SE470297B - Method of igniting a thyristor and a thyristor connection with control device for igniting a thyristor - Google Patents
Method of igniting a thyristor and a thyristor connection with control device for igniting a thyristorInfo
- Publication number
- SE470297B SE470297B SE9201813A SE9201813A SE470297B SE 470297 B SE470297 B SE 470297B SE 9201813 A SE9201813 A SE 9201813A SE 9201813 A SE9201813 A SE 9201813A SE 470297 B SE470297 B SE 470297B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- thyristor
- ignition
- voltage
- control signal
- signal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000001795 light effect Effects 0.000 description 2
- 101100129922 Caenorhabditis elegans pig-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100520057 Drosophila melanogaster Pig1 gene Proteins 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/04—Modifications for accelerating switching
- H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/0412—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
Landscapes
- Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
15 20~ 25 30 35 40 47Ü 297 2 och genererar laddningsbärare i tillräcklig mängd för att tyristorn skall tända. Den senare formen av tändning kallas direkt ljuständning. 20 ~ 25 30 35 40 47Ü 297 2 and generates charge carriers in sufficient quantity for the thyristor to ignite. The latter form of ignition is called direct light ignition.
Det har vid direkt ljuständning av tyristorer visat sig att vid tändning under den första delen av ett blockspänningsin- tervall, vilket föregås av ett spärrspänningsintervall, blockspänningen måste ha uppnått ett högt värde innan tänd- ning är möjlig. Detta värde har visat sig vara väsentligt högre än den spänning, vid vilken tändning under motsvarande förhållanden är möjlig om tyristorn tänds vid likspänning, dvs utan ett föregående spärrspänningsintervall. Pâ motsva- rande sätt har det visat sig att vid en växelspänning över tyristorn tändning av tyristorn inte är möjlig under ett intervall före blockspänningens nollgenomgång vid slutet av blockspänningsintervallet.It has been found in direct light ignition of thyristors that when ignited during the first part of a block voltage interval, which is preceded by a blocking voltage interval, the block voltage must have reached a high value before ignition is possible. This value has been found to be significantly higher than the voltage at which ignition under corresponding conditions is possible if the thyristor is turned on at direct voltage, ie without a previous cut-off voltage range. Correspondingly, it has been found that at an alternating voltage across the thyristor ignition of the thyristor is not possible during an interval before the zero voltage crossing of the block voltage at the end of the block voltage interval.
Detta fenomen kan innebära en icke önskvärd begränsning av tyristorns arbetsområde, dvs av det styrvinkelomràde inom vilket tyristorn kan arbeta.This phenomenon may involve an undesirable limitation of the working range of the thyristor, i.e. of the control angle range within which the thyristor can operate.
Det har visat sig att fenomenet är speciellt markant vid mycket högspända tyristorer, t ex tyristorer för kraftöver- föring med hjälp av högspänd likström. Likaså är problemet störst vid lága temperaturer.It has been shown that the phenomenon is particularly marked in very high-voltage thyristors, eg thyristors for power transmission using high-voltage direct current. Likewise, the problem is greatest at low temperatures.
Samma problem har visat sig uppträda även vid tyristorer som pàtrycks varannan halvvàg av en växelspänning, dvs sådana tyristorer som enbart utsätts för blockspänning och inte för spärrspänning. Problemet har vidare visat sig vid elektriskt tända tyristorer som tillförs tändpulser med lág effekt.The same problem has been found to occur also with thyristors which are pressed every other halfway by an alternating voltage, ie such thyristors which are only exposed to block voltage and not to blocking voltage. The problem has also been shown in electrically lit thyristors which are supplied with low-power ignition pulses.
REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen avser att åstadkomma ett förfarande och en anordning som gör det möjligt att vid tyristorer av alla slag, alltsà även vid direkt ljustända tyristorer, åstad- komma säker tändning vid växelspänning, både nära början och nära slutet av ett blockspänningsintervall.DISCLOSURE OF THE INVENTION The invention aims to provide a method and a device which make it possible to produce safe ignition at alternating voltage at alternating voltage, both near the beginning and near the end of a block voltage range, with thyristors of all kinds, i.e. even with directly lit thyristors.
