DE1613841A1 - Forcibly commutated pulse-controlled inverter with high performance - Google Patents

Description

Licentia Patent «Verwaltungβ »GmbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1Licentia Patent «Verwaltungβ» GmbH Frankfurt / Main, Theodor-Stern-Kai 1

Lehraann/hd Lm 80/1C6Lehraann / hd Lm 80 / 1C6 Zwangskonuautierter Pulewechselrichter großer LeistungForcibly conuted pulse inverter with high output

Der Gedanke, Stromrichter mit Zwangskonunutierung auezuführen und dadurch den Bau von selbstgeführten Wechselrichtern und von Stromrichtern ohne Blindstrombedarf au ermöglichen, ist bereits alt. Bevor der Elektrotechnik Halbleiterventile asur Verfügung standen, ließ sich dieser Gedanke wirtschaftlich nicht realisieren, da der Aufwand für die Zwangekommutierung von der elektrischen Trägheit der Ventile abhängt, und da diese Trägheit bei den früheren Gasentladung«! vent ilen um eine bis zwei Größenordnungen größer war als bei den heutigen llalbleiterventilen.The idea of implementing power converters with forced connection and thereby enabling the construction of self-commutated inverters and power converters without reactive power requirement is already old. Before semiconductor valves were available to electrical engineering, this idea could not be economically implemented, since the effort for the forced commutation depends on the electrical inertia of the valves, and because this inertia with earlier gas discharges «! valves was one to two orders of magnitude larger than today's semiconductor valves.

Trotz dieses Fortschrittes verlangen die awangskonmutierten Stromrichter einen Wesentlich größeren Aufwand als normale Stromrichter, da außer der einrichtung für die Zwangskommttiorung im allgemeinen auch noch Rüekstromvontlle, Konunutierungsdroseeln und οine aufwendige Steuerung erforderlich sind. Dasu kommt, daß die Beanspruchung der Halbloitervontile imDespite this progress, the awang-confused demand Power converters require a much greater effort than normal Power converter, since, in addition to the device for forced committing, generally also reverse current vontlle, communication throttles and complex controls are required. The result is that the stress on the semi-loiter valves in the zwangegelöschten Betrieb wesentlich größer int als im normalenForced operation significantly larger int than in normal

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Stroinrichterbetrieb vor allem, wenn die zwangskomrautierten Stromrichter im Pulsbetrieb arbeiten, d. h. zum Zwecke der Spannungssteuerung im Verlauf einer Periode der Arbeitafrequenz mehrere Schaltvorgänge auszuführen haben. Bei jedem Schaltvorgang tritt nämlich im Halbleitorventil eine zusätzliche Erwärmung auf, und zwar in der Hauptsache in der Umgebung doe Steueranechlussos. Diese Erwärmung ist um so grosser, je größer die Stromanstiegageschwindigkeit nach der Zündung ist. Auf große Stromanstiegegeschvrindigkelt kann man andererseits bei Pulsstrorarientern nicht verzichten, da andernfalls der Aufwand für die Zwangs löschung, d.' h. insbesondere für die Löschkondensatoren zu groß wird, und da größe Löschkondensatoren außerdem eine Reihe von unerwünschten Folgen mit sich bringen.Stroinrichterbetrieb especially if the forced herbaceous Converters operate in pulsed mode, d. H. for the purpose of Voltage control have to carry out several switching operations in the course of a period of the working frequency. With everyone This is because the switching process causes additional heating in the half-gate valve, mainly in the vicinity of the control connections. This warming is greater, the greater the rate of current rise after ignition. You can go on large increases in current on the other hand, do not do without with pulsed currents, since otherwise the effort for the forced deletion, d. H. in particular for the quenching capacitors is too large, and because large quenching capacitors also have a number of undesirable consequences entail.

