SE463119B - Saett och apparat foer att faststaella funktionstillstaand hos en fraanslagsreglerhalvledare - Google Patents

Description

463 119 ler halvledarna själva. Om halvledaranordningarna är av den typ, som kräver signaler till en reglerelektrod för att göra anordningen selektivt ledande och icke-ledande, blir problemet mer akut, eftersom anordningar av denna beskaffen- het, sådana de f.n. är kända, är mycket begränsade vad gäl- ler den mängd ström de kan bryta eller slå från. Anordning- ar av denna beskaffenhet, som är vanliga i dagens teknik, betecknas styrpulssläckta tyristorer och effekttransistorer.

Kollektivt betecknas sådana anordningar i denna ansökan så- som “frånslagsreglerhalvledare".

Det finns ett flertal sätt och apparater för bestäm- ning av en frånslagsreglerhalvledares ledningsförmåga.

Exempelvis kan strömtransformatorer användas, varvid från- slagsreglerhalvledarens allmänna funktionsförmåga bestäm- mes, innan full kraft tillföres anordningen. Detta arrange- mang är emellertid icke väl lämpat för detektering av anord- ningens ledningstillstånd under full drift.

Ett sätt att försöka undvika den tidigare nämnda likströmskortslutningskretsen mellan ledningarna är att helt enkelt anordna en fördröjning mellan de styrpulser, som slår från den ena av anordningarna i ett ben, och de styr- pulser, som slår på den andra anordningen. Så länge fördröj- ningen är längre än den tid som krävs för att slå från halv- ledaren, förhindras vanligen en kortslutning. Detta system har den nackdelen, att det icke har en positiv verkan, dvs. det finns ingen positiv indikering på att den första anord- ningen verkligen slagits från. Vidare är det icke väl an- passat till högprestandasystem, eftersom fördröjningen måste vara tillräcklig för att medge att den första halv- ledaren slås från under alla arbetsbetingelser.

Ett annat system är vad som betecknas som anodavkän- ningsmetoden. Detta system övervakar strömriktningen och halvledarens anod-katodspänning. Om strömmens polaritet är positiv, anges frânslagningen av denna halvledare av upp- trädandet av en positiv spänning från anoden till katoden.

Genom att sålunda fördröja styrningen av benets andra halv- 4"* C\ LN ...n ..._\ \D ledare, till dess spänningen uppträder över den första, kan en kortslutning av likströmskällan förhindras. Detta system arbetar emellertid icke, om strömmen är negativ, dvs. föres av dioden, vilken normalt är antiparallellkopplad i dessa typer av system. I detta fall blir, eftersom dioden leder, den avkända spänningen mycket liten. Om den andra frånslags- regleranordningen styres att slås på, innan den första verk- ligen slagits från eller då den första utsatts för fel i en kortsluten mod, föreligger en kortslutning.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är sålunda att erbjuda ett förbättrat sätt och en förbättrad apparat för feltestning av en frånslagsreglerhalvledare. Ännu ett syfte är att möjliggöra avkänning av ett icke korrekt funktionstillstånd för en frånslagsreglerhalv- ledare genom avkänning av spänningen vid halvledarens styr- elektrod.

Ytterligare ett syfte är att erbjuda ett sätt och en apparat för förhindrande av kortslutning mellan likströms- ledningarna hos en kraftomformare av den typ, som har från- slagsreglerhalvledare.

Ytterligare ett syfte är att erbjuda ett sätt och en apparat för förhindrande av en kortslutning mellan ledning- arna hos en kraftomformare av den typ, som har seriekopplade frånslagsreglerhalvledare, genom avkänning av styrelektrodens spänning för att därigenom utveckla spärrsignaler för för- hindrande av felaktig tändning i tid av ett givet bens halv- ledare.

Ovannämnda och andra syften nås medelst sättet och apparaten enligt patentkraven genom fastställande av funk- tionstillståndet för en frånslagsreglerhalvledare av den typ, som har anod-, katod- och styrelektroder. Lämpliga signaler tillföres styrelektroden för styrning av dess ledningstill- stånd, och denna elektrods kvarvarande spänning begagnas för fastställande av det föreliggande ledningstillstândet. Före- liggande uppfinning utnyttjar även en första signal, som re- presenterar halvledarens önskade funktionstillstånd, till- ..|T> C*- UJ ...x ...s vD sammans med en andra signal, som representerar halvledarens föreliggande funktionstillstánd. Den andra signalen utveck- las såsom en funktion av den kvarvarande spänningen vid dess styrelektrod. De utvecklade första och andra signalerna kom- bineras på lämpligt sätt för alstrande av en felindikering, då den andra signalen anger ett ledande tillstånd för halvle- daren och den första signalen anger ett önskat icke-ledande tillstånd. Vid en utföringsform av uppfinningen, som begagnas i en seriekoppling av två sådana frånslagsreglerhalvledare, som bildar ett ben mellan ett par likspänningsledningar, kom- bineras (korskopplas) den andra signalen, som representerar det rådande tillståndet för en av halvledarna i ett ben, med den första halvledarens önskade reglersignal för spärrning av att den första halvledaren göres ledande, då den andra halvledaren alltjämt befinner sig i sitt ledande tillstånd.

