DE4033348A1 - Thyristorsteuerschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Thyristorsteuerschaltung zum Steuern des Ein- und Abschaltens eines als Gleich­ stromschalter dienenden Thyristors bzw. gesteuerten Siliciumgleichrichters.

Für das Abschalten von Thyristoren sind verschiedenartige Verfahren bekannt, von denen sich das erfindungsgemäße Thyristor-Abschaltverfahren jedoch beträchtlich unter­ scheidet. Der Hauptunterschied zwischen dem erfindungsge­ mäßen Verfahren und den anderen Thyristor-Abschaltverfahren besteht darin, daß bei den anderen Verfahren jeweils Stromquellen zum direkten Abschalten des Thyristors bzw. gesteuerten Siliciumgleichrichters verwendet werden. Da in einem Stromkreis für das direkte Zuführen von Strom aus der Quelle zum Abschalten des Thyristors Überströme und Kurzschlüsse auftreten können, kann u. U. der Thyristor nicht abgeschaltet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Thyristorsteuerschaltung zu schaffen, die ein sicheres und zuverlässiges Ein- und Abschalten des Thyristors ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe wird mit der Erfindung eine Thyristorsteuerschaltung gemäß dem Patentanspruch geschaf­ fen, die eine Speichereinrichtung zum Speichern elektrischer Energie enthält.

Eingangsstromkreise der erfindungsgemäßen Thyristorsteuer­ schaltung sind Einschaltstromkreise, ein Abschaltstromkreis und eine Gleichstromquelle. Die Einschaltstromkreise sind dazu ausgelegt, den Thyristor einzuschalten und aus der Gleichstromquelle die Speichereinrichtung für elektrische Energie aufzuladen. Der Abschaltstromkreis ist zum Abschalten des Thyristors bei dem Empfang eines Abschaltimpulses ausgelegt. Die Gleichstromquelle ist zum Zuführen der in der Speichereinrichtung der erfindungs­ gemäßen Thyristorsteuerschaltung benötigten elektrischen Energie ausgelegt.

Es ist als Beispiel angenommen, daß der Thyristor bzw. gesteuerte Siliciumgleichrichter als Gleichstromschalter dient. Wenn die Steuerelektrode des Thyristors einen Einschaltimpuls empfängt, wird der Thyristor eingeschaltet, wobei die erfindungsgemäße Steuerschaltung sowohl das Einschalten einleitet als auch ein Signal abgibt, durch das der Abschaltstromkreis die elektrische Energie für das Abschalten speichert. Wenn der Thyristor abgeschaltet werden soll, wird an anderen Anschlüssen an den Abschalt­ stromkreis ein Impuls angelegt, durch den die gespeicherte elektrische Energie für das Abschalten des Thyristors eingesetzt wird. Der von der Breite des Abschaltimpulses abhängige Abschaltvorgang kann nach Belieben gesteuert werden, ohne daß irgendwelche Überschläge oder dergleichen auftreten. Damit ist das Abschalten außerordentlich sicher. Die erfindungsgemäße Thyristorsteuerschaltung mit der Speicherschaltung für die elektrische Energie hat sich als beste Steuerschaltung für das Abschalten von Thyristoren erwiesen. Die Energiespeicherschaltung der erfindungsgemäßen Thyristorsteuerschaltung ist gut den Erfordernissen für das Abschalten des Thyristors entsprechend auszulegen, so daß ein zuverlässiges Abschalten des Thyristors erreicht wird.

Die Einschaltstromkreise können mit einer Gleichspannung, einer Wechselspannung oder einer Impulsspannung angesteuert werden, so daß das Einschalten des Thyristors, das Laden mit der Gleichstromquelle und das Abschalten der Gleich­ stromquelle mit jeder Spannung gesteuert werden kann.

Die Einschaltstromkreise umfassen einen Thyristorzündstrom­ kreis und einen Ladesteuerstromkreis.

Der Ladestromkreis der erfindungsgemäßen Thyristorsteuer­ schaltung, der einen Optokoppler und eine Sättigungs- Darlingtonschaltung enthält, ist zum Trennen des Zündstrom­ kreises und des Ladestromkreises ausgelegt, so daß eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung dieser Stromkreise verhindert ist.

Der Abschaltstromkreis der erfindungsgemäßen Thyristor­ steuerschaltung enthält einen Optokoppler und eine Sätti­ gungs-Darlingtonschaltung und ist derart ausgelegt, daß sichergestellt ist, aus der Energiespeichereinrichtung ausreichende elektrische Energie für das Abschalten des Thyristors zu erhalten.

