SE423769B - Tyristorventil med styrpulstransformator - Google Patents

Description

15 20 25 50 35 tièt7se456s-f5if 2 ningarna och tyristorstyrena belägna dioderna. eller andra likriktande organ; För att undvika glimning mellan kärnorna och kabelisolationen är det i regel nödvändigt att anbringa ett skikt av ett elektriskt ledande eller halvledande material utanpå. kabeln. Detta. skikt förbindes med huvudkretsen och någon poten- tialskillnad uppträder alltså. inte (bortsett från spänningen mellan tyristorerna i gruppen) mellan kärnorna och skiktet, varigenom glimning förhindras. Hela potentialskillnaden mellan huvudkretsen och kabelns mittledare kommer alltså. att ligga över kabelisolationen. Vanligen omges mittledaren med en jordad skärm för att undvika att överspänningar inkommer till' styrpflsdonet.

Det har emellertid visat sig att mycket stora svårigheter uppträder när det gäller att erhålla invändningsfri drift med en tyristorventil av nu angivet slag.

Orsaken är den följande. Det råder en kapacitiv koppling mellan varje kärna eller det -underliggande ovannämnda ledande skiktet å ena sidan och den nämnda skärmen å andra sidan. En plötslig potentialändring hos huvudlcretsen, t e: orsakad av en inkommande spänningstransient, komer .därför att ge upphov till en kapacitiv ström mellan huvudkretsen och skärmen. Denna ström genomflyter skärmen i riktning mot ekärmens jordningspxmkt. De kapaoitiva strömmarna. från de olika på kabeln uppträdde. kärnorna komer därvid att successivt addera sig till varandra på så- dant eätt att en relativt stor ström komer att genomflyta skärmen i närheten av jordningspxmkten. Denna ström komer att påverka kabelkäznorna på precis same sätt som en styrström genom kabelns mittledare, dvs den komer om den har till- räcklig amplitud att alstra en styrström till åtminstone vissa av tyristorerna i tyristorventilen. En obefogad tändning av åtminstone en del av tyristorerna i ventilen kan alltså. uppträda, vilket i vissa tillämpningar innebär mycket stora nackdelar. Detta fenomen har visat sig mycket svårt att behärska i prak- tiken.

Uppfinningen avser att vid en tyristorventil av ovan angivet slag på ett enkelt och fördelaktigt sätt eliminera det nämnda problemet med av spänningstransien- ter orsakade, obefogade tändningen av tyristorerna, Vad som kännetecknar upp- finningen framgår av bifogade patentkrav.

Uppfinningar skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifogade figurer 1 och 2. Fig 1 visar en tyristorventil enligt uppfinningen med fyra seriekopplade tyristorer och med en styrpulstransformator som består av ett stycke högspänmngskabel och en grupp av fyra runt kabeln anordnade ringkärnor.

Fig 2 visar en alternativ utföringsfom av uppfinningen med tvâ. grupper av kär- nor, var och en identisk med den i fig 1 visade, varvid en gemensam jordnings- punkt för skärmen är anordnad mellan de båda grupperna. 10 15 20 25 30 35 7804565-5 Fig 1 visar en tyristorventil enligt uppfinningen med ett antal seriekopplade tyristorer, av vilka en grupp på. fyra tyristorer, T1-T4, är visade. Tyristo- rerna är försedda med spänningsdelarlcretsar, vilka. består av motständen R1-R4 och kondensatorerna 01-04. För tändning av tyristorerna är ett styrpulsdon SPD anordnat. När tyristorez-na. i ventilen skall tändas avger styrpulsdonet en hög- frekvent växelström I med en frekvens på, exempelvis några kHz (alternativt kan styrpulsdonet avge enstaka pulser eller serier av pulser). För överföra-nde av styrström till tyristorenxa är en grupp av fyra ringkärnor K1-K4 anordnade.