Vid ytterligare en utföringsform av föreliggande uppfinning kombineras ytterligare det just beskrivna kors- kopplade systemet med ett anodavkänningssystem för åstadkom- mande av ett ytterligare förbättrat, mer positivt system för förhindrande av likspänningskortslutningen. Denna utfö- ringsform ger anodsystemets avkänningsutsignal såsom ytter- ligare en insignal till kombinationen av den korskopplade andra signalen och den signal, som representerar det önskade ledande tillståndet.

Vid ytterligare en utveckling, som är tillämplig på vardera av de korskopplade utföringsformerna, begagnas en låskrets (exempelvis en vippa) för att hålla halvledaren i dess ledande tillstånd under den period, under vilken den avses vara ledande, för förhindrande av falsk frånslagsope- ration. I Uppfinningen, som anges i de bifogade patentkraven, förklaras närmare i det följande med hänvisning till bifo- gade ritningar.

Fig. 1 är ett högnivåschema över en typisk tidigare känd trefaseffektomvandlare för tillförande av kraft till en belastning och användbar som typisk bakgrund och miljö för 4:.

CN 04 Il xO förståelsen av föreliggande uppfinning.

Fig. 2 är ett schema, som belyser föreliggande upp- finning i dess föredragna form och grundform och belyser ytterligare uppfinningen tillämpad på en effektomformare för förhindrande av kortslutning över en omformares lik- strömsledningar.

Fig. 3, 4 och 5 visar vågformer till underlättande av förståelsen av uppfinningen.

Fig. 6 är ett schema, som visar ytterligare en ut- föringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 7 är ett schema av en möjlig modifflfimion av utföringsformerna enligt fig. 2 och 6. ' Fig. 1 visar en typisk tidigare känd växelriktare för en trefasspänningskälla för tillförsel av kraft till en belastning från en likströmskälla. En sådan växelriktare er- bjuder en lämplig miljö för föreliggande uppfinning, även om denna icke är begränsad härtill. Uppfinningen är tillämplig även på strömkälleomformare, även om utnyttjandet av felsig- nalen kan vara annorlunda. Såsom visas består omformaren 10 av tre ben innefattande frånslagsreglerhalvledaranordningar G1 till G6 med motsvarande antiparallellkopplade dioder D1 till D6. Ett första ben bildas av seriekopplingen av halvle- darna G1 och G2 med sina respektive dioder D1 och D2. Halv- ledarna G3 och G4 med sina respektive dioder bildar det and- ra benet, medan ledarna G5 och G6 med dioderna D5 och D6 bil- dar det tredje benet. En likströmskälla 12, som exempelvis kan utgöras av en helvågslikriktarbrygga, som är ansluten till en växelströmskälla, är via en positiv ledning 16 och en negativ ledning 18 ansluten till omformaren 10. En belast- ning 14, som kan vara av vilken som helst lämplig typ, exempelvis en växelströmsmotor, är ansluten till omforma- rens 10 utgång medelst ledare 22, 23 och 25. Var och en av frånslagsreglerhalvledarna innefattar en anod-, en katod- och en styrelektrod i enlighet med standardsymbolik. Såsom är vanligt inom teknikområdet göres under inverkan av en lämplig regleranordning 20 de olika frânslagsreglerhalv- ledarna G1 till G6 ledande och icke-ledande vid lämpliga tidpunkter genom tillförsel av lämpliga signaler till styrelektroderna, så att därigenom den kraft, som tillföres från källan 12 till belastningen 14, regleras.

Av framställningen i fig. 1 framgår, att om ett enda bens båda frânslagsreglerhalvledare (exempelvis G1 och G2) är på vid någon tidpunkt, föreligger en kortslutning mellan ledningarna 16 och 18, vilket kan leda till att halvledarna, strömförsörjningen och/eller belastningen skadas.

Fig. 2 belyser apparaten och sättet enligt föreliggande uppfinning, såväl i dess grundform för fastställande av en frånslagsreglerhalvledares funktionstillstând, som användan- det av denna grundform av uppfinningen för förhindrande av att två över en ledning seriekopplade halvledare leder sam- tidigt såsom beskrivits tidigare med avseende på fig. 1.

Pig. 2 visar ledningar 16 och 18, mellan vilka anordningarna G1 och G2 är seriekopplade. Dioderna D1 och D2 ingår i sina vanliga antiparallella förhållanden.

