NO129716B - - Google Patents

Description

Slukkespenningskrets for tyristorer.

Oppfinnelsen vedrører en slukkespenningskrets for en tyristor, som er parallellkoblet med en diode med motsatt polaritet i serie med en selvinduksjon, hvorved en kommuteringskobling sender en utkoblingsstrøm gjennom dioden.

Ved en kjent slukkespenningskrets (østerriksk patent nr. 245-117) er tyristoren parallellkoblet med serieforbindelsen til en kondensator og en annen tyristor som benyttes til slukkingen. Mens denne slukketyristor ligger parallelt med serieforbindelsen til en motsatt polet diode og en omladnings-drosselspole, med hvis hjelp kondensatoren kan bringes i en til slukking av hovedtyristoren egnet ladetilstand, er hovedtyristoren parallellkoblet med serieforbindelsen til en diode med motsatt polaritet og en annen omladnings-drosselspole, som skal bringe kondensatoren i en til slukking av slukke-tyristoren egnet ladetilstand.

Ved denne kobling består den fare at den av kondensatoren leverte ladestrøm, henholdsvis den for slukkingen over tyristoren nødvendige reversspenning er for liten, henholdsvis kan holdes på en tilstrekkelig størrelse over et for kort tidsrom. Velger man den større kondensator, så varer opp- og omladningsprosessen for lenge, hvorved tyristorens arbeidsfrekvens nedsettes.

Oppfinnelsen har til hensikt å tilveiebringe en krets hvor man kan oppnå en høyere spenning i en krets av ovennevnte type, og hvor man til en viss grad kan bestemme størrelsen til denne spenning, slik at selv tyristorer med relativt dårlige data, særlig slukkespenn-ingens størrelse, er temmelig ukritisk. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den med dioden i serie liggende selvinduksjon er primærviklingen til en transformator, hvis sekundærvikling over en annen diode er forbundet med en likespenningskilde, som gir en forspenning til en annen diode i sperreretning og at sekundærviklingen er slik viklet (eller forbundet) at den av utkoblingsstrømmen frembragte spenning på sekundærsiden er motsatt rettet til den annen diodes forspenning. Herved oppnås at slukkestrømmen, som løper gjennom den parallelt til tyristoren koblede diode, vil indusere en spenning i transformatoren, som på grunn av transformatorens selvinduksjon øyeblikkelig stiger til en høy spenning og opphever forspenningen i den annen diode og den derved på transformatoren oppnådde primære spenning kan innstilles til en høy spenning, slik at spenningens størrelse er tilpasset tyristoren.

Oppfinnelsen er videre kjennetegnet ved at likespenningskilden er en konstant spenningskilde. Herved oppnås at spenningen nu blir nesten konstant over et temmelig langt tidsrom, nemlig så lenge det løper en strøm i den parallelt til tyristoren koblede diode. Særlig enkelt oppnår man den konstante spenning hvis spenningskilden har en kondensator-filterutgang.

En ytterligere forenkling av et alikt anlegg oppnås idet likespenningskilden er en felles forskyvningsspenning, og at det parallelt over likespenningskildens utgang er koblet en kondensator. Herved oppnås det at man nu kan bruke den felles spenningsforskyvning for hele kretsen til å avgi spenningen, og samtidig vil man kunne gjenvinne den energi eller størsteparten av den som brukes under kom-muteringsforløpet.

Ved tyristorvekselrettere, som har tyristorfasegrener bestående av to i serie forbundne tyristorer med parallelt til tyristorene koblede friløpsdioder, kan man også trekke fordel av denne krets, idet den er kjennetegnet ved at transformatorens primærviklinger er direkte forbundet i serie og at deres felles forbindelsespunkt danner et fasespenningsuttak og at den første tyristors katode er forbundet til den ene primærviklings annen ende, og den annen tyristors anode er forbundet til den annen primærviklings annen ende, og at den første tyristors friløpsdiodes katode er forbundet til den første tyristors anode, og at friløpsdiodens anode er forbundet i fellespunktet for den annen primærvikling og den annen tyristors anode, og at den annen friløpsdiodes anode er forbundet til den annen tyristors katode, og at den annen friløpsdiodes katode er forbundet til fellespunktet for den første primærvikling, og den første tyristors katode. Herved vil transformatorens primærvikling kunne er-statte den kjente induksjonsspole med midtuttak, samtidig med at kretsens samtlige fordeler er bibeholdt. Kretser av denne type er kjent, f. eks. fra DOS nr. I.638.OO8. Ved slike vekselrettere er det en fordel ved den type med felles slukking av vekselretterens fasegrener at sekundærviklingene på transformatorene er forbundet i serie, og at den annen diode og likespenningskilden er felles for alle tyri-stordeler. Herved oppnås en besparelse, idet man nu kan unngå, f.

eks. ved trefasede vekselrettere, å bruke tre dioder og kan klare seg med en og herved oppnå den nevnte besparelse, samtidig med at ener-gien føres tilbake til anleggets spenningsforskyvning. Det vil ytterligere være en fordel ved slike anlegg at sekundærviklingene i hver gren er parallelt forbundet, idet man herved kan få et mer passende omsetningsforhold i transformatorene, og oppnå en reduksjon av den nødvendige samlede spenning for likespenningskilden som gir en forspenning til den annen diode.

