DE2551320A1 - Trigger signal coupling for thyristor power circuit - has variable supply and two constant auxiliary sources - Google Patents

Abstract

The coupling of control or trigger voltages to the thyristors of a power oscillator supplied from a variable DC source uses a switching capacitor charged from two independent constant voltage auxiliary sources. Load thyristors are in series with the control thyristors using transformer coupling to the two constant sources. The circuit is symmetrical in that two thyristors are in series across the common variable supply, their junction point feeding the switching capacitor, itself fed from two thyristors. These are coupled to the independent sources via one winding of their respective transformers. The remaining windings are connected by diodes to the return path of the sources which is connected to the main parallel thyristor array.

Description

Schaltungsanordnung zur Zwangskommutierung einesCircuit arrangement for the forced commutation of a

Wechselrichters mit zusätzlichen Nachladethyristoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Zwangskommutierung eines aus einer variablen Gleichspannungsquelle gespeisten Wechselrichters mit einem von zwei voneinander unabhängigen Hilfsspannungsquellen mit konstanter Spannung unter Verwendung von Lade thyristoren aufgeladenen und elektrisch in Reihe mit den Löschthyristoren für den Wechselrichter geschalteten Kommutierungstondensator und Je einer in Reihe mit den Hilfsspannungsquellen geschalteten Drossel nach Patent (Patentanmeldung P 20 12 893.2-32).Inverter with additional recharge thyristors The invention relates to a circuit arrangement for forced commutation one of one variable DC voltage source powered inverter with one of two from each other independent auxiliary voltage sources with constant voltage using Charging thyristors charged and electrically in series with the quenching thyristors for commutation capacitor connected to the inverter and one in series with each the choke connected to the auxiliary voltage sources according to the patent (patent application P 20 12 893.2-32).

werden derartige Schaltungsanordnungen bei mit hoher Frequenz betriebenen Umrichtern für hohe Leistungen eingesetzt, kanp die Beanspruchung der Ladethyristoren so hoch werden, daß entsprechend leistungsstarke Thyristoren auf dem Markt nicht erhältlich sind. Als Ausweg bietet sich zwar zunachs.t eine direkte Parallelschaltung zweier oder mehrerer Thyristoren jeweils anstelle des einen Le thyristors an, doch erfordert dieses eine nicht unerhebliche zusätzliche Beschaltung, da insbesondere während des EinschalEvorgangs eine gleichmäßige Stromaufteilung auf die parallel geschalteten Thyristoren gewährleistet sein muß.such circuit arrangements are operated at high frequency Converters used for high power, kanp the stress the charging thyristors are so high that correspondingly powerful thyristors are not available on the market. As a way out there is initially one direct parallel connection of two or more thyristors instead of the a Le thyristor, but this requires a not inconsiderable additional Wiring, as there is an even current distribution, especially during the switch-on process must be guaranteed to the thyristors connected in parallel.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, auch bei großen Umrichterleistungen und hohen Frequenzen die Beanspruchungen des Ladethyristoren in einer Schaltungsanordnung nach dem Hauptpatent derart zu begrenzern, daß handelsübliche Thyristoren eingesetzt werden können.The invention is therefore based on the object, even with large Inverter power and high frequencies reduce the stress on the charging thyristors to limit in a circuit arrangement according to the main patent so that commercially available Thyristors can be used.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung für eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß jeweils zwischen einem Pol der variablen Gleichspannungsquelle und dem Kommutierungskondensator ein erster Thyristor geschaltet ist, über den dem Kommutierungskondensator der lastseitige Umschwingstrom zugeführt ist und-jeder Hilfsspannungsquelle ein zweiter Thyristor-zugeordnet ist, über den die Zuleitung des Nachladestromes für den Kommutierungskondensator erfolgt.This object is achieved according to the invention for a circuit arrangement of the type specified in the fact that in each case between one pole of the variable DC voltage source and the commutation capacitor a first thyristor is connected, via which the commutation capacitor the load-side ringing current is supplied and a second thyristor is assigned to each auxiliary voltage source, Via which the charging current for the commutation capacitor is supplied.

