SE523523C2 - Strömriktare samt förfarande för styrning därav - Google Patents

Description

30 35 523 523 2 -a »nu finns det en möjlighet att mata ett svagt växelspänningsnät eller ett nät utan någon egen generering (ett dött växelspänningsnät).

Ytterligare fördelar finns också.

Den uppfinningsenliga strömriktaren kan ingå i en anläggning för överföring av elkraft via ett likspänningsnät för högspänd likström (HVDC), för att exempelvis överföra elkraften från likspännings- nätet till ett växelspänningsnät. l detta fall har strömriktaren sin likspänningssida ansluten till likspänningsnätet och sin växel- spänningssida ansluten till växelspänningsnätet. Den uppfin- ningsenliga strömriktaren kan dock även vara direkt ansluten till en last såsom en högspänd generator eller motor, varvid ström- riktaren har antingen sin likspänningssida eller sin växelspän- ningssida ansluten till generatorn/motorn. Uppfinningen är inte begränsad till dessa applikationer, utan strömriktaren kan lika väl vara avsedd för omvandling i en SVC (Static Var Compensator) eller en back-to-back station. Spänningarna på strömriktarens likspänningssida är med fördel höga, 10-400 kV, företrädesvis 130-400 kV. Den uppfinningsenliga strömriktaren kan även ingå i andra typer av FACTS-anordningar (FACTS = Flexible Alterna- ting Current Transmission) än de ovan angivna.

För att begränsa släckförlusterna i de släckbara halvledarele- menten hos strömriktarens strömventiler, d vs förlusterna i de släckbara halvledarelementen då dessa släcks, är det tidigare känt att anordna kapacitiva organ i form av så kallade snubber- kondensatorer kopplade parallellt över respektive släckbart halv- ledarelement. Det är även känt att förse strömriktaren med en så kallad resonanskrets för omladdning av nämnda snubberkon- densatorer i samband med kommutering av fasströmmen. Håri- genom blir det även möjligt att begränsa tändförlusterna i ström- ventilernas släckbara halvledarelement, dvs förlusterna i de släckbara halvledarelementen då dessa tänds.

En typ av med resonanskrets försedda strömriktare som utveck- lats är de så kallade ARCP-strömriktarna (ARCP = Auxiliary Re- sonant Commutation Pole), vilka innefattar en resonanskrets som vovve 10 15 20 25 30 35 A523 523 3 n c -1 pan är anordnad att åstadkomma omladdning av strömventilernas snubberkondensatorer i samband med kommutering av fasström- men från ett likriktarorgan hos en strömventil till ett släckbart halvledarelement hos en annan strömventil så att nämnda halv- ledarelement kan tändas vid låg spänning istället för vid hög spänning, varigenom tändförlusterna i strömventilens halvledar- element begränsas. Resonanskretsen används även vid kommu- tering av fasströmmen från ett släckbart halvledarelement hos en strömventil till ett likriktarorgan hos en annan strömventil, d v s vid släckning av ett halvledarelement hos förstnämnda strömven- til, när fasströmmen är så låg att switchtiden för spänningen i fasuttaget annars skulle bli orimligt lång.

UPPFINNINGENS SYFTE Syftet med föreliggande uppfinning är att möjliggöra en kostnad- seffektiv utformning av hjälpventilen hos en ARCP-strömriktare.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Enligt uppfinningen uppnås nämnda syfte med hjälp av en ström- riktare enligt patentkravet 1 och ett förfarande enligt patentkravet 14.

Den uppfinningsenliga lösningen innebär att hjälpventilens släck- bara halvledarkomponenter ej behöver släcka då de bär ström, vilket i sin tur medför att halvledarkomponenter av billigare och mindre utrymmeskrävande utformning kan användas i hjälpventi- len jämfört med det fallet att dessa halvledarkomponenter hade varit erfordrade att tåla släckning vid bärande av ström.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen detekteras nollströmstillstånd hos hjälpventilen genom detektering av block- spänning hos hjälpventilens likriktarkomponenter, varvid denna blockspänning företrädesvis detekteras med hjälp av de styren- heter som är anordnade att med ledning av från styrinrättningen mottagna styrsignaler utföra tändning och släckning av hjälpven- »coca 10 15 20 25 30 35 f 523 523 4 nu nu tilens släckbara halvledarkomponenter. Härigenom kan noll- strömstillstánd detekteras på ett enkelt och rationellt sätt med användning av hjälpventilens befintliga styrutrustning, vilket möj- liggör en mycket kostnadseffektiv implementering av den uppfin- ningsenliga lösningen.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen är styrinrättningen anordnad att förhindra att en släckbar halvledar- komponent hos hjälpventilen är tänd samtidigt som det att ett släckbart halvledarelement med samma polaritet är tänt hos nå- gon av strömventilerna. Härigenom förhindras att en släckbar halvledarkomponent hos hjälpventilen och ett släckbart halvle- darelement hos strömventilen som är anordnade med samma po- laritet, dvs en halvledarkomponent och ett halvledarelement som uppvisar samma strömriktning, leder ström samtidigt. Detta medför att den ström som flyter genom resonanskretsen vid en kommutering begränsas till sin storlek, vilket i sin tur medför en begränsning av belastningen på hjälpventilens släckbara halvle- darkomponenter och en begränsning av förlusterna i resonans- kretsen.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen är styrinrättningen anordnad att endast medge tändning av en släckbar halvledarkomponent hos hjälpventilen om den från den till ett släckbart halvledarelement hos en strömventil med samma polaritet hörande styrenheten erhållit en signal indikerande att detta släckbara halvledarelement befinner sig i släckt tillstånd.

Härigenom förhindras på ett enkelt och säkert sätt att en tänd- ning av en släckbar halvledarkomponent hos hjälpventilen resul- terar i att en släckbar halvledarkomponent hos hjälpventilen och ett släckbart halvledarelement hos en strömventil uppvisande samma strömriktning leder ström samtidigt.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen är styrinrättningen anordnad att endast medge tändning av ett släckbart halvledarelement hos en strömventil om den från den till en släckbar halvledarkomponent hos en hjälpventil med sam- 10 15 20 25 30 35 523 523 5 vn .nu ma polaritet hörande styrenheten erhållit en signal indikerande att denna släckbara halvledarkomponent befinner sig i släckt till- stånd. Härigenom förhindras på ett enkelt och säkert sätt att en tändning av ett släckbart halvledarelement hos en strömventil re- sulterar i att en släckbar halvledarkomponent hos hjälpventilen och ett släckbart halvledarelement hos en strömventil uppvisande samma strömriktning leder ström samtidigt.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen är styrinrättningen anordnad att endast medge tändning av en släckbar halvledarkomponent hos hjälpventilen om den från hjälpventilens styrenhet(-er) erhållit en signal indikerande att hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter med motsatt pola- ritet befinner sig i släckt tillstånd. Härigenom förhindras att släck- bara halvledarkomponenter med inbördes motsatt polaritet är samtidigt tända hos hjälpventilen, varigenom det säkerställs att en släckning av en halvledarkomponent hos hjälpventilen alltid leder till en släckning av hjälpventilen. Denna släckning av hjälp- ventilen åstadkoms genom att likriktarkomponenten som är an- ordnad antiparallellt med den halvledarkomponent som släcks spärrar.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen är styrinrättningen anordnad att vid verkställande av en tändning av en släckbar halvledarkomponent hos hjälpventilen avge en tänd- signal av tidsfördröjd typ till en styrenhet som är inrättad att utfö- ra tändning och släckning av ett släckbart halvledarelement hos en strömventil med motsatt polaritet, varvid denna styrenhet är anordnad att tända det släckbara halvledarelementet efter det att en förutbestämd tidslängd förflutit från det att styrenheten mottog nämnda tändsignal om inte styrenheten före det att den förutbe- stämda tidslängden förflutit mottager en tändsignal av ordinär typ från styrinrättningen. Härigenom säkerställs att avsedd ström- ventil kommer att tändas efter det att resonansströmmen, d v s den genom resonanskretsen flytande strömmen, fullgjort sin upp- gift att omladda strömventilernas snubberkondensatorer, även om ett fel medförande att en planerad tändsignal av ordinär typ ugn-n annan 10 15 20 25 30 35 523 523 6 ej kommer att avges till styrenheten hos den aktuella ström- ventilen skulle uppstå i exempelvis styrinrättningen. På så vis säkerställs att resonansströmmen kommer att avledas från reso- nanskretsen till avsedd strömventil efter resonansfasen, varige- nom en överbelastning av hjälpventilens släckbara halvledarkom- ponenter på grund av kvarvarande resonansström i resonans- kretsen efter avslutad resonansfas undviks.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen är styrinrättningen anordnad att endast medge släckning av ett släckbart halvledarelement hos en strömventil om den från den till en släckbar halvledarkomponent hos en hjälpventil med mot- satt polaritet hörande styrenheten erhållit en signal indikerande att denna släckbara halvledarkomponent befinner sig i släckt till- stånd. Härigenom säkerställs att avledningen av ström från reso- nanskretsen till avsedd strömventil fullbordats före det att en ny kommutering initieras, vilket bidrar till att förhindra en överbe- lastning av hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter på grund av kvarvarande ström i resonanskretsen efter avslutad re- sonansfas.

