DE2951115A1

DE2951115A1 - Steuerelektroden-regelkreis bzw. zuendelektroden-regelkreis fuer einen thyristor-umsetzer

Info

Publication number: DE2951115A1
Application number: DE19792951115
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi Ino; Sumio Kobayashi; Tadashi Takahashi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1980-07-17
Also published as: SE445507B; JPS5586373A; JPS6142512B2; CH633138A5; DE2951115C2; SE7910591L; US4313156A

Description

PATENTANWAtTE F.W. HEMMER-CH · UEFtD «vlULt.fcR · Π. GrtOSSE · F. POLLMEIER ~ 18. Dezember 1979 m.ni 73 231

•3-

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, 72, Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken (Japan)

Steuerelektroden-Regelkreis bzw. Zündelektroden-Regelkreis für einen Thyristor-Umsetzer

Die Erfindung betrifft einen Steuerelektroden-Regelkreis oder einen Zündelektroden-Regelkreis für einen aus mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren bestehenden Thyristor-Umsetzer.

Es ist ein Impulssystem bekannt, mit dem ein Steuerimpuls oder Zündimpuls enger Impulsbreite/Impulsdauer einem jeden Steuergatt bzw. einer jeden Zündelektrode von mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren während des Zeitpunktes des Zündens oder Ansteuerns der Thyristoren aufgeschaltet wird.

Wenn in einem derartigen System aber ein Thyristor oder eine Reihe von Thyristoren der als Reihenschaltung angeordneten Thyristoren dann in den Sperrzustand zurückschaltet bzw. zurückschalten, dann kann das Aufschalten der Nennspannung auf einen der Thyristoren oder auf die mehreren der Thyristoren, die in den Sperrzustand zurückgegangen sind, unter solchen Bedingungen eine Beschädigung dieser Thyristoren zur Folge haben.

Die Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, für einen Thyristor-Umsetzer einen Steuerelektroden-Regelkreis oder einen Zündelektroden-Regelkreis zu schaffen, der den einen Thyristor oder die mehreren Thyristoren der als Reihenschaltung angeordneten Thyristoren dann nicht mehr der Gefahr einer Zerstörung aussetzt, wenn einer dieser Thyristoren dann in den

030029/0615 ~⁴~

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERiCH · .1ERD ·\ΛϋΙ LER · I). GROSSE · F. POLLMEIER - /t

Sperrzustand geschaltet wird, wenn die meisten der Thyristoren nahe dem Aufschalten der Sperrvorspannung sich noch im Durchlaßzustand befinden.

Die Erfindung löst die ihr gestellte Aufgabe dadurch, daß sie bei einem Steuerelektroden-Regelkreis oder Zündelektroden-Regelkreis für einen aus mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren bestehenden Thyristor-Umsetzer vorsieht, eine Vergleichsschaltung, die Thyristoren im Ansprechen auf einen vorgegebenen Schaltzustand steuert und regelt, eine erste Meßschaltung zum Messen und Erfassen der Durchlaßvorspannung von einem der Thyristoren, eine zweite Meßschaltung zum Messen und Erfassen der Sperrvorspannung des Thyristors,

eine erste Logikschaltung, die im Ansprechen auf die aus der Vergleichsschaltung her aufgeschalteten Signale sowie aus der ersten Meßschaltung her aufgeschalteten Signale ein Ausgangssignal zu erzeugen hat,

eine zweite Logikschaltung, die im Ansprechen auf die aus der Vergleichsschaltung her aufgeschalteten Signal sowie auf die aus der zweiten Meßschaltung her aufgeschalteten Signale ein Ausgangssignal zu erzeugen hat und

eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals oder Zündelektrodensignals, wenn der Ausgang der zweiten Logikschaltung auf Null zurückgefallen ist.

Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuerelektroden-Regelkreises oder Zündelektroden-Regelkreises ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 5.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Figur 1 einen Blockschaltplan eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung,

030029/0615

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMER'Ch · (iERD MOLt bR · D. GrtOSSE · F. POLLMEIER ~ ⁵^ ~

•5·

Figur 2 einen Signal-Zeit-Plan mit Darstellung der Wellenformen für jede mit Fig. 1 dargestellte Teilschaltung,

Figur 3 ein Prinzipschaltbild für die Meßschaltung 3, die die Durchlaßvorspannung und die Sperrvorspannung zu messen und zu erfassen hat,

Figur 4 eine geänderte Ausführung des Erfindungsgegenstandes und

Figur 5 einen Signal-Zeit-Plan mit Darstellung der Wellenformen für die Schaltungskomponenten nach Fig. 4.

Fig. 1 zeit ein Thyristorventil, das ein Teil eines Thyristor-Umsetzers ist, welcher aus mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren besteht. Der Thyristor 1 wird im Ansprechen auf einen vorgegebenen Schaltzustand bzw. auf eine vorgegebene Schaltsequenz, d. h. im Ansprechen auf den Ausgang a der Vergleichsschaltung gesteuert und geregelt, bspw. durch einen Steuerelektroden-Regelkreis oder Zündelektroden-Regelkreis 2, der ein Steuerelektrodensignal oder ein Zündelektrodensignal erzeugt.

Eine Spannungsmeßschaltung 3, die die Durchlaßvorspannung und die Sperrvorspannung zu messen und zu erfassen hat diese Spannungsmeßschaltung wird nachfolgend auch als FIV-Meßschaltung (FIV = forward and inverse voltage/Durchlaßspannung und Sperrspannung) bezeichnet - ist schaltungsmäßig zwischen den Anodenanschlüssen und den Kathodenanschlüssen von mindestens einem Thyristor des Thyristoren-Systems 1 angeordnet, und zwar parallel zum Dämpfungskreis (Snubber Circuit) SC. Die Spannungsmeßschaltung bzw. die FIV-Meßschaltung 3 erzeugt ein Durchlaßvorspannungssignal b, welches dann gemessen und erfaßt wird, wenn es sich bei der Spannung des angeschlossenen Thyristors um eine Vorspannung in Durchlaßrichtung handelt, wohingegen die Spannungsmeßschaltung

— 6 "~

030029/061 B

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMER-CH · iiERD .^ULI ER · D. GROSSE ■ F. POLLMEIER -

i-

oder FIV-Schaltung 3 dann ein Sperrvorspannungssignal c erzeugt, wenn die Spannung des ansgeschlossenen Thyristors eine Vorspannung in Sperrichtung ist.

Das Ausgangssignal a der Steuerelektrodensignal-Erzeugerschaltung sowie das Durchlaßvorspannungssignal b der Spannungsmeßschaltung bzw. FIV-Meßschaltung 3 werden einem ersten UND-Glied 4 aufgeschaltet. Das Ausgangssignal a und das Sperrvorspannungssignal c der Spannungsmeßschaltung oder FiV- Meßschaltung 3 werden einem zweiten UND-Glied 5 aufgeschaltet. Von den beiden UND-Gliedern, d. h. von dem UND-Glied 4 und von dem UND-Glied 5, wird jeweils ein Signal d und ein Signal e erzeugt. Dieses Signal ist jeweils ein Anzeichen dafür, daß entweder eine Durchlaßvorspannung oder eine Sperrvorspannung während der EIN-Periode des Ausgangssignals a der Signalerzeugerschaltung 2 dem Thyristor aufgeschaltet ist. Das Ausgangssignal e des UND-Gliedes 5 wird einer Impulsschaltung 6 aufgeschaltet, welche dann einen Impuls f erzeugt, wenn das Signal e aus dem hohen Signalpegel in den niedrigen Signalpegel wechselt, d. h., wenn die Sperrvorspannung, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht, gleich Null wird.

