DE2242791A1

DE2242791A1 - Einrichtung zum ueberlastungsschutz fuer halbleiterbauelemente eines stromrichters

Info

Publication number: DE2242791A1
Application number: DE19722242791
Authority: DE
Inventors: Horst Scholz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-08-31
Filing date: 1972-08-31
Publication date: 1974-03-14
Also published as: DE2242791B2; DE2242791C3

Description

Einrichtung zum Überlastungsschutz für Halbleiterbauelemente eines Stromrichters Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Uberlastungsschutz für Halbleiterbauelemente eines Stromrichters unter Verwendung eines scheibenförmigen Thermoschalters, bei welchem Stromrichter eine RC-Beschaltung zur Dämpfung von an den Halbleiterbauelementen auftretenden Überspannungen vorgesehen ist.
In Stromrichterschaltungen werden gesteuerte Halbleiterbauelemente wegen ihrer bekannten vorzüglichen elektrischen Eigenschaften, sei es als gesteuerte Widerstände, die verlustarm und nahezu verzögerungsfrei steuerfähig sind, sei es als elektronische Schalter, die ein hohes Sperrvermögen, einen geringen Spannungsabfall im stromleitenden Zustand und somit auch geringen Sperr- und Durchlaßverlust und vor allem sehr kurze Schaltzeiten aufweisen, verwendet.
Es erweist sich zum Schutz der Halbleiterbauelemente vor überspannungen zumeist als ausreichend, die bekannte einfache R eschaltung anzuwenden Bei Stromrichterschaltungen, die für einen großen Leistungsdurchsatz vorgesehen sind, ferner auch bei Wechselrichtern und getakteten Stromversorgungseinrichtungen müssen die Halbleiterbauelemente mit Kühlkörpern bestückt sein. Die Kühlung solcherart verwendeter Halbleiterbauelemente wird problematisch, wenn dieselben als elektronische Schalter mit hoher Frequenz geschaltet werden, da mit der Schaltfrequenz die Schaltverluste stark zunehmen. Kommt z. B. bei einem selbstgeführten Wechselrichter ein Verbraucherkurzschluß vor, so können einmal durch den Kurzschlußstrom die Durchlaßverluste der beteiligten Halbleiterbauelemente zunehmen, und zum andern zunehmen, wenn bei dem Kurzschluß der Wechselrichter über die Streuinduktivität des Transformators weiterschwingen kann, infolge der dann erhöhten Schwingfrequenz auch die Schaltverluste der Halbleiterbauelemente stark zu. Das ist z. B. auch bei einem selbstgeführten Transistorwechselrichter, über welchen @lüklampen gespeist werden, bereits beim Einschalten der Glühlampen der Fall, da dabei dieselben eine kurzschlußartige Belastung des Wechselrichters.
darstellen.
Es ist nun üblich, Uberlastungen von Halbleiterbauelementen mittels temperaturempfindlicher Sensoren zu erfassen, die mit den Kühlkörpern der Halbleiterbauelemente in Wärmekontakt stehen und durch die im ttberlastungsfall eine Schaltbandlung, z. B. die Abschaltung des Stromrichters, bewirkt werden kann.
Als solche Sensoren kommen z. B. sogenannte Thermo-Scheibenschalter mit der Handelsbezeichnung "Klixon" zur Anwendung.
Eine derartige Einrichtung zeigt sich aber für den Uberlastungsschutz von Halbleiterbauelementen nicht wirksam genag, da in einem llberlastungsfall die Schalthandlung zu langsam ausgelöst wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Einrichtung zum Uberlastungsschutz für Halbleiterbauelemente so auszufiZren, daß mit einem hierfür verwendetem Thermo-Scheibenschalter im Überlastungsfall eine Schalthandlung schneller herbeigeführt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der -scheibenförmige Thermoschalter mit einem Widerstand der RC-Beschaltung in Wärmekontakt steht und ein durch den Thermoschalter betätigter Schaltkontakt zur Unterbrechung des Stromrlchterausganges oder zur Abschaltung des Stromrichters am Eingang angeordnet ist.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nachstehend beschrieben ist, ein Transistorwechselrichter mit einer Einrichtung zum Überlastschutz der Transistoren des Wechselrichters dargestellt.
Der Wechselrichter ist in Mittelpunktschaltung mit.zwei Transistoren l und 2 und einem Ausgangstransformator 3 aufgebaut, bei dem die Primarwicklung 31 in zwei Wicklungshälften aufgeteilt ist. An der Sekundärwicklung 32 des Transformators 3 ist ein nichtlinearer Wechselstromverbraucher 4, beispielsweise eine Parallelschaltung von Glühlampen, angeschlossen. In dem Verbraucherstromkreis liegt sekundärseitig der Schaltkontakt 52 eines Thermo-Scheibenschalters 5. Zwei getrennte Tertiärwicklungen 331 und 332 des Transformators 3 bilden die Erregerwicklungen der Steuerstromkreise 11 und 21 der Transistoren, mit welchen je ein Widerstand 12 und 22 in Reihe geschaltet ist. Der positive Pol der Gleichstromquelle G des Wechselrichters ist über einen Schließ-Druckschalter 6, der mit einem Nebenwegventil 61 versehen ist, mit den Emitteranschlüssen der Transistoren verbunden und der negative Pol mit dem Nittelpunkt der Transfórmatorprimärwicklung 31 . Zwischen dem negativen Pol von G und der Verbindung der Erregerwicklung 332 und des Widerstandes 22 ist ein knschwing- und Koppelkondensator E geschaltet0 Es ist zum Schutz der Transistoren 1 und 2 vor Überspannungen, die infolge der Streuinduktivität der Primärwicklung 31 beim Schalten der Transistoren entstehen können, eine RO-Beschaltung, bestehend aus der Reihenschaltu ng eines Kondensators C und eines Widerstandes R, vorhanden, die der Primärwicklung 31 des Transformators parallelgeschaltet ist. Der temperaturempfindliche Sensor 51 des Thermo-Scheibenschalters 5 ist erfindungsgemäß auf dem Massekörper des Widerstandes R der RC-Beschaltung mit Wärmekontakt befestigt, beispielsweise aufgeklebt. Bei dieser Anordnung wird in dem Überlastungsfall, der sich nach dem E;nschalten des Wechselrichters mittels des Schließ-Druckschalters 6 dadurch ergibt, daß der Wechselrichter beim Anschwingen auf den wie ein Kurzschluß wirkenden Kaltwiderstand der Glühlampen arbeitet und bei geeigneter Auslegung dabei mit einer höheren Frequenz als die Betriebsfrequenz schwingt, ein nahezu unverzögertes Auftrennen des Wechselrichterausganges mit Hilfe des Schaltkontaktes 52 des Thermoscheibenschalters 5 ermöglicht. In diesem Überlastungsfall wie auch bei einem während des Betriebs auftretenden Verbraucherkurzschluß nimmt die Erwärmung in dem Widerstand R besonders infolge der Verluste bei erhöhter Schwingfrequenz erheblich schneller zu als sich die Kühikörper mit denen die Transistoren versehen sind, durch deren Verlustwärme erwärmen können.
Die von dem Sensor 51 ausgelöste Schalthandlung kan ebanso auch bei einem entsprechend ausgeführten Schalter 6 zur Wirkung gebracht werden, wodurch der Wechselrichter von der Stromquelle G abgeschaltet wird.
Der Erfindungsgedanke kann natürlich auch bei anderen Stromrichtern, insbesondere Leistungsatromrichtern mit Halbleiterbauelementen oder solchen, bei denen diese Bauelemente mit hoher Frequenz schalten, mit Erfolg zur Anwendung gebracht werden.Dies auch dergestalt, daß der Sensor des Thermo-Scheibenschalters mit einem Bauelement oder einem Stromkreiselement in Wärmekontakt gebracht wird, in dem bei überlastung der Halbleiterbauelemente oder anderer gefährdeter Elemente die Verluste besonders schnell zunehmen.

Claims

P a t e n t a n s p r u c h

Einrichtung zum Überlastungsschutz für Halbleiterbauelemente eines Stromrichters unter Verwendung eines scheibenförmigen Thermo-Schalters, bei welchem Stromrichter eine RO-Beschaltung zur Dämpfung von.an den Halbleiterbauelementen auftretenden Überspannungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Thermo-Schalter (5) mit einem Widerstand (R) der RC-Beschaltung in Wärmekontakt steht und ein durch den Thermo-Schalter (:51) betätigter Schaltkontakt- (52) zur Unterbrechung des Stromrichterausganges oder zur Abschaltung des Stromrichters em Eingang angeordnet ist.

L e e r s e i t e