DE1563487A1 - Steuereinheit fuer einen Thyristor - Google Patents

Steuereinheit fuer einen Thyristor

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DE1563487A1
DE1563487A1 DE19661563487 DE1563487A DE1563487A1 DE 1563487 A1 DE1563487 A1 DE 1563487A1 DE 19661563487 DE19661563487 DE 19661563487 DE 1563487 A DE1563487 A DE 1563487A DE 1563487 A1 DE1563487 A1 DE 1563487A1
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thyristor
voltage
valve
control unit
capacitor
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Application number
DE19661563487
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English (en)
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Laszlo Gyugyi
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/57—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a semiconductor device
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
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    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
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Description

WESTIiJGHOUSE Erlangen, *·
Electric Corporation Werner-von-Siemens-Str.
EASt Pittsburgh
6 6 / 8 2 *? G
Steuereinheit für einen Thyristor
Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für einen steuerbaren Gleichrichter, insbesondere einen Thyristor, dessen Steuerstrecke mit einem antiparallel geschalteten Ventil
ο über einen Widerstand an eine Spannungsquelle angeschlossen to
00 ist, die eine Wechselspannung mit rechteckigem Verlauf liefert,
oo Eine solche bekannte Anordnung ist in Figur T gezeigt, Der
~» Thyristor ist dort mit V bezeichnet, und liegt in einem mit
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6 61Λ623
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10 bezeichneten Stromkreis, dereine Belastung und eine Spannungsquelle enthält. Er symbolisiert ferner zusätzliche Mittel, die es gestatten, eine Spannung in Sperrichtung an die Schaltstrecke des Thyristors V zu legen (Kommutierungseinrichtung).
Die rechteckförmige Steuerwechselspannung wird von der Sekundärwicklung 24 eines Transformators 16 geliefert, dessen Primärwicklung 22 an eine Wechselspannungsquelle 20 angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung ist über ein Netzwerk S1 mit der Steuerstrecke des Thyristors V verbunden. Dieses enthält im wesentlichen drei Widerstände 52, 38, 40 von denen der Widerstand 52 von einer Diode 36 überbrückt ist, sowie eine zur Steuerstrecke eines Thyristors V antiparallel geschaltete Diode 50.
Während der positiven Halbwellen fließt ein Strom von der Sekundärwicklung 24 über die Diode 36, die Widerstände 38 und 40 und die Steuerstrecke des Thyristors V, durch den dieser Thyristor gezündet wird.. Während der Halbwellen der entgegengesetzten Polarität fließt dagegen ein Strom von der Sekundärwicklung 24 über das Ventil 50 und die Widerstände 40, 38 und 52. Die an dem Ventil 50 abfallende Spannung liegt als Sperrvorspannung an der Steuerstrecke des Thyristors V.
Diese brannte Steuereinheit ist jedoch nicht in allen Fällen anwendbar, da sie für einen relativ niedrigen aber in sehr
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- 2 - Ba/Hob
6 6/8290
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vielen Fällen auereichenden Steuerstrom "bemessen ist. Nun besteht aber ein Zusammenhang zwischen der Größe des Steuerstromes und derjenigen Zeit, die vergeht, bis die gesamte Fläche des sperrenden pn-überganges des Thyristors Strom führen kann. Das ist darauf zurückzuführen, daß die an einer praktisch punktförmigen Stelle injizierten Ladungsträger eine endliche Zeit zur Ausbreitung über die gesamte Fläche des pn-Überganges brauchen. Liese Zeit ist umso größer, je kleiner der Steuerstrom ist.
Ist beispielsweise der Anstieg des Stromes im Lastkreis durch diesen Lastkreis nicht begrenzt (ohmsche Belastung), dann ergeben sich in der Umgebung der Steuerelektrode des Thyristors Stromdichten, durch die das Bauelement gefährdet ist.
Diese Gefährdung kann man durch entsprechend große und' steile Zündimpulse vermindern.
Sehr steile und große Zünimpulse sind ferner bei parallel arbeitenden Thyristoren erwünscht, um auch in diesem Falle zu verhindern, daß einer der Thyristoren vor dem anderen durchzündet und den gesamten Laststrom übernimmt und dadurch überlastet wird.
luan könnte nun die bekannten Steuereinheiten für den zum Durchschalten des Thyristors maximal notwendigen Strom bemessen. Das wäre jedoch sehr unwirtschaftlich, da diese Stromspitze,
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3 a /H ob
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die 20 bis 5 0 mal größer als der in den Datenblättern der Hersteller angegebene Steuerstrom ist, nur sehr kurzzeitig benötigt wird.
Die Erfindung zeigt einen Weg zur Erzeugung der kurzen Stromspitzen, ohne daß eine andere, insbesondere größere Bemessung der bekannten Steuereinheit erforderlich ist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kondensator über einen elektronischen Schalter der Steuerstrecke des Thyristors und über ein erstes Ventil dem zwischen Steuerstrecke und Wechselspannungsquelle liegenden Widerstand parallel geschaltet ist, daß ein zweiter Kondensator über ein zweites Vpntil an die Wechselspannungsquelle angeschlossen is t, daß die Ventile so gepolt sind, daß die Kondensatoren von den als Sperrspannung an der Steuerstrecke des Thyristors liegenden Halbweller^äer Wechselspannung aufgeladen werden, ,und daß das zweite Ventil außerdem zwischen dem elektronischen Schalter und der Steuerstrecke des Thyristors liegt und für den Entladestrom des ersten Kondensators durchlässig ist.