Vad_som kännetecknar ett förfarande och en tyristorkoppling enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav. 10 15 20- 25 30 35 40 3 4 7 Û 2 9 7 FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifogade figurer l-6. Fig l visar en känd tyristor anordnad för direkt ljuständning. Fig 2 åskådliggör det problem på vilket uppfinningen erbjuder en lösning. Fig 3 visar principen för tändning enligt uppfinningen vid bör- jan av ett blockspänningsintervall. Fig 4 visar ett alterna- tivt tändförfarande enligt upfinningen. Fig 5a och fig 5b visar tvà alternativa tändförfaranden enligt uppfinningen för tändning vid slutet av ett blockspänningsintervall. Fig 6a visar schematiskt en nätkommuterad strömriktare av det slag där uppfinningen kan tillämpas. Fig 6b och fig 6c visar schematiskt två utföringsformer av styrkretsar för en ström- riktartyristor vid en strömriktare enligt uppfinningen.What characterizes a method and a thyristor coupling according to the invention is apparent from the appended claims. DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention will be described in more detail in the following in connection with the accompanying figures 1-6. Fig. 1 shows a known thyristor arranged for direct lighting. Fig. 2 illustrates the problem to which the invention offers a solution. Fig. 3 shows the principle of ignition according to the invention at the beginning of a block voltage range. Fig. 4 shows an alternative ignition method according to the invention. Fig. 5a and Fig. 5b show two alternative ignition methods according to the invention for ignition at the end of a block voltage range. Fig. 6a schematically shows a mains-commutated converter of the type in which the invention can be applied. Fig. 6b and Fig. 6c schematically show two embodiments of control circuits for a converter thyristor at a converter according to the invention.
BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Pig 1 visar en för direkt ljuständning anordnad tyristor, exempelvis en tyristor för användning i en nätkommuterad strömriktare för kraftöverföring med hjälp av högspänd lik- ström. Tyristorn är utbildad i en kiselskiva och har ett svagt n-dopat relativt tjockt basomràde 1, vilket tar upp huvuddelen av tyristorns block- och spärrspänning och omges av p-dopade omràden 2 och 7. Området 2 utgör tyristorns p- bas (styrskikt), och i omràdet är tyristorns kraftigt n-do- pade katodemitteromràde 3 utbildat. En katodkontakt 4 gör kontakt med området 3 och även omràdet 2 (kortsluten emit- ter). Området 7 utgör tillsammans med det kraftigare p-do- pade omrâdet 8 tyristorns anod, vilken är kontakterad av en anodkontakt 9.DESCRIPTION OF EMBODIMENT EXAMPLE Pig 1 shows a thyristor arranged for direct lighting, for example a thyristor for use in a mains-commutated converter for power transmission by means of high-voltage direct current. The thyristor is formed in a silicon wafer and has a weakly n-doped relatively thick base region 1, which absorbs most of the thyristor's block and barrier voltage and is surrounded by p-doped regions 2 and 7. The region 2 constitutes the thyristor's p-base (control layer). and in the area, the thyristor's strongly n-doped cathode emitter area 3 is formed. A cathode contact 4 makes contact with the area 3 and also the area 2 (short-circuited emitter). The area 7 together with the more strongly p-doped area 8 constitutes the anode of the thyristor, which is contacted by an anode contact 9.
Vid spärrspänning över tyristorn - katoden 4 positiv rela- tivt anoden 9 - utbildas ett utarmningsomràde pà ömse sidor om tyristorns anodövergång Jl, och på grund av den svagare dopningen i området 1 huvudsakligen i detta område. Vid blockspänning över tyristorn - anoden 9 positiv relativt katoden 4 - utbildas ett utarmningsomràde pà ömse sidor om tyristorns blockövergàng J2, och även i detta fall huvudsak- ligen i området 1 på grund av den svagare dopningen i detta omrâde. 10 15 20' 25 30 35 40 470 297 4 Kontakten 4 är försedd med en central öppning 5, genom vil- ken pà känt sätt ljuspulser 6 kan tillföras tyristorn, exem- pelvis via en icke visad ljusledare, för tändning av tyris- torn vid önskat tillfälle under det intervall blockspänning pátrycks tyristorn (blockspänningsintervallet)_ Det omràde av tyristorskivan, där ljuspulserna faller in mot skivan, utgör tyristorns tändomràde. Detta kan pà i och för sig känt sätt vara utformat för styrning av tyristorns tändförlopp, t ex med s k “amplifying gate" i ett eller flera steg.At blocking voltage across the thyristor - the cathode 4 positive relative to the anode 9 - a depletion area is formed on both sides of the anode junction J1 of the thyristor, and due to the weaker doping in the area 1 mainly in this area. At block voltage across the thyristor - the anode 9 positive relative to the cathode 4 - an depletion area is formed on both sides of the thyristor block junction J2, and also in this case mainly in the area 1 due to the weaker doping in this area. 10 15 20 '25 30 35 40 470 297 4 The contact 4 is provided with a central opening 5, through which in a known manner light pulses 6 can be applied to the thyristor, for example via a light guide (not shown), for lighting the thyristor at the desired time during the interval of the block voltage is applied to the thyristor (the block voltage interval) - The area of the thyristor disk where the light pulses fall towards the disk constitutes the ignition area of the thyristor. This can in a manner known per se be designed for controlling the ignition course of the thyristor, for example with a so-called "amplifying gate" in one or more steps.
