DE1613631A1

DE1613631A1 - Triggerschaltung fuer Thyristorketten

Info

Publication number: DE1613631A1
Application number: DE19671613631
Authority: DE
Inventors: Johanson-Brown Michael John
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1966-05-06
Filing date: 1967-05-05
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB1164841A; US3502910A

Description

5. Mai 1967

10848 - H/We

THE ENGLISH ELECTRIC COMPANY LIMITED, London W.C. /England

Triggerschaltung für Thyristorketten

Die Erfindung betrifft eine Triggerschaltung zur gleichzeitigen Zündung einer oder mehrerer an einer Süßeren Spannungsquelle liegenden bzw. liegender Kette (n) von in Reihe geschalteten Thyristoren.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Anwendung bei der Verwendung von Reihenschaltungsthyristorketten anstelle von Hochspannungsquecksilberdampf-Stromrichtern in Hochspannungs-Gleichstrom-Stromrichtern. Hierbei müssen sämtliche Thyristoren im wesentlichen gleichzeitig mit dem Anlegen eines Taatsteuerimpulses im Zeitpunkt der gewünschten Stromleitung gezündet werden, wobei die Impulsquelle für diesen ZUndimpuls sich gewöhnlich auf oder nahe Erdpotential befindet. 9a einige der Thyristoren sich normalerweise auf

erheblich oberhalb Erdpotential liegenden Spannung, beispielsweise 100 kV oder mehr befinden, müßten die Vorrichtungen zur Zündung dieser Thyristoren für diese hohe Spannung isoliert sein; die Kosten einer derartigen Isolation sind erheblieh und nehmen mit zunehmender Spannung zu.

Oemäö der Erfindung kennzeichnet sich eine Triggerschaltung durch eine Anzahl von Irapulstransformatoren in Kaskadenschaltung, derart* daß Jeweils die Sekundärwicklung eines Transformators mit der Primärwicklung eines anderen verbunden 1st, wobei jeweils Jeder Transistor einer Gruppe der Thyristoren zugeordnet 1st und Jeweils jeder Thyristor einer Gruppe eine besondere, alt seiner Torelektrode und seiner K£hode verbundene Leitung aufweist, die Induktiv mit dem zugehörigen Transform «or gekoppelt 1st, sowie durch Steuervorrichtungen zum Anlegen eines ZUndinpulses an die Primärwicklung eines der Transferakzeu* derart daß sämtliche Thyristoren im wesentlichen gleichzeitig miteinander gezündet werden.

Die mit der Torelektrode und der Kathode jedes Thyristors verbundenen und mit dem zugeordneten Impulstransformator induktiv gekoppelten Leitungen können entweder Hilfswicklung·» an den in Kaskade geschalteten Impulstransformatoren,

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oder aber Kilfswicklungen an Isoliertransforraatoran sein, deren jeder mit einem der In Kaskade geschalteten Transformatoren gekoppelt ist. Bei der Triggerschaltung gen&fi der Erfindung brauchen die zur Zündung der Thyristoren dienenden Vorrichtungen, d.h. in diesem Falle die Impulstransformator«^ in der Isolation zwischen ihren Wicklungen nur für einen Bruchteil der an der gesamten Thyristor-Reihenschaltungskette abfallenden Spannung ausgelegt zu sein. - *

In folgenden werden AusfUhrungsbelsplele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen

Flg. 1 eine Thyristor-Trlggersahaltung gemäß einer AusfUhrungafor« der Erfindung;

Fig. 2 eine Triggerschaltung genau einer anderen AuafUhrungsfore der Erfindung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung liegt ein aus neun In Reihe geschalteten Thyristoren bestehender Strang zwischen Anschlußklemmen 4 und 5, an welchen ein hohes Potential angellegt ist. Parallel zu den Thyristoren liegen Spannungsteilerschaltungen, die jeweils aus einem Widerstand 6 und eines Kondensator 7 bestehen und zur Ausgleichung der Über den Thyristoren liegenden Spannung dienen.

