SE440713B

SE440713B - CLUTCH DEVICE FOR PROTECTION OF TWO ANTI-PARALLEL CONNECTOR, CONTROLLABLE SEMICONDUCTOR VALVES

Info

Publication number: SE440713B
Application number: SE7810308A
Authority: SE
Inventors: B Amelunxen
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1977-10-06
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1985-08-12
Also published as: CA1132656A; GB2005493B; DE2744961A1; SE7810308L; CH632358A5; GB2005493A; DE2744961C2

Description

_ : ventil och en diod i serie därmed, i spärriktningen mellan anod- och styrelektrod. Vid användning av dylika kopplingar med diskreta byggelement för antiparallellkopplade tyristo- rer, varvid givetvis även för nödtändning av den vid varje tidpunkt ifrågakommande tyristorn en mellan anod och styr- elektrod inkopplad hjälptyristor kan införas, vars styr- elektrod är ansluten till halvledarhjälpventilen med defi- nierad vippspänning, är det analogt med det ovan nämnda ut- förandet nödvändigt att två halvledarhjälpventiler används med sinsemellan exakt lika vippspänningar, både vid statio- när och vid dynamisk påkänning. _: valve and a diode in series therewith, in the blocking direction between the anode and control electrode. When using such connections with discrete building elements for antiparallel-connected thyristors, whereby of course also for emergency ignition of the thyristor in question at any time a auxiliary thyristor connected between anode and control electrode can be inserted, the control electrode of which is connected to the semiconductor auxiliary valve flip-flop voltage, it is analogous to the above-mentioned embodiment that it is necessary for two semiconductor auxiliary valves to be used with exactly equal flip-flop voltages, both at the station and at dynamic stress.

Användning av växelströmställare med efterkopplade transfor- matorer för svetsändamål tillåter i båda de kända fallen där- för inte olika vippspänningar eller tillslagsvärden, emedan dessa leder till en likströmsbelastning av svetstransforma- “torn och därmed till nätkortslutningar vid nätöverspänningar över ett flertal perioder.The use of AC switches with connected transformers for welding purposes in both known cases therefore does not allow different switching voltages or switch-on values, since these lead to a direct current load on the welding transformer and thus to mains short circuits in the case of mains overvoltages over several periods.

Uppfinningen har därför till ändamål att med utgångspunkt från den inledningsvis beskrivna~kopplingsanordningen åstad- komma en nödtändanordning med samma tillslagsvärden för båda _ spänningspolariteterna hos överspänningarna.The object of the invention is therefore to provide, on the basis of the switching device described in the introduction, an emergency ignition device with the same switch-on values for both voltage polarities of the overvoltages.

Dessa ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att nödtänd* anordningen består av en seriekoppling av ett motstånd och en Graetzbrygga, samt att halvledarvippventilen äranordnad i Graetz- bryggans likströmsgren. Såsom hjälpventiler används alltså dioderna i Graetzbryggan och en vippventil, företrädesvis en vippdiod. En såsom vippventil användbar halvledarkomponent beskrivs även i den ovan nämnda BBC-publikationen.These objects are achieved according to the invention in that the emergency ignition device consists of a series connection of a resistor and a Graetz bridge, and that the semiconductor rocker valve is arranged in the DC branch of the Graetz bridge. The diodes in Graetzbryggan and a toggle valve, preferably a toggle diode, are thus used as auxiliary valves. A semiconductor component useful as a rocker valve is also described in the above-mentioned BBC publication.

Denna kopplingsanordning har fördelen att, oberoende av över- spänningens polaritet, vid varje tidpunkt den för ena vipp- spänningen dimensionerade vippventilen verkar. Skydd mot överspänningen av var och en av de båda styrbara (huvud~) 'ventilerna är säkrat både i spärr- och i hlockeringsrikt- 3 = - . 7810308-2 ningen, emedan blockeringsspänningen, dvs. spärrspänningen i ledriktningen, för den ena styrbara halvledarventilen sam- tidigt betyder negativ spärrspänning för den andra, styrbara halvledarventilen, vilka båda är lika dimensionerade och så- lunda verkar den beskrivna nödtändanordningen spänningsrikt- ningsoberoende vid överskridande av vippspänninqen.This switching device has the advantage that, regardless of the polarity of the overvoltage, the toggle valve dimensioned for one toggle voltage operates at any given time. Protection against overvoltage of each of the two controllable (main ~) 'valves is secured both in the shut-off and in the blocking direction. 7810308-2, because the blocking voltage, i.e. the blocking voltage in the direction of conduction, for one controllable semiconductor valve at the same time means negative blocking voltage for the other, controllable semiconductor valve, both of which are equally dimensioned and thus the described emergency ignition device acts in the direction of voltage when the flip-flop voltage is exceeded.

