajasilta voi olla myös esimerkiksi verkkovaihtosuuntaajasilta, jossa en ° kunkin diodeista 110 ja kunkin tyristoreista 109 sijalla on vastarinnan kytketyt tran-

X

8: 25 sistori kuten IGBT (engl. Insulated Gate Bipolar Transistor) ja diodi. Suuntaajalait- 2¾ teessä on suuntaajasillan 101 ohittavat sähkövirran kulkutiet vaihtojännitetermi-

OO

<£ naalissa 102 esiintyvien ylijännitetransienttien johtamiseksi suuntaajasillan 101 ohi o ° tasajänniteterminaaliin 103 ja sitä kautta kondensaattoriin 111. Mainituilla sähkö virran kulkuteillä ovat diodit 104a, 104b ja 104c sekä jännitettä rajoittava kompo-30 nentti 105, joka voi olla esimerkiksi varistori tai TVS (engl. transient voltage supp- 5 ressor). Jännitettä rajoittavan komponentin 105 jännitteen ja virran suhde (u/i, Ω) on ennalta määrättyä arvoa R suurempi, kun mainitun jännitettä rajoittavan komponentin jännite Uv on ennalta määrättyä kynnysjännitearvoa Uth pienempi, ja jännitteen ja virran muutosten suhde (du/di, Ω) on mainittua arvoa R huomattavasti 5 pienempi, kun jännitettä rajoittavan komponentin jännite Uv on mainittua kynnysjännitearvoa Uth suurempi. Näin ollen tilanteessa, jossa Uv < Uth, jännitettä rajoittavan komponentin virta on pienempi kuin Uv/R ja taas tilanteessa, jossa Uv > Uth, jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite Uv ei oleellisesti kasva vaikka jännitettä rajoittavan komponentin virta kasvaa, koska jännitteen ja virran muutos-10 ten suhde du/di on pieni. Mainittu jännitteen ja virran muutosten suhde (du/di) voi olla esimerkiksi pienempi kuin R/10, kun Uv > Uth. Jännitettä rajoittavan komponentin 105 ensimmäinen napa on kytketty tasajänniteterminaalin 103 ensimmäiseen napaan 103a, joka kuvion 1 esittämässä suuntaajalaitteessa on tasajänniteterminaalin positiivinen napa. Diodit 104a, 104b ja 104c on kytketty keskenään saman-15 suuntaisesti vaihtojänniteterminaalin 102 vaiheiden 102a, 102b ja 102c ja jännitettä rajoittavan komponentin 105 toisen navan väliin.

Kunkin tyristoreista 109 yli olevan myötäsuuntaisen jännitteen maksimiarvo on olennaisesti jännitettä rajoittavan komponentin 105 kynnysjännitearvo Uth, koska diodit 104a, 104b ja 104c, jotka on järjestetty johtamaan sähkövirtaa tasajännite-20 terminaalin 103 positiivista napaa kohti, valitsevat jännitettä rajoittavalle komponentille 105 vaihtojänniteterminaalin 102 vaiheissa 102a, 102b ja 102c olevista potentiaaleista korkeimman. Tyristorin myötäsuuntaisen jännitteen rajoittaminen ·<- rajoittaa tyristorin syttymisen jälkeisen sähkövirran nousunopeutta (di/dt) ja näin ol- ° Ien suojaa mainittua tyristoria vaurioitumiselta. Mikäli vaihtojänniteverkon 114 pää- i •7 25 jännitteen tehollisarvo on esimerkiksi 500 V ja tyristorien 109 ja diodien 110 jänni- 0 tekesto on 1600 V, jännitettä rajoittavan komponentin 105 kynnysjännitearvoksi Uth 1 voidaan valita esimerkiksi 60 V.

CM

co Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa suuntaajalaitteessa jännitettä rajoit- o tavan komponentin 105 toinen napa on kytketty tasajänniteterminaalin ensimmäi- ^ 30 seen napaan 103a kytkimen 106 kautta, jonka avulla jännitettä rajoittava kompo nentti on irtikytkettävissä mainitusta ensimmäisestä navasta esimerkiksi kondensaattorien 111 ja 112 latauksen ajaksi.