Ringkänxorna är anordnade runt ett stycke högspänningskabel med ieolationen I, en mittledare P och skärm SK som omsluter mittledaren. Varje kärna. är försedd med en sekwmdärlindning, 31-34. De båda ändpunktema hos sekundärlindningen S1 är via dioderna D11 ooh D12 förbundna med styret hos tyristorn 'I1. Pâ samma sätt är sekxmdärlindninganza S2-S4 via dioderna M1-D42 förbundna med styrena hos tyristorerzxa T2-'P4. När en ström från styrpulsdonet genomflyter kabelns mitt- ledare P induceras växelströmmar i kärnornas sekundärlindningar. Dessa. strömar helvågslilcriktas i dioderna och tillförs tyristorenzas styren, varvid tyristo- rerna tänds.

Utanpâ. kabeln är ett skikt LS av ett elektriskt ledande eller halvledande mate- rial anbringat. Skiktet kan t e: utgöras av ett grafitskikt, av ledande eller halvledande tejp eller dylikt. Detta skikt är elektriskt förbundet med tyris- torventilens huvxzdkrets. Kärnorna K1-K4 och deras sekundärlindningar komer alltså. att vara belägna på. samma potential, eller i huvudsak sanna potential, som skiktet IS. Härigenom förhindras effektivt att glimning uppträder mellan kärnorna och kabeln. När tyristorerna är icke-ledande råder en potentialskill- nad av i typiska fall någon kV mellan motsvarande punkter på. angränsande tyris- torer. En viss spänningsekillnad komer därvid att råda mellan de olika kärnorna och även mellan kälrnoma och skiktet LS. För att ta upp denna spänning är ett isolerande skikt IS anordnat utanpå. det ledande skiktet IS.

Enligt uppfinningen är det ledande skiktet LS, som är anordnat under gruppen av kämor K1-K4, förmmdet med huvudkretsen via förbindningen A-IB. Den punkt i där förbindningen är ansluten till skiktet LS är därvid anordnad utanför alla kär- norna i gumppen, i det visade fallet i fig 1 till höger om alla kärnorna. Jord- ningeförbindelsen till kabelskärmen SK är vidare ansluten till skärmen i en punkt C som ligger på eama sida om kärnorna (i detta fall till höger om kärnorna) som punkten A.

Vid en spänningstraneient som inkommer till tyristonxe huvudlcets kommer alla punkter i denna att anta ungefär sanna potential. Tack vare spänningsdelarkret- serna ooh de i dessa ingående kondensator-erna blir detta fallet även om tyris- 10 .15 20 25 30 55 7894565- 5 torema. icke är ledande. Pâ grund av förbindelsen A-B kommer även skiktet LS att anta denna potential. Som ovan näinnts komer det av transienten orsakade potentialsprånget att ge upphov till en kapacitiv ström mellan skiktet LS och skärmen SK. Kapaoitansen mellan skiktet IS och skârmenSK i ett litet element av kabeln är symboliskt visad i figuren som "en streokad kondensator CA. Den kapaoitiva ström som genomflyter derma kondensator kommer från huvudkretsen att flyta via. förbindelsen B-A, genom skiktet LS från punkten A till kondensa- tom CA, och därifrån via kabelskämen till jordningspunkten C. Kärnan K1 genom- flytes därvid inte av någon ström alls. Var och en av kärnorna K2-K4 genomflytes av en ström A-CA till vänster och en lika stor ooh motriktad ström CA-C till höger. Suuman av dessa strömmar blir noll. Resultatet blir att ingen ström eller spänning induceras i någon av kärnomas sekundärlindningar. Detta resultat blir detsamma. oberoende av var delkapaoitansen GA är belägen utefter kabelstycket, ooh följden blir att de av spänningstransienter orsakade kapacitiva strömmarna över huvud taget inte ger upphov till nâgra. induoerade spänningar i kärnornas sekundärlindningar.