Fig 2 visar blockspänningen uu över en typisk direkt ljus- tänd tyristor. Tyristorn pàtrycks en växelspänning, och figuren visar alltså spänningen under dess positiva halvpe- riod, dvs under tyristorns blockspänningsintervall. De hel- dragna linjerna visar för tre olika spänningsamplituder de spänningsomràden för vilka tändning av tyristorn är möjlig.Fig. 2 shows the block voltage uu across a typical directly lit thyristor. The thyristor is applied to an alternating voltage, and the figure thus shows the voltage during its positive half-period, ie during the thyristor's block voltage range. The solid lines show for three different voltage amplitudes the voltage ranges for which ignition of the thyristor is possible.
För de spänningsvärden som markeras av de streckade linjerna är tändning inte möjlig. Som framgàr av figuren är tändning inte möjlig under den första och den sista delen av block- spänningsintervallet. Detta förhållande innebär en väsentlig begränsning av en tyristors regleromràde. Vidare framgår att det krävs högre tyristorspänning för att tyristorn skall kunna tändas ju större växelspänningsamplituden är. Vidare framgår att, speciellt vid högre värden pà växelspännings- amplituden, en väsentligt högre tyristorspänning krävs för tändning än den tyristorspänning (typiskt något eller nâgra fà tiotal V) som är tillräcklig för tändning vid likspänning över tyristorn.For the voltage values marked by the dashed lines, ignition is not possible. As shown in the figure, ignition is not possible during the first and last part of the block voltage range. This relationship means a significant limitation of a thyristor's control area. Furthermore, it appears that a higher thyristor voltage is required for the thyristor to be able to ignite the larger the AC amplitude. Furthermore, it appears that, especially at higher values of the AC amplitude, a significantly higher thyristor voltage is required for ignition than the thyristor voltage (typically a few or a few tens of V) which is sufficient for ignition at DC voltage across the thyristor.
Fig 3 àskàdliggör ett förfarande enligt uppfinningen för tändning av en direkt ljuständ tyristor. Figuren visar tyristorspänningen u som funktion av tiden t. Spänningen är negativ före t=O och positiv därefter. Vid t=0 slutar alltså tyristorns spärrspänningsintervall och dess blockspännings- intervall börjar. Före spänningens nollgenomgàng tillförs tyristorn en första styrpuls SP1 med en varaktighet tpl och vid en sàdan tidpunkt att pulsen avslutas tiden tb före nollgenomgàngen. Efter nollgenomgángen tillförs tyristorn en andra styrpuls (tändpuls) SP2 vid tiden t=ta efter nollge- nomgángen och med en varaktighet tpg. Ljuspulserna SP1 och SP2 har i det visade exemplet samma amplitud (ljuseffekt), som vid en typisk högspänningstyristor för direkt ljuständ- ning kan vara t ex 20 mW. Pulsen SP1 kan (vid 5OHz-drift) ha 10 15 20- 25 30 35 40 5 4?n 297 en varaktighet tpl på exempelvis 100 - 200 ps och avslutas (tiden tb) före spänningens nollgenomgàng, företrädesvis tidigast cirka 100 ps före nollgenomgàngen.Fig. 3 illustrates a method according to the invention for lighting a direct light-switched thyristor. The figure shows the thyristor voltage u as a function of time t. The voltage is negative before t = 0 and positive thereafter. Thus, at t = 0, the blocking voltage interval of the thyristor ends and its block voltage interval begins. Before the zero crossing of the voltage, the thyristor is applied to a first control pulse SP1 with a duration tpl and at such a time that the pulse ends the time tb before the zero crossing. After the zero crossing, a second control pulse (ignition pulse) SP2 is applied to the thyristor at time t = ta after the zero crossing and with a duration tpg. In the example shown, the light pulses SP1 and SP2 have the same amplitude (light power), which in a typical high-voltage thyristor for direct light switching can be, for example, 20 mW. The pulse SP1 can (in the case of 5OHz operation) have a duration tpl of, for example, 100 - 200 ps and terminates (time tb) before the zero crossing of the voltage, preferably at the earliest about 100 ps before the zero crossing.