Ytterligare föredragna utföringsformer av den uppfinningsenliga strömriktaren och det uppfinningsenliga förfarandet framgår av de osjälvständiga patentkraven och efterföljande beskrivning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinnlngen kommer i det följande att närmare beskrivas med hjälp av utföringsexempel, med hänvisning till bifogade ritningar.

Det visas i: Fig 1 ett förenklat kopplingsschema illustrerande en ström- riktare enligt en första utföringsform av uppfinningen, Fig 2 ett förenklat kopplingsschema illustrerande en ström- riktare enligt en alternativ utföringsform av uppfin- ningen,och union. :ou-u 10 15 20 25 30 35 523 523 7 »a .nn Fig 3 ett förenklat blockdiagram illustrerande ett styrsystem för verkställande av det uppfinningsenliga förfarandet.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER l Fig 1 illustreras en strömriktare enligt en utföringsform av upp- finningen. Strömriktaren utgör här en så kallad VSC-strömriktare.

I Fig 1 är endast den del av strömriktaren som är ansluten till en fas hos en växelspänningsfasledning visad, varvid antalet faser normalt är tre, men det är även möjligt att detta utgör hela ström- riktaren då denna är ansluten till ett enfas-växelspänningsnät.

Den visade delen av strömriktaren utgör ett så kallat fasben och en strömriktare anpassad för exempelvis ett trefas-växel- spänningsnät innefattar tre fasben av visad typ.

VSC-strömriktare är kända i ett flertal utföranden. I samtliga ut- föranden innefattar en VSC-strömriktare ett antal så kallade strömventiler, vilka var och en innefattar ett släckbart halvledar- element, såsom en IGBT (lnsulated Gate Bipolar Transistor) eller en GTO (Gate Turn-Off Thyristor), och ett antiparallellt därmed kopplat likriktarorgan i form av en diod, en så kallad frihjulsdlod.

Varje släckbart halvledarelement är vid högspänningstillämp- ningar normalt uppbyggt av en mängd seriekopplade, simultant styrda släckbara halvledarkomponenter, såsom en mängd enskil- da IGBT-er eller GTO-er. Vid högspänningstillämpningar krävs det nämligen ett förhållandevis stort antal sådana halvledarkom- ponenter för att hålla den spänning som varje strömventil måste hålla i blockerat tillstànd. På motsvarande sätt är varje likrik- tarorgan uppbyggt av en mängd seriekopplade likriktarkomponen- ter. De släckbara halvledarkomponenterna och likriktarkompo- nenterna är hos strömventilen anordnade i ett flertal seriekopp- lade kretsar, vilka kretsar var och en innefattar bland annat en släckbar halvledarkomponent och en därmed antiparallellt kopp- lad likriktarkomponent. anno: 10 15 20 25 30 35 523 523 8 u: n..

Fasbenet hos den i Fig 1 illustrerade strömriktaren 1 uppvisar två strömventiler 2, 3 seriekopplade mellan de båda polerna 4, 5 hos en likspänningssida hos strömriktaren. Ett likspänningsmellanled 6 innefattande åtminstone två så kallad mellanledskondensator återfinns mellan de båda polerna 4, 5. Hos den i Fig 1 illustre- rade strömriktaren innefattar mellanledet 6 två seriekopplade mellanledskondensatorer 7, 8. En mittpunkt 9 mellan dessa kon- densatorer 7, 8 är här, såsom brukligt, ansluten till jord, så att på detta sätt potentialerna +U,,/2 respektive -Ud/2 tillhandahålls hos respektive pol, varvid U, är spänningen mellan de båda polerna 4, 5. Jordpunkten 9 kan dock uteslutas, exempelvis vid SVC-till- lämpningar.

En mittpunkt 10 hos seriekopplingen mellan de båda strömventi- lerna 2 och 3, vilken utgör strömriktarens fasuttag, är ansluten till en växelspänningsfasledning 11. På detta sätt uppdelas nämnda seriekoppling i två likadana delar med en strömventil 2 respek- tive 3 hos varje sådan del. l utförandet med tre fasben innefattar således strömriktaren tre fasuttag, vilka är anslutna till varsin växelspänningsfasledning hos ett trefas-växelspänningsnät. I re- gel är fasuttagen anslutna till växelspänningsnätet via elektrisk utrustning i form av brytare, transformatorer etc.

Hos den i Fig 1 visade utföringsformen innefattar respektive strömventil 2, 3 ett släckbart halvledarelement 13a, 13b, såsom en lGBT, en lGCT, en MOSFET, en JFET, en MCT eller en GTO, och ett antiparallellt därmed kopplat likriktarorgan 14 i form av en diod, en så kallad frihjulsdiod. Var och en av strömventilerna 2, 3 är försedd med ett kapacitivt organ 15, här benämnt snubberkon- densator, kopplat parallellt med det i strömventilen ingående släckbara halvledarelementet 13a, 13b.

Såsom ovan angivits kan varje släckbart halvledarelement 13a, 13b vara uppbyggt av en mängd seriekopplade släckbara halvle- darkomponenter, varvid varje likriktarorgan är uppbyggt av en mängd seriekopplade likriktarkomponenter. Dessa släckbara halvledarkomponenter och likriktarkomponenter är hos respektive annan 10 15 20 25 30 35 523 5232 9 av a.. strömventil 2, 3 anordnade i ett flertal seriekopplade kretsar så- som kommer att beskrivas mer utförligt i anslutning till Fig 2.

Vid släckning av ett halvledarelement 13a, 13b hos en strömven- til kommer den snubberkondensator 15 som är kopplad över det- ta halvledarelement att laddas upp. Om snubberkondensatorn 15 har kvar denna laddning när halvledarelementet sedan tänds uppkommer tändförluster hos halvledarelementet. För att elimi- nera eller åtminstone reducera dessa tändförluster, och möjlig- göra användning av höga switchfrekvenser, bringas snubberkon- densatorerna 15 att ingå i en resonanskrets 16. Härigenom blir det möjligt att åstadkomma urladdning av en strömventils snub- berkondensator 15 när strömventilens halvledarelement 13a, 13b skall tändas så att spänningen över halvledarelementet är lika med eller nära noll när det tänds, varigenom tändförlusterna be- gränsas.

Det är även möjligt att låta en kondensator anordnad mellan fas- uttaget 10 och likspänningsmellanledets mittpunkt 9 ingå i reso- nanskretsen 16.

