DE1092118B

DE1092118B - Protection device for converter in rectifier bridge circuit with semiconductor valves

Info

Publication number: DE1092118B
Application number: DES62516A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Lichtenberg
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-04-10
Filing date: 1959-04-10
Publication date: 1960-11-03
Also published as: CH382277A; FR1246547A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung für Stromrichter in Gleichrichterbrückenschaltung mit Halbleiterventilen auf der Basis eines Halbleiters aus oder nach Art von Germanium oder Silizium, bei denen zur Steuerung der von dem Stromrichter gelieferten Ausgangsleistung bzw. -spannung in zwischen den Gleichstrompolen benachbarten Brückenzweigen jeweils eine steuerbare Transduktordrossel (Regeldrossel) in Reihe mit der Ventilanordnung liegt und die Regeldrosseln der benachbarten Brückenzweige der Wechselstromzuleitung der Brücke benachbart liegen. Bei solchen Anlagen muß Vorsorge getroffen werden, daß durch die insbesondere beim Übergang der Ventile in die Sperrphase auftretende große Stromanderungsgeschwindigkeit zufolge des Trägerstaueffektes an den einzelnen Ventilen keine unzulässig hohen Spannungen auftreten, die zu einer Gefährdung der Ventile führen können.The invention relates to a protective device for converters in a rectifier bridge circuit with semiconductor valves based on a semiconductor made of or in the manner of germanium or silicon those for controlling the output power or voltage supplied by the converter in between the bridge arms adjacent to the DC poles each have a controllable transductor choke (regulating choke) is in series with the valve arrangement and the control throttles of the adjacent bridge branches are adjacent to the AC power line of the bridge. With such systems, precautions must be taken that due to the large current change rate that occurs especially when the valves transition into the blocking phase As a result of the carrier jam effect on the individual valves, there are no inadmissibly high voltages that could pose a risk of the valves.

Nach der Erfindung wird für diese Zwecke eine neuartige Schaltung vorgeschlagen, deren Wesen darin besteht, daß zwischen der Verbindungsleitung jeder Regeldrossel und dem zugehörigen Hauptventil eines Brückenzweiges sowie dem Gleichstrompol, an welchem der zwischen den Gleichstrompolen benachbarte Brückenzweig angeschlossen ist, ein Hilfsventil eingeschaltet ist, welches mit gleicher Durchlaßrichtung gepolt ist wie das an die Verbindungsleitung angeschlossene Hauptventil, und daß zwischen den Gleichstrompolen des Stromrichters ein Kondensator eingeschaltet ist.According to the invention, a novel circuit is proposed for these purposes, the essence of which is therein consists that between the connecting line of each control throttle and the associated main valve one Bridge branch as well as the direct current pole on which the adjacent one between the direct current poles Bridge branch is connected, an auxiliary valve is switched on, which with the same flow direction is polarized like the main valve connected to the connecting line, and that between the DC poles a capacitor is switched on in the converter.

Eine beispielsweise Ausführung für die Anwendung der Erfindung veranschaulicht die Zeichnung. An den Klemmen 1, 2 und 3 der Schaltung liegt das dreiphasige Wechselstromnetz. Von diesem wird über die Leitungen 4, 5 und 6 eine dreiphasige Brückenschaltung gespeist, deren einzelne Brückenzweige mit 7 bis 12 bezeichnet sind. In jedem dieser Brückenzweige 7 bis 12 liegt in Reihe mit je einer der Ventilanordnungen 13 bis 18 je eine der Regeldrosseln 19 bis 24, von welchen der Einfachheit halber nur die Arbeitswicklungen wiedergegeben sind. Die genannten Brückenzweige 7 bis 12 sind an die Gleichstrompole 25 und 26 der Brückenschaltung angeschlossen, so daß von den Klemmen 27 und 28 ein Verbraucher 29 gespeist werden kann. Zwischen den Gleichstrompolen 25 und 26 des Gleichrichters ist als Teil der Schutzeinrichtung ein Kondensator 30 eingeschaltet, mit welchem gegebenenfalls, wie gestrichelt eingetragen, ein ohmscher Widerstand 31 in Reihe geschaltet werden kann. Als weitere Teile der Schutzeinrichtung sind in die Schaltung die Hilfsventile 32 bis 37 aufgenommen. Wie zu erkennen ist, ist beispielsweise das Ventil 32 zwischen dem negativen Gleichstrompol 26 bzw. dem Anschluß des Ventils 14 an diesen Gleich-Schutzeinrichtung für StromrichterAn example execution for the application of the invention is illustrated by the drawing. The three-phase is connected to terminals 1, 2 and 3 of the circuit AC network. A three-phase bridge circuit is established from this via lines 4, 5 and 6 fed, the individual bridge branches with 7 to 12 are designated. In each of these bridge branches 7 up to 12 is in series with one of the valve arrangements 13 to 18 each one of the regulating throttles 19 to 24, of which only the work developments are shown for the sake of simplicity. The mentioned Bridge branches 7 to 12 are connected to the direct current poles 25 and 26 of the bridge circuit, so that from the terminals 27 and 28 a consumer 29 can be fed. Between the DC poles 25 and 26 of the rectifier, a capacitor 30 is switched on as part of the protective device which, if necessary, as indicated by dashed lines, an ohmic resistor 31 can be connected in series can. The auxiliary valves 32 to 37 are included in the circuit as further parts of the protective device. As can be seen, for example, the valve 32 is between the negative DC pole 26 or the connection of the valve 14 to this DC protection device for converters