I den följande diskussionen kommer de binära beteck- ningarna '1" och "O" att begagnas. Detta är en lämplig form vid diskussion av logiken och skall icke innebära, att endast digitala tillämpningar överväges. Att digital och analog logik är likvärdiga är väl känt.

Halvledarens G1 anod är ansluten till ledningen 16, och katoden är ansluten till en nod 21, från vilken den till belastningen anslutna ledningen 22 utgår. Noden 21 är även ansluten till anoden hos halvledaren G2, vars katod är an- sluten till den negativa ledningen 18. De båda halvledarnas G1 och G2 grind- eller styrelektroder, elektroderna 24 och 26, är anslutna till de inverterande ingångarna till ett par komparatorer 30 resp. 32. Komparatorn 30 har en icke-inverte- rande ingång, som är ansluten till noden 21 via en lämplig spänningsreferens 34, så att vid komparatorns 30 utgång (noden 35) uppträder en binär 1-signal, då styrelektroden 24 är tillräckligt negativ för att ange, att frånslagsregler- halvledaren G1 är i sitt icke-ledande tillstånd. På liknande sätt är komparatorn 32 med sin inverterande ingång ansluten till anordningens G2 styrelektrod 26, och dess icke-inverte- cm (N ...X ._3- vä rande ingång är ansluten till en lämplig negativ spännings- referens 36. Komparatorns 32 utsignal, vid noden 37, är en binär 1, när anordningens G2 styrelektrod 26 är tillräckligt negativ för att ange att den icke är ledande.

Komparatorns 30 utsignal vid noden 35 tillföres först en inverterande ingång till en OCH-grind 42, som med en andra inverterande ingång är ansluten till ledningen 46. Signalen på ledningen 46 (G1 PÅ) framkommer från lämpligt reglerorgan (exempelvis regleranordningen 20 i fig. 1) och utgöres nor- malt av en puls, som har den varaktighet som regleranord- ningen önskat eller beordrar halvledaren G1 att befinna sig i det ledande tillståndet. OCH-grinden 42 får sålunda vid sin utgång på ledningen 49 en signal, som är en binär 1 en- dast under de perioder, då det föreligger en binär O vid noden 35, vilket anger, att anordningen G1 leder och att det icke förekommer någon signal på ledningen 46. Denna situa- tion föreligger, då anordningen G1 leder, då den icke skulle göra detta.

Signalen på ledningen 49 tillföres ett lågpassfilter (som kan vara av analog eller digital form), vars utsignal på ledningen 52 är en felsignal, som anger, att anordningen G1 leder vid en tidpunkt, då den icke skulle göra detta.

Denna signal kan användas för varje önskat ändamål, exempel- vis aktivering av en synlig eller hörbar alarmsignal, eller kan den om så önskas begagnas för korrektionsåtgärder, exem- pelvis för att avlägsna ineffekt från halvledaranordningarna.

Det torde observeras, att lågpassfiltrets 50 enda funktion är* att avlägsna falska signaler eller transientsignaler av en positiv beskaffenhet, som exempelvis kan uppträda under om- kopplingsoperationer, för förhindrande av obefogade indike- ringar. 1 På liknande sätt tillföres komparatorns 32 utsignal, vid noden 37, en inverterande ingång till en OCH-grind 44, som såsom sin andra insignal mottager signalerna på ledningen 48, vilket anger en önskad ledningsmod för anordningen G2.

OCH-grindens 44 utsignal tillföres ett lågpassfilter 54, vars utsignal utgöres av en felsignal på ledningen 56, vilken Cm 0! ...S ...A QD 8 representerar, att anordningen G2 leder vid en tidpunkt, då den skall vara icke-ledande. Det är sålunda tydligt, att här erbjudes ett relativt enkelt sätt att indikera, att anordningarna G1 och G2 leder på felaktigt sätt.

Den aspekt av uppfinningen, som hänför sig till för- hindrandet av att de två frånslagsreglerhalvledarna inom benet i ett system, exempelvis bryggan enligt fig. 1, leder samtidigt, utnyttjar även de två komparatorernas 30 och 32 utsignaler och signalerna på ledningarna 46 och 48 men i ett korskopplingsarrangemang. Enligt uppfinningen be- tecknar binär 1-signaler på ledningarna 46 och 48 ett önskat ledande tillstånd för respektive halvledaranordningar. Man erinrar sig även, att var och en av komparatorernas 30 och 32 utsignaler är en binär 1, när respektive frânslagsregler- halvledare är icke-ledande, och en binär 0, då den är ledande.