De i Fig 1 och 2 illustrerade strömriktarna är av den typ som be- nämns ARCP-strömriktare. Resonanskretsen 16 är här av så kallad kvasiresonant typ, vilket innebär att resonansen endast initieras i samband med att strömmen skall kommuteras mellan två strömventiler, d v s då spänningen på strömriktarens fasuttag skall växlas.

Hos den i Fig 1 visade utföringsformen innefattar resonanskret- sen 16 en mellan fasuttaget 10 och mittpunkten 9 hos nämnda seriekoppling av mellanledskondensatorer 7, 8 anordnad serie- koppling av en induktor 17 och en hjälpventil 18. Hjälpventilen 18 innefattar här en uppsättning av två seriekopplade hjälpventil- kretsar 19, vilka vardera innefattar en släckbar halvledarkompo- nent 20a, 20b, såsom en IGBT, en IGCT, en MOSFET, en JFET, en MCT eller en GTO, och en därmed antiparallellt kopplad lik- riktarkomponent 21a, 21b i form av en diod. De släckbara halvle- nano.

Anon- 10 15 20 25 30 35 s2s 523 10 darkomponenterna 20a, 20b hos de två hjälpventilkretsarna 19 är anordnade i motsatt polaritet i förhållande till varandra. Denna hjälpventil 18 utgör en dubbelriktad ventil som kan bringas att leda åt ena eller andra hållet.

Med uttrycket hjälpventil avses i denna beskrivning och efterföl- jande patentkrav en strömventil ingående i strömriktarens reso- nanskrets 16.

Hjälpventilen 18 kan även innefatta flera seriekopplade uppsätt- ningar av hjälpventilkretsar om så finnes lämpligt, såsom illustre- ras i Fig 2. Hos den i Fig 2 illustrerade utföringsformen innefattar resonanskretsen en hjälpventil 18 innefattande ett flertal serie- kopplade uppsättningar 22 av hjälpventilkretsar, där varje upp- sättning innefattar två seriekopplade hjälpventilkretsar 19 av ovan beskriven typ. l Fig 2 visas endast två seriekopplade upp- sättningar 22 av hjälpventilkretsar hos hjälpventilen 18 men an- talet sådana uppsättningar kan vara betydligt större än så. Anta- let uppsättningar av hjälpventilkretsar hos hjälpventilen 18 kan optimeras oberoende av antalet seriekopplade kretsar 12 hos strömventilerna 2, 3, och beror bland annat av vilken spänning hjälpventilen skall förmå hålla i blockerat tillstånd och egenska- perna hos de enskilda halvledarkomponenter 20a, 20b som an- vänds. Rent allmänt kan det konstateras att hjälpventilen 18 i blockerat tillstånd endast behöver hålla halva polspänningen, d v s Ud/z, till skillnad från strömventilerna 2, 3 vilka vardera måste vara dimensionerad för att kunna hålla hela polspänningen Ud i blockerat tillstånd.

Hos den i Fig 2 visade utföringsformen innefattar respektive strömventil 2, 3 i enlighet med vad som ovan angivits ett flertal seriekopplade kretsar 12, vilka kretsar var och en innefattar en släckbar halvledarkomponent 13a', 13b', och en antiparallellt där- med kopplad likriktarkomponent 14' i form av en diod. I Fig 2 vi- sas endast två seriekopplade kretsar 12 av ovan beskriven typ hos respektive strömventil 2, 3, men de seriekopplade kretsarna 12 kan naturligtvis vara fler till antalet. Beroende av bland annat Oøaun nøonu 10 15 20 25 30 35 523 523 11 u. .nu den spänning för vilken strömriktaren är utformad kan antalet av nämnda seriekopplade kretsar 12 i respektive strömventil 2, 3 sträcka sig från två upp till flera hundra.

Var och en av de seriekopplade kretsarna 12 hos respektive strömventil 2, 3 är försedd med en kondensator 15', här benämnd snubberkondensator, kopplad parallellt med den i kretsen ingå- ende släckbara halvledarkomponenten 13a', 13b'. Ka-pacitansen hos respektive snubberkondensator 15' måste vara så hög att en god spänningsfördelning mellan de i respektive strömventil ingå- ende släckbara halvledarkomponenterna 13a', 13b' möjliggörs vid släckning av en strömventils släckbara halvledarkomponenter.

Valet av kapacitans hos snubberkondensatorerna 15' anpassas från fall till fall och beror bland annat av strömhanteringsförmå- gan hos de släckbara halvledarkomponenterna 13a', 13b' och lik- rlktarkomponenterna 14'.

Varje uppsättning 22 av hjälpventllkretsar 19 hos hjälpventilen 18 är lämpligen, såsom illustreras i Fig 2, försedd med en egen styrenhet 23 som är anordnad att styra tändning och släckning av de i uppsättningen ingående släckbara halvledarkomponenterna 20a, 20b, varvid samtliga styrenheter 23 hos hjälpventilen är an- slutna till en gemensam styrinrättning 24 som är anordnad att sända styrsignaler till samtliga dessa styrenheter 23. Härigenom säkerställs en simultan styrning av hjälpventilens samtliga hjälp- ventilkretsar 19.

Det föredrages vidare att var och en av de i strömriktarens strömventiler 2, 3 ingående släckbara halvledarkomponenterna 13a', 13b', såsom illustreras i Fig 2, är försedd med en egen styrenhet 25 som är anordnad att styra tändning och släckning av halvledarkomponenten 13a', 13b', varvid samtliga styrenheter 25 hos strömventilerna är anslutna till en gemensam styrinrättning 24, vilken är anordnad att sända styrsignaler till samtliga i en strömventil 2, 3 ingående styrenheter 25. Härigenom säkerställs en simultan styrning av en strömventils samtliga halvledarkom- ponenter 13a, 13b. Hjälpventilens styrenheter 23 och strömven- 10 15 20 25 30 35 523 523 12 tilernas styrenheter 25 är här anslutna till en och samma styrin- rättning 24. Styrenheterna 23, 25 är företrädesvis anordnade att då de mottager en tändsignal eller släcksignal från styrinrätt- ningen 24 återsända en signal till styrinrättningen 24 som be- kräftelse på att de mottagit nämnda tändsignal/släcksignal. De av styrinrättningen 24 mottagna bekräftelsesignalerna kan utnyttjas för att indikera huruvida en specifik släckbar halvledarkomponent hos hjälpventilen eller ett specifikt släckbart halvledarelement hos en strömventil befinner sig i släckt eller tänt tillstånd.

Den uppfinningsenliga strömriktaren styrs företrädesvis med PWM-teknik (PWM = Pulse Width Modulation), varvid styrinrättningen 24 tillförs signaler representerande de önskade kommuterings- tidpunkterna från en i Fig 3 schematiskt illustrerad modulator 30.

Den uppfinningsenliga strömriktaren är försedd med medel för detektering av nollströmstillstånd hos hjälpventilen 18, schema- tiskt indikerat vid 31 i Fig 6, vilket medel är anordnat att överföra detekteringssignaler till styrinrättningen 24.

Med uttrycket "no|lströmstillstånd hos hjälpventilen" avses i den- na beskrivning och efterföljande patentkrav att strömstyrkan hos den genom hjälpventilen flytande strömmen är väsentligen noll.

Per definition anses i denna beskrivning och efterföljande pa- tentkrav ett nollströmstillstånd hos hjälpventilen inträda i det ögonblick då resonansströmmen sjunkit så lågt att den likriktar- komponent, eller i förekommande fall de likriktarkomponenter, hos hjälpventilen som lett resonansströmmen i sin framriktning intar sitt spärrläge och därmed upphör att leda ström i sin fram- riktning.