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Drei Impulstransfirmatoren 8, 9 und 10 sind jeweils drei Thyristoren der Reihe zugeordnet. Im einzelnen weist jeder der Impuls transformatoren einen Kern 11 mit drei Hllfswicklungen auf, welche über Strombegrenzerwiderstände 12 zwischen den jeweiligen Tor- und Kathodenelektroden von drei Transistoren 3> liegen. Die Impulstransformatoren sind mitdnander In Kaskade geschaltet; der Impulstransformator 10 besitzt eine Primärwicklung 1OA, deren eines Ende direkt mit dem Anschluß 5 verbunden 1st, sowie eine Sekundärwicklung 1OB, die mit einer Primärwicklung 9A des Transformators 9 verbunden 1st; eine Sekundärwicklung 9B dieses Transformators 9 wiederum ist mit der Primärwicklung 8A des Transformators 8 verbunden.

Die Primärwicklung 1OA wird in Abhängigkeit von der Betätigung eines Impulsgenerators 14 erregt, welcher eine Lichtquelle 15 betätigt, deren auegesandtes Lichtbündel mittels einer Linse auf eine Photozelle 17 fokuslert wird. Die Ausgangsgröße der Photozelle wird einem Impulsverstärker 18 zugeführt, der entsprechend die Primärwicklung des Impulstransformators 10 erregt. Da die Transformatoren 8, 9 und 10 miteinander in Kaskade ■geschaltet sind, werden die durch die Erregung der Primärwicklung 1OA erzeugten Tastimpulse im wesentlichen gleichzeitig an sämtliche Thyristoren des Strangs angelegt. Um dies zu gewährleisten, soll jedoch die Reihenimpedanz jedes Transformator« sehr niedrig sein, da andernfalls eine 'beträchtliche

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Gesatntdämpfung und -zeitverzögerung längs der Kette auftreten kann. Bei der praktischen Ausführung laßt sich eine zufriedenstellend niedrige Streureaktanz erzielen, indem man die Primär- und Sekundärwicklungen der Transformatoren als gleichförmig verteilte Toroidwicklungen auf ringförmigen Ferromagnet, d.h. Ferritkernen 11 ausführt* derart daß jeweils die übernächsten aufeinanderfolgenden Windungen der Wicklung durch die Primärwicklung, und die entsprechenden dazwischenliegenden fcTindungeu durch die Sekundärwicklung gebildet werden, wobei, für sämtliche Wicklungen feinsträhnige Litzenleiter verwendet werden, um ihren Effektivwiderstand bei hohen Frequenzen zu verringern.

Dabei braucht für jeden der Transformatoren die Isolation zwischen seinen verschiedenen Wicklungen nur für einen Bruch· teil der zwischen den Klemmen 4 und 5 an der Thyristorreihe anliegenden Spannung ausgelegt zu sein.

Der Impulsverstärker 18 kann sich auf einem beträchtlich Über Erdpotential liegenden Potential befinden; die Leistung für den Betrieb des Impulsverstärkers 18 kann im Prinzip einer der parallel zu den Thyristoren liegenden RC-Spannungsteilerschaltungen entnommen werden. In der Praxis könnte eine derartige Schaltanordnung allerdings die Spannuhgsteilung Übermäßig stören; in Fig. 2 1st daher ein anderes Verfahren zur Stromversorgung des Impulsverstärkers 18 gezeigt.

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In der Schaltung nach Fig. 2 speist der Impulsverstärker 18 über ein Transformator 19 zwei Ketten 20, 21 von Thyristoren und Impuls transformatoren; jede der beiden Ketten 20 bzw. 21 entspricht der In Flg. 1 in den gestrichelt umrandeten Block enthaltenen Kette. Die Betriebsspannung für den Impulsverstärker 18 wird aus der an den Thyristorketten angelegten Spannung Über zwei RC-Glleder abgeleitet, deren jedes aus einem Widerstand 23 und einem Kondensator 24 besteht; zwlschm den beiden RC-Oliedern liegt ein Stromtransformator 25. Eine Mittelanzepfung der Primärwicklung dieses Transformators 25 ist mit dem Knotenpunkt zwischen den beiden Thyristorketten 20, 21 verbunden; die Sekundärwicklung des Transformators 25 liefert die Betriebsspannung für den Verstärker 18, und zwar über einen BrUckengleichrichter 26, der alt einem Qlättkondensator 27 überbrückt 1st.