Såsom framgår av fig. 2 tillföres signalen vid noden 35 såsom den ena insignalen till en OCH-grind 60 (om så erfordras via en lämplig isoleringskrets 61), vars andra insignal utgöres av signalen på ledningen 48. Det är sålunda tydligt, att då komparatorn 30 ger en utsignal, som är en binär 1, vilket anger, att anordningen G1 icke är ledande, kan grinden 60 fritt genomsläppa signalerna på 48 till en lämplig grind- drivkrets 28, som tillför en signal av lämplig storlek till halvledaranordningens G2 styrelektrod 26, och medger sålunda att anordningen slås på. Om emellertid komparatorns 30 ut- signal utgöres av en binär 0, vilket anger, att halvledaren G1 leder, är den signal, som tillföres därifrån till OCH- grinden 60, av en spärrande beskaffenhet, som förhindrar genomsläppningen av signalerna på ledningen 48. Sålunda tillåtes icke drivkretsen 28 att tillföra anordningen G2 aktiverande signaler.

Noden 37 vid komparatorns 32 utgång är korskopplad och via en isoleringskrets 59 ansluten (åter om så erfordras) till en OCH-grinds 62 ingång. Grindens 62 andra insignal är styrsignalerna för halvledaren G1 på ledningen 46. OCH- grindens 62 utsignal tillföres en drivkrets 26, vars ut- signal såsom beskrivits tidigare är den signal, som möjlig- -P (j x b! ...K _..\ -O gör för anordningen G1 att leda. Om anordningen G2 leder, spärrar binär Q-signalen från komparatorn 32 grinden 62 och genomsläppningen av signalerna på ledningen 46. Så- lunda förhindras, att anordningen G1 göres ledande. Det är tydligt att genom detta korskopplingsarrangemangspähzfing sker genom att en av de tvâ frånslagsreglerhalvledarna i benet mellan de båda ledningarna 16 och 18 göres ledande så länge den andra halvledaren befinner sig i ett ledande tillstånd.

Fig. 3 visar i sina olika avsnitt typiska funktions- vågformer, som är tillämpliga på en styrpulssläckt tyristor, som begagnas såsom frânslagsreglerhalvledaren i kretsen i fig. 2. Vågformerna i fig. 3 är pâ samma tidsbasis, har katoden som en referens och visar tiden för en frånslag- ning med ledriktningsström, dvs. ström från en anordnings anod till dess katod.

Anordningens frånslagning initieras vid tiden to av början av stigningen för en negativ grind-(styrelektrod-Jäufm IG. (Se nedre kurvan i fig. 3.) Det sker ingen ändring i anodspänningen eller -strömmen förrän vid tiden t1, då IG når ett värde, som är tillräckligt för initiering av spän- ningsblockering i fránslagsreglerhalvledaren. Vid tiden t1 börjar anodströmmen IA falla, och anodspänningen VA börjar stiga. Grindspänningen stiger till grind-katod-förbindningens lavinspänning vid tiden t1, då omvänd grindström icke längre kan dragas från förbindningen. Blockeringstidpunkten, t1, kan fastställas genom avkänning av denna spänningsstigning på grinden. Tiden t1 är den tidpunkt, då reglerspänningen V överskrider referensspänningen V1.

Om strömmen i benet är negativ, dvs. i dioden snarare än i frånslagsreglerhalvledaren, stiger anodspänningen aldrig på grund av en frånslagspuls till den styrpulssläckta tyris- torn. Sålunda är endast det här visade grindavkänningssättet enligt fig. 3 effektivt. Vågformerna i detta fall visas i fig. 4. Anodspänningen och -strömmen visas icke, eftersom de icke pâverkas av frânslagssignalen. Grindströmmen kan i detta fall flyta i omvänd riktning under endast en kort tid G -Ilx GN (Jil J; \Q 10 (to till t1), eftersom den endast behöver svepa ut de ladd- ningsbärare, som är en följd av den omedelbart föregående "på-strömmen" till grinden. Spänningen VG från grinden till katoden stiger till större värde än V vid tidpunkten t och anger, att den styrpulssläckta tylistorn är i det blocke- rande tillståndet, även om det icke finnes någon anodspän- ning, som visar detta. Detta är en stor fördel med sättet enligt föreliggande uppfinning. Genom att vänta en kort tid efter t1 kan regleranordningen tillföra den andra seriekopp- lade frânslagsreglerhalvledaren en pâslagspuls, varvid man kan vara säker på, att den första erhållit en frånslags- puls, som blockerar spänning, då den antiparallella dioden börjar efterleda. Såsom angivits tidigare är Vågformerna i fig. 3-5 för en styrpulssläckt tyristor. Vågformerna för bi- polära transistorer skulle vara mycket likartade, medan andra typer av anordningar skulle kännetecknas av något lik- nande vågforner.

Pig. 5 visar det fall, då den frånslagsreglerhalv- ledare, som slås från, felat (förlorat sin förmåga att blockera franspänning) eller av något skäl icke kunnat slå från. I detta fall är grindspänningen alltid liten och överskrider aldrig Y1, så att regleranordningen är inhibe- rad att slå på den andra seriekopplade halvledaranordningen.

