DE2063436C2

DE2063436C2 - Stromrichteranordnung

Info

Publication number: DE2063436C2
Application number: DE2063436A
Authority: DE
Inventors: Clyde Gilmann Drexel Hill Pa. Dewey
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-12-29
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1982-01-28
Also published as: GB1337596A; DE2064949A1; DE2063436A1; DE2064949C2; JPS4946506B1; SE366176B; CH527512A; DE2064948A1; DE2064948C2; US3626271A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Thyristor-Stromrichteranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Stromrichteranordnung ist aus der US-PS 34 23 664 bekannt. Ein Ausschnitt daraus ist hier in F i g. 1 dargestellt. Sie findet vor allem in Hochspannungsstromrichteranlagen Verwendung, die sowohl im Gleichrichterbetrieb als auch im Wechselrichterbetrieb arbeiten können. Wenn man an den beiden Enden einer Hochgleichspannungsübertragungsstrecke Stromrichteranlagen vorsieht, kann man mit einem hohen Wirkungsgrad große Energiemengen über unterirdische Kabel oder Freileitungen übertragen. Weiterhin kann man elektrische Energie zwischen zwei dicht nebeneinanderliegenden Wechselstromnetzen austauschen, deren Frequenz verschieden ist oder die nicht miteinander synchronisiert sind.

Eine Matrix nach der genannten US-Patentschrift 34 23 664 ist in der Fig. 1 dargestellt. Diese Matrix enthält Thyristoren 41 bis 44, die zusammen mit einer sättigbaren Drosselspule 45 mit einem sättigbaren Kern zwischen einen Anodenhauptanschluß 46 und einen Kathodenhauptanschluß 47 in Reihe geschaltet sind.

Jeder der in Reihe geschalteten dargestellten Thyristoren 41 bis 44 der Matrix enthält mindestens einen Hochleistungsthyristor. Um sicherzustellen, daß sowohl im eingeschwungenen oder stationären Zustand als auch im Einschwing- oder Übergangszustand die jeweils auftretende Spannung gleichmäßig auf alle Abschnitte der Matrix verteilt wird, ist den Abschnitten ein RC-Netzwerk 48 parallelgeschaltet.

Falls der gewünschte Nennstrom der Matrix den Nenndurchlaßstrom eines einzigen Thyristors übersteigt, kann man in jedem Thyristorabschnitt zwei oder mehrere Thyristoren parallelschalten. Diese parallelgeschalteten Thyristoren können in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Es kann sich aber auch um körperlich getrennte Thyristoren handeln, die durch entsprechende elektrische Verbindungen parallelgeschaltet sind. In einer solchen Parallelanordnung sollten die zusammengeschalteten Thyristoren derart ausgewählt sein, daß sie gemeinsam zünden und etwa zu gleichen Teilen den gesamten Matrixstrom übernehmen. Unter dem in den Figuren benutzten Thyristorsymbol mit doppelt eingezeichnetem Steueranschluß, wie es beispielsweise in der F i g. 1 in den Thyristorabschnitten 41 bis 44 eingezeichnet ist, soll daher eine

ίο Hochstromthyristoranordnung verstanden werden, deren Thyristoren in der Lage sind, gleichzeitig aus ihrem positiven oder Vorwärtssperrzustand in einen etwa gleichen Durchlaßzustand zu schalten.
Wie es aus der Fig. 1 hervorgeht, enthält das Netzwerk 48 vier RC-Teilschaltungen 51,52,53 und 54, von denen jeweils eine einem der Thyristorabschnitte 41, 42, 43 und 44 parallelgeschaltet ist Jede RC-Teilschaltung enthält ^inen mit einem Kondensator C3 in Reihe geschalteten Widerstand R 3. Der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen den Teilschaltungen 51 und 53 bzw. 52 und 54 ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Transistorabschnitten 41 und 43 bzw. 42 und 44 über je einen Widerstand R 4 verbunden.

Parallel zur sättigbaren Drosselspule 45 liegt über Widerstände R 1 die Reihenschaltung der Induktivität 60 und des Widerstandes 61.

Der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen den Teilschaltungen 51 und 52 bildet den Mittelpunkt des Parallelnetzwerks 48. Dieser Punkt ist direkt an den gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen zwei Rückführdioden 55 und 56 angeschlossen, die der sättigbaren Drosselspule 45 der Matrix parallelgeschaltet sind. Die Rückführdioden 55 und 56 sind bezüglich der Thyristorabschnitte in der entgegengesetzten Richtung gepolt. Sie setzen daher dem durch die Matrix in Durchlaßrichtung fließenden Vorwärts- oder Durchlaßstrom einen hohen Widerstand entgegen.