Große Stromanstiegsgeschwindigkeiten treten auch noch aus einem anderen Grund auf: Um nämlich bei den Schaltvorgängen die Entstehung von Überspannungen zu verhindern, müssen dia Reaktanzen in den Kreisen, in denen StroinUnderungen auftreten, extrem klein sein, ss. B* bei großen Leistungen von der Größenordnung einea oder einiger weniger Mikrohenry. Derart kleine Reaktanzen haben jedoch große StromHnderungsgeschwindigkeiten zur Folge, z. B. tritt bei einer Spannung U » 500 V und einer Reaktanz L » 2.10" Il beim Einschalten «in« Stromänderungnge achwindigke itThere is also another reason for high current rise rates: namely during the switching operations to prevent overvoltages from occurring, dia Reactances in the circles in which flow changes occur can be extremely small, ss. B * for high performance from the Of the order of a or a few microhenries. Like that however, small reactances result in large rates of current change, e.g. B. occurs at a voltage U »500 V and a reactance L »2.10" Il when switching on «in« current changes achwindigke it

di/dt m £ a 500:2. ΙΟ"⁶ » 250. i0⁶ a/_S auf. BAD ORIGINALdi / dt m £ a 500: 2. ΙΟ " ⁶ » 250. i0 ⁶ a / _S on. BAD ORIGINAL

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Bei einem Durchmesser der Halbleiterscheibe Von 20 tma und einer radialen Auebreitungsgeschwindigkeit der Zündung von 0»l nun je iO" β» hat sich dor Zündungsboreich nach 10 aib nur etwa tun 1 min ausgebreitet,, ca ist also nur ein geringer Bruchteil der Halbleiterscheibe gesundet ,· auf diesen geringem Bruchteil konzentriert eich bei der angegebdnon Stroiaansfciegageschwindigkeit jοdoeh bereits ein Strom von 2500 A« Die Folge davon iet_t daß dio Halbleiterscheibe in der Nähe des Zündanschlusses besondere heiß wird, und daß daher an dieser Stelle die Gefahr von Durchzündungen auftritt, wenn kursse Zeit danach am Ventil Spannung auftritt.With a diameter of the semiconductor wafer of 20 tma and a radial propagation speed of the ignition of 0 »l now every OK" β ", the ignition area has only expanded for about 1 minute after 10 aib , so only a small fraction of the semiconductor wafer has recovered, · on these small fraction of concentrated custody at the angegebdnon Stroiaansfciegageschwindigkeit already jοdoeh a current of 2500 a "the result iet _t that dio semiconductor wafer is particularly hot in the vicinity of the ignition terminal, and that therefore the risk of ignitions occurring at this point if kursse Time afterwards voltage occurs at the valve.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erläuterten Nachteile zu vermeiden*The invention is based on the object explained above Avoid disadvantages *

Die Erfindung betrifft einen zwangskominutiertön Pulsuinri enter großer Leistung mit Rückstromventilen und Pufferkondensator auf der Gleichetrorasoiie, Erfindungsgemäß ist zur Vermeidung von Überspannungen bei der Kommutierung des Fhasenstrosnes von den zwangsgolöschten Ventilen auf die RückstromventiIe die im Komrautierigngskreis wirksame Reaktanz L nur von der Größenordnung eines oder einiger veniger Mikrohenry,und es sind zur Entlastung dor Ventile von den dann beim Einschalten der Thyristoren im Pulsbetrieb auftretenden großen Stromänderungsgeschwindigkeiten von 100...500 a/ais (« U_d/L) vor sämtliche Ventile wirbelströtnarme Sättigungsdrossel mit Kochteckochleife geschaltot, dieThe invention relates to a forced commutation pulse enter of high power with backflow valves and a buffer capacitor on the equatorial treadmill , and there are to relieve the valves from the large current change rates of 100 ... 500 a / ais («U _d / L) that occur when the thyristors are switched on in pulsed operation

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in ihrer"Größe derart bemessen und derart mit Gleichstrom vorerregt sind, daß sie mit ihrem gesamten Induktionshub, d. h. mit der doppelton Sättigungsinduktion, den steilen Anstieg des Stromes beim Einschalten der Thyristoren solange verzögern, daß keine Beeinträchtigung der Strom- und Spannungsbelaetbarkeit der Ventile gegenüber dem Betrieb mit normaler Stromanstiegsgeschwindigkeit von 1...5.A/us (W K) auftritt.so dimensioned in their "size and so pre-excited with direct current are that they with their entire induction stroke, d. H. with the double saturation induction, the steep rise of the Delay the current when switching on the thyristors, that no impairment of the current and voltage loadability of the valves occurs compared to operation with a normal rate of current rise of 1 ... 5.A / us (W K).