Die Gleichstromquelle der Thyristorsteuerschaltung ist zum Zuführen der elektrischen Energie zu der Energiespeicher­ einrichtung ausgelegt.

Die Energiespeichereinrichtung der Thyristorsteuerschaltung ist ein Kondensator, der die elektrische Energie für das Abschalten des Thyristors speichert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Thyristorsteuerschaltung gemäß einem Ausführungs­ beispiel.

Fig. 2 ist ein Schaltbild der Thyristorsteuerschaltung.

Fig. 3 veranschaulicht das Ein- und Abschalten des Thyristors mittels der Thyristorsteuerschaltung.

Die Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild die Thyristorsteuer­ schaltung mit Einschaltstromkreisen 1, einem Ladestromkreis 2, einer Gleichstromquelle 3 und einem Abschaltstromkreis 4 für das Abschalten eines Thyristors 5.

Wenn an die Steuerschaltung gemäß Fig. 2 an Anschlüssen (1) und (2) ein Impuls wie der in Fig. 3 gezeigte Ein­ schaltimpuls angelegt wird, verläuft dieser auf zwei Wegen, nämlich einerseits über eine Diode D1 und einen Widerstand R1 zu der Steuerelektrode des Thyristors 5 und dann über einen Widerstand R2 und die Kathode des Thyristors 5 zu dem Anschluß (2), wodurch ein Zündstromkreis für den Thyristor 5 gebildet ist, und andererseits von dem Anschluß (1) über einen Widerstand R3 zu einem Eingangs­ anschluß A eines Optokopplers OC1 und einem Widerstand R4 sowie dann über den Eingang des Optokopplers zu einem Anschluß B und dem anderen Anschluß des Widerstands R4 und danach über eine Diode D2 zu dem Anschluß (2), wodurch ein Ladesteuerstromkreis gebildet ist. Die Diode D1 dient dazu, bei eingeschaltetem Thyristor 5 das Auftreten von Hochspannung an dem Anschluß (1) zu verhindern. Die Wider­ stände R1 und R2 dienen als Spannungsteilerwiderstände in der Weise, daß zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des Thyristors 5 eine ausreichende Zündspannung erzielt werden kann. Die Widerstände R3 und R4 dienen als Spannungsteilerwiderstände, mit denen an dem Eingang des Optokopplers OC1 ein Sättigungszustand herbeigeführt wird. Die Diode D2 dient dazu, bei eingeschaltetem Thyristor das Zurückkehren von Hochspannung von der Kathode (8) des Thyristors zu dem Anschluß (1) zu verhindern. Wenn der Eingangsimpuls den Thyristor 5 zündet, wird der Thyri­ stor 5 eingeschaltet, so daß im Einschaltzustand eine Spannung von der Anode (7) des Thyristors 5 zu dessen Kathode (8) durchgeschaltet ist. Wenn der Optokoppler OC1 eingeschaltet wird, ist auch dessen Ausgang an Anschlüs­ sen CD eingeschaltet. Dadurch gelangt positive Spannung von dem Anschluß einer Gleichstromquelle E über eine Darlingtonschaltung aus Transistoren T1 und T2 zu einer Diode D3, um einen Kondensator C zu laden. Die Darlington­ schaltung aus den Transistoren kann durch einen MOS-Feld­ effekttransistor oder einen IGBT-Transistor ersetzt werden, da diese Transistoren die gleiche Funktion haben. Zum Steuern der Sättigung der Transistoren T1 und T2 ist in einen Eingangskreis an der Basis des Transistors T1 ein Widerstand R5 geschaltet. Die Diode D3 dient als Einwegschaltung in der Weise, daß die positive Spannung der Gleichstromquelle E nur den Kondensator C laden kann. Über die negativen Anschlüsse des Kondensators C und der Gleichstromquelle E ist ein Ladestromkreis geschlossen.