Die Rückführdioden 55 und 56 verhindern, daß an den Klemmen der sättigbaren Drosselspule 45 unerwünschte induzierte Spannungsstöße auftreten, wenn die betreffende Matrix ein Durchlaßintervall beendet. Gegen Ende der Kommutierung nimmt die Größe des Durchlaßstroms in dem zu löschenden oder zu sperrenden Ventil auf einen Wert ab, bei dem die sättigbare Drosselspule 45 in den Matrizen des betreffenden Ventils vom gesättigten in den ungesättigten Zustand übergehen. Eine weitere Abnahme des Stroms hätte zur Folge, daß abnormal hohe Drosselspulenspannungen auftreten. Dies wird durch die Rückführdioden vermieden, die einen Stromkreis vorsehen, in dem der Drosselspulenstrom zirkulieren kann, während der Matrixstrom auf den Wert Null abnimmt und kurzzeitig seine Richtung umkehrt, um den Löschvorgang vollständig zu beenden und den Sperrzustand herzustellen. Die nach dem Löschen der Matrix in der Drosselspule 45 ggf. noch gespeicherte Energie wird in zwei Widerständen R1 verbraucht, die mit den Rückführdioden 55 und 56 in Reihe geschaltet sind.

Außer den Rückführdioden 55 und 56 ist noch eine Reihenschaltung aus einer Induktivität 60 und einem damit in Reihe geschalteten Widerstand 61 zwischen die beiden Widerstände R 1 geschaltet. Diese Reihenschaltung liegt den in Reihe geschalteten Rückführdioden 55

b5 und 56 parallel.

Die Hauptaufgabe dieser Baueiementgruppe besteht darin, durch die Kommutierung hervorgerufene Stöße oder Einschwingvorgänge zu unterdrücken, die zu

Beginn einer Kommutierungsperiode erwartet werden können, wenn alle Matrizen des übernehmenden Ventils in ihren Durchlaßzustand geschaltet haben. Die genaue Wirkungsweise dieser Nebenschlußschaltung ist in der genannten US-Patentschrift im einzelnen erläutert

Ausgehend von diesem Stande der Technik steht die Aufgabe zur Lösung an, den technischen Aufwand der bekannten Lösung zu reduzieren, ohne die erzielten Wirkungen zu schmälern, bzw. diese sogar noch zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Nach der vorliegenden Erfindung wird die in F i g. 1 gezeigte Induktivität 60 durch eine Drosselspule 60' mit einem sättigbaren Kern ersetzt, wie es in der Fig.2 dargestellt ist. Die Drosselspule 60' nimmt die Streukapazitätsenergie auf, bevor die Dioden, die der Drosselspule parallelgeschaltet sind, in den leitenden Zustand übergehen. Im nichtgesättigten Zustand haben die beiden Drosselspulen vorzugsweise die gleiche Induktivität, so daß vor ihrer Sättigung etwa der gleiche Energiebetrag von jeder Spule aufgenommen wird. Die erfindungsgemäße Drosselspule 60' ist derart ausgelegt, daß sie den Sättigungszustand erreicht, bevor die Drosselspule 45 gesättigt ist und die Dioden 57 und 58 leitend sind. Sobald die erfindungsgemäße Drosselspule mit der Sättigung beginnt, übernimmt sie einen immer größer werdenden Teil des Gesanitstroms. Da die Energie in einer Drosselspule direkt ihrer Induktivität multipliziert mit dem Quadrat ihres Stroms proportional ist, übernimmt diese Drosselspule, sobald sie mit ihrer Sättigung begonnen hat, einen zunehmend größeren Anteil der verfügbaren Streukapazitätsenergie im Vergleich zu der ungesättigten Drosselspule 45. Die Folge davon ist, daß die erfindungsgemäße sättigbare Drosselspule 60' einen größeren Anteil der Streukapazitätsenergie der Schaltungsanordnung übernimmt als die Induktivität 60. Mit dieser Abänderung in der Parallelschaltung braucht die Drosselspule 45 nicht mehr einen so großen Anteil der verfügbaren Streukapazitätsenergie zu übernehmen, als die in der F ί g. 1 dargestellte Drosselspule 45. Diese Drosselspule 45 kann man daher kleiner machen als die Spule 45.

Durch die Verminderung der Größe der Drosselspule 45 werden Kosten gespart, ohne daß die Unterdrückung der Stoßspannungen verschlechtert wird. Da weiterhin die Hysterese- und Wirbelstromverluste in einem sättigbaren Kern von der Kerngröße abhängen, hat die kleinere Kerngröße der Hauptdrosselspule auch geringere Energieverluste zur Folge, so daß der Wirkungsgrad der Gesamtschaltung erhöht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Thyristor-Stromrichteranordnung zum elektrischen Anschluß an ein mit Wechselspannung betriebenes Starkstromnetz, mit mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren, die in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Matrizen angeordnet sind und zwischen die eine sättigbare Drosselspule geschaltet ist, der mehrere Stromwege parallelgeschaltet sind, von denen der eine eine Reihenschaltung aus einer Induktivität und wenigstens einem ohmschen Widerstand enthält, und mit einem jeweils über strombegrenzende Elemente mit den Thyristoren parallelgeschalteten, spannungsteilenden RC-Netzwerk, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (60) auch als eine sättigbare Drosselspule (60') ausgeführt ist, deren Sättigungswert kleiner als der Sättigungswert der sättigbaren Drosselspule (45) in der Reihenschaltung mit den Thyristoren ist.

2. Thyristor-Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite sättigbare Drosselspule (60') zu sättigen beginnt, bevor der durch die Reihenschaltung von Induktivität (60) und ohmschem Widerstand (61) fließende Strom seinen Spitzenwert erreicht.