Det har visat sig att enligt uppfinningen säker tändning kan göras vid väsentligt lägre tyristorspänning, dvs väsentligt tidigare efter tyristorspänningens nollgenomgång, än vad som hittills varit möjligt, och detta även vid låg drifttempera- tur. Detta innebär en betydelsefull utvidgning av tyristorns arbetsområde. Uppfinningen ger speciellt stora fördelar vid högspänningstyristorer. Vid sådana är nämligen laddningsbä- rarlivslängden hög, dvs genereringen av laddningsbärare, och därmed läckströmmen, är låg.It has been found that according to the invention safe ignition can be made at a significantly lower thyristor voltage, ie significantly earlier after the zero crossing of the thyristor voltage, than has hitherto been possible, and this even at low operating temperature. This means a significant expansion of the thyristor's working area. The invention offers particularly great advantages in high voltage thyristors. Namely, in such cases the charge carrier life is high, ie the generation of charge carrier, and thus the leakage current, is low.
Orsaken till de inledningsvis nämnda problemen är av allt att döma att tyristorns anodövergång (Jl i fig 1) under tyristorns spärrspänningsintervall är spärrande, dvs vid övergången utbildas ett utarmningsområde som tar upp spärr- spänningen över övergången. Ett utarmningsomràde fungerar på känt sätt som en (spänningsberoende) kapacitans, gángens kapacitans är alltså uppladdad med en viss laddning. Övergången kan endast urladdas av den anodström (kapacitiv ström och läckström) som passerar övergången. Denna urladd- ning tar viss tid, och innan anodövergången är urladdad kan och över- tyristorn inte tändas. Denna teori förklarar på ett till- fredsställande sätt samtliga gjorda iakttagelser. Den första styrpulsen enligt uppfinningen genererar laddningsbärare, vilka orsakar en ökad anodström, som i sin tur helt eller delvis urladdar tyristorns anodövergàng före tyristorspän- ningens nollgenomgàng. Sá snart tyristorspänningen blir positiv efter nollgenomgången är alltså tyristorn klar för tändning och kan tändas så snart tyristorspänningen uppnår ett lågt värde, jämförbart med den minsta tyristorspänning som krävs för tändning från likspänning.The cause of the problems mentioned in the introduction is apparently that the anode junction of the thyristor (J1 in Fig. 1) is blocking during the barrier voltage interval of the thyristor, ie at the junction a depletion area is formed which absorbs the blocking voltage across the junction. A depletion region functions in a known manner as a (voltage-dependent) capacitance, the capacitance of the passage is thus charged with a certain charge. The junction can only be discharged by the anode current (capacitive current and leakage current) passing through the junction. This discharge takes some time, and before the anode junction is discharged, the over-thyristor cannot be lit. This theory satisfactorily explains all the observations made. The first control pulse according to the invention generates charge carriers, which cause an increased anode current, which in turn completely or partially discharges the anode junction of the thyristor before the zero passage of the thyristor voltage. As soon as the thyristor voltage becomes positive after the zero crossing, the thyristor is ready for ignition and can be ignited as soon as the thyristor voltage reaches a low value, comparable to the minimum thyristor voltage required for ignition from direct voltage.