Als elektronischer Schalter dient vorzugsweise eine Shockleydiode mit einer Durchschaltspannung, die etwa zweimal so groß ist wie die Amplitude der Wechselspannung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen
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Figur 2 ein Ausführungsbeispiel, der Erfindung,
Figur 3 den Stromverlauf an einigen Punkten des Ausführungsbeispieles nach Figur 2, und
Figur 4 die Anwendung der Erfindung bei einem Parallelwechselrichter.
Die Anordnung nach Figur 2 unterscheidet sich von der nach Figur 1 lediglich durch ein anderes Netzwerk, das in Figur 2 mit S2 bezeichnet ist. Dieses enthält ebenso wie das Netzwerk S1 in Figur 1 die ebenso bezeichneten Widerstände 52, 38 und '40 wowie die Dioden 36 und 50. Hinzu kommt aber ein Kondensator 60, der über einen Widerstand 64 und ein Ventil 66 den Widerständen 52 und 38 so parallel geschaltet ist, daß sich dieser Kondensator während der negativen Halbwellen (Sperrspannung an der Steuerstrecke des Thyristors V) aufladen kann.
Dieser Kondensator 60 liegt ferner über eine Shoekleydiode 78 und ein Ventil 74 sowie den Widerstand 40 parallel zur Steuerstrecke des Thyristors V. Das Ventil 64"liegt außerdem in dem Ladekreis eines Kondensators 80, der über dieses Ventil 74 an die S^kun-därwicklung 24 des Transformators 16 angeschlossen ist. Dieses Ventil ist so gepolt, daß sich der Kondensator 60 bei durchgeschalteter Shockleydiode 78 über die Steuerstrecke des Thyristors V entladen und daß sich der Kondensator 80
r während der negativen Halbwellen der Wechselspannung If an der
Sekundärwicklung 24 aufladen kann.
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Während der positiven Halbwelle der Wechselspannung E an der Sekundärwicklung 24 des Transformators 16 (d.h. zwischen den Zeitpunkten TO und T1 in Figur 3) laden sich die beiden Kondensatoren 60 und 80 praktisch auf den Scheitelwert der Spannung E auf, und zwar der Kondensator 60 über die Diode 50, Widerstand 40, Widerstand 64 und Diode 66, und der Kondensator 80 über die Diode 74.
»Venn sich die Polarität der Spannung E1 in Zeitpunkt T1 (Figur 3) umkehrt, dann sind die Ventile 50 und 74 in Sperrichtung beansprucht und die «Vicklung 24 treibt über das Ventil 36 und die Widerstände 38 und 40 den in Figur 3 mit 11 bezeichneten Strom über die Steuerstrecke des Thyristors V.
In Zeitpunkt T1 liegt aber außerdem die Summe der Spannungen der Kondensatoren 60 und 80 über die Widerstände 52 und 38 an der Shockleydiode 78, die bei dieser Spannung sofort durchschaltet. Das bedeutet aber, daß sich der Kondensator 60 vom Zeitpunkt T1 an über die Shockleydiode 78, Diode 74, Widerstand 40 und die Steuerstrecke des Thyristors V entladen kann. Dieser Entladestrom hat den in Figur 3 mit 12 bezeichneten Verlauf. Somit bekommt die Steuerstrecke des Thyristors V einen Zündstrom, der den in Figur 3 mit I3 bezeichneten Verlauf hat.
Sobald der Entladestrom 12 des Kondensators 60 den Haltestromwert der Shockleydiode 78 unterschreitet, geht dies.e wieder in den Sperrzustand über, so daß sich die beiden Kondensatoren 60
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J9817/0831 _ Λ .
- 6 - Ba/Hob
β β / 8 2 9 O
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und 80 während der folgenden, bei 12 beginnenden negativen Ilalbwelle wieder aufladen können.
Die Durchschaltspannung der Shockleydiode 78 liegt vorzugsweise zwischen der Maximalspannung des Kondensators 60 und der zweifachen Amplitude der Wechselspannung E.
Wenn man den Strombegrenzungswiderstand 40 entsprechend klein wählt (2 bis 10 Ohm) dann läßt sich ein Steuerstrom mit einem Spitzenwert von einigen Ampere erreichen. Besonder-s bedeutsam ist in diesem Zusammenhang die äußerst niedrige Schaltzeit einer Shockleydiode, die unter 0,5 Mikrosekunden liegt.
Die Größe des V/iderstandes 64 richtet sich im wesentlichen nach der Länge der einzelnen Halbwellen.
Da die zum Durchschalten der Diode 78 erforderliche Energie äußerst klein ist, brauchen die Quelle 20 und Transformator lediglich für den üblichen, in den Datenblättern der Thyristoren angegebenen Steuerstrom (mist zwischen 100 und 200 Chm Ampere) bemessen zu sein»
Ein erprobtes Ausftihrungsbeispiel hatte folgende charkteristischen Daten:
Spannung Ei ' 1.4 V
£ehaltspannung der Diode 78 20 V '.Viderstand R 40i ? 0hm
oo 9 8j 7/j) aal ,a/Hob
SAD üfiJGfMAL
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. 156348?
Widerstand 38» ' 20 bie 40 Ohm
Widerstand 52t 200 Ohm
Widerstand 64* 500 Ohm
Kondensator 6Oi O,t bis 0,5 Mikrofarad
Kondensator 8Oi 0,0005 Mikrofarad
Zeitkonetante des Entladekreieee des.
Kondensators 6Oi 25 Mikroeekunden
Figur 4 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Parallelwechselrichter üblicher Bauart. Die Steuerimpulse für die beiden Thyristoren V1 und V2 werden von einer gemeinsamen Wee heelspannungsquelle 20 mit rechteckförmigen Verlauf über einen Transformator 18 mit einer Primärwicklung 22 und zwei gleichen Sekundärwicklungen 24 und 24* abgeleitet. Sie an den Sekundärwicklungen auftretenden Spannungen werden über die Steuereinheiten S2 bzw. S21 den Thyristoren V1 und V2 zugeführt. Die Steuereinheiten S2 und S21 sind identisch mit der in Figur 2 dargestellten Steuereinheit S2. Bei dieser Anordnung wird immer in einer der Steureinheiten der Kondensator 60 geladen, der entsprechende Kondensator der anderen in dieser Zeit entladen.
5 Patentansprüche
4 Figuren
0 0.9 ββ1 7/08 31 3a/Rob