6

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa suuntaajalaitteessa jännitettä rajoittavan komponentin 105 ja kytkimen 106 muodostaman sarjakytkennän rinnalla on vastus 107. Diodeja 104a, 104b ja 104c sekä vastusta 107 voidaan käyttää yhdessä diodien 110 kanssa kondensaattorien 111 ja 112 lataamiseen, kun kytkin 5 106 on johtamattomassa tilassa.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa suuntaajalaitteessa on jännitettä rajoittavan komponentin 105 ensimmäisen navan ja tasajänniteterminaalin toisen navan 103b, joka kuvion 1 esittämässä tilanteessa on tasajänniteterminaalin negatiivinen napa, välissä toinen jännitettä rajoittava komponentti 108, jonka jännitteen 10 ja virran suhde (u/i) on ennalta määrättyä arvoa R suurempi, kun mainitun jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite Uv2 on ennalta määrättyä kynnysjänni-tearvoa Uth2 pienempi, ja jonka jännitteen ja virran muutosten suhde (du/di) on mainittua arvoa R huomattavasti pienempi, kun jännitettä rajoittavan komponentin jännite UV2 on mainittua kynnysjännitearvoa Uth2 suurempi. Jännitettä rajoittava 15 komponentti 108 voi olla esimerkiksi varistori tai TVS (engl. transient voltage suppressor). Kunkin diodeista 110 yli olevan estosuuntaisen jännitteen maksimiarvo on olennaisesti mainittu kynnysjännitearvo Uth2, koska diodit 104a, 104b ja 104c valitsevat jännitettä rajoittavalle komponentille 108 vaihtojänniteterminaalin 102 vaiheissa 102a, 102b ja 102c olevista potentiaaleista korkeimman. Jännitettä rajoitta-20 van komponentin 108 kynnysjännitearvoksi Uth2 voidaan valita diodien 110 jännite-kestoa vastaava jännite vähennettynä tarvittavalla turvamarginaalilla.

Kuvio 2 esittää kaaviokuvana keksinnön erään suoritusmuodon mukaista suuntaaja jalaitetta 200. Suuntaajalaitteessa on suuntaajasilta 201, joka on järjestetty siirtä-

CN

^ mään sähköenergiaa suuntaajalaitteen vaihtojänniteterminaalista 202 tasajännite- ^ 25 terminaaliin 203. Suuntaajasilta 201 on puoliohjattu tasasuuntaajasilta, jonka ala- o x haarassa on tyristorit 209 ja ylähaarassa on diodit 210 toisin kuin kuvion 1 esittä- tx “· mässä tapauksessa, jossa alahaarassa on diodit ja ylähaarassa on tyristorit.

CN

g Suuntaajalaitteessa on suuntaajasillan 201 ohittavat sähkövirran kulkutiet vaihto-

LO

§ jänniteterminaalissa 202 esiintyvien ylijännitetransienttien johtamiseksi suuntaaja- o ™ 30 sillan 201 ohi tasajänniteterminaaliin 203 ja sitä kautta kondensaattoriin 211. Mai nituilla sähkövirran kulkuteillä on jännitettä rajoittava komponentti 205, jonka jännitteen ja virran suhde (u/i) on ennalta määrättyä arvoa R suurempi, kun mainitun 7 jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite Uv on ennalta määrättyä kyn-nysjännitearvoa Uth pienempi, ja jonka jännitteen ja virran muutosten suhde (du/di) on mainittua arvoa R huomattavasti pienempi, kun jännitettä rajoittavan komponentin jännite Uv on mainittua kynnysjännitearvoa Uth suurempi. Jännitettä rajoit-5 tava komponentti 205 voi olla esimerkiksi varistori tai TVS (engl. transient voltage suppressor). Vaihtojänniteterminaalin 202 vaiheiden 202a, 202b, 202c ja jännitettä rajoittavan komponentin 205 välissä ovat keskenään samansuuntaisesti kytketyt diodit 204a, 204b ja 204c. Jännitettä rajoittavan komponentin 205 ensimmäinen napa on liitetty tasajänniteterminaalin 203 ensimmäiseen napaan 203a, joka kuvi-10 on 2 esittämässä tilanteessa on tasajänniteterminaalin negatiivinen napa. Kunkin tyristoreista 209 yli olevan myötäsuuntaisen jännitteen maksimiarvo on olennaisesti mainittu kynnysjännitearvo Uth, koska diodit 204a, 204b ja 204c, jotka on järjestetty johtamaan sähkövirtaa vaihtojänniteterminaalia 203 kohti, valitsevat jännitettä rajoittavan komponentin 205 toiseen napaan vaihtojänniteterminaalin 202 15 vaiheissa 202a, 202b ja 202c olevista potentiaaleista matalimman.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa suuntaajalaitteessa on toinen jännitettä rajoittava komponentti 208, jonka jännitteen ja virran suhde (u/i) on ennalta määrättyä arvoa R suurempi, kun mainitun jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite Uv2 on ennalta määrättyä kynnysjännitearvoa Uth2 pienempi, ja jonka 20 jännitteen ja virran muutosten suhde (du/di) on mainittua arvoa R huomattavasti pienempi, kun jännitettä rajoittavan komponentin jännite Uv2 on mainittua kynnysjännitearvoa Uth2 suurempi. Kunkin diodeista 210 yli olevan estosuuntaisen jännit-teen maksimiarvo on olennaisesti mainittu kynnysjännitearvo Uth2, koska diodit ^ 204a, 204b ja 204c valitsevat jännitettä rajoittavalle komponentille 208 vaihtojänni- ?! 25 teterminaalin 202 vaiheissa 202a, 202b ja 202c olevista potentiaaleista matalim- § man. Jännitettä rajoittavan komponentin 208 kynnysjännitearvoksi Uth2 voidaan va- i Iita diodien 210 jännitekestoa vastaava jännite vähennettynä tarvittavalla turva- cm marginaalilla.