Fig 4 åskådliggör ett alternativt förfarande enligt uppfin- ningen för tändning av en tyristor. Enligt detta avges först en styrpuls SPl med låg amplitud (ljuseffekt) för urladdning av tyristorn och därefter en andra styrpuls SP2 med högre amplitud för tändning av tyristorn. Som visas i fig 4 ges den första styrpulsen SPl före nollgenomgàngen hos tyristor- spänningen. Den kan vara under den sista kvartsperioden före nollgenomgàngen. Den första styrpulsens ljuseffekt kan väl- 10 15 20- 25 30 35 40 470 297 6 jas så låg att den med säkerhet inte orsakar tändning av tyristorn, t ex 1 mW. Den andra pulsens effekt kan vara 20 mW. Eventuellt behöver inte den första pulsen avslutas före tyristorspänningens nollgenomgàng utan kan fortsätta till dess att den andra styrpulsen SP2 kommer.Fig. 4 illustrates an alternative method according to the invention for igniting a thyristor. According to this, first a low amplitude control pulse SP1 (light power) is emitted to discharge the thyristor and then a second higher amplitude control pulse SP2 for igniting the thyristor. As shown in Fig. 4, the first control pulse SP1 is given before the zero crossing of the thyristor voltage. It may be during the last quarter of an hour before the zero review. The light power of the first control pulse can be selected so low that it certainly does not cause ignition of the thyristor, for example 1 mW. The power of the second pulse can be 20 mW. The first pulse may not need to be terminated before the zero passage of the thyristor voltage but may continue until the second control pulse SP2 arrives.
Det visar sig att en uppladdning av tyristorns anodövergàng kan äga rum inte blott under tyristorns spärrspänningsinter- vall utan även - på grund av den kapacitiva strömmen genom tyristorn - under den senare delen av tyristorns blockspän- ningsintervall då blockspänningen är avtagande. Vid växel- riktardrift hos en nätkommuterad strömriktare tänds en tyristor under den senare delen av sitt blockspänningsinter- vall, och även vid detta driftfall kan alltså tändningen fördröjas eller omöjliggöras på grund av den uppladdade spärrövergàngen, vilket med stor sannolikhet leder till driftstörning. Fig 5 visar schematiskt tyristorspänningen up under blockspänningsintervallet. Härvid kan enligt uppfin- ningen en första styrpuls SPl för urladdning av spärröver- gången avges till tyristorn före tändpulsen SP2. Den första styrpulsen SPl kan antingen vara separat som i fig Sa eller direkt ansluta till tändpulsen SP2 som i fig 5b. I båda fal- len måste dock den första styrpulsens amplitud (ljuseffekt) vara så låg att denna puls med säkerhet inte orsakar tänd- ning av tyristorn.It turns out that a charging of the thyristor anode junction can take place not only during the thyristor's cut-off voltage range but also - due to the capacitive current through the thyristor - during the latter part of the thyristor's block voltage interval when the block voltage is decreasing. During inverter operation of a mains-commutated converter, a thyristor is ignited during the latter part of its block voltage range, and even in this operating case the ignition can be delayed or impossible due to the charged barrier transition, which in all probability leads to malfunction. Fig. 5 schematically shows the thyristor voltage up during the block voltage interval. According to the invention, a first control pulse SP1 for discharging the blocking transition can be delivered to the thyristor before the ignition pulse SP2. The first control pulse SP1 can either be separate as in Fig. 5a or directly connected to the ignition pulse SP2 as in Fig. 5b. In both cases, however, the amplitude (light effect) of the first control pulse must be so low that this pulse certainly does not cause the thyristor to ignite.
Pig 6a visar schematiskt en nätkommuterad tyristorströmrik- tare med växelspänningsuttag R, S, T för anslutning till ett trefasigt växelspänningskraftnät och med likspänningsuttag P och N för anslutning till ett likspänningsnät, t ex en lik- strömsledning för kraftöverföring med hjälp av högspänd lik- ström, eller en likströmsbelastning. Strömriktaren har tyristorventilerna Tl - T6. Varje ventil innefattar en direkt ljuständ tyristor (och är i figuren visad som en sådan) eller en seriekoppling av ett flertal sådana tyris- torer. Ett styrpulsdon SPD är anordnat att avge styrpulser till tyristorerna via ljusledare Fl - F6. Styrpulsdonet tillförs en växelspänning uAC som till sitt fasläge avbildar trefasnätets spänning och ur vilken spänningen över varje ventil kan härledas. Styrpulsdonet tillförs även en styrsig- nal ug för styrning av strömriktarens styrvinkel, dvs faslä- get hos de tändpulser som tillförs strömriktarens tyristor- ventiler. 