DE1921593A1 - Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Zwangskommutierung an Thyristor-Gleichstromstellern - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Zwangskommutierung an Thyristor-GleichstromstellernInfo
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Description
55/68 Me/ub
Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Zwangskommutierunp;
an Thyristor-Gleichstromstellern
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Zwangskommutierung an Thyristor-Gleichstromstellern,
wobei die Löschung des Thyristors durch Kommutieren des Laststroms
auf einen Kondensator erfolgt.
Gleichstromsteller mit derartigen, heute allgemein gebräuchlichen Löschkondensatoren werden z.B.indem Artikel v. K. Däther
und W. Faust "Elektronischer Gleichstromsteller für einen Trolleybus" in "Brown Boveri Mitteilungen", Bd. 53, Nr. 10
(1966) ausführlich behandelt.
Bei dieser Kondensatorlöschung bildet sich an dem mit einer
Unischwingdrossel in Serie liegenden Kondensator während der Löschbereitschaft eine Spannung aus, die gleich der Speisespannung
ist. V/ährend der Kommutierung liegt somit die Summe der Speise- und Kondensatorspannung an der Last; dies bedeutet, dass
die Lastspannung kurzzeitig auf den doppelten Wert springt. Lediglich in Schaltungen, In welchen mehrere Steller zusammenarbeiten
(SaMgdrossel, geteilter Filterkondensator und Serieschaltung
der Stelle?) 1st dieser Effekt etwas gemildert.
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' Die erwähnten Spannungsspitzen können für die Last eine
wesentliche Beanspruchung bedeuten, was z.B. bei Motoren zu einer Schädigung der Isolation bzv/. der Kommutierung führen
kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil bekannter Thyristor-Steilerschaltungen zu vermeiden» Dies
wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass während der
Kommutierung die am Löschkondensator auftretende Spannung mittels eines Autotransformators geteilt wird· und nur die
durch das Teilungsverhältnis dieses Transformators bestimmte
Teilspannung zwecks Löschung dem Thj'ristor zugeführt
wird.
Bei Schaltungsanordnungen gemäss der Erfindung, bei denen
ein zum Thyristor-Gleichstromsteller paralleler Umladekreis aus der Serienschaltung des Löschkondensators, einer gegenüber
der Durchlassrichtung des Steller-Thyristors antiparallelen Diode und einer Umschiiingdrossel verwendet wird,
während der zum Steller-Thyristor gleichfalls parallele Löschkreis den Löschkondensator und einen Hilfsthyristor
gleicher Durchlassrichtung wie der Steller-Thyristor umfasst, enthält der Löschkreis in Reihe mit dem Hilfsthyristor noch
den zwischen dem einen Wicklungsende des Autotrans formr.t or s
und dessen Anzapfungspunkt liegenden Teil des Autotransformators,
und überdies wird durch eine das andere Autotransforruitor-Wicklungsende
mit.dem dem zweiten Thyristor abgewandten
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•Belag des Lcschkondensators verbindende Diode ein Ueberbrückungskreis
für diesen Kondensator gebildet, in welchen Ueberbrückungskreis die Diode die gleiche Durchlassrichtung
hat wie der zweite Thyristor.
Die Erfindung sei im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele
der Figuren la und Ib näher erläutert. Fig. la zeigt das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip in Kombination mit
der bekannten Grundschaltung des Gleichstromstellers,.während beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. Ib durch Hinzufügung
weitererElemente die Löschbereitschaft schon vor dem Zünden
des Steller-Thyristors hergestellt werden kann, wodurch die Pulsdauer auf die Dauer des Löschimpulses reduziert v/erden
kann.
Von der bekannten Grundschaltung des Gleichstromstellers unterscheidet
sich die Schaltung la nur durch die Hinzufügung der beiden Elemente Diode k und Transformator 7» welche die gewünschte
Spannungstransformation (bzvf. -teilung) ermöglichen.