Nämnda medel 31 kan exempelvis innefatta ett mätorgan, sche- matiskt indikerat i Fig 1, för mätning av styrkan hos strömmen genom resonanskretsen 16. När den av mätorganet 31 uppmätta strömstyrkan understiger en viss förutbestämd nivå så indikerar detta att styrkan hos strömmen genom resonanskretsen är vä- :anno ocean 10 15 20 25 30 35 523 5231 13 ~- ou» sentligen noll, d v s att det råder ett nollströmstillstånd hos hjälp- ventilen 18.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda medel 31 organ för detektering av blockspänning hos hjälpventilens likriktarkomponenter 21a, 21b. När styrkan hos re- sonansströmmen sjunkit till ett tillräckligt lågt värde, väsentligen motsvarande nollström, uppkommer nämligen en blockspänning över den eller de av hjälpventilens likriktarkomponenter 21a, 21b som varit strömförande under resonansfasen. Närmare bestämt uppkommer blockspänningen över en likriktarkomponent när denna intar sitt spärrläge. Genom att detektera att denna block- spänning uppkommer hos aktuella likriktarkomponenter kan man således fastställa att styrkan hos strömmen genom resonanskret- sen 16 sjunkit till väsentligen noll, d v s att det råder ett noll- strömstillstånd hos hjälpventilen 18. Organen för detektering av blockspänning hos hjälpventilens likriktarkomponenter 21a, 21b utgörs lämpligen av hjälpventilens styrenheter 23. I detta fall kommer nämligen en spänning att kunna registreras hos en släckbar halvledarkomponents styrenhet 23 då en blockspänning uppkommer över den parallellt med den släckbara halvledarkom- ponenten 20a, 20b kopplade likriktarkomponenten 21a, 21b.

Enligt uppfinningen är styrinrättningen 24 anordnad att endast medge släckning av en släckbar halvledarkomponent 20a, 20b hos hjälpventilen 18 efter det att styrinrättningen 24 från nämnda medel 31 mottagit en signal indikerande ett rådande nollström- stillstånd hos hjälpventilen. Härigenom behöver hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter 20a, 20b ej vara dimensione- rade att kunna släcka då de bär någon egentlig ström, d v s de kan vara utformade för en högsta tillåten släckström väsentligen motsvarande nollström. Hjälpventilens släckbara halvledarkom- ponenter 20a, 20b är lämpligen dimensionerade för en högsta tillåten släckström, en så kallad SSOA-nivå (SSOA = Switching Safe Operating Area), på cirka 10% av nominell fasström. oonoo onan- 10 15 20 25 30 35 523 523 14 Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är styrinrätt- ningen 24 anordnad att verkställa släckning av en släckbar halv- ledarkomponent 20a, 20b hos hjälpventilen med en tidsfördröj- ning efter det att styrinrättnlngen 24 från nämnda medel 31 mot- tagit en signal indikerande ett rådande nollströmstillstànd hos hjälpventilen 18. Denna tidsfördröjning är härvid så vald att re- kombinationsprocessen hos den släckbara halvledarkomponent 20a, 20b som år avsedd att släckas får tid att fullbordas i tidsin- tervallet från det att ett nollströmstillstànd detekterats till det att halvledarkomponenten 20a, 20b släcks. Hos en släckbar halvle- darkomponent i form av exempelvis en IGBT kvarstår nämligen ett inre plasma efter det att en ström flutit genom halvledarkom- ponenten, vilket leder till att en efterledningsström som orsakar ökade förluster erhålls i halvledarkomponenten om denna utsätts för framspänning före det att rekombinationsprocessen hos halvledarkomponenten hunnit fullbordas. Ovan nämnda tidsför- dröjning säkerställer att en sådan efterledningsström undviks.

Efter det att blockspänning uppkommit över en likriktarkomponent 21a, 21b som varit strömförande under resonansfasen kommer den snubberkondensator, ej visad, som i regel är kopplad paral- lellt med likriktarkomponenten att snabbt uppladdas av den i in- duktorn 17 lagrade energin. Härvid inträder den parallellkopplade släckbara halvledarkomponenten 20a, 20b i en så kallad klamp- ningsfas och en tillfällig spänningsökning över denna släckbara halvledarkomponent uppkommer. Efter denna klampningsfas kommer den parallellkopplade snubberkondensatorn att urladdas och spänningen över den släckbara halvledarkomponenten åter- går till det normala värdet. Om den släckbara halvledarkompo- nent 20b, 20a som är avsedd att släckas släcks före det att spänningen över tidigare nämnda halvledarkomponent 20a, 20b återgått till det normala värdet kommer en oönskad ökning av slutspänningen hos nämnda likriktarkomponents 21a, 21b snub- berkondensator att uppstå. För att undvika detta bör styrinrätt- ningen vara anordnad att ej medge en släckning av en släckbar halvledarkomponent 20b, 20a som burit en ström före det att spänningen över en antiparallellt kopplad släckbar halvledarkom- nous: 10 15 20 25 30 35 523 523 15 ponent 20a, 20b återgått till det normala värdet. Detta sker lämp- ligen genom att styrinrättningen 24 bibehåller en släckbar halvle- darkomponent som burit en ström i tänt tillstånd under den reste- rande tidslängden av PWM-perioden.

I händelse av att en släckbar halviedarkomponent 20a, 20b hos hjälpventilen 18 är strömförande samtidigt med att ett släckbart halvledarelement 13a, 13b med samma polaritet är strömförande hos en strömventil så finns risk för att strömmen genom hjälp- ventilens släckbara halviedarkomponent 20a, 20b ökar till ett så högt värde att hjälpventilens släckbara halviedarkomponent 20a, 20b överbeiastas och därigenom destrueras. Med uttrycket "samma polaritet" avses här att en släckbar halviedarkomponent hos hjälpventilen och ett därmed seriekoppiat släckbart halvle- darelement hos strömventilen är så anordnade att de leder ström i samma riktning. Hos utföringsformen enligt Fig 1 har således det släckbara halvledarelementet 13a samma polaritet som den släckbara halvledarkomponenten 20a och det släckbara halvle- darelementet 13b samma polaritet som den släckbara halvledar- komponenten 20b.

För att förhindra nämnda överbelastning är styrinrättningen 24 enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen anordnad att förhindra att en släckbar halviedarkomponent 20a, 20b hos hjälp- ventilen 18 är tänd samtidigt som det att ett släckbart halvledar- element 13a, 13b med samma polaritet är tänt hos någon av strömventilerna 2, 3. Enligt denna utföringsform är således styr- inrättningen 24 anordnad att endast medge tändning av en släckbar halviedarkomponent 20a, 20b hos hjälpventilen om den från den till ett släckbart halvledarelement 13a, 13b med samma polaritet hörande styrenheten 25 erhållit en signal indikerande att detta släckbara halvledarelement 13a, 13b befinner sig i släckt tillstånd. Vidare bör styrinrättningen 24 vara anordnad att endast medge tändning av ett släckbart halvledarelement 13a, 13b hos en strömventil 2, 3 om den från den till en släckbar halvledar- komponent 20a, 20b med samma polaritet hörande styrenheten 23 erhållit en signal indikerande att denna släckbara halvledar- oaø~ø annan 10 15 20 25 30 35 523 523 16 a nn aan komponent 20a, 20b befinner sig i släckt tillstånd. Fastställandet av att ett släckbart halvledarelement 13a, 13b respektive en släckbar halvledarkomponent 20a, 20b befinner sig i släckt till- stànd baseras lämpligen på den från respektive ele- ments/komponents styrenhet 23, 25 till styrinrättningen 24 avgiv- na signal som bekräftar att en släcksignal, d v s en släckorder, mottagits av styrenheten i fråga. Då en sådan bekräftelsesignal mottagits av styrinrättningen 24, eller eventuellt en kort stund efter mottagandet, bedöms aktuell halvledarkomponent eller ak- tuellt halvledarelement vara släckt.

