DE4033348A1 - Thyristorsteuerschaltung - Google Patents
ThyristorsteuerschaltungInfo
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- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
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- H03K17/73—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region for dc voltages or currents
- H03K17/732—Measures for enabling turn-off
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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)
- 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.
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STEINKE, J.: Schnelles Schalten mit dem Abschaltthyristor, IN: Elektrische Energie- Technik, 30. Jahrgang 1985, Nr. 1, S. 36-41 * |
Also Published As
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