Nach der Weiterbildung der Erfindung sind in der Steuerung der Ventile Mittel vorgesehen, die einen zeitlichen Mindestabstand (Mindestbrennzeit) zwischen dem EinsehaltZeitpunkt und dem Zeitpunkt der Zwangs löschung gewährleisten, derart, daß beim Anspringen der Spannung am zwangsgelöschten Ventil die lokale Überhitzung durch den Einechaltvorgang soweit abgeklungen ist, daß in Verbindung mit der Maßnahme des Anspruches 1 keine Beeinträchtigung der Strom» und Spannungsbelastbarkeit der Ventil« gegenüber dem Betrieb mit normaler Stromanstiegsgeschwindigkeit auftritt.According to the development of the invention are in the control of the Valves means provided which have a minimum time interval (Minimum burning time) between the switch-on time and the Ensure the time of the forced deletion, so that when If the voltage starts at the automatically extinguished valve, the local overheating due to the switch-on process has subsided to the extent that that in connection with the measure of claim 1 no impairment of the current "and voltage load capacity of the valve" occurs compared to operation with normal rate of current rise.

Anhand.einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.A schematic exemplary embodiment is given on the basis of a drawing the invention explained.

Flg. 1 zeigt einen nvangskomniutierten Wechselrichter in drei·" phasiger Brückenschaltung, der aus einer Gleichspannung U . eine Wechselspannung mit den Phasen RST erzeugt, wobei diese Wechselspannung sowohl in der Froquen» als auch in der Spminungehöhe bei konstanter Gleichspannung U- durch PulebetriebFlg. 1 shows a variable-voltage inverter in three " phase bridge circuit, which consists of a direct voltage U. an alternating voltage with the phases RST is generated, this Alternating voltage both in the Froquen and in the Spminunheöhe with constant DC voltage U- through pulse operation

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veränderlich ist. Der Wechselrichter vermag außerdem Verbraucher mit beliebigem Verschiebungsfaktor zu speisen, insbesondere vermag er induktiven Blindstrom -abzugeben. Zu diesem Zwecke sind außer den sechs zwangsgelöschten Ventilen 1 bis Rückstromventile 7 bis 12 vorgesehen. Die zwangsgelöschten Ventile sind symbolisch durch ein Ventil mit zwei Steueranschlüssen gekennzeichnet, nämlich ein Steueranschluß zum Zünden und ein Steueranschluß zum Löschen; tatsächlich besteht eine derartige i&wangsgelöschte Ventilanordnung aus mehreren Ventilen und einem Löschkondensator, wie es beispielsweise in Pig. 2 angedeutet ist. Der Anschluß der Drehstromphasen RST erfolgt über Kommutierungsdrosseln 13 bis 15. Diese Drosseln verhindern im Zeitpunkt der Zwangslöschung ein Abfließen der Ladung der Löschkondensatoren C über die Kückatromdioden 7 bis 12. Bei derartigen Stromrichtern fließen auf der Gleichstrotnseite vor allem im Pulsbetrieb Wechselströme hoher Frequenz, so daß Glättungskondenaratoren 16 bis 21 erforderlich sind.is changeable. The inverter can also feed loads with any displacement factor, in particular it can output inductive reactive current. For this purpose, in addition to the six forcibly extinguished valves 1 to 7 to 12 backflow valves are provided. The forcibly extinguished valves are symbolically identified by a valve with two control connections, namely one control connection for ignition and one control connection for extinguishing; In fact, such an extinguished valve arrangement consists of a plurality of valves and a quenching capacitor, as is the case, for example, in Pig. 2 is indicated. The connection of the three-phase phases RST via commutating reactors 13 to 15. These chokes prevent at the time of the forced deletion flowing away the charge of the quenching capacitors C over the Kückatromdioden 7 to 12 flow In such power converters on the Gleichstrotnseite especially in pulse mode alternating currents of high frequency, so that Smoothing capacitors 16 to 21 are required.

Bei Induktiver Belastung des Drehstrotnnetzes fließt der Strom z. B. zunächst über das zwangsgelöschte Ventil der Phase 1.The current flows when there is an inductive load on the three-phase network z. B. initially via the forcibly deleted valve of phase 1.

