DE1952828C3 - Schaltungsanordnung zum Schutz von in Reihe geschalteten Thyristoren gegen Überspannungen - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Schutz von in Reihe geschalteten Thyristoren gegen ÜberspannungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung '" entsprechend dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs
1.
Bei Thyristorstromrichtern größerer Leistung ist es üblich, je nach Höhe der vorgesehenen Strombelastung
eine bestimmte Anzahl von Thyristoren parallel zu '' schalten. Außerdem wird in Abhängigkeit von der
vorgesehenen Betriebsspannung eine angemessene Zahl von Thyristoren in Reihe geschaltet. Wenn aus
irgend welchen Gründen einer der Thyristoren in einem Zeitpunkt anstehender Vorwärtsspannung ohne Zünd- "'"
impuls durchlässig wird oder ist, werden die weiteren mit diesem Thyristor in Reihe liegenden Thyristoren mit
einer entsprechend überhöhten Vorwärtsspcrrspannung belastet. Die Folge ist unter Umständen ein
Vorwärtsdurchbruch dieser Thyristoren, was die Gefahr '■
der Zerstörung nach sich zieht.
Es ist bekannt (DE-AS 12 51 425, DEAS 12 63 173),
Thyristoren dadurch gegen Überspannungen in Vorwärtsrichtung zu schützen, daß man sie im erforderlichen
Augenblick, d. h. beim Auftreten gefährlich hoher Spannungen, in den stmmlcitendcn Zustand steuert. In
einer bekannten Anordnung (DE-AS 12 51 425) werden
mehrere parallelgesch.iltete Thyristoren in der Weise
gegen Überspannungen geschützt, daß an den Steuerelektroden der zu schützenden Thyristoren je ein
ohmscher Widerstand liegt, dessen von den Steuereiek
tmden abgewandter Anschluß gemeinsam mit den
Anschlüssen der übrigen Widerstände an einem gemeinsamen Punkt liegt, an dem die Kathode eines
zusätzlichen steuerbaren Halbleiterventils geschaltet ist, dessen Steuerelektrode über ein Schwellwertglied an
die gemeinsame Anodenseite des zu schützenden Thyristors angeschlossen ist, und daß die Anode des
zusätzlichen steuerbaren Halbleiterventils über eine Hilfsspannungsquelle mit der Kathodenseite des zu
schützenden Thyristors verbunden ist. Sobald ein mittels des Schwellwertgliedes festgelegter Spannup^swert
überschritten wird, zündet das zusätzliche steuerbare Halbleiterventil und damit auch die bedrohton parallelgeschalteten
Thyristoren. Sind mehrere Thyristoren in Reihe geschaltet, müßte jedem Thyristor eine entsprechende
Anordnung zugeordnet werden. Das gleiche gilt auch, wenn mehrere derartige Reihenschaltungen
parallelgeschaltet sind. Der erforderliche Aufwand wäre beträchtlich.
In einer anderen bekannten Anordnung (DE-AS 12 63 173) ist den Thyristoren zum Schutz gegen
Überspannungen eine Widerstands-Kondensator-Kombination mit einem Mittelabgriff parallelgeschaltet und
dieser fviiiteiabgrifi über eine Vierschichtdiode mit der
Steuerelektrode des zu schützenden Thyristors verbunden. Bei mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren ist
parallel zur Reihenschaltung ein aus zwei Widersländen
mit Parallelkondensatoren bestehender Spannungsteiler geschaltet, dessen Spannungsteilerab^riff über eine
Vierschichtdiode mit der Steuerelektrode eines der Thyristoren verbunden ist. Sobald die an der Reihenschaltung
anliegende Spannung einen unzulässig hohen Wert annimmt, wir-'J die Vierschichtdiode bei entsprechender
Bemessung des Spannungsteilers und der Vierschichtdiode leitend, so daß der mit der Vierschichtdiode
verbundene Thyristor gezündet wird. Die übrigen Thyristoren werden danach mit Hilfe von weiteren
Spannungsleilerschaltungen in Form einer Folgezündung gezündet. Das bedeutet, daß die zu schützenden
Thyristoren nicht gleichzeitig, sondern mit einem gewissen Zeitverzug nacheinander gezündet werden.
Ein zuverlässiger Schutz ist somit, it,s!;esondere wenn
eine größere Anzahl von Thyristoren in Reihe geschaltet sind, nicht gegeben» weil bereits kurzzeitige
Überspannungen zur Zerstörung der Thyristoren führen können. Diese bekannte Anordnung schützt die
Thyristoren darüber hinaus nur dann vor unzulässigen Überspannungen, wenn die an der Reihenschaltung
anstehende Gesamtspannung unzulässige Werte annimmt. Sie kann die Thyristoren aber nicht schützen,
wenn einzelne Thyristoren trotz konstanter Gesamtspannung
beispielsweise dadurch mit einer unzulässig hohen Spannung beaufschlagt werden, daß die Spannungsaufteilung
auf die in Reihe geschalteten Thyristoren ungleichmäßig ist.