10 15 20- 25 30 35 40 7 470 297 Fig 6b visar ett exempel på hur styrpulsdonet vid en ström- riktare enligt uppfinningen kan vara uppbyggt. Styrpulsdonet är anordnat att tända tyristorerna enligt den ovan i anslut- ning till fig 3 beskrivna principen. Figur 6b visar kret- sarna för tändning av en av strömriktarens sex tyristorven- tiler, visad med T i figuren. Analoga kretsar är anordnade för de övriga strömriktarventilerna. Ett icke visat mätdon, t ex en spänningsdelare, bildar en signal uT som motsvarar spänningen över tyristorventilen. Signalen tillförs en ingång hos en differentialförstärkare ll. Till förstärkarens andra ingång matas en signal ul som motsvarar absolutvärdet hos den tyristorspänning vid vilken styrpulsen SP1 skall börja (se fig 3). Förstärkarens ll utsignal tillförs en nivávippa 12, vars utsignal slår om frán "O" till "l" när uT = ul. Vippans 12 utsignal tillförs en pulsgivare 13, som avger en puls p2 med längden tpl. Denna puls tillförs en ELLER-krets 14. Trefasspänningen uAC och styrsignalen uc (se fig 6a) tillförs ett styrdon SD, anordnat att avge tändpul- ser med önskade faslägen för tändning av de sex tyristorven- tilerna. Tändpulsen pl för ventilen T tillförs en andra ingång hos ELLER-kretsen 14. Sistnämnda krets avger sin utsignal till en lysdiod 16 via en förstärkare 15. Lysdio- dens utsända ljussignal tillförs tyristorn (eller tyristo- rerna) i ventilen T via icke visade ljusledare.Fig. 6a schematically shows a mains-commutated thyristor converter with alternating voltage socket R, S, T for connection to a three-phase alternating voltage power grid and with direct voltage socket P and N for connection to a direct voltage network, eg a direct current line for power transmission by means of high-voltage direct current or a DC load. The converter has thyristor valves T1 - T6. Each valve comprises a direct light bulb thyristor (and is shown in the figure as such) or a series connection of a plurality of such thyristors. A control pulse device SPD is arranged to deliver control pulses to the thyristors via light conductors F1 - F6. The control pulse device is supplied with an alternating voltage uAC which, in its phase position, depicts the voltage of the three-phase network and from which the voltage across each valve can be derived. The control pulse device is also supplied with a control signal and for controlling the control angle of the inverter, ie the phase position of the ignition pulses supplied to the inverter thyristor valves. Fig. 6b shows an example of how the control pulse device in a converter according to the invention can be constructed. The control pulse device is arranged to turn on the thyristors according to the principle described above in connection with Fig. 3. Figure 6b shows the circuits for lighting one of the converter's six thyristor valves, shown by T in the figure. Analog circuits are provided for the other converter valves. A measuring device (not shown), for example a voltage divider, forms a signal uT which corresponds to the voltage across the thyristor valve. The signal is applied to an input of a differential amplifier II. A signal ul corresponding to the absolute value of the thyristor voltage at which the control pulse SP1 is to start is supplied to the second input of the amplifier (see Fig. 3). The output signal of the amplifier 11 is applied to a level switch 12, the output signal of which switches from "0" to "1" when uT = ul. The output signal of the flip-flop 12 is applied to a encoder 13, which emits a pulse p2 with the length tpl. This pulse is applied to an OR circuit 14. The three-phase voltage uAC and the control signal uc (see Fig. 6a) are applied to a control device SD, arranged to emit ignition pulses with desired phase positions for ignition of the six thyristor valves. The ignition pulse p1 for the valve T is applied to a second input of the OR circuit 14. The latter circuit emits its output signal to an LED 16 via an amplifier 15. The emitted light signal of the LED is supplied to the thyristor (or thyristors) in the valve T via light guides (not shown).
Vid t = - (tpl + tb) (se fig 3), dvs när u = ul , slår vip- pans 12 utsignal om till “1", och pulsgivaren 13 styr via ELLER-kretsen 14 och förstärkaren 15 lysdioden 16 att avge styrpulsen SP1. Vid t = ta avger styrdonet SD pulsen pl, vilken på motsvarande sätt bringar lysdioden att avge pulsen SP2 för tändning av tyristorventilen.At t = - (tpl + tb) (see Fig. 3), ie when u = ul, the output signal of the flip-flop 12 switches to "1", and the encoder 13 controls via the OR circuit 14 and the amplifier 15 the LED 16 to emit the control pulse At t = ta, the controller SD emits the pulse p1, which in a corresponding manner causes the LED to emit the pulse SP2 to ignite the thyristor valve.