Zu irgendeinem Zeitpunkt der Halbwolle muß dieser Strom vom Ventil 1 auf die Diode 10 komrautiaron, nämlich in dem Zeitpunkt i in dem die Spannung der Phase R ihre Richtung ändert. Die·· Stromuberg&be von 1 auf 10 erfolgt dadurch, daß das Ventil 1 »uangjigelöscht wird. Der Strom, der bislang von derAt some point in time of the half-wool, this current must komrautiaron from valve 1 to diode 10, namely at the point in time i in which the voltage of phase R changes its direction. The ·· Stromuberg & be from 1 to 10 is done by deleting valve 1 ». The current that has so far been used by the

BAD 0R5G1HALBATHROOM 0R5G1HAL

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positiven Gleichspannungsquelle über das Ventil 1 und die Drossel 13 in die Phase R floß, muß jetzt vom negativen Gleichspannungepol Über die Diode 10 und die Drossel 13 in die Phase R fließen« Dieser Übergang ist nur dann ohne Überspannung am Löachkondeneator C und an den beteiligten Ventilen möglich, wenn nach der Erfindung die Reaktanz des schraffierten Kreises in Fig. 1 extrem klein ist. Dies läßt sich dadurch verwirklichen, daß die den schraffierten Kreis bildende Leiterschleife bei der Konstruktion des Wechselrichters extrem induktivitätsarm ausgeführt wird, d. h. der Glättungskondensator sehr nahe an die Ventile 1 und 10 herangerückt wird.positive DC voltage source flowed into phase R via valve 1 and choke 13, must now be fed from the negative DC voltage pole via diode 10 and choke 13 into phase R flow «This transition is only then without overvoltage on Löach condenser C and on the participating valves possible, when, according to the invention, the reactance of the hatched circle in Fig. 1 is extremely small. This can be achieved in that the conductor loop forming the hatched circle is designed to be extremely low-inductive in the construction of the inverter. H. the smoothing capacitor is moved very close to valves 1 and 10.

Im Pulebetrieb muß der Strom in der Diode 10 innerhalb einer Periode der Arbeitsfrequonz wiederholt auf das Ventil 1 ssurückkoramutiert werden, was durch Zünden des Ventils 1 erfolgt. Bei diesem Zündvorgang tritt eine große Stromanstiegsgeschwindigkeit auf, wenn die Reaktanz des schraffierten Kreises aus dem oben genannten Grunde extrem klein gemacht wird. Ee besteht also eine Zwangslage in dem Sinne, daß einerseits zur Vermeidung von Überspannungen die Reaktanz des schraffierten Kreises extrem klein sein muß, daß andererseits jedoch dadurch extrem große Stroinanstiegsgeschwindigkeiten in den Hauptventilen auftreten.In the pulse mode, the current in the diode 10 must be within one Period of the working frequency can be repeatedly correlated back to the valve 1, which is done by igniting the valve 1. at This ignition process occurs when the reactance of the hatched circle out of the above reason is made extremely small. Ee exists thus a predicament in the sense that on the one hand to avoid overvoltages the reactance of the hatched circle has to be extremely small, but on the other hand this results in extremely high flow rate increases in the main valves.

Diese Schwierigkeit wird nach der Erfindung dadurch überwunden, daß in den schraffierten Kreis Reaktanzen eingebaut werden, die «ine hohe Stroma.net legsgeschwindigkeit Im Zündzeitpunkt vor-According to the invention, this difficulty is overcome by that reactances are built into the hatched circle that «Ine high Stroma.net leg speed.

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hindern, die jedoch andererseits kein© Überspannungen verursachen. Zu dem Zweck ist es erforderlich, Drosseln mit Eisenkern au verwenden, die sich bereits box kleinen Stromstärken vollständig sättigen. Xn Fig. 3 ist die idealisierte Sennlinie derartiger Sättigungsdrossel angedeutet, und zwar ausgezogen die statische Kennlinie und gestrichelt die bei schneller Ucmaagnetisierung wie im vorliegenden Fall auftretende dynamische Kennlinie, die sich durch Wirb«!ströme von der statischen Kennlinie unterscheidet. Wenn sich z. B. die Drossel 22 im EinschaltZeitpunkt t„ des Ventils i nach Pig. 4 im Magnetisierungszustand 0 befindet, so wird beim Einschalten die ganze Magnetieierungsschleiie nach Pig· 3which, on the other hand, do not cause © overvoltages. For this purpose it is necessary to use chokes with iron core au, which can already box small currents fully saturate. Xn Fig. 3 is the idealized one Sennlinie indicated such saturation choke, namely solid the static characteristic curve and dashed the one that occurs with fast Ucmaagnetization as in the present case dynamic characteristic that flows through vortices differs from the static characteristic. If z. B. the throttle 22 at the switch-on time t "of the valve i after Pig. 4 is in the magnetization state 0, the entire magnetization loop according to Pig · 3