Eine Anordnung zum Schutz von in Reihe geschalteten Halblcitcrventilcn. bei der die gleichmäßige
Spannungsaufteiliing auf die Halbleiterventile überwacht
wird und eine sofortige Signalgabe und ■Schiitzaus'ösung im .Störungsfall erfolgt, ist durch die
CH-PS 4 1)8 114 bekannt. Einerseits ist hier aber der
Aufwand beträchtlich und andererseits soll im Störungsfiill
die defekte Halbleiterkettc von der Einspeisung iibgctrennl werden.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Sehnt/ gegen llber
spannungen anzugeben, mit der bei nur geringem Aufwand bei ungleichmäßiger Spannungsaufleilung
innerhalb der Reihenschaltung ein gleichzeitiges Durch
zünden der Thyristoren erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Unter Einsatz weniger Bauelemente ist damit ein guter Überspannungsschutz auch bei ungleichmäßiger Spannungsaufteilung
innerhalb der Thyristorkette möglich, zumal die Entkopplungsimpedanzen wegen des dynamisch
unterschiedlichen Vorwärtsspannungsaufbaus an den einzelnen Thyristoren einen Ausgleich schaffen, so
daß eine Durchzündung tatsächlich nur im Störungsfall erfolgt, und auch eine Egalisierung der individuellen
Unterschiede der einzelnen Thyristorelemente herbeigeführt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand der Zeichnung soll im folgenden für ein Ausführungsbeispiel die Erfindung näher erläutert
werden.
F i g. 1 7.eigt eine der bekannten Stromrichtersehaltungen.
Über die Leitungen I ist sie mit dem nicht näher bezeichneten Wechselstromnetz und über die Leitungen
3 mit dem nicht näher bezeichneten Verbraucher oder Gleichstromnetz verbunden. Die an den Gleirhstromklcmmen
3 angedeuteten Polaritäten berücksichtigen, daß die Schaltung sowohl im Gleichrichter- als auch im
Wechselrichterbetrieb arbeiten kann.
In den Fig. 2 und 3 ist jeweils nur ein Teil einer solchen Schaltung, nämlich ein Stromrichterzweig 2.
dargestellt. Fig. 2 zeigt als Beispiel einen aus drei in
Reihe geschalteten Thyristoren 2.1, 2.2 und 2.3 bestehenden Stromrichterzweig.
In der F i g. 3 sind jeweils drei solcher Reihenschaltungen
parallelgeschaltet. Selbstverständlich kann die Zahl der in Reihe bzw. parallelgeschalteten Thyristoren
auch anders sein.
In F i g. 2 ist parallel zurThyristorreihenschaltung 2.1,
2.2, 2.3 ein aus drei gleich großen Impedanzen 4.1, 4.2, 4.3 aufgebauter Spannungsteiler geschaltet. Diese
Impedanzen sind im vorliegenden Beispiel ohmsche Widerstände. Die Teilimpedanzen 4.1 und 4.2 könnten
zu einer Teilimpedanz doppelter Größe zusammengefaßt werden. Zwischen die Verbindungspunktc der
Thyristoren 2.2 und 2.3 bzw. der Tcilimpedanzen 4.2 und 4.3 ist ein Meßglied 5 eingeschaltet. Diese Verbindungspunkte besitzen im Normalbctrieb gleiches Potential, so
daß im Normalbetrieb am Meßglied 5 keine Potentialdiffcrenz a'iftritt. Dieses Meßglied könnte auch
zwischen die beiden anderen Verbindungspunktc. nämlich zwischen die Thyristoren 2.1 und 2.2 bzw.
zwischen die Tcilimpedanzen 4.1 und 4.2 eingeschaltet
werden. Wenn aus irgend welchen Gründen sich die Sperrspannung nicht gleichmäßig auf die drei Thyristoren
verteilt, sieht am Meßglied 5 eine Spannung an, die
dazu benutzt werden kann, die in Reihe geschalteten Thyristoren zu zünden. Dazu ist dieses Meßglied 5 mit
einer Schaltungsano.dnung 6 verbunden, welche beim Auftreten einer Potcntialdiffcrenz zwischen diesen
Verbindungspunkten die Zündung der Thyristoren auslöst. Diese Schaltungsanordnung 6 kann beispielsweise
einen durch eine llilfsspannungsquelle aufgeladenen
und in einem bestimmten Ladungszustand gehaltenen Kondensator sowie einen Hilfsthyristor enthalten.