Oppfinnelsen er i det følgende nærmere forklart under hen-visning til et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen, som viser:

fig.tl prinsippet for kretsen,

fig. 2 strømforløpet og

fig. 3 diagrammet for en vekselretter ifølge oppfinnelsen.

Tyristoren E, er innskutt mellom en forskyvningsspenning og en ikke vist belastning, hvortil det løper en belastningsstrøm 1^. Parallelt over tyristoren, men motsatt til gjennomløpsretningen er forbundet dioden og i serie med denne diode en primærvikling på en transformator Tr^. Transformatorens sekundærvikling er gjennom en annen diode forbundet over en kondensator C som er oppladet til . forsyningsspenningen V.^. Fra en kommuteringskrets K kan man over en bryter S sende en strøm I1 når tyristoren skal slukkes. Denne strøm deles i bel-astningsstrømmen 1^, slukkestrømmen Iv, som løper gjennom tyristoren E^. Denne strøm leverer også en strøm som løper gjennom dioden D.^ samt transformatorens T^ primærvikling. Strømmen 1^ vil nu forårsake en temmelig stor spenning'over transformatorens primærvikling på .grunn av' transformatorens sélvinduksjon. Denne spenning induserer nu-etter de -ved punktene angitte viklingsretninger en spenning i tr arvs formatoréns sekundærvdkling, som..er motsatt .spenningen V^, • -ffpm-pr^^sp^hhlng for dioden'Dg .' Spenningen-når nu hesten .øyeblikkelig opprti1!' én- verdi<1>som'er større enn V^, .og herved oppstår det på transformatorens primærside såienge strømmen I., løper, en spenning over' transformatoréns. primærvikling som er, nesten konstant og avhen-gigav transf6rmatorens omsetningsforhold. Et passende omsetningsforhold er her, i det viste tilfelle, hvor forskyvningsspehningen brukes, 1 størrelsesorden 1.- 5 eller kanskje større. Slukkespenn-ingen.over tyristoren E^ er nu en sum av diodens spenningsfall som er størrelsen på 1 til 1,5 volt., samt spenningen over transformatoren som ligger i størrelsesorden 30 - 40 volt, avhengig av omsetningsfor-holdet. Det oppnås herved i motsetning til andre kretsløp at man får en bestemt kontrollerbar spenning, som motspenning over tyristoren, som hjelper til å lukke den effektivt, selv også ved tyristorer hvor denne slukkespenning er meget kritisk, idet deres parameterverdier kan svinge temmelig meget. Et lignende kretsløp er benyttet i vekselretteren^ som er vist på fig. 3, hvor en spenningskilde Sp over induk-sjonsspolen D forsyner vekselretteren med spenningene over ledningene 5 og 6. Parallelt over disse ledninger ligger en kommuteringsen-het K i serie med en bryter A som tjener til .felles kommutering av alle fasegrener. De her tre viste fasegrener er identiske og inne-holder hver to styrte serieforbundne tyristorer E^ og Z^, E^ og E^, Ep. og Eg. Mellom de to serieforbundne tyristorer er innskutt primærviklingen til to transformatorer og de felles midtpunkter mellom transformatorene og Tr2, Tr^ og Tr^, Tr,- og Trg danner fasespenn-ingsuttakene U, V, W. I gren 1 er således primærviklingene. P^, P2 forbundet i serie med de ved punktene angitte viklingsretninger, til-svarende gjelder for de andre grener for viklingene P-^, P^, P^ og Pg. Parallelt over serieforbindelsene E^ - P.^ - P2, E, - P^ - P^, E^ -

Pi- - Pg er forbundet henholdsvis diodene D^, D^, D,- med motsatt gjen-nomløpsretning i forhold til tyristorene E~, E,, E._. Over seriefor-

^ t> o

bindelsene ?1 - ?2 - E2, P? - P^ - E^ og P Pg - Eg er parallelt forbundet henholdsvis dioden D-2, D^. og Dg. Diodene D1 - Dg er fri-løpsdioder for vekselretteren. Sekundærviklingene i de enkelte fasegrener er parallelt forbundet med den ved punktet viste viklingsret-ning, f. eks. i fasegren U ved S2.. De parallellkoblede sekundærvik-linger'S1 og S2, S^ og S^, S^ og Sg er parvis koblet i serie med hver-andre over ledningene 1, 2, 3 og 4. Ledningene 3 og 4 er igjen over dioden D^ forbundet til kondensatoren C2 som er oppladet til spenningen V1, som har den ved pilen viste polaritet. Dioden Dg og motstan-den R er et dempningsledd. Vekselretteren har felles kommutering ved hjelp av kommuteringskretsen K.og bryteren A, og når bryteren A slut-tes løper det en strøm I gjennom ledningen 6. Denne strøm deler seg i delstrømmer 1^ og I2 og 1^ i de forskjellige fasegrener. I f. eks. fasegren U løper strømmen 1-^ over dioden D2 gjennom primærviklingene ^1°^ ^2 over dl0(:ien Di tilbake til kommuteringskretsen. Herved in-duseres det i primærviklingene en spenning V2 og V^ med den viste polaritet, og denne spenning vokser temmelig hurtig på grunn av transformatorens sélvinduksjon når den er ubelastet, og på transformatorens sekundærvikling oppstår en indusert spenning med den på pilen viste polaritet. Summen av disse spenninger er med de viste viklingsretninger motsatt rettet til spenningen V og overstiger denne spenning spenningen V^, løper det en strøm gjennom dioden D^, og så lenge strømmen 1^ løper vil det i fasegren U være en spenning over primærviklingene P^ - P2 som er nesten konstant. Denne spenning kan avta litt på grunn av den spredningsselvinduksjon som transformatoren måtte ha. Disse spenninger som oppstår i hver fasegren under slukking, vil gi forspenning til tyristorene E^, E2, Ej, E^, E,. og Eg, slik at man oppnår en effektiv slukking av tyristorene. Den spenningspuls som derved fremkommer er meget langvarig, nemlig ca. 80 % av slukkeperi-odens tidsforløp, og dermed en meget mer velegnet puls som gjør de be-nyttede tyristorers data temmelig ukritisk med henblikk på deres slukkespenning. Samtidig er tilførselsledningenes sélvinduksjon og andre

sélvinduksjoners virkning sterkt undertrykket på grunn av at spennin-

gene ved V2 og V^ nu bestemmes av transformatorens omsetningsforhold,

samt spenningen V^, og kan derfor tilpasses den størrelse som er nød-

vendig for å oppnå passende sikkerhet. Ved tidligere koblinger var det nødvendig å sortere disse tyristorer, hvorimot de nu er temmelig ukritiske på grunn av den temmelig høye spenning som i størrelse lig-

ger mellom 30 - 40 volt, som nu står til rådighet, samtidig med at spenningen eller spenningspulsen er langvarig. Spenningen over kon-

densatoren C2 kan oppnås enten fra en separat spenningskilde, for-

trinnsvis en konstant spenningskilde eller vekselretterens spenningsforskyvning. Herved oppnås at den kommuteringsenergi som nu benyt-

tes direkte sendes tilbake til strømforsyningen, slik at den ikke går tapt, noe som er vesentlig for anleggets økonomi. Denne forbindelse kan etableres ved å skape den stiplede forbindelse fra diodens D ?

anode til diodens Dg anode og forbinde ledningen 4 med spenningsfor-

skyvningens positive klemme. Den her viste vekselretter er i prin-

sippet beskrevet i DOS nr. I.638.OO8. Et anvendelseseksempel på det første kretsløp på fig. 1 er vist i DOS nr. 1.613.774.

Claims (6)

1. Slukkespenningskrets for en tyristor som er parallellkoblet med en diode med motsatt polaritet i serie med en sélvinduksjon, hvor-

ved en kommuteringskobling sender en utkoblingsstrøm gjennom dioden,karakterisert ved at den med dioden (D^) i serie liggende sélvinduksjon er primærviklingen til en transformator (Tr^), hvis sekundærvikling over en annen diode (Dg) er forbundet med en likespenningskilde, som gir en forspenning til en annen diode (Dg) i sperreretning og at sekundærviklingen er slik viklet (eller, forbundet) at den av utkoblingsstrømmen (lg) frembragte' spenning på sekundærsi-dener motsatt rettet til den annen diodes (Dg) forspenning.

2. Slukkespenningskrets ifølge krav 1,karakter i- s e r t . v e d at likespenningskilden er en konstant spenningsfor-syning.

3. Slukkespenningskrets ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at spenningskilden har en kondensator-filterutgang. • j

4. Slukkespenningskrets ifølge krav 1-3,karakterisert ved at likespenningskilden er en felles f or,syningsspenn- i ing, og at det parallelt over likespenningskildens utgang er koblet en kondensator.

5. Vekselretter ifølge ett av kravene 1-4, med minst en ty-ristorfasegren bestående av to serieforbundne tyristorer og med parallelt til tyristoren koblede friløpsdioder, karakterisert ved at transformatorens primaerviklinger er direkte forbundet i serie og at deres felles forbindelsespunkt danner et fasespenningsuttak og at den første tyristors katode er forbundet til den ene primærviklings annen ende og at den annen tyristors anode er forbundet til en annen primærviklings annen ende , og at første friløpsdiodes katode er forbundet til den første tyristors anode og friløpsdiodens anode er forbundet med fellespunktet for den annen primærvikling og den annen tyristors anode, og at den annen friløpsdiodes anode er forbundet til den annen tyristors katode, og at den annen friløpsdiodes katode er forbundet til fellespunktet for den første primærvikling og den første tyristors katode.

6. Vekselretter ifølge ett av kravene 1-5, med felles slukking av tyristorfasegrenene, karakterisert ved at sekundærviklingene på transformatoren i fasegrenene er forbundet i serie og at den annen diode og likespenningskilden er felles for alle tyri-storgrener. 7« Vekselretter ifølge krav 6,karakterisert ved at sekundærviklingene i hver gren er parallellforbundet.