von -B bis +B bis sum Punkt A. der dem Laststrom ents οfrom -B to + B to point A. which corresponds to the load current ο

spricht, durchlaufen. Dabei tritt im Stromverlauf die in Pig. 4 angedeutete Stufe von der Länge &t auf» &t berechnet sich nach der Pormol:speaks, go through. The in Pig. 4 indicated step from the length & t to »& t is calculated according to the Pormol:

wobei w die Windungszahl und q der Eisenquerschnitt der Dros* «el 22 ist. Damit diese Stufenlänge möglichst groß wird, muß sich der Auegangspunkt 0 im unteren Sättigungsbereich der Drossel befinden, was eich im stromlosen Zustand nur durch eine Vorerregung der Drossel durch den Strom ±_v erreichen läßt. Durch die Verzögerung dos Stromanstieges di/dt um die Stufenasoit Ät wird dem Ventil 1 Gelegenheit gegeben, auf größeren Boroichen der Halbleiterscheibe durchzuwinden, be-where w is the number of turns and q is the iron cross-section of the Dros * «el 22. In order for this step length to be as large as possible, the starting point 0 must be in the lower saturation range of the choke, which can only be achieved in the de-energized state by pre-exciting the choke with the current ± _v . Due to the delay of the current rise di / dt by the step asoit, the valve 1 is given the opportunity to wind through the larger boreholes of the semiconductor wafer, because

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Lm 80/186 ^ιυ - 8 -Lm 80/186 ^ιυ - 8 -

vor großer Strom durch das Ventil fließt. Infolgedessen wird die Einschalterwärmung in der Umgebung des Ziindanschluaoei? wesentlich verringert. Die Größenordnung der dassu erforderlichen Verasögerungszeit £t beträgt 5 bis 20/us. Qon Stufen-Strom Al wählt man zweckmäßigerweise von der Größenordnung 100 A₁ wenn Halbleiterscheiben von etwa 20 mm Durchmesser verwendet werden.before large current flows through the valve. As a result, the switch-on heating in the vicinity of the Ziindanschluaoei? significantly reduced. The order of magnitude of the delay time £ t required is 5 to 20 / µs. Qon stage current Al is chosen expediently of the order of 100 A ₁ when semiconductor wafers are used by about 20 mm diameter.

Wenn der Strom i aus dem Ventil 1 in die Diode 10 tiert, wird die Magnetisiorungsachleifβ in Fig, 3 von Punkt Λ bis Punkt 0 zurückdurchlaufen. Dabei tritt an der Drossel wiederum eine gewisse Zeit lang eine gewisse Spannung auf. Damit diese Spannung keine störenden Überspannungen am Kondensator C und an den Ventilen erzeugt, muß die Energie änderung der Drossel be iw Übergang vom Punkt A zum Punkt 0 klein sein. Diese Snergieänderung wird nach der Theorie des magnetiochon Kreises durch die waagerecht schraffierte Fläche ΔΗ dar gegestellt. Nach der Erfindung wird die Drossel 23 derartig ausgelegt, daß diese Fläche möglichst klein wird. Dazu ist sunächst erforderlich ein Eisenkern mit Rechteclcochleifo. Andernfalls würde statt des ArbeitspunUtee A der Arbeitepunkt A' auftreten und statt des Bnergieinhaltös^ W zusätzlich noch der senkrecht schraffiert« Energie inhalt ÄW . Praktisch liegt der Arbeitepunkt A sehr viel weiter rechte als in Fig. 3 angedeutet, die ssusiitelicho Energie Δ *vi>' wurdeWhen the current i from the valve 1 into the diode 10 , the magnetization grinding is in Fig, 3 from point Λ Go back to point 0. In turn, a certain voltage occurs at the throttle for a certain period of time. So that this voltage does not generate any disruptive overvoltages on the capacitor C and on the valves, the energy must change the throttle during the transition from point A to point 0 must be small. This change in energy is made according to the theory of magnetiochon Circle represented by the horizontally hatched area ΔΗ. According to the invention, the throttle 23 becomes such designed so that this area is as small as possible. For this purpose, an iron core with a right angle is required. Otherwise, the working point A 'would appear instead of the working point A and, instead of the energy content ^ W, the vertically hatched "energy content ÄW" would also appear. In practice, the working point A lies much further to the right than indicated in FIG. 3, the ssusiitelicho energy Δ * vi> '