Auf vorteilhafte Weise ergibt sich somit eine Aufteilung des Kondensatorstromes in den lastseisigen Umschwir,.strom über die ersten Thyristoren und in den Nachladestrom ufer die zweiten Thyristoren. oleichzeitig werden gevJenüber der aus dem Hauptpatent bekannten Schaltungsanordnung vier Leistungsdioden eingespart. Die ersten Thyristoren können für eine kleinere Spannung ausgelegt werden, so daß Thyristoren mit besseren Schalteigenschaften Verwendung finden. Die zweiten Thyristoren werden zwar nach wie vor mit gleicher Spannung beansprucht, sie erfahren jedoch darüber hinaus keine besondere zusätzliche Belastung während des Einschaltvorgangs. Da die ersten und die zweiten Thyristoren gleichzeitig angesteuert werden, ist auch kein erhöhter Aufwand für die Steuerung erforder lich.This advantageously results in a division of the capacitor current in the load-icy swirl, current through the first thyristors and in the recharge current bank the second thyristors. At the same time, those from the main patent will be matched known circuit arrangement saved four power diodes. The first thyristors can be designed for a smaller voltage, so that thyristors with better Find switching properties use. The second thyristors are after stressed with the same tension as before, but they do not experience any further special additional load during the switch-on process. Since the first and the second thyristors are driven at the same time is not an increased one Control effort required.

Infolge der Trennung des Umschwingvorgangs der Lastseite von der Nachladung des Kommutierungskondensatotrs ist in Weiterbildung des Erfindungsgedankens eine weitere Vereinfachung der angegebenen Schaltungsanordnung dadurch möglich, daß eine Zündschaltung vorgesehen ist, die die zweiten Thyristoren in Abhangigkeit von der Größe der Spannung der Gleichspannungsquelle und des Laststromes derart später zündet als die ersten Thyristoren, daß die Spannung am Kommutierungskondensator Unabhängigkeit von der Größe der Spannung der Gleichspannungsquelle und des Laststromes je Umschwingvorgang maximal stets eine gleichbleibende Höhe erreicht.As a result of the separation of the swinging process on the load side from the recharge of the commutation capacitor is a further development of the inventive concept further simplification of the specified circuit arrangement possible in that a Ignition circuit is provided which the second thyristors depending on the The size of the voltage of the DC voltage source and the load current so ignites later than the first thyristors that the voltage on the commutation capacitor independence on the size of the voltage of the DC voltage source and the load current per reversal at most a constant height is always achieved.

Bei der Schaltungsanordnung nach der Hauptanmeldung ist neben der Drosselwicklung, die jeweils in Reihe mit einer Hilfsspannungsquelle geschaltet ist, eine weitere Drosselwicklunq vorgesehen, die die Größe der Spannung am Kommutierungskonciensator unabhängig von der Größe der Spannung der variablen Gleichspannungsquelle und des Laststromes dadurch auf einen maximalen Wert begrenzt, daß sie nach Erreichung des doppelten Wertes der Spannung der Hilfsspannungsquelle am Kommutierungskondensator die verbleibende Drossel energie in den jeweils parallel zu der Hilfsspannungsquelle angeordneten Kondensator zurückspeist. Indem die ersten Thyristoren entsprechend lange vor den zweiten Thyristoren gezündet werden, kann auf einfache Weise die Spannung am Kommutierungskondensator konstant auf maximale Höhe beschränkt werden, so daß die beim Umschwingen der Kondensatorspannung entstehenden Verluste, die bei den einzelnen Betriebszuständen unterschiedlich sind (Leerlauf-Vollast), ausgeglichen werden. In vorteilhafter Weise entfällt damit die aus der Schaltungsanordnung gemäß dem Hauptpatent bekannte zweite Wicklung der Drossel ebenso wie zwei Leistungsdioden. Ferner wird der Nachladestrom kleiner, da ja nun die zusätzlichen Verluste in der zweiten Wicklung entfallen. Die Umschwingzeit wird dann vom Schwingkreis, bestehend aus Kommutierungskondensator und -drossel vom Laststrom bestimmt, wenn die Zündung der für die Nach ladung eingesetzten zweiten Thyristoren nacht 7300 erfolgt. Es ergibt sich daraus eine größere Schonzeit für die Hauptthyristoren des Wechselrichters.In the circuit arrangement according to the main application, in addition to the Choke winding, each connected in series with an auxiliary voltage source is, a further Drosselwicklunq provided that the size of the voltage at the commutation conciensator regardless of the size of the voltage of the variable DC voltage source and the Load current is limited to a maximum value that after reaching the twice the value of the voltage of the auxiliary voltage source on the commutation capacitor the remaining choke energy in each parallel to the auxiliary voltage source arranged capacitor feeds back. By putting the first thyristors accordingly long before the second thyristors are triggered, the voltage can be set in a simple manner at the commutation capacitor are constantly limited to the maximum level, so that the losses that occur when the capacitor voltage oscillates around the individual operating states are different (idle full load), balanced will. Advantageously, the circuit arrangement shown in FIG second winding of the choke known from the main patent as well as two power diodes. Furthermore, the recharging current is smaller, since there are now the additional losses in the second winding is omitted. The oscillation time is then made up of the oscillating circuit from the commutation capacitor and choke determined by the load current when the ignition the second thyristors used for the after-charge night 7300 he follows. This results in a greater closed season for the main thyristors of the Inverter.

