DE1266868B

DE1266868B - Mehrphasige Stromrichteranordnung mit einer Reihenschaltung von Thyristoren in jeder Phase

Info

Publication number: DE1266868B
Application number: DES63300A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Meissen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-06-04
Filing date: 1959-06-04
Publication date: 1968-04-25
Also published as: GB914267A; BE590420A; US3122695A; CH382280A; NL250805A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H 02 m

H02p
Deutsche Kl.: 21 d2 -12/03

Nummer: 1266 868

Aktenzeichen: S 63300 VIII b/21 d2

Anmeldetag: 4. Juni 1959

Auslegetag: 25. April 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrphasige Stromrichteranordnung mit einer Reihenschaltung von Thyristoren in jeder Phase und mit ohmschen oder ohmisch-kapazitiven Beschaltungselementen.

Halbleiterschaltelemente mit einkristallinem Halbleiterkörper sind bekanntlich empfindlich gegen Überspannungen, In einer Reihenschaltung solcher Elemente ist es deshalb üblich, besondere Maßnahmen zu treffen, die eine gleichmäßige Verteilung der Sperrspannung auf die einzelnen Elemente bewirken. Eine bekannte Gleichrichteranordnung mit ungesteuerten Ventilen enthält zu diesem Zweck Querverbindungen mit jeweils einer Hilfstransformatorwicklung zwischen den entsprechenden Verbindungspunkten von zwei aufeinanderfolgenden Ventilen in der einen und in der anderen Reihenschaltung. Die Windungszahlen der Wicklungen dieser Hilfstransformatoren sind so gewählt, daß eine gleichmäßige Spannungsaufteilung gewährleistet ist. Die Spannungsaufteilung an der Reihenschaltung der Schaltelemente ist somit durch das Verhältnis der Windungszahlen fest vorgegeben.

Es ist ferner bekannt, eine Reihenschaltung von Transistoren, die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen und zur Steuerung der Spannung eines Gleichstromverbrauchers vorgesehen ist, nacheinander in einer Folgeschaltung zu steuern. Zu diesem Zweck ist ein Transistor an eine Steuerspannungsquelle angeschlossen, und die Steuerelektroden der übrigen Transistoren sind über einen ohmschen Spannungsteiler miteinander verbunden, der an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Erhält der an die Steuerspannungsquelle angeschlossene Transistor einen Steuerstrom, so werden die übrigen Transistoren jeweils nacheinander durch Potentialverschiebung am Steuerspannungsteiler ausgesteuert.

Es wurde nun erkannt, daß in der vorgenannten Stromrichteranordnung ebenfalls eine Folgezündung der Thyristoren möglich ist, wenn es gelingt, die Spannung der erwähnten Hilfstransformatorwicklungen zur Zündung der Thyristoren nutzbar zu machen. Die Erfindung besteht somit darin, daß zwischen den entsprechenden Verbindungspunkten von zwei aufeinanderfolgenden Thyristoren in der einen und in der anderen Reihenschaltung Querverbindungen mit je einer Hilfstransformatorwicklung vorgesehen sind, und jeweils nur ein Thyristor jeder Phase ist an eine besondere Steuerspannungsquelle angeschlossen. Die Steuerkreise der übrigen Thyristoren enthalten je einen Widerstand, der in der benachbarten Querverbindung mit der Hilfstransformatorwick-Mehrphasige Stromrichteranordnung mit einer
Reihenschaltung von Thyristoren in jeder Phase

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Wolfgang Meissen, 8521 Tennenlohe

lung in Reihe liegt und dessen Spannungsabfall als Steuerspannungsquelle für den Thyristor dient.

Ein Schaltbeispiel einer Stromrichteranordnung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt einen Teil einer Stromrichteranordnung in Drehstrom-Brückenschaltung mit einer Reihenschaltung von drei Thyristoren 11 bis 19 in jeder Phase, die im Gleichrichter- und im Wechselrichterbereich gesteuert werden können. Parallel zu den Wicklungen des Stromrichterhaupttransformators 10 liegen die Primärwicklungen 21, 24 und 27 je eines Hilfstransformators, dessen Sekundärwicklungen eine gleichmäßige Spannungsverteilung auf die in Reihe liegenden Ventile bewirken. In den Querverbindungen der Reihenverbindungspunkte der Thyristoren von je zwei Phasen sind die Sekundärwicklungen 22 und 23, 25 und 26, 28 und 29 der Hilfstransformatoren eingeschaltet. Zwischen den Phasen u und ν liegt beispielsweise der Hilfstransformator mit der Primärwicklung 21 und den Sekundärwicklungen 22 und 23, deren Spannungen [Z₂₁: i7₂₂:E/_ä3 sich verhalten wie ³/e: ²/s: Ve. Die Sekundärwicklung 23 induziert in dem Stromkreis mit dem Widerstand 43, dem Thyristor 14 und dem Spannungsteiler 31 ein Drittel der Sekundärspannung U_T des Haupttransformators. Die Sekundärwicklung 22 induziert zwei Drittel der Spannung U_T. Den Thyristoren 11 bis 19 ist je eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem ohmschen Widerstand 31 bis 39 parallel geschaltet. In Reihe zu den Sekundärwicklungen der Hilfstransformatoren 21, 24 und 27 liegt je ein ohmscher Widerstand 41 bis 46. An den Steuerelektroden der Thyristoren 11, 14 und 17 ist je ein Anschluß 51, 52 und 53 für einen Steuersatz vorgesehen. Parallel zu den mit den Sekundärwicklungen der Hilfstransformatoren in Reihe liegenden ohmschen Widerständen sind Hilfsventil 61 bis 66 den Steuerelektroden der Halbleiterventile vorgeschaltet.

