NO873234L - Hoeyspennings-halvledervern. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et høyspennings-halvledervern i henhold

til innledningen til krav 1.

Ved tidligere benyttede elektromagnetiske bryterorganer har man nådd grensene for deres tekniske muligheter. Disse bryterorganer og vern kan anses som helt utviklet, deres tillatelige-koblingsfrekvens er riktignok høy, men dog begrenset. En ulempe er også slitasjen av kontaktstykkene og lagre, noe som gjør disse organer meget vedlikeholdskrevende og dessuten forkorter levetiden, både elektrisk og mekanisk.Hertil kommer en relativt høy påstyringseffekt. For bruksforhold med meget høy brytingsfrekvens (spesielt taktdrift) byr elektromekanisk høyspenningsvern fra dette synspunkt på problemer.

Et bryterorgan som oppfyller forutsetningene i innledningen

av krav 1, er f.eks. kjent som hybridbryter fra den inter-nasjonale patentsøknad WO 86/01334 (PCT-Gazette seksjon I

No. 05/1986, side 778). Halvlederelementet til denne hybridbryter er ved kontaktbevegelse av den mekaniske bryter ledende når den mekaniske bryter beveger seg gjennom soner hvor en lysbue kan dannes. Halvlederelement og mekanisk bryter påstyres isolert over forskjellige spenningskilder og forsterker-trinn. I forhold til rent elektromekaniske høyspenningsvern lar det seg dermed allerede med hensyn til kontaktene fås en bryting som gir lav slitasje og krever lite vedlikehold. Slitasjen på lagerpunktene er imidlertid fortsatt tilstede, like-så ulempen med den relativt høye påstyringseffekt.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe et høyspenningsvern

på halvlederbasis som problemfritt gir en bryting av elek-triske vekselstrømlaster med meget høy brytingsfrekvens, ved-likeholdsfritt og med lav slitasje. Det er i den forbindelse tenkt på spenninger på ca. 1200 V ved 15-100 Hz og strømmer mellom 1 og 50 A. Vernet skal være enkelt og kompakt i ut-førelse og ved montasjehåndteringen å kunne utskiftbart er-statte mekaniske vern.

Denne hensikt oppnås ved de trekk som er angitt i karakteri-stikken til krav 1.

Det gis riktignok allerede halvlederreléer fra forskjellige produsenter, men disse releer er allikevel ikke sammenlign-bare med de ønskede høyspenningsvern og dertil også bare an-vendbare for spenninger inntil 600 V.

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen fremgår av underkrav-ene. I tilknytning til et utførelseseksempel skal oppfinnelsen forklares nærmere i det følgende. Tegningen viser koblings-skjema for et slikt vern.

I og II betegner to såkalte "power"-blokker, som hver består av to antiparallelle tyristorer A og B og som koblet i serie skal styre en ikke nærmere vist ohmsk last, 'f.eks. en varme-motstand. En RC-krets Cl, R21/.C2, R22 sørger for en lik dyna-misk sperrespenningsdeling av seriekoblingen til de to powerblokker I og II. Den statiske spenningsdeling realiseres ved motstanden R20 og en motstandskombinasjon av R19 og spennings-delene 10 og 12.

Styredelen ligger på høyspenningssiden på den halve lastspen-ning parallell med powerblokk II. Den består hovedsakelig av en likeretterbro 1 med to i sine kurser integrerte tenn-transformatorer 2 og 3,.. hvis sekundærviklinger a, a' og b, b<1>virker på portene til hovedtyristorene A resp. B over til-ordnede likeretterventiler 6-9. Hovedtyristorene A og B blir hver påstyrt av en halvperiode av lastspenningen når en strøm-gjennomgang over de to hjelpetyristorer 13, 14 er mulig, idet de kortslutter likespenningsutgangsklemmen på likeretteren 1. Den generelle påstyring skjer over en likespenning Ug på f.eks. 24 V DC via en optokobler 5. Fototransistoren 4 i optokobleren 5 er derved anordnet som kontrollkrets i en første spenningsdelerkurs 10, som ligger på utgangsspenningen n fra likeretteren 1.