Geht man vom spannungslosen Zustand der Last aus, die man sich
in Serie hinter dem Steller-Thyristor 1 zu denken hat, so werden folgende Schaltphasen durchlaufen:
Zunächst liegt die (positive) Speisespannung am (gesperrten) Steller-Thyristor 1, der Kathode der Diode k und am oberen Belag
des LcSscbkondensators 5· Nach dem Zünden des Steller-Thyristors
wird die Speisespannung an die Last durchgesehaltet
und über den zu diesem Thyristor parallelen Umschwingkreis,
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bestehend aus der Umschwingdrossel 6, der Diode 3 und dem Löschkondensator 5,die Umladung dieses Kondensators eingeleitet-!*
nach deren Beendigung der Strom sich umkehr^, die Diode 3 gesperrt wird und der Löschkondensator 5 jetzt gegenüber
dem Ausgangszustand die umgekehrte Spannungspolarität
besitzt. Am unteren Belag des jetzt löschbereiten Kondensators
liegt also gegenüber dem oberen Belag eine positive ^ Spannungsdifferenz, die gleich der Speisespannung ist; dies'-bedeutet,
dass die Spannung am Verbindungspunkt von 5 und 3,
gegen den negativen Pol der Speisespannung gemessen, in diesem Stadium gleich der doppelten Speisespannung ist.
Der Löschvorgang wird durch das Zünden des Hilfsthyristors eingeleitet. Es wird hierbei ein neuer ümschwingkreis gebildet,
der den Löschkondensator 5> den (gezündeten) Thyristor 2, die Wicklung des Autotransformators 7 und die Diode 4
umfasst. Dabei gelangt der am Anzapfungspunkt von 7 abge-" griffene Teil der Löschkondensatorspannung als positive
Spannung auf die Kathode des Steller-Thyristors 1 und löscht
diesen. Wären die Elemente 7 und 1I nicht vorgesehen (wie bei dei
bekannten Grundschaltungen), so würde die volle Löschspannung (Summe aus Speise- und Kondensatorspannung) kurzzeitig auf
die Last kommen, was zu den schon erwähnten nachteiligen Erscheinungen führen würde; dadurch,· dass erfindungsgemäss nur
ein nach Belieben einstellbarer Teil der Kondensatorspannung zum Löschen herangezogen wird, lassen sich - bei sicherer
Löschung des Steller-Thyristors - diese unangenehmen Span-
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spitzen weitgehend unterdrücken.
Nach dem Löschen des Steller-Thyristors erfolgt das neuerliche Umladen des Löschkondensators 5 durch den Kreis 5 - 2 - f - Ί
und den Laststrom. Bei diesem Umschwingvorgang löscht der
Hilfsthyristor 2, und nach erfolgter Umladung ist der Anfangszustand
erreicht, so dass sämtliche Elemente wieder stromlos sind. .-.·-·.
Bei der Schaltung gemäss Pig. Ib ist die Punktion der Diode 3
und ein Teil der Funktion des Steller-Thyristors 1 (gegenüber der Schaltung gemäss Fig. la) von einem weiteren Hilfs-Thyristor
3 übernommen. Hier werden - vom spannungslosen Anfangszustand
ausgehend - folgende Vorgänge durchlaufen:
Zunächst liegt die Speisespannung an den Elementen 1,5S3 und J|.
Die Umladung des Löschkondensators 5 wird durch Zünden des Hilfsthyristors 3 eingeleitet und erfolgt über den Umladekreis
5,6,3· Nach beendeter Umladung (Stromumkehr) sperrt der Hilfsthyristor 3, und die Schaltung ist schon jetzt iöschbereit.·
Wiederum wird durch das Zünden des Steller-Thyristors 1 die Speisespannung an die Last gelegt, und der Löschvorgang wird
durch das Zünden des Hilfsthyristors 2 ausgelöst, das in beliebig kleinem zeitlichen Abstand hinter dem Zünden von 1 erfolgen
kann. Genau wie beim Ausführunßsbeispiel der Fig. la wird
für den Löschkondensator 5 ein neuer Umschwingkreis 5-2-7-1I
gebildet, ein durch den Abgriff der Autotransformator-Wicklung 7 bestimmter Teil der Löechkondensatorspannung gelangt als
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positive Spannung an die Kathode des Steller-Thyristors 1 und bewirkt dessen Löschung; durch den Umschwingkreis 5,2,7,1I
sowie den Laststrom erfolgt wieder die Umladung des Löschkondensators
5, wonach der Ausgangszustand erreicht ist (sämtliche
Elemente stromlos).