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Tm folgenden wird die Wirkungsweise der Anordnung erläutert, wobei die Hilfsventile 61 bis 66 zunächst außer Betracht bleiben sollen. Sind alle Thyristoren 11 bis 19 gesperrt, so wird die gleichmäßige Spannungsaufteilung in jeder Reihe durch die Spannungsteiler 31 bis 39 bewirkt; die Wirkung der Hilfstransformatoren 21, 24 und 27 als Spannungsteiler tritt erst ein, wenn eine Reihe der Thyristoren gezündet ist. Wird nun beispielsweise der Thyristor 14 durch einen kurzen Stromimpuls über die Steuerelektrode vom Steuersatz her gezündet, so fließt, getrieben von der Spannung U₂₃ der Sekundärwicklung 23 des Hilfstransformators 21, ein Strom über die Parallelschaltung des Widerstandes 43 mit der Zündelektrode des Thyristors 15, über den Thyristor 14 und über den Spannungsteiler 31. Der Widerstand 43 ist so bemessen, daß der an ihm hervorgerufene Spannungsabfall zur Zündung des Thyristors 15 ausreicht, also z. B. 0,6 bis 1 Volt beträgt. Nach der Zündung des Thyristors 15 treibt die Spannung t/_?2 der Sekundärwicklung 22 einen Strom über den Widerstand 44 und die Zündstrecke des Thyristors 16, über den Thyristor 15 sowie über den Thyristor 14 und die Spannungsteiler 31 und 32. Dadurch wird auch der letzte Thyristor 16 der Reihenschaltung gezündet. Diese Zündung der in Reihe liegenden Thyristoren erfolgt nacheinander, jedoch praktisch ohne Verzögerung. Beim Eintreffen des Steuerimpulses für den Thyristor 17 vom Steuersatz wiederholt sich der Zündvorgang für die Reihe der Thyristoren 17, 18 und 19 mit dem Unterschied, daß der Zündstrom für die Thyristoren 18 und 19 nicht mehr über die Spannungsteiler 34 und 35, sondern über die bereits stromführenden Thyristoren 14 und 15 fließt. In gleicher Weise erfolgt der Zündvorgang für die Reihenschaltung der Thyristoren 11 bis 13, wenn der Thyristor 11 vom Steuersatz her gezündet wird.

Die Zündung der in Reihe geschalteten Thyristoren geht im nicht eingezeichneten rechten Teil der Drehstrombrückenschaltung entsprechend vor sich.

Werden in der Stromrichteranordnung Thyristoren verwendet, deren Sperrstrom so groß ist, daß über den mit einer Sekundärwicklung des Hilfstransformators in Reihe liegenden Widerstand bereits vor dem Zündzeitpunkt ein so hoher Ausgleichsstrom zur Erzwingung einer gleichmäßigen Sperrspannungsaufteilung an den Thyristoren fließt, daß der Spannungsabfall am Widerstand bereits zur Zündung des zugehörigen Thyristors ausreichen würde, so kann der Steuerelektrode jedes Thyristors eines der Hilfsventile 61 bis 66 vorgeschaltet werden. Infolgedessen hat der Spannungsabfall am zugehörigen Widerstand erst dann einen Strom über die Zündelektrode des Thyristors zur Folge, wenn die Summe der Schleusenspannungen des Hilfsventils und der Zündstrecke des Thyristors überschritten wird. Statt der in Flußrichtung des Steuerstromes gepolten Hilfsventile 61 bis 66 können auch andere spannungsabhängige Widerstände zur Erhöhung der von dem Widerstand zu liefernden Zündspannung im Steuerkreis angeordnet sein, z. B. in Sperrichtung gepolte Hilfsventile. Hierzu werden vorteilhaft Zenerdioden mit besonders niedriger Durchbruchspannung, z. B. unter Volt, verwendet.

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrphasige Stromrichteranordnung mit einer Reihenschaltung von Thyristoren in jeder Phase und mit ohmschen oder ohmisch-kapazitiven Beschaltungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den entsprechenden Verbindungspunkten von zwei aufeinanderfolgenden Thyristoren (11 bis 19) in der einen und in der anderen Reihenschaltung Querverbindungen mit je einer Hilfstransformatorwicklung (21 bis 29) vorgesehen sind und daß jeweils nur ein Thyristor (11, 14, 17) jeder Phase an eine besondere Steuerspannungsquelle (51, 52, 53) angeschlossen ist und die Steuerkreise der übrigen Thyristoren (12, 13, 15, 16, 18, 19) je einen Widerstand (41 bis 46) enthalten, der in der benachbarten Querverbindung mit der Hilfstransformatorwicklung (22, 23, 25, 26, 28, 29) in Reihe liegt und dessen Spannungsabfall als Steuerspannungsquelle für den Thyristor (12, 13, 15,16,18,19) dient.

2. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkreise der übrigen Thyristoren (12, 13, 15, 16, 18, 19) je ein in Flußrichtung des Steuerstromes gepoltes ungesteuertes Hilfsventil (61 bis 66) enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 1 021 926;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 021 891;

österreichische Patentschrift Nr. 187 147;

britische Patentschriften Nr. 771 451, 812 103;

USA.-Patentschrift Nr. 2 835 748;

»FTZ«, 1954, H. 11, S. 581 bis 588;

»E und M«, Jg. 72 (1955), H. 4, S. 83 bis 89,
Jg. 71 (1954), H. 15/16, S. 393;

»Elektronische Rundschau«, 1958, Nr. 10,
S. 352/353;

»AIEE-Transactions«, vom Januar 1959, S. 1006 bis 1012;

»Electronics«, vom 28. 3. 1958, S. 52 bis 55.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen