DE2937672C2 - Control circuit for a turn-off thyristor - Google Patents
Control circuit for a turn-off thyristorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung für einen Abschaltthyristor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a control circuit for a turn-off thyristor according to the preamble of Claim 1.
Abschaltthyristoren oder Gate-Turn-Off-Thyristoren (GTO) sind Leistungshalbleiter, die durch Impulse einer Polarität gezündet (Zündimpuls) und durch Impulse entgegengesetzter Polarität wieder gelöscht werden können (Löschimpuls).Switch-off thyristors or gate-turn-off thyristors (GTO) are power semiconductors that are activated by pulses of a Polarity ignited (ignition pulse) and can be deleted again by pulses of opposite polarity (Erase pulse).
Der Zündimpuls für Abschaltthyristoren muß ähnlich beschaffen sein wie der für Thyristoren. Um die Einschaltverlustleistung gering zu halten, wird eine hohe Impulssteilheit angestrebt und der Zündimpuls am Anfang durch eine Stromspitze überhöht. Nach dem Zünden der Thyristoren soll außerdem die Zündbereitschaft noch erhalten bleiben, weil die Thyristoren durch Stromschwingungen leicht verlöschen können. In der Praxis werden daher Zündimpulse verwendet, die im wesentlichen aus einem kurzen, steilen Impuls großer Stromstärke und einem breiten Impuls geringer Stromstärke bestehen. Bei Langzeitimpulsen wird häufig die sogenannte Pulsrechenzündung angewandt, bei der erst nach einer Vielzahl von Zündimpulsen ein Löschimpuls abgegeben wird.The trigger pulse for switch-off thyristors must be similar to that for thyristors. To the switch-on power loss To keep it low, the aim is to achieve a high pulse steepness and the ignition pulse at the beginning inflated by a current spike. After the thyristors have ignited, they should also be ready to ignite are retained because the thyristors can easily go out by current oscillations. In the In practice, therefore, ignition pulses are used, which essentially consist of a short, steep pulse of large size Current strength and a broad pulse of low current strength exist. In the case of long-term impulses, the So-called pulse calculation ignition is used, in which a deletion pulse is only given after a large number of ignition pulses is delivered.
Durch einen Steuerungsimpuls entgegengesetzter Polarität wird der Abschaltthyristor wieder gelöscht. Der Löschimpuls für einen Abschaltthyristor ist ent-The switch-off thyristor is cleared again by a control pulse of opposite polarity. The extinguishing pulse for a switch-off thyristor is
sprechend der Abschaltstromverstärkung und des Durchlaßstromes des Abschaltthyristors aufzubringen.To apply speaking of the turn-off current gain and the forward current of the turn-off thyristor.
Der optimale Betrieb beim Ausschalten ergibt sich durch Ansteuerung der Gate-Kathoden-Strecke aus einer Konstantspannungsquelle mit der höchstzulässigen Gate-Abschaltspannung. Die Gate-Abschaltspannung ist im Vergleich zur Zündspannung des Abschaltthyristors wesentlich größer.The optimal operation when switching off results from the activation of the gate-cathode path from one Constant voltage source with the highest permissible gate switch-off voltage. The gate shutdown voltage is significantly higher than the ignition voltage of the switch-off thyristor.
Es werden daher von den Steuerimpulsen nicht nur entgegengesetzte Polaritäten für die Zündung und Löschung der Leistungshalbleiter gefordert, sondern auch grundsätzlich andere Eigenschaften der Impulse.The control pulses therefore not only have opposite polarities for ignition and extinguishing the power semiconductors required, but also fundamentally different properties of the impulses.
Eine Zusammenstellung des physikalischen Verhältnisses ist der Literaturstelle »Wissenschaftliche Berichte AEG-TELEFUNKEN«, 50 (1977), Heft 1/2. Seiten 39 bis 48, zu entnehmen.A compilation of the physical relationship can be found in the literature "Scientific reports AEG-TELEFUNKEN «, 50 (1977), issue 1/2. Pages 39 to 48.
Wegen des hohen Steuerleistungsbedarfs zum Ein- und Ausschalten von Abschaltthyristoren ist der wirtschaftliche Einsatz von Abschaltthyristoren wesentlich durch den Aufwand für die Steuerschaltung bestimmt Der Ansteuerung der Abschaltthyristoren kommt daher wesentliche Bedeutung zu.Because of the high control power requirement for switching on and off switch-off thyristors, the economical one Use of switch-off thyristors is largely determined by the effort required for the control circuit The control of the switch-off thyristors is therefore of great importance.
Es sind Ansteuerschaltungen für AbschaltthyristorenThere are control circuits for switch-off thyristors
bekannt, bei denen die Steuerleistung sowohl zum Zünden als auch zum Löschen von Hiifsspannungsquellen zur Verfügung gestellt oder potentialfrei über Wandler übertragen wird.known, in which the control power both to ignite and to extinguish auxiliary voltage sources made available or transmitted potential-free via converter.
Es ist durch die DE-OS 28 12 632 ein Steuerkreis für einen Abschaltthyristor bekanntgeworden, bei dem ein erster Schaltkreis vorgesehen ist, der so zwischen die Kathode und die Gate-Elektrode des Abschaltthyristors geschaltet ist, daß ein erster Impulsstrom mit großer Anstiegsgeschwindigkeit und schmaler Impulsbreite als Gegen- oder Sperrstrom von der Kathode zur Gate-Elektrode des Abschaltthyristors synchron mit dem Zeitpunkt des Sperrens dieses Thyristors fließt, und bei dem ein zweiter Schaltkreis vorgesehen ist., der zum ersten Schaltkreis so parallel geschaltet ist, daß ein zweiter Impulsstrom mit niedrigerer Anstiegsgeschwindigkeit und größerer Impulsbreite ils beim ersten Impulsstrom in Überlagerung zu diesem in Gegen- bzw. Sperrichtung und synchron bzw. im Takt mit dem Sperrzeitpunkt von der Kathode zur Gate- Elektrode fließt.It is known from DE-OS 28 12 632 a control circuit for a turn-off thyristor, in which a first circuit is provided, which is so between the cathode and the gate electrode of the turn-off thyristor is connected that a first pulse stream with a high rate of rise and narrow pulse width than Counter or reverse current from the cathode to the gate electrode of the turn-off thyristor synchronous with the Time of blocking this thyristor flows, and in which a second circuit is provided., The first circuit is connected in parallel so that a second pulse current with a lower rate of rise and greater pulse width ils for the first pulse stream superimposed on this in the opposite or blocking direction and synchronously or in time with the blocking time flows from the cathode to the gate electrode.
Bei einer Ausführungsform dieses Steuerkreises wird ein Übertrager verwendet, dessen Primärwicklung in Reihe mit einem elektronischen Schaltelement angeordnet ist. Der Übertrager besitzt vier Sekundärteilwicklungen, die alle für die Funktion des Steuerkreises notwendig sind. Diese vier Sekundärwicklungen stellen vier Quellen unterschiedlicher Spannungseinprägung dar.In one embodiment of this control circuit, a transformer is used, the primary winding of which is in Row is arranged with an electronic switching element. The transformer has four secondary windings, all of which are necessary for the function of the control circuit. These four secondary windings make four Represent sources of different voltage impressions.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Steuerleistung sowohl zum Zünden als auch zum Löschen über einen Wandler zu übertragen, ohne daß die Stromflußrichtung zum Löschen des Abschaltthyristors im Primärkreis des Wandlers umgepolt werden muß. Gleichzeitig soll die Steuerinformation zum Zünden übertragen werden, so daß lediglich die Steuerinformation zum Löschen des Abschaltthyristors getrennt übertragen werden muß.The object of the present invention is to control the power for both ignition and extinguishing to be transmitted via a converter without changing the direction of current flow to clear the turn-off thyristor in the The polarity of the primary circuit of the converter must be reversed. At the same time, the control information should be used for ignition are transmitted, so that only the control information for clearing the turn-off thyristor is transmitted separately must become.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features listed in the characterizing part of claim 1.
Gegenüber bekannten Anordnungen wird mit der erfindungsgemäßen Lösung der Schaltungsaufwand erheblich verringert:Compared to known arrangements, the circuit complexity is considerable with the solution according to the invention decreased:
Für die Impuls-Richtungsumkehr sind keine besonderen schalttechnischen Maßnahmen erforderlich, da die Impulse nur in einer Richtung über den Wandler übertragen werden. Gegenüber bekannten Lösungen mit ei-No special switching measures are required for reversing the direction of the pulse, as the Pulses are only transmitted in one direction via the converter. Compared to known solutions with a
nem Loschkondensator im Gate-Kathodenkreis des Abschaltthyristcrs wird die Schaltung insofern erheblich vereinfacht als der erhebliche Aufwand für die Fremdaufladung des Löschkondensators nicht erforderlich ist, da der Löschkondensator mit Hilfe der Magnetisierungsenergie des Zündübertragers aufgeladen wird. Damit entfällt nicht nur der relativ hohe Aufwand zur potentialfreien Auf- bzw. Nachladung des Löschkondensators, die Magnetisierungsenergie des lmpulsübertragers, die somit la nutzlose Abwärme umgewandelt wird, kann zur Aufladung des Löschkondensators sinnvoll eingesetzt werden. Damit wird der Wirkungsgrad der Steuerschaltung wesentlich erhöht.With a quenching capacitor in the gate-cathode circuit of the turn-off thyristor, the circuit is considerably simplified in that the considerable expense for external charging of the quenching capacitor is not required, since the quenching capacitor is charged with the help of the magnetization energy of the ignition transformer. This eliminates not only the relatively high expense for floating up or recharging of the turn-off capacitor, the magnetization energy of lmpulsübertragers, which thus la useless waste heat is converted, can be put to good use for charging the turn-off capacitor. This significantly increases the efficiency of the control circuit.
Weitere günstige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.Further favorable configurations of the invention can be found in the features of the subclaims.
Anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. On the basis of an embodiment shown in the single figure of the drawing, the aim of the invention underlying idea are explained in more detail.
Der Abschaltthyristor Ti bezieht seine Zünd- und Löschenergie potentialgetrennt über einen Übertrager 7>mitdern Übersetzungsverhältnis 0zwischen Primärwicklung Wl und Sekundärwicklung W2 aus einer Spannungsquelle Lf. In Reihe zur Primärwicklung Wl des Übertragers Tr ist ein elektronisches Schaltelement S angeordnet, das beispielsweise aus einem Transistor bestehen kann, an dessen Steueranschluß ein Impulsrechen angelegt werden kann. In Reihe zur Sekundärwicklung W2 des Übertragers Tr und damit parallel zur Gate-Kathoden-Strecke des Abschaltthyristor^ TX sind die Kollektor-Emitter-Strecke eines Hilfstransistors T3 und ein RC-Glied, das aus der Parallelschaltung eines Kondensators C1 und eines Widerstandes R 1 besteht, geschaltet. Die Basis des Hilfstransistors 7"3 ist über einen Widerstand R 2 an das Gate des Abschaltthyristors Tl angeschlossen. Ebenfalls parallel zur Gate-Kathoden-Strecke des Abscha'ithyristors Ti ist die Reihenschaltung eines Löschkondensators C2 und eines Löschthyrislors 72 mit kathodenseitigem Anschluß an der Kathode des Abschaltthyristors Ti geschaltet.The switch-off thyristor Ti draws its ignition and extinguishing energy isolated via a transformer 7> with the transformation ratio 0 between the primary winding Wl and the secondary winding W2 from a voltage source Lf. In series with the primary winding Wl of the transformer Tr , an electronic switching element S is arranged, which consists of a transistor, for example can, to whose control connection a pulse rake can be applied. In series with the secondary winding W2 of the transformer Tr and thus parallel to the gate-cathode path of the turn-off thyristor ^ TX are the collector-emitter path of an auxiliary transistor T3 and an RC element, which consists of the parallel connection of a capacitor C 1 and a resistor R 1 exists, switched. The base of the auxiliary transistor 7 "3 is connected via a resistor R 2 to the gate of the turn-off thyristor T1. Also parallel to the gate-cathode path of the turn-off thyristor Ti is the series connection of a quenching capacitor C2 and a quenching thyristor 72 with a cathode-side connection to the cathode of the turn-off thyristor Ti switched.