För att ytterligare säkerställa att en överbelastning av ovan angi- ven typ ej inträffar är styrinrättningen 24 lämpligen anordnad att förhindra att släckbara halvledarkomponenter 20a, 20b med in- bördes motsatt polaritet är samtidigt tända hos hjälpventilen 18.

För att säkerställa detta är styrinrättningen 24 anordnad att en- dast medge tändning av en släckbar halvledarkomponent 20a, 20b hos hjälpventilen om den från hjälpventilens styrenhet(-er) 23 erhållit en signal indikerande att hjälpventilens släckbara halvledarkomponent(-er) 20b, 20a med motsatt polaritet befinner sig i släckt tillstànd. Även här baseras fastställandet av att en släckbar halvledarkomponent 20a, 20b befinner sig i släckt till- stånd lämpligen på den från respektive komponents styrenhet 23 till styrinrättningen 24 avgivna signal som bekräftar att en släck- signal, d v s en släckorder, mottagits av styrenheten i fråga. Då en sådan bekräftelsesignal mottagits av styrinrättningen 24, eller eventuellt en kort stund efter mottagandet, bedöms aktuell halv- ledarkomponent vara släckt.

Ur kostnadssynpunkt är det fördelaktigt att i hjälpventilen 18 an- vända släckbara halvledarkomponenter dimensionerade att tåla endast de kortvariga strömpulser som uppträder i resonanskret- sen under ett normalt kommuteringsförlopp. För att förhindra överbelastning och destruktion av sådana med låg kapacitet di- mensionerade halvledarkomponenter bör styrinrättningen 24 vara anordnad att säkerställa att strömmen i en hjälpventil 18 alltid leds tillbaka till en strömventil 2, 3 efter det att ett kommute- cc-nu 10 15 20 25 30 35 523 523 17 ringsförlopps resonansfas avslutats, d v s förhindra kvarvarande ström i resonanskretsen efter avslutad resonansfas. Härigenom säkerställs även att en släckning av hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter 20a, 20b kan ske efter avslutad reso- nansfas vid ovan beskriven användning av halvledarkomponenter 20a, 20b dimensionerade för en mycket låg högsta släckström.

Ett sätt att förhindra kvarvarande ström i resonanskretsen efter avslutad resonansfas bygger på att styrinrättningen 24, vid verk- ställande av en tändning av en släckbar halvledarkomponent 20a, 20b hos hjälpventilen 18, är anordnad att avge en tändsig- nal av tidsfördröjd typ till styrenheten 25 hos ett släckbart halvle- darelement 13b, 13a med motsatt polaritet. Denna styrenhet 25 är härvid anordnad att tända det tillhörande släckbara halvleda- relementet 13b, 13a efter det att en förutbestämd tidslängd för- flutit från det att styrenheten 25 mottog nämnda tändsignal av tidsfördröjd typ om inte styrenheten 25 före det att den förutbe- stämda tidslängden förflutit mottager en tändsignal av ordinär typ från styrinrättningen 24. Med uttrycket "tändsignal av tidsfördröjd typ" avses således en tändsignal som får aktuell styrenhet 25 att vid mottagandet av tändsignalen utföra en tändning av tillhöran- de halvledarelement 13a, 13b med en förutbestämd tidsför- dröjning. Denna tidsfördröjning är så vald att ett normalt kom- muteringsförlopp hinner slutföras före det att den förutbestämda tidslängden förflutit. Med uttrycket "tändsigna| av ordinär typ" av- ses en tändsignal som får aktuell styrenhet 25 att vid mottagan- det av tändsignalen omgående utföra en tändning av tillhörande halvledarelement 13a, 13b. Nämnda tändsignal av tidsfördröjd typ säkerställer således att det släckbara halvledarelementet 13a, 13b hos avsedd strömventil 2, 3 kommer att tändas efter det att kommuteringsförloppets resonansfas fullbordats även om fel skulle uppstå i exempelvis styrinrättningen 24 under ett pågåen- de kommuteringsförlopp, vilket i sin tur säkerställer att strömmen kommer att avledas från resonanskretsen på avsett sätt.

För att ytterligare säkerställa att kvarvarande ström i resonans- kretsen efter avslutad resonansfas undviks är styrinrättningen 24 cann- 10 15 20 25 30 35 åszs 523 18 ..- n.. lämpligen anordnad att endast medge släckning av ett släckbart halvledarelement 13a, 13b hos en strömventil om den från den till en släckbar halvledarkomponent 20b, 20a med motsatt pola- ritet hörande styrenheten 23 erhållit en signal indikerande att denna släckbara halvledarkomponent 20b, 20a befinner sig i släckt tillstånd. Härigenom säkerställs att avledningen av ström- men från resonanskretsen till avsedd strömventil slutförts före det att en ny kommutering initieras.

Med uttrycket "motsatt polaritet" avses här att en släckbar halv- ledarkomponent hos hjälpventilen och ett därmed seriekopplat släckbart halvledarelement hos strömventilen är så anordnade att de leder ström i motsatta riktningar. Hos utföringsformen enligt Fig 1 har således det släckbara halvledarelementet 13a motsatt polaritet i förhållande till den släckbara halvledarkomponenten 20b och det släckbara halvledarelementet 13b motsatt polaritet i förhållande till den släckbara halvledarkomponenten 20a.

Såsom tidigare angivits är hjälpventilen 18 hos den uppfinnings- enliga strömriktaren avsedd att innefatta släckbara halvledar- komponenter dimensionerade för en förhållandevis låg högsta tillåten släckström, i det följande benämnd SSOA-nivå. Hjälpven- tilens släckbara halvledarkomponenter är vidare dimensionerade att vara kapabla att leda en ström, fortsättningsvis benämnd led- ström, av en viss högsta tillåten styrka utan att riskera att de- strueras. Denna högsta tillåtna ledström kan exempelvis ligga på cirka 6 kA. Resonanskretsen är lämpligen försedd med ett mätor- gan 31 för mätning av styrkan hos den i resonanskretsen flytande strömmen för att göra det möjligt att kontrollera huruvida ström- styrkan hos resonanskretsen ligger över eller under SSOA-nivån och över eller under värdet för den högsta tillåtna ledströmmen.

Detta mätorgan 31 överför mätsignaler till styrinrättningen 24, vilken är anordnad att utvärdera mätsignalerna för fastställande av huruvida det föreligger risk för överbelastning av hjälpventi- lens släckbara halvledarkomponenter eller ej. Styrinrättningen 24 bör vidare vara anordnad att vidtaga förutbestämda skyddsåtgär- der i händelse av fastställd risk för överbelastning. ocean 10 15 20 25 30 35 523 523 19 l det följande kommer olika skyddsåtgärder för förhindrande av destruktion av hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter 20a, 20b i händelse av en uppkommen och detekterad felsitua- tion att beskrivas.