Det kan visas, att en för fel utsatt styrpulsläckt tyristor, som är kortsluten anod till katod, alltid kortslutes anod till grind. Verkan av den beskrivna uppfinningen för det fall att anordninge: är helt oförmögen att slå från är, att Växelriktaren upphör att alstra utsignal, medan det icke föreligger något fel på likströmsledningen, varför det icke föreligger någon skadlig ström, som kräver en mer drastisk insats, exempelvis smältning av kretsbrytare eller säkringar.

För det fall att en frânslagsregleranordning temporärt icke kan slå från (exempelvis till följd av övertemperatur), kan anordningen räddas från att permanent skadas genom före- liggande uppfinning, som förhindrar att en skadlig ström- nivå följer på felez. Växelriktaren kan sålunda återstartas efter en kor: kylningsperiod utan att säkringar eller andra -P CN CN ...x ...x \O 11 delar behöver ersättas.

Fördelarna med en ytterligare modifikation av före- liggande uppfinning skall beskrivas med hänvisning till fig. 6. Vid utföringsformen enligt fig. 3 skulle, om från- slagsavkänningen skett medelst anodavkänningssättet såsom tidigare beskrivits med avseende på uppfinningens bakgrund, och om avkännarens tröskelspänning inställts till värdet V2 (övre kurvan i fig. 3), blockeringstiden ha avkänts vid tiden tz. Detta representerar en potentiellt bättre tid för avkänning av att frånslag skett. Det är bättre att slå på den andra frânslagsreglerhalvledaren, då spänningen över densamma närmar sig noll. Tiden för denna nollspänning repre- senteras bättre av tiden tz än av tiden t1. Om endast tiden t1 begagnas, skulle en fast fördröjning vara önskad vid styrningen av den andra frånslagsreglerhalvledaren. Genom utnyttjandet av tiden t2 kan fördröjningen elimineras och kan den andra anordningens styrning fortsätta så snart som möjligt. Utföringsformen enligt fig. 6 tillämpar sålunda båda sätten, dvs. det med hänvisning till fig. 3 beskrivna styrelektrodavkänningssättet i kombination med anodavkännings- sättet för erhållande av den bästa till- eller frånslagstiden för den andra anordningen.

Med hänvisning till fig. 6 är det tydligt, att den del av ritningen, som befinner sig till vänster om anord- ningarna G1 och G2 (och dioderna D1 och D2) är densamma som den som beskrivits med avseende på fig. 2 med tvâ undantag.

Först och främst har OCH-grindarna 42 och 44, lågpassfiltren 50 och 54 och utledningarna 52 och 56 utlämnats, eftersom de icke spelar någon roll i denna del av uppfinningen. Vidare har de två in-OCH-grindarna 60 och 62 ersatts med tre in-OCH- grindar 60' resp. 62' för upptagande av ytterligare aktive- rings-/spärr-signaler till dessa grindar från resten av vad som visas i fig. 6.

I den övre delen av fig. 6 ses inom det med brutna linjer angivna blocket 80 en första komparator 82, vars inver- terande ingång är ansluten till anordningens G1 anod. En andra (icke-inverterande) ingång är via en lämplig spännings- referens 84 ansluten till anordningens G1 katod. Komparatorn 465 119 12 82 åstadkommer sålunda en binär 1-signal endast då anod- spänningen ligger under ett på förhand bestämt värde, exempelvis det som visas vid V2 i den övre kurvan i fig. 3.

Såsom en strömavkänningsfunktion tillföres en andra kompa- rator 90 en insignal, som representerar spänningen vid noden 21, och en andra insignal från en lämplig ström- avkännande anordning, exempelvis en strömtransformator 88.

Komparatorn 90 åstadkommer sålunda en binär 1-utsignal, då ström flyter i ledningen 22 i riktningen mot belastning.

De båda komparatorerna 82 och 90 åstadkommer insignaler till en OCH-grind 86, vilken på grund av den inverterade utsignalen åstadkommer en binär 0 på ledningen 91, då anod- spänningen ligger under det föreskrivna värdet (V2) och strömmen är i framriktningen. OCH-grinden 86 åstadkommer en binär 1 vid alla andra tidpunkter. Denna utsignal tillföres (via en isolerande krets 92 om så önskas) på korskopplat sätt såsom den tredje insignalen till OCH-grinden 60'. Så- lunda spärras OCH-grinden 60', då strömmen är positiv och anodspänningen ligger under V2 (fig. 3). På liknande sätt avger, även om detta icke visas i detalj, ett block 80' en utsignal via en isolerande krets 94 till en tredje ingång till OCH-grinden 62'. Den enda skillnaden är i denna situa- tion, att komparatorn i blocket 80', som mottager signalen från strömtransformatorn 88, skulle påläggas spänning via en inverterande ingång, vilket anger, att strömmen i led- ningen 22 flyter i den motsatta riktningen, dvs. flyter från belastningen och genom dioden D1.