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also im Verhältnis zu^W wesentlich größer sein als aus Pig.3 zu entnehmen ist. Außerdem muß, um die Flächeά W klein zu halten, did Steilheit der Flanke der Hystereseschleife groß eein, d. h. die Strecke a in Pig. 3 kloin sein. Dies hat isur Folge, daß nach der Erfindung extrem wirbelstroraarme Bison« körne asur Anwendung kommen müssen* Bin Material, was diese Anforderungen erfüllt, iat s· B* ein 50 #igea NickeIoiaen mit Rechtecktextur, wobei die Dicke des Bleches außerordentlich klein, ®. D. 30/u «u wählen ist.thus, in relation to ^ W, be considerably larger than can be inferred from Pig. 3. In addition, in order to keep the area ά W small, the slope of the flank of the hysteresis loop must be large, ie the distance a in Pig. 3 be kloin. The only consequence of this is that, according to the invention, bison grains with extremely low eddy currents must also be used. D. 30 / u «u is to select.

Die Gleichstromvorerregung dieser Kerne muß etwa der Strecke a entsprechen, damit der gesamte Induktionshub 2«B_ß der Drossel ausgenutzt wird.The direct current pre-excitation of these cores must correspond approximately to the distance a so that the entire induction stroke 2 «B _{ß of} the choke is used.

Im Augenblick der Zündung dos Ventile 1 wird der Strom in der Diode 10 mit großer Steilheit auf 0 gedrückt, wie es in Pig.5 angedeutet ist» Di« große Stromänderungsgeschwindigkeit hat zur Folge, daß der Strom in der Diode in das negative Gebiet hinüber schwingt, dieser Effekt ist als Recoveryeffelst bekannt.At the moment of ignition dos valve 1, the current in the Diode 10 is pushed to 0 with great steepness, as shown in Pig. 5 "Di" is indicated. The high rate of current change means that the current in the diode goes into the negative area swings over, this effect is known as the recovery effel.

Die negativen Stromspitzen können bei großen Dioden mehrere 100 A erreichen. Beim Abreißen dieses negativen Stromes spricht an der Diode die Sperrspannung an, das Produkt der Augenblickswert« aus Strom und Spannung stellt «ine Arbeit dar, welche dl« Diode erwärmt. Um die· au verhindern, sind nach der weiteren Srfindung Sättigungsdrossel 23 vorgesehen, die den Rückstrom dor Diode 10 begrenzten und damit dl· Wärme erzeugung inThe negative current peaks can be several in large diodes Reach 100 A. When this negative current is torn off, speaks the reverse voltage is applied to the diode; the product of the instantaneous value of current and voltage represents what work dl «diode heated. In order to prevent this, saturation chokes 23 are provided according to the further invention, which limit the reverse current through the diode 10 and thus generate heat in

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der Diode verringern. Da die DroaeeX 23 im schraffierten Eoimnutierungekreis liegt, würde sie auch Überspannungen zur Folge haben, wenn sie nicht als Sättigungsdrossel aufgeführt wäre. Aue dem gleichen Grund wie in Fig. 3 angegeben let auch bei der Drossel 23 eine Vorerregung mit dem Strom i vorgesehen.decrease the diode. Since the DroaeeX 23 is in the hatched eoimnutation circle, it would also result in overvoltages if it were not listed as a saturable reactor. For the same reason as given in FIG. 3, let the Choke 23 provided a pre-excitation with the current i.

Zweckmäßigerwelse schaltet man die GIqichßtroravorErregung i für alle 12 Drosseln der dreiphasigen Brückenochaltun-j in der in Pig. 1 angedeuteten Weise in Reihe Und sieht eine Stabiliaiö~ rungedrossel 2k im Vorerregerkreis vor.It is expedient to switch the GIqichßtrorvorErregung i for all 12 chokes of the three-phase bridge circuit in the in Pig. 1 in series and provides a stabilizing throttle 2k in the pre-excitation circuit.