Genom den utfornming av en tyristorventil som uppfinningen anvisar har därför obefogade tändningar av tyristorerna helt eliminerats. Som antyds av de streokade linjerna till vänster i fig 1 kan tyristorventilen innefatta fler än de fyra vi- sade seriekopplade tyristorerna. Enligt uppfinningen indelas i så fall tyristo- rernapgcupper, där varje gupp med tillhörande kretsar för överföring av stir- ström är identisk med den i fig 1 visade. För varje grupp av tyristorer och ringkärnor anordnas därvid ett stycke högspänningskabel på. samma sätt som visas i fig 1. J ordningen av kabelskärmen i varje kabelstyoke liksom förbindningen av det ledande skiktet LS med huvudkreteen görs för varje, grupp för sig på samma sätt som visas för den i fig 1 visade gruppen. Mittledarna. hos de olika. kabel- styckena seriekopplas med varandra och ansluts till styrpulsdonet SPI).

I fig 1 har visats hur anslutningspunkten A för skiktet IS och jordningspmzkten C för skärmen SK båda är belägna till höger om alla kärnorna i gruppen. Alter- nativt kan givetvis punkterna A ooh C vara belägna till vänster om kärnan X1.

Om tyristorventilen innefattar en enda grupp av tyristorer kan eventuellt skär- men SK slopas, varvid den av spänningstransienter orsakade kapacitiva strömmen flyter från skiktet LS till kabelns mittledare P. Enligt uppfinningen måste då Jordningspzmkten D för mittledaren P vara. belägen på. samma sida om kärnorna. i gruppen som punkten A. 10 15 20 25 30 35 7804565-5 Fig 2 visar hur en gemensam jordningspuxikt kan anordnas för två. bredvid varandra liggande kabelstycken som tillhör två. intilliggande grupper av tyristorer och ringkärnor. Den ena. gruppen består av tyristorerna T1-T4 med tillhörande spän- ningsdelare, kärnor och dioder. Den andra gruppen består av tyristorerna '11 '-FD4' med tillhörande kärnor K1'-K4' etc. Varje grupp är identisk med den i fig 1 vi- sade. Det i styrpulstrszzsformatorn ingående stycket högspänningskabel kan i detta. fall utgöras av ett enda kabelstyeke som är gemensamt för de 'båda grupperna.

I en punkt emellan de båda grupperna. skelas kabelisolationen av så att skärmen SK blir åtkomlig för jordning i punkten C. Anslutningspanrkten L för det ledande skiktet LS hos den vänstra gruppen är belägen till höger om kärnan X4, och anslutningspunkten A' för det ledande skiktet LS' i den högra gruppen i figuren är belägen ftill vänster om kärnan KV. För båda grupperna gäller alltså. att de nämnda anslutningspunkterrxa A och A' är belägna på sanna sida om kärnorna i gruppen som jordningspzmkten C. Alternativt kan givetvis ett separat kabelstycke anordnas för var och en av de båda grupperna i fig 2. Skärmar-na SK i de båda ksbelstyekena jordas då. i sine mot varandra vända. ändar. Ändarna på. varje i styrpulstransformatorn ingående kabelstycke förses lämpligen med i figurerna icke visade ändavslutningar för förhindrande av överslag vid kabeletyckenas ändar.

I de ovan beskrivna utföringsexemplen av en tyristorventil enligt uppfinningen har varje grupp innefattat fyra tyristorer och fyra. ringkärnor. Givetvis kan en grupp innefatta. såväl fler som färre tyristorer än det i figurerna visade antalet. Likaså. kommer givetvis antalet eeriekopplade grupper i praktiken ofta att vara större än två..

Antalet kärnor behöver inte övorensstäma med antalet tyristorer i varje grupp.

Varje kärna kan exempelvis vara försedd med två. eekundärlindningar och mata. styrström till två tyristorer, vilka då. kan vara seriekopplade, parallellkopp- lade eller antiparallellkepplade, eller också ingå i parallell- eller anti- parallellkopplade ventilgrenar.