Zwecks Zündung der in Reihe geschalteten Thyristoren 2.1, 2.2, 2.5 wird dann dieser llilfsthyrislor ge/iindet,
wodurch sich tier Kondensator über die linpulsübertrager
4.1, 4.2, 4.3 entlädt und damit die /ti schützenden
Thyristoren zündet. Die Primärwicklungen der Zünclimpulsübertrager
können entweder, wie im vorliegenden Beispiel gezeigt, in Reihe oder auch parallel Ivw.
teilweise in Reihe und teilweise parallelgeschaltet werden. Um zu vermeiden, daß das Meßglied 5 bei
geringfügigen ünterscnieden in der Aufteilung der Sperrspannung, wie sie z. B. durch unterschiedliche
Thyristordaten im Rahmen der normalen Fertigungssteuerung zu erwarten sind, anspricht, ist es vorteilhaft,
eine den betrieblichen Verhältnissen anpaßbüre Schwellgrenze in der Schaltungsanordnung 6 vorzusehen,
so daß die Zündung der in Reihe geschalteten Thyristoren nur erfolgt, wenn die Ungleichheit der
Sperrspannungsaufteilung eine vorgebbare Mindesthöhe überschreitet. Außerdem ist es zweckmäßig, den zu
schützenden Thyristoren nur dann einen Zündimpuls zuzuführen, wenn an der Reihenschaltung eine Vorwärtssperrspannung
liegt. Würde man den Thyristoren bei anstehender Rücksperrspannung Zündimpulse zuführen,
so könnten in diesem Fall die Rückströme (Sperrströme) in den Thyristoren Undefiniert erhöht
werden, so daß unier Umständen eine weitere Verschlechterung der Sperrspar.nungsauftcilung aufträte.
Daher enthält die die Zündung Jcr Thyristoren
auslösende Schaltungsanordnung f> eine Sperreinrichtung,
welche die Richtung der an der Thyristorreihenschaltung
anliegenden Sperrspannung überwach' und die Auslösung der Zündung der Thyristoren nur bei
ansteherJer Vorwärtssperrspannung freigibt. Um das
Meßglied 5 auch bei ungleicher Aufteilung der Rückwärtssperrspannung auszunutzen, ist im vorliegenden
Beispiel noch ein .Signalglied 7 vorgesehen, das Demi
Auftrei-jn einer ungleichen Spannungsauiieilung entweder
ein Warnsignal abgibt und/oder den ganzen Stromrichter abschaltet. Das Meßg! ed 5 kann dazu
benutzt werden, nichi nur sämtlich'. Thyristoren der
Reihenschaltung duichzuzünden. s< 'idem auch die
Schutzeinrichtungen, wie z. H. Schalter, die zur Unterbrechung
des Kurzschiuüstromes erforderlich sind, auszulösen. Hierdurch wird erreicht, daß diese Schutzeinrichtungen
zum frühestmöglichen Zeitpunkt den Auslösebefehl erhalten.
Je nach Betriebszustand des Stromrichters hat das
Durchzünden aller in einer Reihe liegenden Thyristoren
eine mehr oder weniger hohe Überlastung dieser Reihenschaltung /ur Folge. Wenn beispielsweise der
Stromrichter im Weehselrichterbetrieb arbeitet, entspricht die Durchzündung des linken unteren Stromrichterzweiges
in F i g. 1 während der Stromführung des rechten unteren .Stromrichterzweiges in F i g. 1 einer
Kippung, also einem Kurzschluß. Um die Auswirkungen dieses Kurzschlußstromes möglichst gering zu hallen,
werden bei Anordnungen mit .Stromrichterzweigen, die
aus mehreren para'lclgeschalleten Thyristorreiherischaltungcn
bestehen, die Thyristoren mehrerer oder aller Reihenschaltungen dieses .Stromrichterzweiges
ge'ünJet. wenn innerhalb einer Reihenschaltung eine
ungleichmäßige Spannungsaufteilung auftritt. Dadurch wird der Kurzsch.ußstrom auf mehrere parallele
Thyristorreihenschaltungen verteilt, und damit die Kurzschlußbelastung der in Reihe geschalteten Thyri
stören entsprechend reduziert. Die Anforderung an die
Schutzeinrichtungen zur Unterbrechung des Kurzschlußstromes
werden dementsprechend geringer, wobei grundsätzlich davon ausgegangen wird, daß diese
Schutzeinrichtungen so schnell ansprechen, daß sie jegliche Zerstörung der Thyristoren vermeiden.