Durch die beschriebenen Maßnahmen läßt sich eine wesentliche Herabsetzung der BinschaIterwärmung der Ventile und der Dioden erreichen, so daß diese Halbloiterzellen im Fulswechsolrichtarbetrieb angenähert ebenso hoch mit Strom und Spannung belastet werden können wie bei normalen Stromrichtern· Um dies«) Belastbarkeit noch weiter zu steigern, sind nach der weiteren Erfindung in der Steuerung Mittel vorgesehen, die einen bestimmten zeitlichen Mlndestabstand zwischen dem Einschaltzeitpunkt und dem Zeltpunkt der Zwangslöschung gewährleisten. Durch Ein-By means of the measures described, the switch heating of the valves and the diodes can be significantly reduced Achieve, so that these half-loiter cells in Fulswechselolrichtarbetrieb approximately as high with current and voltage can be used as with normal converters. In order to increase this load capacity even further, according to the further invention, means are provided in the control which have a specific Minimum time interval between the switch-on time and ensure the tent point of the compulsory deletion. Through a-

führung eines derartig seitlichen Mindea&itabatandae, der als Mindestbronnzeit bezeichnet werden soll, läßt sich erreichen, daß der Bereich der Halbleiterscheibe in der Umgebung des SteueranschluMB* na oh den Einschalten, nachdem er besonder* erhitat 1st, nioht au schnell Mit SpannuM« beansprucht wird. Bekanntlich ist dl· Gefahr dar Durehsündung «Inas Halbleiterventile um «o größer, Ja heißer dia Sperrschicht ist« Wann nach dar Erfindungmanagement of such a lateral Mindea & itabatandae, which as The minimum burn time is to be designated, can be achieved that the area of the semiconductor wafer in the vicinity of the SteueranschluMB * oh oh the switch-on after it received special * 1st, not too fast with tension ”is stressed. As is well known is dl · danger of thundering «Inas semiconductor valves at« o bigger, yes hotter the barrier layer is «when after the invention

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eine Mindestbrennzoit durch die Steuerung gewährleistet wird, so wird dadurch eine wesentliche Abkühlung do3 lokal tibererhitzten Bereiches der Halbleiterscheibe bis zum Anspringen der Spannung sichergestellt. Dei Pulswechsalri-chtern mit Pulsfrequenzen von der Größenordnung 1000 Hb nrird die Mindestbrennzeit s. B. etwa 100 /us lang gewählt.the control system guarantees a minimum burning rate, as a result, a substantial cooling down do3 is locally overheated Area of the semiconductor wafer ensured until the voltage starts. The pulse change alarms with Pulse frequencies of the order of magnitude of 1000 Hb are the minimum burning time s. B. chosen about 100 / us long.

Wie aus dem voi-stehenden hervorgeht, sind sur vollen Ausmatsung der -Halbleiterventile in swangskomatutiertert Pulsströmrichtorn kombinierte Maßnahmen sur Verhinderung von Überspannungen und zur Verhinderung von unzulässiger Einschalterwärmung in den Ventilen erforderlich. Die Erfindung gibt den Weg an, diene kombinierten Maßnahmen au verwirklichen und dadurch eine volle Ausnutssung der Halb Ie it er ventile zu erreichen. Wie eingangs erwähnt wurde_t ist dies deshalb besonders bedeutsam, weil der Aufwand für zvangskonunutierte Stromrichter verhältnismäßig groß ist, so daß sie praktisch nur dann zum Einsatz kommen können, wenn Maßnahmen wie in der Eri'indungsmeldung vorgesehen werden« die eine hohe Ausnutzung der Ventile ermöglichen. Eine weitere Steigerung der Ausnutzung b»w« eine Erhöhung dar Sicherheit im Betrieb läßt sich durch Vorwendung von Ventilen erzielen, die mit besonderer Berücksichtigung der Anforderungen der Zwangskonunutierung konstruiert sind, z. B. steuerbare Ventile mit Querfeldeinitter oder Strukturgate und Dioden lait kleinem Recoveryeffekt. Derartige Zellen aind jedoch tauor und verlangen zu ihrer vollen Ausnutzung auch die in der Erfindung angegebenen Mittol,As can be seen from the above, combined measures to prevent overvoltages and to prevent inadmissible switch-on heating in the valves are required in order to fully equip the semiconductor valves in swang-comatutated pulse flow directors. The invention indicates the way to implement the combined measures and thereby to achieve full utilization of the half-Ie it valves. As mentioned earlier, this _t is particularly significant because the effort for zvangskonunutierte converter is relatively large, so that they only can be used practically if measures are as provided in the Eri'indungsmeldung "which allow a high utilization of the valves . A further increase in the utilization b "w" an increase in safety in operation can be achieved by using valves that are designed with special consideration of the requirements of forced communication, e.g. B. controllable valves with cross-country emitter or structural gate and diodes lait a small recovery effect. Such cells are, however, tauor and, for their full utilization, also require the means specified in the invention,