En första felsituation innebär att värdet för den högsta tillåtna ledströmmen har överskridits då hjälpventilen 18 och en ström- ventil 2, 3 samtidigt leder ström. I detta fall vidtages följande steg: 1) Först sänds en släcksignal från styrinrättningen 24 till den strömventil 2, 3 som för tillfället matar ström till hjälpventilen 18. 2) När styrinrättningen 24 mottagit en släckbekräftelse från nämnda strömmatande strömventil 2, 3 sänds en tändsignal från styrinrättningen 24 till den motsatta strömventilen 3, 2 för att via denna strömventil 3, 2 avleda strömmen från hjälpven- tilen 18. För att minimera risken för kortslutningstillstånd hos strömventilerna, d v s minimera risken för att bägge strömven- tilerna 2, 3 leder ström samtidigt, bör styrinrättningen 24 vara anordnad att endast sända nämnda tändsignal till den aktuella strömventilen under förutsättning att åtminstone en av ström- ventilerna befinner sig i blockeringsläge, vilket detekteras med hjälp av signaler fràn strömventilernas styrenheter 25, och att styrinrättningen 24 har mottagit släckbekräftelse från bägge strömventilers styrenheter 25. 3) När blockspänning detekterats hos den eller de av hjälpventi- lens likriktarkomponenter 21a, 21b som var strömförande då felsituationen registrerades eller när det fastställs att styrkan hos ledströmmen sjunkit under SSOA-nivån för hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter sänds en släcksignal från styrinrättningen 24 till hjälpventilen. Nämnda släcksignal sänds företrädesvis efter en tidsfördröjning av tidigare beskri- ven typ som säkerställer att rekombinationsprocessen hos den ocean 10 15 20 25 30 35 523 523 20 eller de släckbara halvledarkomponenter 20a, 20b som är av- sedda att släckas får tid att fullbordas före det att släckningen verkställs. 4) När styrinrättningen 24 mottagit en släckbekräftelse från hjälpventilen 18 sänds slutligen en släcksignal från styrinrätt- ningen 24 till samtliga strömventiler 2, 3. Dessa släcksignaler avges företrädesvis efter en tidsfördröjning som säkerställer att rekombinationsprocessen hos strömventilernas släckbara halvledarelement 13a, 13b får tid att fullbordas före det att släckningen verkställs. l det fall att det registreras en kvarvarande ström i resonanskret- sen 16 efter det att resonansfasen fullbordats effektueras åtgär- der motsvarande de som anges under steg 1 till 4 enligt ovan.

Enligt en tidigare beskriven föredragen utföringsform av uppfin- ningen är styrinrättningen 24, vid verkställande av en tändning av en släckbar halvledarkomponent 20a, 20b hos hjälpventilen 18, anordnad att avge en tändsignal av tidsfördröjd typ till styrenhe- ten 25 hos ett släckbart halvledarelement 13b, 13a med motsatt polaritet. Härvid är styrinrättningen 24 lämpligen anordnad att effektuera skyddsåtgärder i enlighet med de ovan beskrivna ste- gen 1-4 för den händelse att hjälpventilen 18 fortfarande är strömförande efter det att en förutbestämd tidslängd förflutit från det att nämnda tändsignal av tidsfördröjd typ avgavs från styrin- rättningen 24, varvid nämnda förutbestämd tidslängd naturligtvis är längre än tidsfördröjningen hos nämnda tändsignal av tidsför- dröjd typ.

Såsom schematiskt illustreras i Fig 3 är styrinrättning 24 lämpli- gen uppdelad på två separata enheter, här betecknade med 24a och 24b. En första enhet 24a utgör en central processorenhet som är anordnad att med ledning av signaler fràn PWM-modula- torn 30 beräkna tidpunkter och ordningsföljd för tändning och släckning av hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter 20a, 20b och strömventilernas släckbara halvledarelement 13a, 13b. coon; 10 15 20 25 30 35 1523 523 21 En andra enhet 24b svarar för att med ledning av de av den för- sta enheten 24a fastställda tidpunkterna och ordningsföljden sända tänd- och släcksignaler till avsedda styrenheter 23, 25 hos hjälpventilen eller strömventilerna vid korrekta tidpunkter. Ovan nämnda kontrollförfaranden för undvikande av överbelastning av hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter 20a, 20b ombe- sörjs lämpligen av den andra enheten 24b så att kontrollen kan ske så snabbt som möjligt och med så få signalbehandlingssteg som möjligt. Således ombesörjs lämpligen utvärderingen av mät- signalerna från mätorganet 31 och initieringen av erfordrade skyddsåtgärder av nämnda andra enhet 24b.

När en felsituation innebärande en risk för överbelastning av hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter registreras av- bryts lämpligen de av PWM-modulatorn styrda kommuteringsse- kvenserna genom att signalöverföringen från modulatorn 30 till ovan nämnda första enhet 24a hos styrinrättningen 24 och/eller från nämnda första enhet 24a till ovan nämnda andra enhet 24b hos styrinrättningen 24 blockeras. För att säkerställa att ström- riktarens samtliga hjälpventiler återgår till säkert tillstånd, d v s till ett tillstånd då ingen risk för överbelastning av respektive hjälpventil föreligger, är det lämpligt att låta effektuera ovan be- skrivna skyddsåtgärder hos samtliga de fasben hos strömriktaren som är strömförande då en felsituation registreras.

Det inses att ovan beskrivna och i patentkraven angivna släck- ning respektive tändning av en strömventils släckbara halvledar- element avser den simultana släckningen respektive tändningen av en strömventils samtliga släckbara halvledarkomponenter 13a', 13b' i de fall där respektive strömventil innefattar ett flertal seriekopplade kretsar 12 av tidigare beskriven typ. Likaledes in- ses det att ovan beskrivna och i patentkraven angivna släckning respektive tändning av en hjälpventils släckbara halvledarkom- ponent avser den simultana släckningen respektive tändningen av en hjälpventils samtliga strömsatta respektive spänningssatta släckbara halvledarkomponenter 20a, 20b i de fall där hjälpven- 523 523 22 tilen 18 innefattar ett flertal seriekopplade uppsättningar 22 hjälpventilkretsar 19 av tidigare beskriven typ.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjlig- heter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fack- man på området, utan att denne för den skull avviker från uppfin- ningens grundtanke sådan denna definieras i bifogade patent- krav.

Claims (22)

10 15 20 25 so 35 523 523 23 PATENTKRAV

1. Strömriktare innefattande: - en mellan två poler (4, 5), en positiv och en negativ, hos en lik- spänningssida hos strömriktaren anordnad seriekoppling av minst två strömventiler (2, 3), vilka strömventiler vardera innefattar ett släckbart halvledarelement (13a, 13b) och ett därmed antiparal- lellt kopplat likriktarorgan (14), varvid en växelspänningsfasled- ning (11) är ansluten till en mittpunkt (10), benämnd fasuttag, hos seriekopplingen mellan två strömventiler under uppdelande av seriekopplingen i två lika delar, - en mellan de två polerna (4, 5) hos strömriktarens likspän- ningssida anordnad seriekoppling av minst två mellanledskon- densatorer (7, 8), - en resonanskrets (16) innefattande en mellan fasuttaget (10) och en mittpunkt (9) hos nämnda seriekoppling av mellanleds- kondensatorer (7, 8) anordnad seriekoppling av en induktor (17) och en hjälpventil (18), vilken hjälpventil (18) innefattar åtmin-_ stone en uppsättning (22) av två seriekopplade hjälpventilkretsar (19), vilka vardera innefattar en släckbar'halvledarkomponent (20a, 20b) och en därmed antiparallellt kopplad likriktarkompo- nent (21a; 21b), varvid de släckbara halvledarkomponenterna (20a, 20b) hos de två hjälpventilkretsarna är anordnade i motsatt polaritet i förhållande till varandra, varvid resonanskretsen vidare innefattar kapacitiva organ (15) vilka vart och ett är kopplat i se- rie med nämnda induktor (17) och hjälpventil (18) och parallellt med en av nämnda strömventiler (2, 3), och - en styrinrättning (24) för styrning av tändning och släckning av strömventilernas släckbara halvledarelement (13a, 13b) och hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter (20a, 20b), kännetecknad därav, att resonanskretsen innefattar medel (31) för detektering av noll- strömstillstånd hos hjälpventilen, vilket medel (31) är anordnat att till styrinrättningen (24) avge signaler indikerande rådande nollströmstillstånd hos hjälpventilen, varvid styrinrättningen (24) är anordnad att endast medge släckning av en släckbar halvle- darkomponent (20a, 20b) hos hjälpventilen efter det att styrin- 10 15 20 25 30 35 523 523 - - v - n 24 rättningen (24) mottagit en signal indikerande ett rådande noll- strömstillstånd hos hjälpventilen, samt att nämnda medel (31) för detektering av nollströmstillstånd hos hjälpventilen innefattar or- gan (23) för detektering av blockspänning hos hjälpventilens lik- riktarkomponenter (21a, 21b).