Figur 6c visar en alternativ utföringsform av styrkretsarna vid en strömriktare enligt uppfinningen, anordnad att arbeta enligt den i fig 4, Sa och 5b visade principen. Ventilspän- -ningen uy tillförs en beräkningskrets BC anordnad att alstra en signal b som motsvarar aktuell tid, uttryckt i elektriska grader. Signalen b är kontinuerligt växande och är noll vid blockspänningsintervallets början (t = O i fig 4), negativ dessförinnan och positiv därefter. En styrvinkelgenererande krets AC tillförs styrsignalen uc och genererar en konstant positiv signal a, vilken motsvarar önskad styrvinkel för 10 15 20 25 30 35 40 470 297 8 strömriktaren, dvs tidpunkten för tändning av tyristorven- tilen, räknat frán blockspänningsintervallets början och uttryckt i elektriska grader. En differentialförstärkare 21 bildar skillnaden b-a, vilken tillförs nivávippor 22 och 23.Figure 6c shows an alternative embodiment of the control circuits of a converter according to the invention, arranged to operate according to the principle shown in Figures 4, 5a and 5b. The valve voltage uy is applied to a calculation circuit BC arranged to generate a signal b corresponding to the current time, expressed in electrical degrees. The signal b is continuously growing and is zero at the beginning of the block voltage interval (t = 0 in Fig. 4), negative before that and positive thereafter. A control angle generating circuit AC is applied to the control signal uc and generates a constant positive signal a, which corresponds to the desired control angle of the converter, i.e. the time of ignition of the thyristor valve, calculated from the beginning of the block voltage interval and expressed in electrical degrees . A differential amplifier 21 forms the difference b-a, which is applied to level switches 22 and 23.
Vippan 23 slàr om till "l" vid ett så valt negativt värde hos signalen b-a att det motsvarar den önskade tidpunkten för starten av styrpulsen SPI (fig 4). Denna tidpunkt kan exempelvis vara sà vald att pulsen SPl startar cirka 90 elektriska grader före tändpulsen SP2. Utsignalen från vip- pan 23 tillförs en pulsgivare 25, vilken avger en puls med den önskade längden hos pulsen SPl. Via en förstärkare 27, en diod 29 och ett motstånd 30 styr givaren 25 lysdioden 16 att avge en ljuspuls till tyristorerna i ventilen T. Resis- tansen hos motståndet 30 är sà vald att ljuspulsen får den önskade làga ljusintensiteten, så hög att önskad urladdning hos tyristorernas anodövergàngar erhålles men så làg att tändning av tyristorerna inte kan ske.The flip-flop 23 switches to "1" at such a selected negative value of the signal b-a that it corresponds to the desired time for the start of the control pulse SPI (Fig. 4). This time may, for example, be so selected that the pulse SP1 starts approximately 90 electrical degrees before the ignition pulse SP2. The output signal from the flip-flop 23 is applied to a pulse sensor 25, which emits a pulse with the desired length of the pulse SP1. Via an amplifier 27, a diode 29 and a resistor 30, the sensor 25 controls the LED 16 to emit a light pulse to the thyristors in the valve T. The resistance of the resistor 30 is chosen so that the light pulse has the desired low light intensity, so high that the desired discharge of the anode transitions of the thyristors are obtained but so low that ignition of the thyristors cannot take place.
I det önskade tändögonblicket är b=a. Vippans 22 utsignal slár då om till "1“, varvid via pulsgivaren 24, förstärkaren 26 och dioden 28 en sådan strömpuls avges till lysdioden 16 att denna avger den önskade tändpulsen SP2 med så hög ampli- tud/ljusintensitet att tyristorerna i ventilen T tänds.At the desired ignition moment, b = a. The output signal of the flip-flop 22 then switches to "1", whereby via the encoder 24, the amplifier 26 and the diode 28 such a current pulse is emitted to the LED 16 that it emits the desired ignition pulse SP2 with such a high amplitude / light intensity that the thyristors in the valve T are ignited.