Pig. 7 visar en modifikation, som kan utföras på vardera av utföringsformerna enligt fig. 2 eller fig. 6. I fig. 7 representerar frånslagsreglerhalvledaren G och dioden D vilken som helst av de på liknande sätt konstruerade an- ordningarna enligt de tidigare figurerna. På liknande sätt representerar drivkretsen 100 vardera av drivkretsarna 26 och 28 enligt de tidigare utförandena, och OCH-grinden 102 representerar vilken som helst av OCH-grindarna 60 och 62 enligt fig. 2 och 60' och 62' enligt fig. 6. OCH-grinden 102 mottager en "PÅ"-signal via ledningen 106 såsom i de tidi- 13 119 gare fallen, och ledaren 108 representerar tillförandet av den ytterligare aktiverings/spärrsignalen eller -signalerna.

Skillnaden mellan de tidigare utföringsformerna och denna är införlivandet av en låskrets eller vippa 110, som är placerad mellan OCH-grinden och drivkretsen. Vid denna utföringsform placerar en logik 1-signal från OCH-grinden 102 vippan 110 i dess ställda tillstånd, så att drivkretsen 100 aktiveras, till dess vippan återställes. Vippans 110 återställning åstadkommes genom tillförandet av en lämplig signal till dess R-ingång via den till ledningen 106 anslut- na inverterarens 112 R-ingång. Sålunda återställes vippan 110, då signalen på ledningen 106 begår, att anordningen G icke skall leda.

Låssärdraget är önskvärt, om frånslagsreglerhalv- ledarna icke kan slå från ögonblickligt, då de beordras att göra detta. Det är även i hög grad till fördel i den situa- tion, i vilken en frânslagsreglerhalvledare icke fungerar, medan den är i sitt icke-ledande eller blockerande tillstånd.

I detta senare fall leder bristande funktion till omedelbar kortslutning, som frânslagsreglerhalvledaren eventuellt icke kan korrigera. Exempelvis antages med hänvisning till utfö- ringsformen enligt fig. 2 anordningen G2 leda på korrekt sätt, och antages anordningen G1, fastän den beordrats att befinna sig i från-tillståndet, icke fungera och börja leda., I denna situation skulle komparatorn 30 omedelbart åstad- komma en utsignal, som skulle spärra OCH-grinden 60, så att halvledaren G2 bringas att slå från och bryta kortslutningen.

Detta är ett önskvärt gensvar, där frånslagsreglerhalvleda- ren G2 har en frånslagstid, som är tillräckligt kort i för- hållande till felströmmens stigningstid för att denna ström skall kunna brytas, innan den överskrider den goda anord- ningens (G2 i detta exempel) frånslagsvärde. Om emellertid anordningen slår från långsamt eller källans induktans är liten, är eventuellt den goda frånslagsreglerhalvledaren icke i stånd att slå från, förrän efter det att läckströmmen överskridit sitt maximifrånslagsvärde, vilket leder till den goda anordningens förstöring. 14 Den inplacerade vippan 110 enligt fig. 7 förhindrar att det ovanstående sker. De korskopplade signalerna kan mp spärra tillslagningen av en halvledare men kan icke för- orsaka en spärrning av "på"-signalen till en ledande an- ordning, sedan den börjat leda. Förutom det ovanstående in- ses, att inplaceringen av vippan på det angivna sättet minskar den onormala frånslagningen, exempelvis till följd av falska signaler etc. Även om här beskrivits vad som f.n. förmodas vara de föredragna utföringsformerna av föreliggande uppfinning, erbjuder sig lätt modifikationer av dessa för fackmannen.

Uppfinningen önskas därför icke begränsad till de visade och beskrivna särskilda utföringsformerna, och patentkraven avses omfatta alla sådana modifikationer, som verkligen ligger inom ramen för uppfinningen.

Claims (19)

'H9 15 PATENTKRAV

1. Sätt att fastställa det ledande tillståndet hos en halvledaranordning, som är anordnad att brytas medelst en reglersignal och som har en anod, en katod och en styrelek- trod, som tillföres signaler för reglering av halvledarens funktionstillständ (ledande,bruten), k ä n n e t e c k- n a t av att a) en styrelektrodspänningssignal alstras, som repre- senterar den befintliga spänningen vid nämnda styrelektrod, samt att b) nämnda styrelektrodspänningssignal kombineras med en referensspänningssignal av på förhand bestämt värde för utvecklande av utsignaler, som representerar nämnda halv- ledares funktionstillstând.

2. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att kombineringssteget innefattar steget att jämföra styr- elektrodens spänningssignal med referensspänningssignalen för åstadkommande av en första utsignal, då styrelektrodspännings- signalen är mera negativ än referensspänningssignalen och anger ett icke-ledande tillstånd för halvledaren, samt en andra utsignal, när styrelektrodspänningssignalen är mindre negativ än referensspänningssignalen och anger ett ledande tillstånd för halvledaranordningen.