Das Signal d aus dem ersten UND-Glied 4 und das Ausgangssignal f aus der Impulsschaltung 6 werden über ein ODER-Glied einer Steuerelektrode einer Treiberstufe 8 aufgeschaltet, deren Ausgang wiederum auf die Steuerelektrode oder auf die Zündelektrode eines jeden Thyristors der Thyristor-Ventilschaltung 1 geführt wird, wobei bewerkstelligt wird, daß ein gepulstes Ausgangssignal h im Ansprechen auf das Ausgangssignal g des ODER-Gliedes 7 erzeugt wird.

In Fig. 3 ist die Spannungsmeßschaltung oder die FIV-Meßschaltung 3 in aller Ausführlichkeit dargestellt. Zu der Meßschaltung gehören zwei entgegengesetzt gepolte Leuchtdioden LED. und LED_?, die zueinander parallel geschaltet und gemein-

·· ι — 03 C 029/061B

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMER'Ch · UERD »düLl fcR · Π. Gr)OSSE · F. POLLMEIER _ y

sam wiederum mit einem Widerstand R vor dem Thyristor in Reihe geschaltet sind. Vorgesehen sind auch noch zwei Signalübernahmekreise, denen jeweils der Fototransistor PTr₁ und der Fototransistor PTr« und auch noch jeweils ein Schalttransistor Tr₁, Tr _ zugeordnet ist. Die Fototransistoren stehen mit den ihnen zugeordneten Leuchtdioden LED₁ und LED_ jeweils über die Lichtkanäle LG. und LG- in Verbindung. Die beiden Signalübernahmekreise sollen die Niederspannungsstufe, d. h. den Regelkreis, von der Hochspannungsstufe, d. h. von der Thyristorschaltung, trennen.

Wenn es sich bei der an der Thyristor-Ventilschaltung 1 anstehenden Spannung um eine Durchlaßvorspannung handelt, dann leuchtet die Leuchtdiode LED₁ auf, deren Licht dann auf den Fototransistor PTr₁ übertragen wird, der dann seinerseits wiederum das Signal b erzeugt. Handelt es sich demgegenüber bei der Spannung, die an der Thyristor-Ventilschaltung 1 ansteht um eine Sperrvorspannung, dann leuchtet die Leuchtdiode LED- auf, deren Licht dann auf den Fototransistor PTr _? übertragen wird, welcher dann wiederum das Signal c erzeugt.

Fig. 4 und 5 zeigen ein geändertes und modifiziertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Impulsgeberschaltung 6 und dem ODER-Glied 7 eine Verzögerungsschaltung oder Laufzeitkette 9 geschaltet. Diese Verzögerungsschaltung oder Laufzeitkette 9 ist zum Schutz des Thyristor-Umsetzers vorgesehen und soll die Zeit um den Betrag t, dann verzögern, wenn es möglich ist, ein Steuerelektrodensignal oder Zündelektrodensignal den Thyristoren dann aufzuschalten, wenn diesen die Durchlaßvorspannung, die leicht aufgeschaltet werden kann, zugeführt wird.

Die Verzögerungsschaltung oder die Laufzeitkette 9 soll auch die Impulsbreite (von T. nach T_) der Steuerelektrodenimpulse oder Zündelektrodenimpulse aus dem Zündimpulsschalt-

030029/0615

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMER.CH · T₃EPD MULI ER · D. GLOSSE · F. POLLMEIER ~ «

kreis und damit aber auch die Stärke des für den Zündvorgang erforderlichen Stromes (nicht dargestellte Treiberstufe) verringern.

Die Erfindung verhindert, daß ein Thyristor oder mehrere Thyristoren gefährdet werden, weil auch"dann, wenn der Thyristor-Ventilschaltung eine Durchlaßvorspannung aufgeschaltet ist, alle Thyristoren in den Sperrzustand geschaltet werden, wobei das Steuerelektrodensignal allen Thyristoren aufgeschaltet wird und zwar unter der Voraussetzung, daß die Sperrspannung des gemessenen oder überwachten Thyristors abfällt oder gleich Null wird.

Ferner werden durch den erfindungsgemäßen Vorschlag Schwierigkeiten und Probleme, die bei den bisher bekannten Ausführungen aufgekommen sind, nämlich die Zerstörung der Thyristoren, vermieden und verhindert, weil kein Zündsignal erzeugt wird wegen der Durchlaßvorspannung an den zu überwachenden Thyristoren und wegen der langen Rückstellzeit (von negativ nach positiv oder nach Null) des Thyristors.