Die Erfindung soll anhand zweier Ausführunssbeispiele, die schematisch.in der Zeichnung dargestellt sind, im folgenden näher erläutert werden.The invention is based on two exemplary embodiments that are schematisch.in are shown in the drawing, are explained in more detail below.

In der Figur 1 ist das Schaltbild eines Wechselrichters gezeigt, dessen Funktionsweise bereits ausführlich in der Patentschrift (Patentanmeldung P 2n 12 893.2) beschrieben ist.In the figure 1 the circuit diagram of an inverter is shown, its Functionality already detailed in the patent specification (patent application P 2n 12 893.2) is described.

Die Zeichnungspositionen sind identisch mit der Ausnahme, daß die Ladethyristoren gemäß der Erfindung ausgebildet sind. Ein Tnyristor n7 ist zwischen dem Pol A und ein Thyristor n8 ist zwischen dem Pol B der variablen Gleichspannungsquelle E 1 und dem einen Belag des Kommutierungskondensators K 4 geschaltet.The drawing positions are identical with the exception that the Charging thyristors are designed according to the invention. A thyristor n7 is between the pole A and a thyristor n8 is between the pole B of the variable DC voltage source E 1 and one layer of the commutation capacitor K 4 switched.

Beide Thyristoren n7 und n8 sind derartig ausgelegt, daß sie im Betriebsfall jeweils den lastseitigen Umschwingstrom führen können. Zusätzlich sind den Hilfsspannungsquellen E ? und E 3 die Thyristoren n9 und nlO zugeordnet, die jeweils zur Führung des Nachladestromes für den Kommutierungskondensator K 4 eingesetzt werden.Both thyristors n7 and n8 are designed in such a way that they can be used during operation each can lead the load-side ringing current. In addition, the auxiliary voltage sources E? and E 3 assigned to the thyristors n9 and nlO, each for guiding the recharging current can be used for the commutation capacitor K 4.

Infolge der Trennung des Umschwingvorgangs der Lastseite von der Nachladung gemäß der vorher beschriebenen Schaltung, weist in Weiterbildung der Erfindung die Schaltungsanordnung nach Figur 2 einen weiteren Vorteil auf. Die für den Schaltungsaufbau des Wechselrichters gemäß dem Hauptpatent notwendige zweite Drosselwicklung an Drosseln 11 und 12 kann, wie in Figur 2 gezeigt, entfallen, wenn man die Thyristoren n9 bzw. nlO für den Nachladestrom später als die Thyristoren n7 und n9 zündet und auf diese Weise statt wIe bisher über die zweiten Drosselwicklungen die Spannung U 4 am Kommutierungskondensator K 4 auf einen maximalen Wert begrenzt.As a result of the separation of the swinging process on the load side from the recharge according to the circuit described above, has in a development of the invention Circuit arrangement according to Figure 2 has a further advantage. The one for the circuit construction of Inverter according to the main patent necessary second choke winding on chokes 11 and 12 can be omitted, as shown in FIG. nlO for the recharge current later than the thyristors n7 and n9 ignites and on them In this way, instead of as previously, the voltage U 4 across the commutation capacitor is via the second inductor windings K 4 limited to a maximum value.