3. Sätt enligt patentkravet 1 eller 2, varvid ett icke korrekt funktionstillstànd hos nämnda halvledaranordning avkännes, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda referens- signal representerar ett önskat funktionstillstând hos halvledaranordningen, samt att genom att nämnda första och andra signaler kombineras alstras en signal, som anger nämnda icke korrekta funktionstillstånd, då utsignalen anger ett ledande tillstånd hos halvledaranordningen, varjämte referenssignalen anger ett önskat icke-ledande tillstånd.

4. Sätt enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t av att en felsignal alstras, då den signal, som anger det _ledaranordningar, 465 119 16 icke korrekta funktionstillståndet, föreligger under en på förhand bestämd tidsperiod.

5. Sätt enligt patentkravet 1, tillämpat pâ en omformare av den typ, som har första och andra seriekopplade halv- som var och en är anordnad att brytas medelst en reglersignal och som var och en har en anod, en katod och en styrelektrod i ett ben mellan ett par lik- strömsledningar, för förhindrande av att en av halvledarna göres ledande, medan den andra halvledaren är ledande, var- vid a) signaler selektivt tillföres halvledaranordningar- nas styrelektroder för att göra halvledarna ledande, k ä n- n e t e c k n a t av att b) spärrsignaler utvecklas, som respektive anger res- pektive ledande tillstånd hos därmed förbundna halvledaren- ordningar såsom funktioner av förhandenvarande spänningar vid halvledaranordningarnas styrelektroder, samt c) tillförandet av en styrsignal till en av halvledar-_ anordningarna spärras som gensvar på en med den andra halv- ledaranordningen förbunden spärrsignal, som anger, att den andra halvledaren är ledande.

6. Sätt enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda spärrsignaler alstras som gensvar på att spänningen vid ifrågavarande halvledaranordnings styrelek- trod överskrider ett på förhand bestämt värde.

7. Sätt enligt patentkravet 5 eller 6, k ä n n e t e c k- n a t av att a) respektive spänningssignaler tillföres, då ifråga- varande halvledaranordningars spänningar från anod till katod överskrider ett på förhand bestämt värde, b) en strömsignal alstras, då strömmen genom halvledar- anordningarna går i en föreskriven riktning, c) nämnda spännings- och strömsignaler kombineras logiskt för alstrande av med respektive halvledare för- m! f) u 17 bundna aktiveringssignaler, samt d) tillförandet av en styrsignal till en av halvledar- anordningarna ytterligare spärras som gensvar på frånvaron av en med den andra halvledaren förbunden aktiveringssig- nal.

8. Sätt enligt patentkravet 5 eller 7, k ä n n e t e c k- n a t av att inhiberingsstegen göres ineffektiva, så snart en ifrågavarande av en av halvledaranordningarna blivit ledande, under en period av beordrad ledning.

9. Apparat för utförande av sättet enligt patentkravet 1, innefattande en halvledaranordning (G1), som är anordnad att brytas av en reglersignal och som har en anod, en katod Och en styrelektrod (24), som tillföres signaler för reg- lering av halvledaranordningens funktionstillstànd, k ä n- n e t e c k n a d av: a) organ för alstrande av en styrelektrodspännings- signal, som representerar den befintliga spänningen vid halvledaranordningens (G1) styrelektrod (24), samt b) organ (30) för kombinering av styrelektrodspän- ningssignalen med en referenssignal (V1) av ett på förhand bestämt värde för utvecklande av utsignaler, som represen- terar halvledaranordningens funktionstillstånd.

10. Apparat enligt patentkravet 9, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda organ för alstrande av nämnda utsigna- ler innefattar en kompartorkrets (30) för utvecklande av en första utsignal, då styrelektrodspänningssignalen är mer negativ än referensspänningssignalen, vilken första utsig- nal anger ett icke-ledande tillstånd hos halvledaranordning- en (G1) och en andra utsignal, då styrelektrodspänningssig- nalen är mindre negativ än referensspänningssignalen, vilken andra utsignal anger ett ledande tillstànd hos halvledaran- ordningen. - -- _, _ ......,. _ _ Jflm-.u-...q-.-.u-...MJJ ..-u 465 119 18

11. Apparat enligt patentkravet 9, särskilt för avkänning I av ett icke-korrekt funktionstillstånd hos halvledaranord- Å ningen (G1), k ä n n e t e c k n a d av: _ a) organ (46) för åstadkommande av en första signal, som representerar ett önskat funktionstillstând för halv- w ledaranordningen (G1), b) organ (30) för alstrande av en andra signal, som representerar halvledaranordningens förhandenvarande funk- tionstillstånd såsom en funktion av den vid styrelektroden föreliggande spänningen, samt c) organ (42) för kombinering av nämnda första och andra signaler för alstrande av en felsignal, då den andra signalen anger ett ledande tillstånd hos halvledaranordning- en och den första signalen anger ett önskat icke-ledande tillstånd.