Die so erhaltene Speisegleichspannung hängt von der Wechselstromkoaponente der an den Thyristorketten angelegten Spannung ab.

Durch diese "Speisung der Thyristorketten von der Mitte her" ("centre feeding") erreicht man eine Verringerung der Gesamtdämpfung und Zeitverzögerung der Tastimpulse für die am Ende jeder Kette liegenden Transistoren« verglichen mit der in Flg. gezeigten "Speisung voa Ende her" ("end-feeding").

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Es sei betont, daß die Erfindung nieht auf Einzelheiten der beschriebenen Schaltanordnungen beschränkt ist und daß die beschriebenen Ausführungsbeiepiele in mannigfacher Welse abgewandelt werden können« ohne daß hierdurch der. Rahmen der Erfindung verlassen würde· Beispielswelse können wesentlich sehr als, wie gezeigt, drei Impulstransformatoren In Kaskadenschaltung verwendet werden, beispielsweise zehn Transformatoren, und jeder dieser Transformatoren kann beispielsweise etwa fünf Hilfewicklungen für eine entsprechende Anzahl von Thyristoren aufweisen. Ferner kann Jeweils jeder einzelne Thyristor durch mehrere zueinander parallel liegende Thyristoren ersetzt werden, wobei jede derartige Parallelgruppe aus einer Hilfewicklung gesteuert wird; ferner kann eine Reihe von Thyrletorkeiten selbst parallel zueinander geschaltet werden. UkB die Wicklung des Impulstransformatore zu vereinfachen, kann jeweils jede Gruppe von Thyristoren aus Hilfewicklungen auf einen Isoliertransformator gesteuert werden, welcher mit der Sekundärwicklung des Hauptimpulstransformators gekoppelt ist.

Auch andere Verfahren zur Erregung der In Kaskade geschalteten Impulstransformatoren können Anwendung finden. Beispielsweise kann die Photozelle 17 durch einen kleinen, lichtempfindlichen Thyristor ersetzt werden, der direkt durch den Lichtstrahl getriggert wird. Alternativ kann die Kopplung gegenüber Erde entweder aus einem einzigen Impulstransformator alt voller Primär-

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Sekundlrieolierung, oder au· einer Kette von Transformatoren ■it suMbMuid geringerer Isolation gegen Erde .bestehen.

•ei Verwendung einer Kette von lepuletransformatoren in dieser Weise sur Anfcpplung von Erde her verringern eich die Isolations· kosten, Jedoch sind hierfür BpentHmgwteiler-Sehalfittel» d.h. Viderstaods-Xondensator-eohftltuzicen, »wischen den FrIeXr- und flitasMtMransohinesen Jedes Transformitore erforderlich, ua die Ober der Isolierung auftretenden Spannungen auszugleichen.

Bei diesem beiden letitemihnten Verfahren 1st die Verwendung eines legttlfeffcers' entbehrlich, falls die gesasite Testbsv. eteaerleietung von Irde her übertragen wird.

- PatentensprUehe-

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Claims

Patent ansprüch©

1. ) Triggerschaltung zur gleichzeitigen Zündung einer Kette von in Reihe üfcer einer Spannungsquell© liegendes! Thyristoren, gekennzeichnet durch ein® Ansah! von Impulstransformator en (8 bis 10, Fig. 1) in Kaskad©risöhaltimg_s der art, daß Jeweils dia SeJmndfefiöklmig .eines Transformators mit der Primärwicklung ©isi@e aad@r@a ^®Th\mämn ist« wobei jeweils jeder Transistor ©Ines· feapps des» Sfisrasfeoffea (3) zugeordnet ist, und jeweils j@<ä©s> ©Jurist©!⁵ ®ln©s» ®έϊά®φ® ©Ine besonder®, mf.te seiner Tor@lekfe?o€s wiu ©©teas* l bundene Leitung (12) aiafKrelsfe* dl® isdukfeiir Mt «te hörigen Traisforaato^ gskoppslfe lmt_s a©tj£© durch Steuervorrichtungen (l4 bis 18) zum Anlegun ©Ines Zündimpulsöß an die Primärwicklung (10A) eines der Tran^=sdm3& (10), d©rart daß sämtliche Thyristoren im wesentlichen glsiebjseitig miteinander gezündet werden.