Die Erfindung macht es auch möglich, daß der Thyristor-Umsetzer sicher betrieben und dabei Energie eingespart werden kann, weil der erfindungsgemäße Umsetzer den Vorteil hat, daß er mit einer schmalen und engen Impulsbreite arbeiten kann.

Es ist selbstverständlich, daß im Rahmen dieser Erfindung viele Änderungen und Modifikationen möglich sind. Aus diesem Grund soll die Erfindung nicht nur auf die in der Beschreibung geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt sein.

030029/061 R

Claims

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · C-EHD MÜLLER · D. GHOSSE · F. POLLMEIER 18. Dezember 1979 m.ni 73 231

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, 72, Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi/ Kanagawa-ken (Japan)

Patentansprüche

ι 1. jSteuerelektroden-Regelkreis oder Zündelektroden-V_n /Regelkreis für einen aus mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren bestehenden Thyristor-Umsetzer, gekennzeichnet durch eine Vergleichsschaltung (2), die die Thyristoren im Ansprechen auf einen vorgegebenen Schaltzustand steuert und regelt,

eine erste Meßschaltung (3) zum Messen und Erfassen der Durchlaßvorspannung von einem der Thyristoren, eine zweite Meßschaltung (3) zum Messen und Erfassen der Sperrvorspannung des Thyristors, eine erste Logikschaltung (4), die im Ansprechen auf die aus der Vergleichsschaltung her aufgeschalteten Signale sowie aus der ersten Meßschaltung her aufgeschalteten Signale ein Ausgangssignal zu erzeugen hat, eine zweite Logikschaltung (5), die im Ansprechen auf die aus der ersten Vergleichsschaltung her aufgeschalteten Signale sowie auf die aus der zweiten Meßschaltung her aufgeschalteten Signale ein Ausgangssignal zu erzeugen hat und

eine Vorrichtung (6) zur Erzeugung eines Steuersignals oder Zündelektrodensignals, wenn der Ausgang der zweiten Logikschaltung auf Null zurückgefallen ist.

Ö30029/0B1Π

^0R'G/NAL INSPECTED

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH CERD MÖLLER · C. GRCSSE · F. POLLMEIER ~
2. Steuerelektroden-Regelkreis oder Zündelektroden-Regelkreis nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Verzögerungsschaltung, welche dem Ausgang der Vorrichtung zur Erzeugung eines Zündelektrodensignals bei Abfall des Ausgangs der zweiten Logikschaltung auf Null nachgeschaltet ist.
3. Steuerelektroden-Regelkreis oder Zündelektroden-Regelkreis nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Vorrichtung oder Schaltung, die die Ausgangssignale der ersten Logikschaltung und der Vorrichtung, welche ein Steuerelektrodensignal oder Zündelektrodensignal dann zu erzeugen hat, wenn der Ausgang der zweiten Logikschaltung auf Null abgefallen ist, addiert, und zwar nach Abfallen des Ausganges der zweiten Logikschaltung, und ferner durch eine Vorrichtung oder Schaltung, die im Ansprechen auf das Ausgangssignal der Additionsschaltung Impulse für die Steuerelektroden oder Zündelektroden aller Thyristoren zu erzeugen hat.
4. Steuerelektroden-Regelkreis oder Zündelektroden-Regelkreis nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Vorrichtung, die die Addition zu bewerkstelligen hat, um eine ODER-Schaltung handelt.
5. Steuerelektroden-Regelkreis oder Zündelektroden-Regelkreis nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu der ersten und zu der zweiten Meßschaltung Leuchtdioden gehören, welche über Lichtkanäle oder Lichtstrahlengänge auf die ihnen jeweils zugeordneten Fototransistoren geführt sind, so daß eine Verbindung zwischen den Leuchtdioden und den Fototransistoren besteht.

030029/061 S