Has styrespenningen Uc på inngangsklemmen, leder fototran sistoren 4 i optokobleren 5 og en hjelpetransistor 11, hvis styrespenning fås på den første spenningsdelerkurs 10, sperrer. Hjelpetransistoren 11 ligger i en annen spenningsdelerkurs 12, som er anordnet parallelt med spenningsdelerkursen 10, og likeledes tilsluttet utgangsspenningen fra likeretteren 1. Styrespenningene for hjelpetyristorene 13, 14 som danner en ytterligere parallellkurs, fås fra den annen spenningsdelerkurs 12. Når de seriekoblede hjelpetyristorer 13, 14 innledes tenningen av henholdsvis hovedtyristorene A og B over tenn-transformatorene 2,3.

Kretsen er utført slik at hovedtyristorene A, B ikke tenner med en gang når styrespenningen U„ has. En tenning av hovedtyristorene er tvert imot først mulig ved nullgjennomgangen av lastspenningen, dvs. at tenntidspunktet for hovedtyristorene A, B er nettstyrt i lastspenningens nullspenningsområde.

Er momentanverdien av lastspenningen større enn en ved spen-ningsuttaket på den første spenningsdelerkurs 10 forhåndsvalgt terskelverdi, så kobler hjelpetransistoren 11 inn, hvorved hjelpetyristorene 13, 14 og dermed også hovedtyristorene A, B ikke tennes. Halvledervernet kan derfor bare svitsje som null-spenningsbryter i et lite område ved spenningsnullgjennom-gangen for lastspenningen.

Ved oppfinnelsen kan de innledningsvis stilte fordringer realiseres på en enkel måte. Tyristorvernet er utskiftbart med et elektromekanisk vern med samme effektverdi.

Claims (5)

1. Høyspennings-halvledervern til svitsjing av høye veksel-strømlaster og som påstyres over en optokobler, karakterisert ved at vernet består av n seriekoblede powerblokker (I,II) som hver består av to antiparallelt koblede hovedtyristorer (A ,B), hvorav hovedtyristorene med samme retningsorden (A resp. B) avvekslende styres over en likeretterbro (1) med i to kurser integrerte tenn-transformatorer (2,3), at lastspenningen eller en del derav tilføres vekselspenningsinngangene { r<j) på likeretterbroen (i), og at fototransistoren (4) i optokobleren (5) virker som bryter på likespenningsutgangene (+,-) på likeretterbroen (1)..

2. Høyspennings-halvledervern i henhold til krav 1, karakterisert ved at hver'tenntransformator (3 resp. 2) er forsynt med n sekundærviklinger (a,a' resp. b,b'), over hvilke n hovedtyristorer av samme retningsorden (A resp. B) kan påstyres over likeretterventiler (6-9).

3. Høyspennings-halvledervern i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at fototransistoren (4) er anordnet som styrebryter i en første spenningsdelerkurs (10) , at den i ledende tilstand sperrer en hjelpetransistor (11) i en annen spenningsdelerkurs (12) som er anordnet parallell til den første, hvorved de seriekoblede hjelpetransistor-er (13,14) tenner, idet disse danner en ytterligere parallellkurs og muliggjør en strømgjennomgang over tenntransformator-ene (2,3), slik at det dermed fås en tenning av hovedtyristorene (A resp. B) i halvledervernet.

4. Høyspennings-halvledervern i henhold til et de fore-gående krav, karakterisert ved at kretsen er utført slik at en tenning av hovedtyristorene (A resp. B) først er mulig ved eller omkring nullgjennomgangen av lastspenningen.

5. Høyspennings-halvledervern i henhold til et av de fore-gående krav, karakterisert ved at terskel-verdien for at hjelpetyristorene (13,14) ikke skal tenne, kan bestemmes ved en endring av styreuttaket for hjelpetransistoren (11) på den første spenningsdelerkurs (10).