2. Strömriktare enligt krav 1, kännetecknad därav, att nämnda organ (23) för detektering av blockspänning hos hjälpventilens likriktarkomponenter (21a, 21b) utgörs av en eller flera i hjälp- ventilen ingående styrenheter (23), vilka styrenheter (23) är an- ordnade att med ledning av från styrinrättningen (24) mottagna styrsignaler utföra tändning och släckning av hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter (20a, 20b).

3. Strömriktare enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att verkställa släck- ning av en släckbar halvledarkomponent (20a, 20b) hos hjälp- ventilen med en tidsfördröjning efter det att styrinrättningen (24) mottagit en signal indikerande ett rådande nollströmstillstånd hos hjälpventilen, varvid tidsfördröjningen är så vald att rekombina- tionsprocessen hos den släckbara halvledarkomponent (20a, 20b) som är avsedd att släckas får tid att fullbordas i tidsinter- vallet från det att ett nollströmstillstånd detekterats till det att halvledarkomponenten (20a, 20b) släcks.

4. Strömriktare enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att hjälpventilen (18) innefattar en eller flera styrenheter (23) anordnade att med ledning av från styrinrättningen (24) mottagna styrsignaler utföra tändning och släckning av de släck- bara halvledarkomponenterna (20a, 20b), och respektive ström- ventil (2, 3) innefattar en eller flera styrenheter (25) anordnade att med ledning av från styrinrättningen (24) mottagna styrsigna- ler utföra tändning och släckning av strömventilens släckbara halvledarelement (13a, 13b), varvid dessa styrenheter (23, 25) är anordnade att till styrinrättningen (24) avge signaler indikerande huruvida en släckbar halvledarkomponent (20a, 20b) respektive 10 15 20 25 30 35 i 523 523 25 ett släckbart halvledarelement (13a, 13b) befinner sig i släckt el- ler tänt tillstånd.

5. Strömriktare enligt krav 4, kännetecknad därav, att styrinrätt- ningen (24) är anordnad att endast medge tändning av en släck- bar halvledarkomponent (20a, 20b) hos hjälpventilen om den från den till ett släckbart halvledarelement (13a, 13b) hos en ström- ventil med samma polaritet hörande styrenheten (25) erhållit en signal indikerande att detta släckbara halvledarelement (13a, 13b) befinner sig i släckt tillstànd.

6. Strömriktare enligt krav 4 eller 5, kännetecknad därav, att sty- rinrättningen (24) är anordnad att endast medge tändning av ett släckbart halvledarelement (13a, 13b) hos en strömventil (2, 3) om den från den till en släckbar halvledarkomponent (20a, 20b) hos hjälpventilen med samma polaritet hörande styrenheten (23) erhållit en signal indikerande att denna släckbara halvledarkom- ponent (20a, 20b) befinner sig i släckt tillstånd.

7. Strömriktare enligt något av kraven 4-6, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att endast medge tändning av en släckbar halvledarkomponent (20a, 20b) hos hjälpventilen om den från hjälpventilens styrenhet(-er) (23) erhållit en signal indikerande att hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter (20b, 20a) med motsatt polaritet befinner sig i släckt tillstånd.

8. Strömriktare enligt något av kraven 4-7, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att endast medge släckning av ett släckbart halvledarelement (13a, 13b) hos en strömventil om den från den till en släckbar halvledarkomponent (20b, 20a) hos hjälpventilen med motsatt polaritet hörande styrenheten (23) erhållit en signal indikerande att denna släckbara halvledarkom- ponent (20b, 20a) befinner sig i släckt tillstånd.

9. Strömriktare enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att vid verkställande av en tändning av en släckbar halvledarkomponent (20a, 20b) 10 15 20 25 30 35 523 523 ~ . a - »n 26 hos hjälpventilen (18) avge en tändsignal av tidsfördröjd typ till en styrenhet (25) som är inrättad att utföra tändning och släck- ning av ett släckbart halvledarelement (13b, 13a) med motsatt polaritet, varvid denna styrenhet (25) är anordnad att tända det släckbara halvledarelementet (13a, 13b) efter det att en förutbe- stämd tldslängd förflutit från det att styrenheten (25) mottog nämnda tändsignal om inte styrenheten (25) före det att den för- utbestämda tidslängden förflutit mottager en tändsignal av ordi- när typ från styrinrättningen (24).

10. Strömriktare enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att hjälpventilen (18) innefattar ett flertal seriekopplade uppsättningar (22) av hjälpventilkretsar, där varje uppsättning innefattar två seriekopplade hjälpventilkretsar (19), vilka vardera innefattar en släckbar halvledarkomponent (20a; 20b) och en därmed antiparallellt kopplad likriktarkomponent (21a; 21b), var- vid de släckbara halvledarkomponenterna (20a, 20b) hos de två hjälpventilkretsarna i en och samma uppsättning är anordnade i motsatt polaritet i förhållande till varandra.

11. Strömriktare enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter (20a, 20b) är utformade för en högsta tillåten släckström väsentligen motsvarande nollström.

12. Förfarande för styrning av en strömriktare, vilken innefattar: - en mellan två poler (4, 5), en positiv och en negativ, hos en lik- spänningssida hos strömriktaren anordnad seriekoppling av minst två strömventiler (2, 3), vilka strömventiler vardera innefattar ett släckbart halvledarelement (13a, 13b) och ett därmed antiparal- lellt kopplat likriktarorgan (14), varvid en växelspänningsfasled- ning (11) är ansluten till en mittpunkt (10), benämnd fasuttag, hos seriekopplingen mellan två strömventiler under uppdelande av seriekopplingen i två lika delar, - en mellan de två polerna (4, 5) hos strömriktarens likspän- ningssida anordnad seriekoppling av minst två mellanledskon- densatorer (7, 8), 10 15 20 25 30 35 523 523 27 - en resonanskrets (16) innefattande en mellan fasuttaget (10) och en mittpunkt (9) hos nämnda seriekoppling av mellanleds- kondensatorer (7, 8) anordnad seriekoppling av en induktor (17) och en hjälpventil (18), vilken hjälpventil (18) innefattar åtmin- stone en uppsättning (22) av två seriekopplade hjälpventilkretsar (19), vilka vardera innefattar en släckbar halvledarkomponent (20a; 20b) och en därmed antiparallellt kopplad likriktarkompo- nent (21a; 21b), varvid de släckbara halvledarkomponenterna (20a, 20b) hos de två hjälpventilkretsarna är anordnade i motsatt polaritet i förhållande till varandra, varvid resonanskretsen vidare innefattar kapacitiva organ (15) vilka vart och ett är kopplat i se- rie med nämnda induktor (17) och hjälpventil (18) och parallellt med en av nämnda strömventiler (2, 3), och - en styrinrättning (24) för styrning av tändning och släckning av strömventilernas släckbara halvledarelement (13a, 13b) och hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter (20a, 20b), kännetecknat därav, - att nollströmstillstànd hos hjälpventilen (18) detekteras med hjälp av ett i resonanskretsen ingående medel (31), varvid detta medel (31) bringas att till styrinrättningen (24) avge signaler indi- kerande rådande nollströmstillstànd hos hjälpventilen, - att styrinrättningen (24) bringas att endast medge släckning av en släckbar halvledarkomponent (20a, 20b) hos hjälpventilen ef- ter det att styrinrättningen (24) mottagit en signal indikerande ett rådande nollströmstillstànd hos hjälpventilen, samt - att nollströmstillstànd hos hjälpventilen (18) detekteras med hjälp av i nämnda medel (31) ingående organ (23) som detekte- rar blockspänning hos hjälpventilens likriktarkomponenter (21a, 21b).