In der F i g. 5 iM eine entsprechende Anordnung mit
para I Ie !geschalte te η Thyrislorreihensehaltiingen dargestellt.
Die Funktionsweise der Schutzeinrichtung ist auch in dieser Anordnung die gleiche wie in der zuvor
beschriebenen Anordnung, l\s ist bier ei η einziges beiden Thyristoren 2.2 und 22.3, b/w.
Meßglied "> vorgesehen. d;is einmal mit dem Verbin- Verbindungspunkt der beiden Thyristoren 23.;
dungspiinkt der beiden Teilimpedan/en 4.2 und 4.3 und verbunden ist. Die /ündimpulsübertrager 91.
andererseits über rntkopphingsimpedan/en, im vorlie- sind im lleispiel wieder in Reihe geschaltet, si
gendcn l'all hochohmige ohmsche Widerstände 8.1. 8.2, jedoch beliebig parallel oder in Reihe j
8.3. mit dem Verbindungspunkt der beiden Thyristoren werden.
21.2 und 21.3 b/w. mit dem Verbindungspunkt der
21.2 und 21.3 b/w. mit dem Verbindungspunkt der
lliei/u 1 Blatt Zcichniinucii
Claims (3)
1. Schaltungs-Anordnung zum Schutz von in Reihe geschalteten Thyristoren gegen Überspannungen
in Vorwärtsrichtung mit einem parallel zur > Thyristorreihcnschaltung geschalteten Spannungsteiler,
der aus der Zahl der in Reihe geschalteten Thyristoren entsprechenden Anzahl von Teilimpedanzen
besteht, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren parallelgeschalteten Thyristorrei- '·
henschaltungen (21.1 bis 23.3) ein Meßglied (5), das an eine die Zündung der Thyristoren auslösende
Schaltungsanordnung (6) angeschlossen ist, einerseits mit einem Verbindungspunkt des Spannungsteilers
(4.1, 4.2, 4J) und andererseits über Entkopp- ι ■
Iiingsimpedanzen, insbesondere hochohmige ohmsche
Widerstände (8.1, 8.2, 8J), mit im Normalbetrieb ein gleiches Potential aufweisenden Verbindungspunkten
der parallelgeschalteten Thyristorreihenschaltungen verbunden ist. -'"
2. Schahungs-Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Zündung der Thyristoren (2.1, 2.2, 2.3, 21.1 bis 23.3) auslösende
Schaltungsanordnung (6) eine Sperreinrichtung enthäh, welche die Richtung der an der Thyristorrei- -'
henschaltung anliegenden Sperrspannung überwacht und die Auslösung der Zündung der
Thyristoren nur bei anstehender Vorwärtssperrspannung freigibt.
3. Schaltungs-Anordnung nach einem der Ansprü- ■'
ehe I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (5; mit einer Signaleinrichtung (7)
verbunden ist, die beim Auftrc'on einer ungleichen
Spannungsaufteilung ein Warnsignal abgibt und/ oderden Stromrichter abschaltet '·>
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691952828 DE1952828C3 (de) | 1969-10-16 | 1969-10-16 | Schaltungsanordnung zum Schutz von in Reihe geschalteten Thyristoren gegen Überspannungen |
CH1470970A CH533923A (de) | 1969-10-16 | 1970-10-05 | Verfahren und Anordnung zum Schutz von in Reihe geschalteten Thyristoren gegen überhöhte Sperrspannungen |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19691952828 DE1952828C3 (de) | 1969-10-16 | 1969-10-16 | Schaltungsanordnung zum Schutz von in Reihe geschalteten Thyristoren gegen Überspannungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1952828A1 DE1952828A1 (de) | 1971-04-29 |
DE1952828B2 DE1952828B2 (de) | 1979-01-18 |
DE1952828C3 true DE1952828C3 (de) | 1979-10-11 |
Family
ID=5748706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19691952828 Expired DE1952828C3 (de) | 1969-10-16 | 1969-10-16 | Schaltungsanordnung zum Schutz von in Reihe geschalteten Thyristoren gegen Überspannungen |
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DE (1) | DE1952828C3 (de) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
SU982505A1 (ru) * | 1980-12-26 | 1984-12-15 | Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина | Способ ограничени напр жени высоковольтного тиристорного вентил |
-
1969
- 1969-10-16 DE DE19691952828 patent/DE1952828C3/de not_active Expired
-
1970
- 1970-10-05 CH CH1470970A patent/CH533923A/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH533923A (de) | 1973-02-15 |
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