De ovan beskrivna utföringsformerna utgör endast exempel pà förfaranden och kopplingar enligt uppfinningen. Ett stort antal andra utföringsformer är tänkbara inom ramen för upp- finningen. Uppfinningen har sin primära tillämpning vid direkt ljustända tyristorer, där de ovan nämnda problemen är störst. Vid elektriskt tända tyristorer är oftast den till- gängliga styrsignaleffekten stor jämfört med vad som är fal- let med optiska styrsignaler. Den elektriska styrsignalen àstadkommer därför normalt en så snabb urladdning av spärr- övergången att de ovan nämnda problemen aldrig uppträder.The embodiments described above are only examples of methods and couplings according to the invention. A large number of other embodiments are conceivable within the scope of the invention. The invention has its primary application in direct light-emitting thyristors, where the above-mentioned problems are greatest. With electrically lit thyristors, the available control signal power is usually large compared with what is the case with optical control signals. The electrical control signal therefore normally causes such a rapid discharge of the barrier transition that the above-mentioned problems never occur.
Vid sådana elektriskt tända tyristorer där den tillgängliga tändpulseffekten är làg kan dock ett förfarande och en kopp- ling enligt uppfinningen med fördel användas och ger där samma typ av fördelar som vid direkt ljustända tyristorer.In such electrically lit thyristors where the available ignition pulse power is low, however, a method and a coupling according to the invention can be used to advantage and provide the same type of advantages as in the case of directly light-lit thyristors.
Enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen utgörs den extra styrsignalen av en kontinuerlig signal av sà làg amplitud/ljuseffekt att den inte kan orsaka tändning av tyristorn. f»According to an alternative embodiment of the invention, the additional control signal consists of a continuous signal of such a low amplitude / light effect that it cannot cause ignition of the thyristor. f »
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9201813A SE470297B (en) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | Method of igniting a thyristor and a thyristor connection with control device for igniting a thyristor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9201813A SE470297B (en) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | Method of igniting a thyristor and a thyristor connection with control device for igniting a thyristor |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9201813D0 SE9201813D0 (en) | 1992-06-12 |
| SE9201813L SE9201813L (en) | 1993-12-13 |
| SE470297B true SE470297B (en) | 1994-01-10 |
Family
ID=20386483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9201813A SE470297B (en) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | Method of igniting a thyristor and a thyristor connection with control device for igniting a thyristor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE470297B (en) |
-
1992
- 1992-06-12 SE SE9201813A patent/SE470297B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9201813L (en) | 1993-12-13 |
| SE9201813D0 (en) | 1992-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5210479A (en) | Drive circuit for an insulated gate transistor having overcurrent detecting and adjusting circuits | |
| US6242968B1 (en) | Semiconductor power converting apparatus | |
| US6937483B2 (en) | Device and method of commutation control for an isolated boost converter | |
| AU2018220119B2 (en) | Protection circuit, oscillation compensation circuit and power supply circuit in solid state pulse modulator | |
| US7449668B2 (en) | Optically powered drive circuit and method for controlling a semiconductor switch | |
| TWI661675B (en) | Driving circuit for power semiconductor switch | |
| JPH11285238A (en) | Gate drive circuit for semiconductor device of insulating gate type and power converter device | |
| EP1037387B1 (en) | Stabilized gate driver | |
| US4597038A (en) | Switching overlap protection by control gate impedance monitoring | |
| US4899088A (en) | Power control circuit for inductive loads | |
| US4904889A (en) | Circuit for driving electronic devices with a low supply voltage | |
| KR101172740B1 (en) | Drive circuit for semiconductor switch of pulse power generator | |
| CN115276388A (en) | Single-tube surge current suppression circuit started by pulse load | |
| SE470297B (en) | Method of igniting a thyristor and a thyristor connection with control device for igniting a thyristor | |
| US4503359A (en) | Discharge lamp lighting device | |
| JPH10337046A (en) | Power conversion device | |
| KR100807547B1 (en) | A drive circuit of a semiconductor switch for an inverter | |
| FI105509B (en) | The driver circuit | |
| US11343887B2 (en) | Adaptive bleeder control method and circuit | |
| JP2011024368A (en) | Drive circuit and driving method of power semiconductor | |
| US6710474B2 (en) | Circuit arrangement for switching on a partial circuit arrangement | |
| SU1744772A1 (en) | Method of turn-off of blanked thyristor | |
| EP0789445B1 (en) | Electric power converter | |
| KR101177554B1 (en) | Start-up circuit for power supply | |
| JPS62189972A (en) | Gate drive method for self-arc-extinguishing thyrister |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAL | Patent in force |
Ref document number: 9201813-4 Format of ref document f/p: F |
|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 9201813-4 Format of ref document f/p: F |