Dadurch, dass die Löschbereitschaft bei der Schaltung gemäss Pig. Ib schon vor dem Zünden des Steller-Thyristors hergestellt
werden kann, ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit einer Reduzierung der Pulsdauer auf die Dauer des Löschimpulses.
Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Massnahme ermöglicht eine
Entlastung des Verbrauchers von Spannungsspitzen mit besonders
geringem zusätzlichen Aufwand, denn die Induktivität 7 ist zum zeitgerechten Umladen des Löschkondensators ohnehin notwendig
und braucht nur durch einen geeigneten Abgriff als Autotransformator ausgebildet werden.
Ist ein nachgeschalteter Thyristor vorgesehen (s. den parallelen Vorschlag der Anmelderin "Verfahren zur Erweiterung des Stellbereiches
am Gleichstromsteller"), so kann dessen Sperrfähigkeit herabgesetzt werden.
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Claims (1)
- Patentansprüchefly Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Zwangskommutierung an Thyristor-Gleichstromstellern, wobei die Löschung des Thyristors durch Kommutieren des Laststromes auf einen Kondensator erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Ver-meidung einer kurzzeitigen Spannungserhöhung der Lastspannung während der Kommutierung die am Kondensator auftretende Spannung mittels eines Autotransformators geteilt wird und nur die ■ durch das Teilungsverhältnis dieses Transformators bestimmte Teilspannung zwecks Löschung dem Thyristor zugeführt wird.2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der zum Thyrisor-Gleichstromsteller parallele Umladekreis aus der Serienschaltung des Löschkondensators, einer gegenüber der Durchlassrichtung des Steller-Thyristors antiparallelen Diode und einer Umschwingdrossel besteht, während der zum Steller-Thyristor gleichfalls parallele Löschkreis den besagten Löschkondensator und einen zweiten Thyristor gleicher Durchlassrichtung wie der Steller-Thyristor umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Löschkreis in Reihe mit dem zweiten Thyristor noch den zwischen dem einen Wicklungsende des Autotransformators (7) und dessen Anzapfungspunkt liegenden Teil des Autotransformators enthält und dass ferner durch eine das andere Autotransformator-Wiek-.lungsende mit dem dem zweiten Thyristor (2) abgewandten Belag des Löschkondensators (5) verbindende Diode (4) ein Ueberbrükkungskreis fUr diesen Kondensator gebildet ist, in welchem009824/1137Ueberbrückungskreis die Diode (4) die gleiche Durchlassrichtung hat wie der zweite Thyristor (2).J5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-, zeichnet, dass auch der aus der Serienschaltung der Induktivität (6) und dem als Diode (j5) ausgebildeten Halbleiterelement bestehende Umladekreis zum Steller-Thyristor parallelliegt und das Halbleiterelement (3) gegenüber dem Steller-Thyristor bezüglich der Durchlassrichtung antiparallel geschaltet ist (Fig. la).4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umladekreis aus Induktivität (6) und als dritter Thyristor ausgebildetem Halbleiterelement (j5) zum Lb'schkondensator (5) in der Weise parallelliegt, dass der mit der einen Hauptelektrode des Steller-Thyristors (1) verbundene Pol der Speisespannung über die Induktivität (6) mit der dieser Steller-Thyristor-Hauptelektrode entsprechenden Hauptelektrode des Halbleiterelementes (J) verbunden ist, welche schaltungstechnischen Massnahmen die Möglichkeit liefern, die Löschbereitschaft des Steller-Thyristors (1) mittels Zündung des J. Thyristors (3) schon vor der Zündung des Steller-Thyristors herzustellen und damit die Pulsdauer auf die Dauer des Löschimpulses zu reduzieren (Pig. Ib).Aktiengesellschaft BPQWN, BOVERI & CIE.009824/1 1**< ■'·'■■"".
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