I de i figurerna visade föredragna utföringsformenaa av uppfinningen innefattar styrpulstransformatorn ett stycke högspännirsgskabel för varje grupp. I stället för ett stycke högspänningskabel kan inom ramen för uppfinningen primär-ledaren hos styrpulstransformatorn och dess omgivande isolation utföras på annat sätt.

Exempelvis kan sålunda isolationen utgöras av ett rör av ett fast isolermsterisl, genom vilket styrpulstransformatorns primärledare P är förd. Skärmen SK kan i detta fall exempelvis utgöras av en metallisering eller annan ledande beläggiing .v 78-04565-5 på. isolationsrörets insida.

Den punkt B i vilken skiktet IS är anslutet till huvudkretsen är i figurerna visad belägen mitt i. gruppen. Denna placering är att föredra eftersom den ger de lägsta pâkäxmingama. på. isolationsskiktet- IS, men alternativt kan punkten B förläggas någon annanstans, t ex vid ena änden av gruppen av tyristorer.

Det i fig 1 och 2 visade utanpå kabelstycket liggande ledande eller halvledande skiktet IS kan givetvis ersättas av ett separat organ, t ex en metallcylinder som är pâträdd kabeln och förbunden med huvzxdhetsen på samma sätt som i figu- rerna visats beträffande skiktet LS.

Claims (4)

7804565-5 PATEINTKIIÅV

1. Tyristorventil med en huvudkrets som innefattar ett flertal eriekopplade tyristorer (T1-T4) ooh med en styrpuletransformator, vilken har en till ett etyrpulsdon (SPD) ansluten primärledare (P) och ett antal primärledaren omslut- nnas kärnor (m-m), varvid varje känns nan.- mimst sn m1 sn tymisznrs styrs ansluten ssxnmaäniinanimg (s1-s4), non men nu; isolerande msamm (1) msnnn primärledaren och kämorna, varvid ett elektriskt ledande skikt (LS) är anord- nat mellan det isolerande mediet (I) och en grupp av kärnor (K1-K4) och elekt- riskt förbundet med huvudkretsen, k 'á n n e t e c k n a. d därav, att sekun- aànlinaningnrnn (s1-s4) nns namnen-ns (1c1-1c4) 1 gruppen än anslutna *om styrs- ne hos en grupp seriekopplade tyristorer (EH-IM), att ekiktets förbindel- se (l-zß) med nuvuakretssn än ansluten om sxiktet vid skikt-ens sns ände 1 en första punkt (A) på skiktet som ligger utanför alla. kärnorna i gruppen och ansluten till huvudmannen 1 en punks (B) som är ben-igen i huvudsak min: 1 gruppen (T1-T4) seriekopplade tyristorer, samt att primärledaren (P) eller en denna. omalutande skärm (SK) är jordad i en punkt (O) på. ledaren eller ekämen som ligger på somna sida, om kärnorna i gruppen som nämnda första punkt.

2. Tyristorventil enligt kravet 1 med flera grupper av kärnor, k ä. n n e n t s s k n s <1 aarnv, set sn sspsi-st pnimämlednrsn nmslntsmae skämn (sk) äm- enordnad för varje grupp av kärnor.

3. Tyristorventil enligt kravet 1 med flera grupper av kärnor, k ä n n e - n s o k n s a aamnv, nu; sn gemensam pnimansasnsm nmsintsnas skäms (sr) an anordnad för varje par av grupper- och jordad i en mellan grupperna belägen punkt (C) på skärmen.

4. Tyristorwrentil enligt något av föregående patentkzrav med flera. grupper av kärnor, k ä n n e t e c k n a. d därav, att atyrpulstransformatorn innefattar ett stycke högepänningskabel för varje grupp av kärnor eller för varje par av sådana grupper. ANFURDA PUBLIKATIONER: Sverige 372 672 (HUZM 1/08)