Claims (1)

  1. '6 8/829
    . * WE-Case 37
    Patentansprüche
    1.) Steuereinheit für einen Thyristor, dessen Steuerstrecke mit einem antiparallel geschalteten Ventil über einen Widerstand an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, die eine Wechselspannung mit rechteckigem Verlauf liefert, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kondensator (60) über einen elektronischen Schalter (78) der Steuerstrecke des Thyristors (V) und über ein erstes Ventil (66) dem Widerstand (52,38) parallel geschattet ist, daß ein zweiter Kondensator (80) über ein zweites Ventil (74) an die Spannungsquelle (16) angeschlossen Je t, daß die Ventile (66,74) so gepolt sind, daß die Kondensatoren (60,80) von den als Sperrspannung an der Steuerstrecke des Thyristors (V) liegenden Halbwellen der Wechselepannung aufgeladen werden, und daß das zweite Ventil (74) außerdem zwischen dem eiktronischen Schalter (74) und der Steuerstrecke des Thyristors (V) liegt und für den Entladeetrom des ersten Kondensators (60) durchBasig ist.
    2.) Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (52,38) zumindest teilweise durch ein drittes Ventil (36) überbrückt ist, das für den Steuerstrom durchlässig ist.
    .) Steuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
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    - ei . Ba/4lob
    8 6/8290..'
    Ιϊ-Caee 37 872
    daß zwischen dem ersten Kondensator (60) und der Steuerstrecke (V) ein Widerstand (40) liegt, der ao groß ist, daß die Zeitkonstan-te des Entladekreises etwa gleich(25) Mikrosekunden beträgt·
    4.) Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß als elektronischer Schalter eine Shockleydiode mit einer üurchschaltspannung dient, die etwa zweimal so g©ß wie die Amplitude der Wechselspannung ist.
    5.) Steuereinheit nach einem der ANSPRÜCHE 1 bis 4, dadurch gek-enzeichnet, daß die Wechselspannung gleich lange Halbwellen hat.
    009817/0831 A
    - 10 - Ba/Hob
    L e e r s e i t e
DE19661563487 1965-12-21 1966-12-15 Steuereinheit fuer einen Thyristor Pending DE1563487A1 (de)

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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1251965A (de) * 1968-01-25 1971-11-03
US3662250A (en) * 1970-11-12 1972-05-09 Gen Electric Thyristor overvoltage protective circuit
US3787738A (en) * 1972-09-28 1974-01-22 Us Army Pulse producing circuit
JPS5025162A (de) * 1973-06-19 1975-03-17
US4362955A (en) * 1980-12-18 1982-12-07 Tektronix, Inc. Current boost circuit for a pulse generator output stage
US5585758A (en) * 1994-06-29 1996-12-17 Electric Power Research Institute, Inc. Current source gate drive circuit for simultaneous firing of thyristors
US9294003B2 (en) 2012-02-24 2016-03-22 Board Of Trustees Of Michigan State University Transformer-less unified power flow controller

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3188490A (en) * 1962-04-03 1965-06-08 Hunt Electronics Company Power control circuit utilizing a phase shift network for controlling the conduction time of thyratron type devices
US3384763A (en) * 1965-02-05 1968-05-21 Hunt Electronics Company Power control circuit utilizing low resistance control

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JPS4639019B1 (de) 1971-11-17
US3448300A (en) 1969-06-03
FR1505254A (fr) 1967-12-08

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