LO

oo

LO

§ Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa suuntaajalaitteessa jännitettä rajoit- o ™ 30 tava komponentti 205 on kytketty tasajänniteterminaalin ensimmäiseen napaan 203a kytkimen 206 kautta, jonka avulla jännitettä rajoittava komponentti on irtikyt- 8 kettävissä mainitusta ensimmäisestä navasta esimerkiksi kondensaattorien 211 ja 212 latauksen ajaksi.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa suuntaajalaitteessa jännitettä rajoittavan komponentin 205 ja kytkimen 206 muodostaman sarjakytkennän rinnalla on 5 vastus 207. Diodeja 204a, 204b ja 204c sekä vastusta 207 voidaan käyttää yhdessä diodien 210 kanssa kondensaattorien 211 ja 212 lataamiseen, kun kytkin 206 on johtamattomassa tilassa.

Kuvio 3 esittää kaaviokuvana keksinnön erään suoritusmuodon mukaista suuntaa-jalaitetta 300. Suuntaajalaitteessa on suuntaajassa 301, joka on järjestetty siirtä-10 mään sähköenergiaa suuntaajalaitteen vaihtojänniteterminaalista 302 tasajännite-terminaaliin 303. Suuntaajasilta 301 on puoliohjattu tasasuuntaajasilta, jonka ylä-haarassa on tyristorit 309 ja alahaarassa on diodit 310. Suuntaajalaitteessa on suuntaajasillan 301 ohittavat sähkövirran kulkutiet vaihtojänniteterminaalissa 302 esiintyvien ylijännitetransienttien johtamiseksi suuntaajasillan 301 ohi tasajännite-15 terminaaliin 303 ja sitä kautta kondensaattoriin 311. Mainituilla sähkövirran kulkuteillä on jännitettä rajoittavat komponentit 305a ja 305b, joiden jännitteen ja virran suhde (u/i) on ennalta määrättyä arvoa R suurempi, kun jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite on ennalta määrättyä kynnysjännitearvoa pienempi, ja joiden jännitteen ja virran muutosten suhde (du/di) on mainittua arvoa R huo-20 mattavasti pienempi, kun jännite on mainittua kynnysjännitearvoa suurempi. Vaih-tojänniteterminaalin 302 vaiheen 302a ja tasajänniteterminaalin 303 ensimmäisen navan 303a välissä on jännitettä rajoittavan komponentin 305a ja diodin 304a 5 muodostama sarjakytkentä ja vaihtojänniteterminaalin vaiheen 302b ja tasajännite-

CM

^ terminaalin ensimmäisen navan 303a välissä on jännitettä rajoittavan komponentin ή 25 305b ja diodin 304b muodostama sarjakytkentä. Kuvion 3 esittämässä tilanteessa o x tasajänniteterminaalin 303 ensimmäinen napa 303a on tasajänniteterminaalin po- “ sitiivinen napa. Kunkin tyristoreista 309 yli olevan myötäsuuntaisen jännitteen

CM

g maksimiarvo on olennaisesti jännitettä rajoittavien komponenttien 305a ja 305b m g kynnysjännitearvo.

o

CM

30 Kuvio 4 esittää vuokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetelmää suuntaajasillan puolijohdekomponenttien suojelemiseksi ylijännitteitä vastaan.

9

Menetelmässä johdetaan, toimintalohko 401, mainitussa vaihtojänniteterminaalis-sa esiintyvät ylijännitetransientit mainitusta vaihtojänniteterminaalista mainittuun tasajänniteterminaaliin pitkin sähkövirran kulkuteitä, jotka ovat mainitun vaihtojän-niteterminaalin kunkin vaiheen ja mainitun tasajänniteterminaalin ensimmäisen 5 navan välissä ja joilla kullakin on yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti sekä jännitettä rajoittava komponentti. Mainitun jännitettä rajoittavan komponentin jännitteen ja virran suhde (u/i) on ennalta määrättyä arvoa R suurempi, kun jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite on ennalta määrättyä kynnysjänni-tearvoa pienempi, ja jännitteen ja virran muutosten suhde (du/di) on mainittua ar-10 voa R huomattavasti pienempi, kun jännite on mainittua kynnysjännitearvoa suurempi.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä mainittu jännitettä rajoittava komponentti on varistori, ja keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä mainittu jännitettä rajoittava komponentti on TVS (engl. 15 transient voltage suppressor).

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä kullakin mainituista sähkövirran kulkuteistä oleva jännitettä rajoittava komponentti on yhteinen mainituille sähkövirran kulkuteille. Mainitun jännitettä rajoittavan komponentin ensimmäinen napa on kytketty mainittuun tasajänniteterminaalin ensimmäiseen napaan 20 ja mainitun jännitettä rajoittavan komponentin toiseen napaan on kytketty mainittujen sähkövirran kulkuteiden yksisuuntaisesti johtavat puolijohdekomponentit keskenään samansuuntaisesti.

O

«n Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä mainitun suuntaaja-

Csl -7 sillan puolijohdekomponenttien estosuuntaista jännitettä rajoitetaan mainitun jänm- o 25 tettä rajoittavan komponentin ensimmäisen navan ja mainitun tasajänmteterminaa- | Iin toisen navan välissä olevalla toisella jännitettä rajoittavalla komponentilla, joka voi olla esimerkiksi varistori tai TVS (engl. transient voltage suppressor).

00

LO

o Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä mainittu tasajännite-

CM

terminaalin ensimmäinen napa on mainitun tasajänniteterminaalin positiivinen na-30 pa ja kukin yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti on järjestetty johtamaan sähkövirtaa mainittua tasajänniteterminaalin positiivista napaa kohti.

10

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä mainittu tasajännite-terminaalin ensimmäinen napa on mainitun tasajänniteterminaalin negatiivinen napa ja kukin yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti on järjestetty johtamaan sähkövirtaa mainittua vaihtojänniteterminaalia kohti.

5 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä mainittu yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti on diodi

Kuten alan ammattilaiselle on ilmeistä, keksintö ja sen suoritusmuodot eivät rajoitu edellä kuvattuihin suoritusmuotoesimerkkeihin.

Patenttivaatimusten sisältämät tunnuspiirteiden olemassaoloa kuvaavat ilmaukset, 10 esimerkiksi ’’sähkövirran kulkutiellä on yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti”, ovat avoimia siten, että tunnuspiirteiden esittäminen ei poissulje eikä vaadi sellaisten muiden tunnuspiirteiden, joita ei ole esitetty itsenäisissä tai epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa, olemassaoloa.

δ

CM

i

CD

O

X

0-

CN

un co un en o o

CM

Claims

1. Suuntaajalaite (100, 200, 300), jossa on: - suuntaajasilta (101, 201, 301), joka on järjestetty siirtämään sähköenergiaa mainitun suuntaajalaitteen vaihtojänniteterminaalin (102, 202, 302) ja tasa- 5 jänniteterminaalin (103, 203, 303) välillä, ja - ainakin yksi kondensaattori (111, 112, 211, 311) sähkövirran kulkutiellä ta-sajänniteterminaalin ensimmäisestä navasta (103a, 203a, 303a) mainitun tasajänniteterminaalin toiseen napaan, tunnettu siitä, että suuntaajalaitteessa on lisäksi sähkövirran kulkutiet mainitussa 10 vaihtojänniteterminaalissa esiintyvien ylijännitetransienttien johtamiseksi mainittuun tasajänniteterminaaliin mainittujen ylijännitetransienttien vaimentamiseksi mainitulla ainakin yhdellä kondensaattorilla , jotka sähkövirran kulkutiet ovat mainitun vaihtojänniteterminaalin kunkin vaiheen (102a, 102b, 102c, 202a, 202b, 202c, 302a, 302b) ja mainitun tasajänniteterminaalin ensimmäisen navan (103a, 203a, 15 303a) välissä ja joilla kullakin on: - yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti (104a, 104b, 104c, 204a, 204b, 204c, 304a, 304b), ja - jännitettä rajoittava komponentti (105, 205, 305a, 305b), jonka jännitteen ja virran suhde on ennalta määrättyä arvoa suurempi vasteena tilanteelle, jos- 20 sa mainitun jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite on ennalta g määrättyä kynnysjännitearvoa pienempi, ja jonka jännitteen ja virran muu- tosten suhde on mainittua ennalta määrättyä arvoa pienempi vasteena ti-g lanteelle, jossa mainitun jännitettä rajoittavan komponentin yli oleva jännite £ on mainittua kynnysjännitearvoa suurempi. a S 25

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suuntaajalaite, jossa kullakin mainituista g sähkövirran kulkuteistä oleva jännitettä rajoittava komponentti (105, 205) on yhtei- o nen mainituille sähkövirran kulkuteille ja mainitun jännitettä rajoittavan komponentin ensimmäinen napa on kytketty mainittuun tasajänniteterminaalin ensimmäiseen napaan (103a, 203a) ja mainitun jännitettä rajoittavan komponentin toiseen na- 12 paan on kytketty mainittujen sähkövirran kulkuteiden yksisuuntaisesti johtavat puolijohdekomponentit (104a, 104b, 104c, 204a, 204b, 204c) keskenään samansuuntaisesti.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suuntaajalaite, jossa mainitun jännitettä 5 rajoittavan komponentin ensimmäinen napa on kytketty mainitun tasajännitetermi- naalin ensimmäiseen napaan kytkimen (106, 206) kautta.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suuntaajalaite, jossa mainitun jännitettä rajoittavan komponentin ja mainitun kytkimen muodostaman sarjakytkennän rinnalla on vastus (107, 207) energian syöttämiseksi mainitusta vaihtojännitetermi- 10 naalista mainittuun tasajänniteterminaaliin mainittujen yksisuuntaisesti johtavien puolijohdekomponenttien (104a, 104b, 104c, 204a, 204b, 204c) kautta.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 2-4 mukainen suuntaajalaite, jossa mainitun jännitettä rajoittavan komponentin (105, 205) toisen navan ja mainitun tasajännite-terminaalin toisen navan (103b, 203b) välissä on toinen jännitettä rajoittava kom- 15 ponentti (108, 208).

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen suuntaajalaite (100, 300), jossa mainittu tasajänniteterminaalin ensimmäinen napa (103a, 303a) on mainitun tasa-jänniteterminaalin positiivinen napa ja kukin yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti (104a, 104b, 104c, 304a, 304b) on järjestetty johtamaan sähkövirtaa 20 mainittua tasajänniteterminaalin positiivista napaa kohti.

£ 7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen suuntaajalaite (200), jossa mai- 0 ™ nittu tasajänniteterminaalin ensimmäinen napa (203a) on mainitun tasajänniteter- CM V minaalin negatiivinen napa ja kukin yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti 01 ° (204a, 204b, 204c) on järjestetty johtamaan sähkövirtaa mainittua vaihtojännite- X □: 25 terminaalia kohti. CM LO

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suuntaajalaite (100, 300), jossa mainitus- 05 g sa suuntaajasillassa on tyristorit (109, 309) mainitun vaihtojänniteterminaalin vai- CM heiden ja mainitun tasajänniteterminaalin positiivisen navan välissä ja diodit (110, 310) mainitun tasajänniteterminaalin negatiivisen navan ja mainitun vaihtojännite-30 terminaalin vaiheiden välissä. 13

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen suuntaajalaite (200), jossa mainitussa suuntaajasillassa on diodit (210) mainitun vaihtojänniteterminaalin vaiheiden ja mainitun tasajänniteterminaalin positiivisen navan välissä ja tyristorit (209) mainitun tasajänniteterminaalin negatiivisen navan ja mainitun vaihtojänniteterminaalin 5 vaiheiden välissä.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen suuntaajalaite, jossa mainittu yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti on diodi.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mukainen suuntaajalaite, jossa mainittu jännitettä rajoittava komponentti on jokin seuraavista: varistori, TVS (engl. tran- 10 sient voltage suppressor).