Kopplingsanordningen innefattar sålunda lämpligen ett skydds- motstånd i serie med Graetzbryggan på sidan för växelströms- aniptningarna. Denna begränsar då kapacitiva förskjutnings- strömmar i spärrskiktskapacitanserna och kapacitanserna hos den beroende av den ifrågavarande användningen varierande totala kopplingsuppbyggnaden.The coupling device thus suitably comprises a protective resistor in series with the Graetz bridge on the side of the alternating current connections. This then limits capacitive displacement currents in the barrier layer capacitances and the capacitances of the total coupling structure, which varies depending on the use in question.

Vid defekter i byqgelementen, exempelvis dioderna i Graetz- bryggan, undviks följdskador lämpligen genom förkoppling av en säkring. Detta säkringsbortfall bringas till indikering genom manövrering av en ágnalomkopplare medelst indikerings- don.In the event of defects in the building elements, for example the diodes in the Graetz bridge, consequential damage is suitably avoided by connecting a fuse. This fuse failure is brought to the indication by operating an ignition switch by means of an indicator.

Med fördel ordnas alla~bygge1ementen i kopplingsanordningen på en gemensam ledarplatta, så att de samlas till en byggrupp.Advantageously, all the building elements in the coupling device are arranged on a common conductor plate, so that they are assembled into a building group.

Uppfinningen förklaras nedan i anslutning till det på rit- ningen visade utföringsexemplet.The invention is explained below in connection with the exemplary embodiment shown in the drawing.