Ii 8η#_λ« η u ·, 009884/0AA9Ii 8η # _λ «η u ·, 009884 / 0AA9

11 Seiten Beschreibung11 pages of description

2 PatantanaprüchQ BAD ORIGINAL2 PatantanaprüchQ BAD ORIGINAL

¹ Blatt Zeichnung m. 5 Piff· ¹ sheet of drawing with 5 whistles

Claims (2)

Τ6Ί3841 Licentia Patent-Verwaltungβ-GmbH Prankfurt/Main, Theodor-Storn-Kai 1 11 Lohmann/hd Lm 8o/i86 PatentansprücheΤ6Ί3841 Licentia Patent-Verwaltungβ-GmbH Prankfurt / Main, Theodor-Storn-Kai 1 11 Lohmann / hd Lm 8o / i86 patent claims 1. Zwangskomimitiorter Pulsumrichter großer Leistung mit Rticlcstromventilen und Pufferkondensator auf der Gleichstrom« seite« dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Überspannungen bei der Kommutierung dos Phasenetroiaes von den zxrangagelöschten Ventilen auf die Rückstroinventile die im Kommutierungskreis wirksame Reaktanz L nur von der Größenordnung eines oder einiger weniger Mikrohanry ist und daß zur Entlastung der Ventile von den dann beim Einschalten der Thyristoren ira Pulsbetrieb auftretenden großen Strom* andarungsgeschwindigkeiten von 100,.. JJOO a//ub (a V./L) vor sämtliche Ventile wirbelstrotuarme Sättigungsdrosseln mit Rechteckschleife geschaltet sind, die in ihrer Größe derart bemessen und derart mit Gleichstrom vorerregt sind» daß sie mit ihrem gesamten Induktionshub, d. h. mit der doppelten Snttigungοinduktion, den steilen Anstieg des Stromes beim Einschalten der Thyristoren solange verzögern, daß keine Beeinträchtigung der Strom- und Spannungebelastbarkoit dor Venti.lc gegenüber dem Betrieb mit normaler Stromanstiegsgeschuindigkeit von l.»»5. aAis (= W K) auftritt.1. Zwangskomimitiorter pulse converter large power with Rticlcstromventilen and buffer capacitor on the direct current «side« characterized in that to avoid overvoltages during commutation dos phase tetroiaes from the zxrangagelöschten valves to the return flow valves, the effective reactance L in the commutation circuit is only of the order of magnitude of one or a few Mikrohanry is and that in order to relieve the valves of the large current * andarungsgeschätze 100, .. JJOO a // ub (a V./L) which then occur when switching on the thyristors in pulse mode, saturation chokes with a rectangular loop, which are low in eddy currents, are connected in front of all valves are so dimensioned in their size and so pre-excited with direct current that they delay the steep rise of the current when the thyristors are switched on with their entire induction stroke, ie with double the saturation or induction, so that the current and voltage loading capacity is not impaired ti.lc compared to operation with a normal rate of increase in current of 1. »» 5. aAis (= WK) occurs. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerung der Ventile Mittel vorgesehen sind, die «inen seitlichen Mindestabstand (Mindestbronnzoit) »vischen de«2. Arrangement according to claim 1, characterized in that means are provided in the control of the valves, the "inen lateral minimum distance (minimum Bronnzoit)" vischen de " 009884/0449009884/0449 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL Lm 80/l86Lm 80 / l86 EineehaltZeitpunkt und dem Zeitpunkt der Zwangelöschung ge» währleisten, derart, daß beim Anspringen der Spannung am zwangsgelöschten Ventil die lokale Überhitzung durch den Einsehaltvorgang soweit abgeklungen iat, daß in Verbindung mit der Maßnahme dea Anspruches 1 koine Beeinträchtigung der Strom- und Spannungebelastbarkeit der Ventile gegenüber dem Betrieb mit normaler Stroraanetiegsgeschwindigkait auftritt.A retention time and the time of the forced deletion are » ensure so that when the voltage starts forced-erased valve, the local overheating caused by the switch-on process has subsided to such an extent that in connection with the measure dea claim 1 koine impairment of Current and voltage capacity of the valves compared to the Operation occurs at a normal rate of increase of the current. BAD ORiGiNAL 009884/044SBAD ORiGiNAL 009884 / 044S LeerseiteBlank page