12. Apparat enligt patentkravet 11, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda organ för alstrande av den andra signa- len innefattar en komparatorkrets (30) för utvecklande av den andra signalen såsom en funktion av att spänningen vid styrelektroden överskrider ett på förhand bestämt storleks- i värde.

13. Apparat enligt patentkravet 11 eller 12, k ä n n e- t e c k n a d av att nämnda organ för kombinering av nämnda första och andra signaler innefattar en OCH-funk- tionskrets (42), vars utsignal tillföres ett lâgpassfilter (50), som åstadkommer nämnda felsignal.

14. Apparat enligt patentkravet 9, särskilt för förhind- rande av kortslutning mellan likströmsledningarna (16, 18) hos en omformaranordning av den typ, som har första och and- « ra seriekopplade halvledaranordningar (G1, G2), som är anord- nade att brytas av en reglersignal och som var och en har s anod-, katod- och styrelektroder, som är kopplade mellan ledningarna för reglering av den elektriska kraft, som skall tillföras en belastning, och som innefattar: I _45 xO 19 a) första och andra organ (46, 48) för selektivt till- förande av styrsignaler till nämnda första resp. andra halv- ledaranordningar (G1, G2), som är anordnade att kunna bring- as att göra halvledaranordningarna ledande, b) första och andra med nämnda första och andra halv- ledaranordningar förbundna organ (30, 32) för alstrande av första och andra spärrsignaler, som representerar ett ledan- de tillstând hos respektive halvledaranordning, c) första spärrorgan (62), som såsom gensvar på den andra spärrsignalen förhindrar tillförandet av styrsignaler till den första halvledaranordningens styrelektrod (24), samt d) andra spärrorgan (60), som såsom gensvar på den första spärrsignalen förhindrar tillförandet av styrsignaler till den andra halvledaranordningens styrelektrod (27), k ä n n e t e c k n a d av att nämnda spärrorgan (60, 62) styres av spänningen vid respektive halvledaranordnings (G1, G2) styrelektrod (24, 27) och alstrar nämnda spärrsignaler, då spänningen vid respektive styrelektrod har ett värde, som motsvarar respektive halvledaranordnings ledningstillstånd.

15. Apparat enligt patentkravet 14, k ä n n e t e c k- n a d av att vart och ett av nämnda organ för alstrande av nämnda spärrsignaler innefattar en komparatorkrets (30, 32), som såsom en första insignal har en signal, som represente- rar spänningen vid ifrâgavarande styrelektrod, och såsom en andra insignal har en signal som representerar ett pâ för- hand bestämt spänningsvärde.

16. Apparat enligt patentkravet 15, k ä n n e t e c k- n a d av att varje komparatorkrets alstrar respektive in- hiberingssignal, som representerar ett ledande tillstånd hos halvledaranordningen, då spänningen vid den första in- gången har ett värde, som är mindre än vid den andra ingång- En.

17. Apparat enligt något av patentkraven 14, 15 eller 16, k ä n n e t e c k n a d av att det första spärrorganet 46:; 119 20 innefattar en OCH-funktionskrets (62), som såsom en första insignal har den andra spärrsignalen och såsom en andra insignal har en signal, som representerar ett önskat led- ningstillstånd hos den första halvledaranordningen, varvid det andra spärrorganet innefattar en OCH-funktionskrets (60), som såsom en första insignal har den första spärrsig- nalen och såsom en andra insignal har en signal, som repre- senterar ett önskat ledningstillstând hos den andra halv- ledaranordningen.

18. k ä n- n e t e c k n a d av Apparat enligt något av patentkraven 14-17, a) organ (82) för avkänning av respektive halvledar- anordnings (G1, G2) spänning från anod till katod och för âstadkommande av en spänningssignal, när nämnda spänning överskrider ett på förhand bestämt värde, b) organ (88, 90) för fastställande av huruvida ström- men genom halvledaranordningarna gär i en föreskriven rikt- ning samt för alstrande av en strömsignal som gensvar härpâ, c) organ (86) för logisk kombinering av spännings- och strömsignalerna för âstadkommande av aktiveringssignaler, samt d) organ för korskoppling av nämnda med den första och den andra halvledaranordningen förbundna aktiveringssig- naler till det andra resp. första spärrorganet (60', 62'), varigenom spärrorganet ytterligare inhiberas i frånvaro av respektive aktiveringssignaler.

19. n e t e c k n a d Apparat enligt något av patentkraven 14-19, k ä n- av första och andra lâsorgan (110), som är anordnade att häva verkan av nämnda första resp. andra spärrorgan för att därigenom vidmakthålla tillförandet av respektive styrsignaler till nämnda halvledaranordning un- der en period av beordrad ledning. 'ra