Trig/*>erschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

2. zeichnet , daß die mit der Torelektrode und der Kathode jedes der Transistoren verbundenen leitungen Hilfsvricklungen der Impulstren&form&toren sind. -

3. Triggerschaltung nach Anspruch 1» dadurefo & ©■ Jc ®■ a a -

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zeichnet, daß zwischen der Torelektrode und der Kathode jedes der Traneistoren liegenden Leitungen »lt den zugehörigen Xapulstransforaatoren Über Isollertransfurisatoren verbunden sind.

*. Triggerschaltung nach einem oder mehreren ά»ν Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daS die lepuls-.tr&nsf oreatoren toroidföraige iferromagnet-Rlngkerne (11) aufweisen« auf w@lehen die PrimMr- und 3ekundlr9flcklungen gleiehfttesig so verteilt sind, daS jeweils die übernächsten aufeinanderfolgenden Windungen der Wicklungen durch die Prlmlrwlcklung und die entsprechenden Zwlsehemrlndungen durch die Sekundärwicklung gebildet werden·

5. Triggerschaltung nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4> dadurch gekenn zel chnet , dad die Steuervorrichtung (17, 18) zur Erzeugung des Prln&rlapulses durch Lichtstrahlung (15, 16) von einer entfernten Stelle betätigt wird.

6. Trlggerschaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dafl die Steuervorrichtung einen Impulsverstärker (18) alt einer Photo zelle (17) oder eine» lichtempfindlichen Thyristor aufweist«

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7. ftrlggeraenaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dtf die Betriebsspannung für den lepuleverstKrksr (l8) ai» der Spannungequelle (%, 5) Abgeleitet wird, an welche dl· fhyristorkette angeschlossen tat«

8. Triggerachaltung neon einen oder «ehreren der ÄneprUohe 1 t>ie* 4« dadurch gtktnntf ic hnet, dal dl· Steuervorrichtung «inen lapulasenarfttor «it «in«r KaakadeBlcetfce von iBpuletraneforeatejpeii, die von Srdpotmtiel bar e*spelat werden, aufweist;·

9. Triggerechaltung nach einen oder «eftirer« der Ansprtiehe 1 Me 8, dadurch ge kenn sei.ebnet» AaB Mehrere Ketten (20, ZU Flg. S) von in Reibe eeaabalteten fhjrietoren in Kaskftdeneohaltung an einer iuSeren Spemunceyielle liegen und daß sur gleiohseltigen f^tnAang stetüener Shyrl«t®f$n eine geoMinaaae Steuervorriohtune (l8_f 19) vorgesetoen let, «dene Zündiepulee an die den elnselnen TbyristorlGetten »!geordneten Iwpuletransfora&toren liefert.

10. Triggerschaltisiig nach «iE«sa oder aehreren der Ansprüche 1 bis % dadurch gekennzeichnet, daS Jede Thyrietorkett« sowohl Serien- als auoh fiarallelschaltungen von Tfesyrietorsa «ufwelet.

I BAD ORIGINAL

11. Trlggereehaltung nach Anspruch 10, dadurch g ek e η η zeichnet , daß jeweils jeder Impulstransformator mit einer Ansah! von parallelen Gruppen über einen Hilfstransforaator gekoppeltjlet, welcher eine mit den zugehörigen Impulstransformator gekoppelte Wioklung und eine Reihe weiterer, ■it den Thyristoren der Parallelgruppen gekoppelte Wicklungen besitzt.

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