13. Förfarande enligt krav 12, kännetecknat därav, att block- spänning hos hjälpventilens likriktarkomponenter (21a, 21b) de- tekteras med hjälp av en eller flera i hjälpventilen ingående styr- enheter (23), vilka styrenheter (23) är anordnade att med ledning av från styrinrättningen (24) mottagna styrsignaler utföra tänd- ning och släckning av hjälpventilens släckbara halvledarkompo- nenter (20a, 20b). 10 15 20 25 30 35 s2z 523 28

14. Förfarande enligt något av kraven 12-13, kännetecknat där- av, att styrinrättningen (24) bringas att verkställa släckning av en släckbar halvledarkomponent (20a, 20b) hos hjälpventilen med en tidsfördröjning efter det att styrinrättningen (24) mottagit en signal indikerande ett rådande nollströmstillstånd hos hjälpventi- len, varvid tidsfördröjningen väljs så att rekombinationsproces- sen hos den släckbara halvledarkomponent (20a, 20b) som är avsedd att släckas får tid att fullbordas i tidsintervallet från det att ett nollströmstillstånd detekterats till det att halvledarkompo- nenten (20a, 20b) släcks.

15. Förfarande enligt något av kraven 12-14, kännetecknat där- av, att tändning och släckning av de släckbara halvledarkompo- nenterna (20a, 20b) hos hjälpventilen (18) utförs med hjälp av en eller flera första styrenheter (23) med ledning av från styrin- rättningen (24) mottagna styrsignaler och tändning och släckning av det släckbara halvledarelementet (13a, 13b) hos respektive strömventil (2, 3) utförs med hjälp av en eller flera andra styren- heter (25) med ledning av från styrinrättningen (24) mottagna styrsignaler, varvid dessa första och andra styrenheter (23, 25) till styrinrättningen (24) avger signaler indikerande huruvida en släckbar halvledarkomponent (20a, 20b) respektive ett släckbart halvledarelement (13a, 13b) befinner sig i släckt eller tänt till- stånd.

16. Förfarande enligt krav 15, kännetecknat därav, att, styrin- rättningen (24) bringas att endast medge tändning av en släckbar halvledarkomponent (20a, 20b) hos hjälpventilen om den från den till ett släckbart halvledarelement (13a, 13b) hos en ström- ventil med samma polaritet hörande styrenheten (25) erhållit en signal indikerande att detta släckbara halvledarelement (13a, 13b) befinner sig i släckt tillstånd.

17. Förfarande enligt krav 15 eller 16, kännetecknat därav, att styrinrättningen (24) bringas att endast medge tändning av ett släckbart halvledarelement (13a, 13b) hos en strömventil (2, 3) om den från den till en släckbar halvledarkomponent (20a, 20b) 10 15 20 25 30 35 523 523 29 hos hjälpventilen med samma polaritet hörande styrenheten (23) erhållit en signal indikerande att denna släckbara halvledarkom- ponent (20a, 20b) befinner sig i släckt tillstànd.

18. Förfarande enligt något av kraven 15-17, kännetecknad där- av, att styrinrättningen (24) bringas att endast medge tändning av en släckbar halviedarkomponent (20a, 20b) hos hjälpventilen om den från hjälpventilens styrenhet(-er) (23) erhållit en signal indikerande att hjälpventilens släckbara halvledarkomponenter (20b, 20a) med motsatt polaritet befinner sig i släckt tillstånd.

19. Förfarande enligt något av kraven 15-18, kännetecknat där- av, att styrinrättningen (24) bringas att endast medge släckning av ett släckbart halvledarelement (13a, 13b) hos en strömventil om den från den till en släckbar halviedarkomponent (20b, 20a) hos hjälpventilen med motsatt polaritet hörande styrenheten (23) erhållit en signal indikerande att denna släckbara halvledar- komponent (20b, 20a) befinner sig i släckt tillstànd.

20. Förfarande enligt något av kraven 12-19, kännetecknat där- av, att styrinrättningen (24) bringas att vid verkställande av en tändning av en släckbar halviedarkomponent (20a, 20b) hos hjälpventilen (18) avge en tändsignal av tidsfördröjd typ till en styrenhet (25) som är inrättad att utföra tändning och släckning av ett släckbart halvledarelement (13b, 13a) med motsatt polari- tet hos en strömventil, varvid denna styrenhet (25) bringas att tända det släckbara halvledarelementet (13b, 13a) efter det att en förutbestämd tidslängd förflutit från det att styrenheten (25) mottog nämnda tändsignal om inte styrenheten (25) före det att den förutbestämda tidslängden förflutit mottager en tändsignal av ordinär typ från styrinrättningen (24).

21. Förfarande enligt krav 20, kännetecknat därav, att följande steg vidtages i det fall att hjälpventilen (18) fortfarande är strömförande efter det att en förutbestämd tidslängd, vilken är längre än tidsfördröjningen hos nämnda tändsignal av tidsför- 10 15 20 25 30 35 523 523 30 dröjd typ, förflutit från det att nämnda tändsignal av tidsfördröjd typ avgavs från styrinrättningen (24): - en släcksignal sänds från styrinrättning (24) till den strömventil (2, 3) som för tillfället matar ström till hjälpventilen (18), - när styrinrättningen (24) mottagit en släckbekräftelse från den strömventil (2, 3) till vilken släcksignalen sändes sänds en tänd- signal till den motsatta strömventilen (3, 2), företrädesvis endast under förutsättning att åtminstone en av strömventilerna (2, 3) befinner sig i blockeringsläge och att styrinrättningen (24) har mottagit släckbekräftelse från bägge strömventiler, - när blockspänning detekterats hos den eller de av hjälpventi- lens likriktarkomponenter (21a, 21b) som var strömförande då det registrerades att hjälpventilen (18) fortfarande var strömförande eller när det fastställs att styrkan hos strömmen sjunkit under SSOA-nivån (SSOA = Switching Safe Operating Area) för hjälp- ventilens släckbara halvledarkomponenter (20a, 20b) avges en släcksignal från styrinrättningen (24) till hjälpventilen (18), och - när styrinrättningen (24) mottagit en släckbekräftelse från hjälpventilen (18) sänds slutligen en släcksignal från styrinrätt- ningen (24) till bägge strömventiler (2, 3).

22. Förfarande enligt något av kraven 12-21, kännetecknat där- av, att styrkan hos strömmen genom resonanskretsen mäts och jämförs med ett förutbestämt högsta tillåtet värde, samt att föl- jande steg vidtages i det fall att jämförelsen visar att strömmen uppvisar en styrka överskridande det högsta tillåtna värdet då hjälpventilen (18) och en strömventil (2, 3) samtidigt leder ström: - en släcksignal sänds från styrinrättning (24) till den strömventil (2, 3) som för tillfället matar ström till hjälpventilen (18), - när styrinrättningen (24) mottagit en släckbekräftelse från den strömventil (2, 3) till vilken släcksignalen sändes sänds en tänd- 10 15 523 523 - Q o n <- 31 signal till den motsatta strömventilen (3, 2), företrädesvis endast under förutsättning att åtminstone en av strömventilerna (2, 3) befinner sig i blockeringsläge och att styrinrättningen (24) har mottagit släckbekräftelse från bägge strömventiler, - när blockspänning detekterats hos den eller de av hjälpventi- lens likriktarkomponenter (21a, 21 b) som var strömförande då det registrerades att strömstyrkan överskred det hösta tillåtna värdet eller när det fastställs att styrkan hos strömmen sjunkit under SSOA-nivån (SSOA = Switching Safe Operating Area) för hjälp- ventilens släckbara halvledarkomponenter (20a, 20b) avges en släcksignal från styrinrättningen (24) till hjälpventilen (18), och - när styrinrättningen (24) mottagit en släckbekräftelse från hjälpventilen (18) sänds slutligen en släcksignal från styrinrätt- ningen (24) till bägge strömventiler (2, 3).