11 Pate nttivaatim u kset:

12. Menetelmä suuntaajasillan puolijohdekomponenttien suojelemiseksi ylijän-nitteitä vastaan, mainitun suuntaajasillan ollessa järjestetty siirtämään sähköenergiaa suuntaajalaitteen vaihtojänniteterminaalin ja tasajänniteterminaalin välillä, tunnettu siitä, että menetelmässä johdetaan (401) mainitussa vaihtojännitetermi- 15 naalissa esiintyvät ylijännitetransientit mainitusta vaihtojänniteterminaalista mainittuun tasajänniteterminaaliin pitkin ensimmäisiä sähkövirran kulkuteitä mainittujen ylijännitetransienttien vaimentamiseksi kondensaattorilla, joka on mainitun tasajänniteterminaalin ensimmäisen navan ja toisen navan välisellä sähkövirran kulkutiellä ja jotka ensimmäiset sähkövirran kulkutiet ovat mainitun vaihtojännitetermi-20 naalin kunkin vaiheen ja mainitun tasajänniteterminaalin ensimmäisen navan välissä ja joilla kullakin on yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti sekä jänni-v- tettä rajoittava komponentti, jonka jännitteen ja virran suhde on ennalta määrättyä ° arvoa suurempi vasteena tilanteelle, jossa mainitun jännitettä rajoittavan kom- $7 ponentin yli oleva jännite on ennalta määrättyä kynnysjännitearvoa pienempi, ja o 25 jonka jännitteen ja virran muutosten suhde on mainittua ennalta määrättyä arvoa | pienempi vasteena tilanteelle, jossa mainitun jännitettä rajoittavan komponentin yli cm oleva jännite on mainittua kynnysjännitearvoa suurempi. 00 LO

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, jossa kullakin mainituista O ensimmäisistä sähkövirran kulkuteistä oleva jännitettä rajoittava komponentti on 30 yhteinen mainituille ensimmäisille sähkövirran kulkuteille ja mainitun jännitettä rajoittavan komponentin ensimmäinen napa on kytketty mainittuun tasajännitetermi- 14 naalin ensimmäiseen napaan ja mainitun jännitettä rajoittavan komponentin toiseen napaan on kytketty mainittujen ensimmäisten sähkövirran kulkuteiden yksisuuntaisesti johtavat puolijohdekomponentit keskenään samansuuntaisesti.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, jossa mainitun suuntaajasil-5 lan puolijohdekomponenttien estosuuntaista jännitettä rajoitetaan mainitun jännitettä rajoittavan komponentin toisen navan ja mainitun tasajänniteterminaalin toisen navan välissä olevalla toisella jännitettä rajoittavalla komponentilla.

15. Jonkin patenttivaatimuksista 12-14 mukainen menetelmä, jossa mainittu tasajänniteterminaalin ensimmäinen napa on mainitun tasajänniteterminaalin posi- 10 tiivinen napa ja kukin yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti on järjestetty johtamaan sähkövirtaa mainittua tasajänniteterminaalin positiivista napaa kohti.

16. Jonkin patenttivaatimuksista 12-14 mukainen menetelmä, jossa mainittu tasajänniteterminaalin ensimmäinen napa on mainitun tasajänniteterminaalin negatiivinen napa ja kukin yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti on järjestetty 15 johtamaan sähkövirtaa mainittua vaihtojänniteterminaalia kohti.

17. Jonkin patenttivaatimuksista 12-16 mukainen menetelmä, jossa mainittu yksisuuntaisesti johtava puolijohdekomponentti on diodi.

18. Jonkin patenttivaatimuksista 12-17 mukainen menetelmä, jossa mainittu jännitettä rajoittava komponentti on jokin seuraavista: varistori, TVS (engl. tran- 20 sient voltage suppressor). δ CM CM 05 O X tc. CL CM m co in O) o o CM 15