Wenn gemäß Fig. 2 an Anschlüsse (3) und (4) ein Abschalt­ impuls gemäß Fig. 3 angelegt wird, durchläuft der einge­ gebene Impuls Widerstände R6 und R7 und den Eingang eines Optokopplers OC2, wodurch der Optokoppler OC2 im Sättigungs­ zustand eingeschaltet wird. Die Widerstände R6 und R7 dienen als Eingangsimpuls-Spannungsteilwiderstände des Abschaltstromkreises 4. Wenn der Optokoppler OC2 eingeschaltet ist, gelangt die positive Ladespannung des Kondensators C über den Ausgang des Optokopplers OC2 zu einer Darlingtonschaltung aus Transistoren T3 und T4. Dadurch werden die Transistoren T3 und T4 in einen Sättigungszustand gesteuert, während die positive Spannung des Kondensators C über eine Diode D4 und die Kathode (8) des Thyristors 5 zur Anode (7) des Thyristors 5 gelangt. Der Emitter des Transistors T4 ist mit dem negativen Anschluß des Kondensators G verbunden, wodurch ein Entladestromkreis des Kondensators C gebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt wirkt an dem Thyristor 5 die umgekehrte bzw. Gegenspannung des Kondensators C. D.h., die positive Spannung des Kondensators C gelangt über die Kathode (8) und die Anode (7) des Thyristors 5 und die gesättigte Darlingtonschaltung aus den Transistoren T3 und T4 zu dem negativen Anschluß des Kondensators C, um eine Gegen­ spannungsentladung hervorzurufen, wobei der Thyristor 5 von dem Einschaltzustand in den Abschaltzustand umge­ schaltet und dadurch das Abschalten des Thyristors 5 erreicht wird. Ein Widerstand R9 dient dazu, die Transi­ storen T3 und T4 geerdet zu halten, während ein Widerstand R8 als Eingangswiderstand der Darlingtonschaltung aus den Transistoren T3 und T4 dient, die eine Sättigungsschal­ tung bilden. Die Darlingtonschaltung aus den Transistoren T3 und T4 kann durch einen MOS-Feldeffekttransistor oder einen IGBT-Transistor mit Eigenstrombegrenzung ersetzt werden, da deren Funktionen die gleichen sind. Die Diode D4 dient zur Entladung in einer Richtung und verhindert, daß Hochspannung von der Kathode (8) des Thyristors 5 zum negativen Anschluß des Kondensators G zurückkehrt. Die Gleichstromquelle 3 bzw. E ist eine herkömmliche Gleichstromquelle. Wenn ein Einschaltimpuls eingegeben wird, gelangt die Spannung der Gleichstromquelle E über die Transistoren T1 und T2 der Darlingtonschaltung zum Kondensator C, um diesen zu laden, während das Laden abgebrochen wird, wenn ein Abschaltimpuls eingegeben wird.

Es wird eine Thyristorsteuerschaltung angegeben, die als Eingangsstromkreise Einschaltstromkreise, einen Ab­ schaltstromkreis und eine Gleichstromquelle aufweist. Die Einschaltstromkreise sind derart ausgelegt, daß der Thyristor eingeschaltet wird und aus der Gleichstromquelle eine Energiespeichereinrichtung geladen wird. Der Abschalt­ stromkreis ist derart ausgelegt, daß bei dem Empfang eines Abschaltimpulses der Thyristor abgeschaltet wird. Die Gleichstromquelle ist zum Zuführen der von der Energie­ speichereinrichtung der Thyristorsteuerschaltung benötigten elektrischen Energie ausgelegt.

Claims (1)

1. Thyristorsteuerschaltung zum Steuern des Ein- und Abschal­ tens eines als Gleichstromschalter dienenden Thyristors, gekennzeichnet durch
   Einschaltstromkreise (1), die aus einem Zündstromkreis mit ersten Spannungsteilerwiderständen (R1, R2) für das Anlegen eines eingegebenen Einschaltimpulses als Zünd­ spannung zwischen die Steuerelektrode und die Kathode des Thyristors (5) und einem Ladesteuerstromkreis mit zweiten Spannungsteilerwiderständen (R3, R4) zum Anlegen des Einschaltimpulses an den Eingang eines ersten Opto­ kopplers (OC1) bestehen,
   einen Ladestromkreis (2) mit einer durch ein Aus­ gangssignal des ersten Optokopplers zur Sättigung ein­ schaltbaren ersten Darlingtonschaltung (T1, T2) für das Laden eines Energiespeicherkondensators (C) mittels einer Gleichstromquelle (3; E) und
   einen Abschaltstromkreis (4) mit einer zweiten Darling­ tonschaltung (T3, T4) , die an dem Kollektor mit der Anode des Thyristors und an dem Emitter mit dem negativen An­ schluß des Kondensators verbunden ist und die durch ein Ausgangssignal eines zweiten Optokopplers (OC2), das durch Zuführen eines Abschaltimpulses zu dessen Eingang erzeugt wird, zum Parallelschalten des geladenen Konden­ sators zur Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors in den Sättigungszustand einschaltbar ist.