Die Umschwingzeit wird dann vom Schwingkreis, bestehend aus dem Kommutierungskondensator K 4 und den Induktivitäten LR und LS bzw. LT und vom Laststrom bestimmt, wenn die Zündung der Nachladethyristoren n9 bzw. n10 nach #t>90° erfolgt. Der Spannungsverlauf UC am Kommutierungskondensator ist in Figur 3 über den Zeit #ot aufgetragen, wobei mit #o tNZ die Zeit für die Nachzündung der Thyristoren n) bzw. nlO bezeichnet ist.The oscillation time is then determined by the resonant circuit, consisting of the commutation capacitor K 4 and the inductances LR and LS or LT and determined by the load current, if the The reloading thyristors n9 or n10 are ignited after #t> 90 °. The tension curve UC at the commutation capacitor is plotted over time #ot in FIG. 3, with with #o tNZ the time for the post-ignition of the thyristors n) or nlO is designated.

6 Seiten Beschreibung 2 Patentansprüche 3 Blatt Zeichnung mit 3 Figuren6 pages description 2 claims 3 sheets of drawing with 3 figures

Claims (2)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Schaltungsanordnung zur Zwangskommutierung eines aus einer variablen Gleichspannungsquelle gespeisten Wechselrichters mit einem von zwei voneinander unabh.-ngigen Hilfsspannungsquellen mit konstanter Spannung unter Verwendung von Ladethyristoren aufgeladenen und elektrisch in Reihe mit den Löschthyristoren für den Wechselrichter geschalteten Kommutierungskondensator und je einer in Reihe mit den Hilfsspannungsquellen geschalteten Drossel nach Patent (Patentanmeldung P 20 12 893.2-32), dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen einem Pol (A, 3) der variablen Gleichspannungsquelle (E i) und dm Kommutierungskondensator (K4) ein erster Thyristor (n7, n8) geschaltet ist, ueber den dem Kommutierungskondensator (K 4) der lastseitige Umschwingstrom zugeführt ist und jeder Hilfsspannungsquelle (E 2, E 3) ein zweiter Thyristor (n9, n10) zugeordnet ist, über cler. die Zuleitung des Nachladestromes für den Kommutierungskondensator (K 4) erfolgt. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Circuit arrangement for forced commutation an inverter fed from a variable DC voltage source with a from two independent auxiliary voltage sources with constant voltage charged using charging thyristors and electrically in series with the Quenching thyristors for the inverter connected commutation capacitor and one choke connected in series with the auxiliary voltage sources according to the patent (Patent application P 20 12 893.2-32), characterized in that each between one pole (A, 3) of the variable direct voltage source (E i) and the commutation capacitor (K4) a first thyristor (n7, n8) is connected, over which the Commutation capacitor (K 4) the load-side ringing current is fed to each auxiliary voltage source (E 2, E 3) a second thyristor (n9, n10) is assigned via cler. the supply line of the recharging current for the commutation capacitor (K 4) takes place. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündschaltung vorgesehen ist, die die zweiten Thyristoren (n9, n10) in Abhängigkeit von der Größe der Spannung der Gleichspannungse1uelle (E 1) und des Laststromes derart später zündet als die ersten Thyristoren (n7, nS), dan die Spannung am Kommutierungskondensator (K 4) Unabhängigkeit von der Größe der Spannung der Gleichspannungsquelle (E 1) und des Laststromes je Umschwingvorgang maximal stets eine gleichbleibende Höhe erreicht.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that an ignition circuit is provided which the second thyristors (n9, n10) as a function on the magnitude of the voltage of the direct voltage source (E 1) and the load current so later than the first thyristors (n7, nS), then the voltage on the commutation capacitor ignites (K 4) Independence from the magnitude of the voltage of the DC voltage source (E 1) and the load current per reversal process is always a maximum constant level achieved.