Schließlich ist im Steuerkreis des Abschaltthyristors Ti an die Verbindung des Emitters des Hilfstransistors mit der sekundären Übertragerwicklung W2 einerseits und die Verbindung des Löschkondensators C2 mit dem Löschthyristor T2 andererseits eine Diode D2 mit kathodenseitigem Anschluß am Löschkondensator C 2 angeschlossen. Zur Begrenzung der Spannung des Löschkondensators C2 auf die maximal zulässige Abschaksteuerspannung des Abschaltthyristors Ti ist parallel zur Primärwicklung Wi des Übertragers Tr die Reihenschaltung einer Z-Diode D3 und einer Diode D 1 geschaltet. Die Funktionsweise der Schaltung ergibt sich wie folgt:Finally, in the control circuit of the GTO Ti to the junction of the emitter of the auxiliary transistor connected to the secondary transformer winding W2 on the one hand and the connection of the turn-off capacitor C2 with the thyristor T2 is the other hand, a diode D2 connected with cathode-connection at the turn-off capacitor C. 2 In order to limit the voltage of the quenching capacitor C2 to the maximum permissible cut-off control voltage of the switch-off thyristor Ti , the series connection of a Zener diode D3 and a diode D 1 is connected in parallel with the primary winding Wi of the transformer Tr. The way the circuit works is as follows:
Zum Zünden des Abschaltthyristors 7*1 wird das Schaltelement 5 geschlossen. Primärseitig fließt dann
der Strom i\ durch den Übertrager Tr. Auf der Sekundärseite
von Tr fließt der Strom h = ü · h als Zündstrom
über die Gate- Kathoden-Strecke des Abschaltthyristors Ti, das RC-Glied Ri, Ci, den Hilfstrarisistor 73 und
zurück in den Zündübertrager Tr. Verwendet man zur
Ansteuerung des Abschaltthyristors Ti eine Pulsrechcnzündung,
um das Bauelement im leitenden Zustand zu halten, so muß der Zündübertrager Tr nach jedem
einzelnen impuls dieser Impulskette abmagnetisiert werden. Mit dieser Abmagnetisierungsenergie wird nun
erfindungsgemäß de,· Löschkondensator C2 auf- bzw. nachgeladen.
Wird also das Schaltelement 5 geöffnet, so fließt ein Entmagnetisierungsstrom /3 in entgegengesetzter Richtung
vom Übertrager Tr über die Diode D 2, den Löschkondensator
C2 zum Übertrager Tr zurück. Dadurch wird der Kondensator C 2 geladen. Durch geeignete
Wahl einer Z-Diode D 3 läßt sich die Spannung des Löschkondensators C 2 auf die max. zuläi-ige Abschaltsteuerspannung
Ugq des Abschaltthyristors Ti begrenzen
(Uz^u- Ugq). Ist der Löschkondensator C2
auf die Abschaltspannung Ugq aufgeladen, so erfolgt die
Abmagnetisierung primärseitig über die parallel zur Primärwicklung Wi des Übertragers Tr geschaltete
Reihenschaltung einer Diode D1 und einer in entgegengesetzter
Durchlaßrichtung gepolten Z-Diode £>3. Zum Löschen wird der Löschthyristor 7*2 gezündet, so daß
der Löschkondensator C 2 über die Kathoden-Gate-Strecke des Abschaltthyristors Ti entladen wird.To ignite the switch-off thyristor 7 * 1, the switching element 5 is closed. On the primary side, the current i \ then flows through the transformer T r . On the secondary side of T r , the current h = ü · h flows as ignition current via the gate-cathode path of the switch-off thyristor Ti, the RC element Ri, Ci, the auxiliary transistor 73 and back into the ignition transformer T r . If a pulse calculator is used to control the switch-off thyristor Ti in order to keep the component in the conductive state, the ignition transformer Tr must be demagnetized after each individual pulse of this pulse chain. With this demagnetization energy, according to the invention, the quenching capacitor C2 is charged or recharged.