' Mellan växelströmsanslutningar l och 2 vid till förbrukaren ledande ledningar ligger antiparallellkopplade tyristorer 3 och 4, vilkas styrelektrodanslutningar 5 och 6 är anslutna till kopplingsanordningen för skydd mot överspänningar. Denna består av en av fyra dioder 8 - ll uppbyggd Graetzbrygga, i vars likströmsbana ligger en till en vippspänning, med ett värde under den högsta tillåtna överspänningen för tyristo- rerna 3 och 4, dimensionerad vippventil 12, företrädesvis en vippdiod. I serien med Graetzbryqgan är ett skyddsmotånd 13 och en säkring 14 med signalomkopplare 15 inkopplaﬂo. Signal~ omkopplaren kan ligga i strömkretsen för en ej visad glim- lampa. , 7e1ozos-2 Kopplingsanordningens verkningssätt förklaras i det följande: Vid påtryckning av positiv spärrspänníng på tyristorn 3 (blockeringsspänning) spärrar denna så länge ingen signal finns från den normala styranordningen (ej visad). Vid en A pnpn-tyristoruppbyggnad ligger alltså approximativt den to- tala positiva anodspänningen såsom spärrspänning på den, från anoden sett andra pn-övergången, vilket område verkar såsom spärrskikt. Vid tyristorn 4 är däremot vid den antag- na spänningspåkänningen (streckattecken) vid varje tidpunkt på de båda yttre pn-övergångarna påtryckt en spärrspänning, emedan dess anod har en negativ spänning i förhållande till katoden. överskrider nu spänningen i tyristorn 3 i blocke- ringsriktningen ett förutbestämt värde, kommer över tyris- torns 4 katod - styrelektrodsträcka den motsvarande avstämda vippspänningen för vippdioden 12 att uppnås och denna genom- kopplas, dvs. över dioden 9, vippdioden 12, dioden 10, skydds- motståndet 13 och säkringen 14 flyter en styrström IG, som i motsats till den tidigare flytande spärrströmmen åstadkom- mer en genomkoppling av tyristorn 3. Man kan också föreställa sig det så och kan även förutse det att mellan katoden och styrelektroden i tyristorn 4 ligger ett motstånd 16, vars spänningsfall är försumbart. Positiva överspänningar vid an- slutningen l åstadkommer alltså via ett slags zenerkarakte- ristika vid tyristorn 4 en vippning av vippdioden 12 och så- lunda en genomkoppling av tyristorn 3. Likaså genomkopplas tyristorn 4, om positiva överspänningar påtrycks vid anslut- ningen 2. Ledningsförlusterna i dioderna 8 - ll spelar ingen väsentlig roll Endast för orientering anges att en koppling med tyristorer 3 och 4 med högsta tillåtna värden på de pe- riodiska toppspärrspänningarna av 1600 V och med ett genom den nämnda BBC-publikationen känt BOD-element såsom vipp- ventil 12 med en vippspänning av 1200 V och utan motstånd 16 arbetar tillfredsställande.Between AC connections 1 and 2 at lines leading to the consumer are anti-parallel thyristors 3 and 4, the control electrode connections 5 and 6 of which are connected to the switching device for protection against overvoltages. This consists of a Graetzbrygga constructed of four diodes 8 - 11, in whose DC path lies one to one toggle voltage, with a value below the maximum permissible overvoltage for thyristors 3 and 4, dimensioned toggle valve 12, preferably a toggle diode. In the series with Graetzbryqgan, a protective counter 13 and a fuse 14 with signal switch 15 are connected ﬂ o. The signal switch can be located in the circuit of a glow lamp (not shown). , 7e1ozos-2 The mode of operation of the switching device is explained as follows: When positive blocking voltage is applied to the thyristor 3 (blocking voltage), it blocks as long as there is no signal from the normal control device (not shown). In the case of an A pnpn thyristor structure, the total positive anode voltage as the blocking voltage is thus approximately at the second pn junction seen from the anode, which area acts as a blocking layer. At the thyristor 4, on the other hand, a blocking voltage is applied to the two external pn junctions at each time at the assumed voltage stress (bar character), because its anode has a negative voltage in relation to the cathode. If the voltage in the thyristor 3 in the blocking direction exceeds a predetermined value, the corresponding tuned flip-flop voltage of the flip-flop diode 12 will be reached over the cathode of the thyristor 4 and this is switched on, ie. over the diode 9, the flip-flop diode 12, the diode 10, the protective resistor 13 and the fuse 14 a control current IG flows, which in contrast to the previous liquid blocking current provides a connection of the thyristor 3. It is also possible to imagine this and can also predict that between the cathode and the control electrode in the thyristor 4 there is a resistor 16, the voltage drop of which is negligible. Positive overvoltages at the connection l thus via a kind of zener characteristic at the thyristor 4 cause a tilting of the toggle diode 12 and thus a connection of the thyristor 3. Likewise, the thyristor 4 is switched on if positive overvoltages are applied at the connection 2. The line losses in diodes 8 - ll do not play a significant role Only for information it is stated that a connection with thyristors 3 and 4 with the highest permissible values of the periodic peak voltage of 1600 V and with a BOD element known by the said BBC publication as a rocker valve 12 with a switching voltage of 1200 V and without resistor 16 works satisfactorily.

Claims

7810308-'2 Patent claims

Coupling device for protection of two antiparallel-connected, controllable semiconductor valves (3, 4) of an AC switch with after-switched transformer for welding purposes against overvoltages with high energy content in both direction and blocking direction, comprising an emergency ignition device connecting the control electrodes (5, 6) both controllable semiconductor valves (3, 4), in the form of a semiconductor rocker valve (12) with symmetrical characteristics for both current directions, characterized in that the emergency ignition device consists of a setie coupling of a resistor (13) and a Graetz bridge (8 ~ 11) , and that the semiconductor rocker valve (12) is arranged in the DC branch of Graetzbryggan (8 - 11).

Device according to Claim 1, characterized in that a fuse (14) with a signal switch (15) is arranged in series with the Graetz bridge (B - 11) and the resistor (13).

Device according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the building elements (8 - 15) of the emergency lighting device are arranged together on a common conductor plate for a building group.