If the switching element 5 is opened, a demagnetizing current / 3 flows in the opposite direction from the transformer T r via the diode D 2 and the quenching capacitor C2 back to the transformer T r . This charges the capacitor C 2 . By suitable selection of a Zener diode D 3, the voltage of the quenching capacitor C 2 can be limited to the maximum permissible cut-off control voltage U gq of the cut -off thyristor Ti (Uz ^ u-Ugq). If the quenching capacitor C2 is charged to the cut-off voltage U gq, the demagnetization takes place on the primary side via the series connection of a diode D 1 and a Z-diode £> 3 connected in parallel to the primary winding Wi of the transformer Tr. To erase the quenching thyristor 7 * 2 is ignited, so that the quenching capacitor C 2 is discharged via the cathode-gate path of the turn-off thyristor Ti.
Die beschriebene Schaltungsanordnung ist vor allem bei der sogenannten Pulsrechenzündung anwendbar, bei der erst nach einer großen Zahl von Zündimpulsen ein Löschirrpuls erfolgtThe circuit arrangement described is particularly applicable to the so-called pulse calculation ignition, in which an erasure pulse occurs only after a large number of ignition pulses
In jedem Fall muß gewährleistet iiin, daß die dem Löschkondensator C2 entzogene Eneig'S El beim Abschalten kleiner ist, als die Summe der Magnetisierungsenergie zwischen zwei Abschaltvorgängen. In any case, must IIIn ensures that the turn-off capacitor C2 withdrawn Eneig'S El when switching off is smaller than the sum of the magnetization energy between two shutdowns.
El<h ■ EmEl <h ■ Em
El = Abschaltenergie,
Em = Magnetisierungsenergie,
η = Zahl der Zündimpulse zwischen zwei Abschaltvorgängen.
El = cut-off energy,
Em = magnetization energy,
η = number of ignition pulses between two switch-off processes.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
daß an die Verbindung der Sekundärwicklung (W2) des Übertragers (Tr) mit dem Hilfstransistor (T3) einerseits und an die Verbindung des Löschkondensators (C2) mit dem Löschthyristor (T2) andererseits eine Diode (Dl) mit kathodenseitigem Anschluß 2.Ti die Löschkondensator-Löschthyristor-Verbindung angeschlossen ist.that both the series connection of the secondary winding (Wl) of the transformer (Tr) with an auxiliary transistor (T3) and the series connection of a quenching capacitor (Cl) with a quenching thyristor (T2) are connected in parallel to the gate-cathode path of the turn-off thyristor (Tl), and
that on the connection of the secondary winding (W2) of the transformer (Tr) with the auxiliary transistor (T3) on the one hand and on the connection of the quenching capacitor (C2) with the quenching thyristor (T2) on the other hand a diode (Dl) with cathode-side connection 2.Ti the quenching capacitor Quenching thyristor connection is connected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19792937672 DE2937672C2 (en) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | Control circuit for a turn-off thyristor |
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| DE19792937672 DE2937672C2 (en) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | Control circuit for a turn-off thyristor |
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|---|---|
| DE2937672A1 DE2937672A1 (en) | 1981-04-02 |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6056062B2 (en) * | 1977-03-24 | 1985-12-07 | 株式会社東芝 | Gate circuit of gate turn-off thyristor |
-
1979
- 1979-09-14 DE DE19792937672 patent/DE2937672C2/en not_active Expired
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| DE2937672A1 (en) | 1981-04-02 |
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Legal Events
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| D2 | Grant after examination | ||
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