in Gleichrichterbrückenschaltungin rectifier bridge circuit

mit Halbleiterventilenwith semiconductor valves

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.rlng. Helmut Lichtenberg, Berlin,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.rlng. Helmut Lichtenberg, Berlin,
has been named as the inventor

strompol und die Verbindungsleitung zwischen dem Hauptventil 13 und der Regeldrossel 19 eingeschaltet. Wird z. B. unterstellt, daß das Ventil 13 sich in der Durchlaßphase befindet, so wird beispielsweise auch das Ventil 16 sich in der Durchlaßphase befinden. Bei einer nachfolgenden Kommutierung der Stromführung vom Ventil 16, beispielsweise auf das Ventil 18, kann, wenn keine besondere Schutzeinrichtung vorgesehen ist, an dem Ventil 16 eine Spannungsspitze zufolge des Trägerstaueffektes auftreten, die größer ist als die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Gleichstrompolen. Da aber nun an der Verbindungsleitung zwischen der Regeldrossel 22 und dem Ventil 16 das Ventil 35 angeschlossen ist, welches andererseits mit dem Pluspol 25 des Stromrichters verbunden ist, wird das Ventil 35, wenn das Potential der Verbindungsleitung zwischen der Regeldrossel 22 und dem Ventil 16 höher ist als das Potential des Gleichstrompols 25, in seiner Durchlaßrichtung leitend, so daß auf diese Weise dann der Schutzkondensator 30 parallel an die Klemmen des Ventils 16 angeschlossen ist. Er bewirkt auf diese Weise, daß die maximal an den Klemmen des Ventils 16 auftretende Spannungsspitze etwa durch die Spannungsdifferenz bestimmt ist, die zwischen den Gleichstrompolen 25, 26 der Anlage besteht. Hierbei ist in Rechnung gestellt, daß die beiden Gleichstrompole einem Schwingkreis angehören, der von der oberen Klemme des Kondensators 30 über das Ventil 35, die Regeldrossel 22, die Leitung 5, die Wechselstromquelle bzw. die Streuinduktivität des Speisetransformators zwischen den Anschluß punkten 2 und 3, die Leitung 6, die Drossel 24 und das im Durchlaß-strompol and the connecting line between the main valve 13 and the control throttle 19 switched on. Is z. B. assumes that the valve 13 is in the passage phase, for example the valve 16 are in the passage phase. With a subsequent commutation of the power supply from valve 16, for example to valve 18, can if no special protective device is provided, a voltage spike on the valve 16 as a result of the Carrier jam effect occur, which is greater than the voltage difference between the two DC poles. But since the connection line between the control throttle 22 and the valve 16 is the Valve 35 is connected, which on the other hand is connected to the positive pole 25 of the converter is the valve 35 when the potential of the connecting line between the control throttle 22 and the valve 16 is higher than the potential of the direct current pole 25, conductive in its forward direction, so that on this Way then the protective capacitor 30 is connected in parallel to the terminals of the valve 16. He does in this way that the maximum voltage peak occurring at the terminals of the valve 16 is approximately through the voltage difference is determined which exists between the direct current poles 25, 26 of the system. Here it is taken into account that the two DC poles belong to an oscillating circuit that is controlled by the upper terminal of the capacitor 30 via the valve 35, the regulating throttle 22, the line 5, the alternating current source or the leakage inductance of the supply transformer between connection points 2 and 3, the line 6, the throttle 24 and the in the passage

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zustand befindliche Ventil 18 zurück zum unteren Belag des Kondensators 30 verläuft.State valve 18 runs back to the lower layer of the condenser 30.

Die gleiche Schutzwirkung ergibt sich sinngemäß für die anderen Stromrichterventile der Schaltung.The same protective effect arises accordingly for the other converter valves in the circuit.

Wenn von dem Stromrichter Verbraucher gespeist werden, welche zu einer nachteiligen Rückwirkung mit Spannungsspitzen auf den Stromrichter Anlaß geben können, und es aus diesem Grunde erwünscht ist, daß der Ausgangskondensator der Stromrichterschaltung dem Verbraucher unmittelbar, also unter \'ermeidung eines Reihenwiderstandes, parallel geschaltet ist, kann nach einer Weiterbildung der Erfindung der Aufbau auch derart getroffen werden, daß in Reihe mit den einzelnen Hilfsventilen je ein Dämpfungswiderstand in Form eines ohmschen Wider-Standes geschaltet wird.If consumers are fed by the converter, this has a negative effect with voltage peaks on the converter, and it is desirable for this reason is that the output capacitor of the converter circuit to the consumer directly, so under Avoidance of series resistance, connected in parallel is, according to a development of the invention, the structure can also be made such that in series with the individual auxiliary valves, a damping resistor in the form of an ohmic resistance is switched.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf solche Stromrichteranlagen beschränkt, bei denen je Brückenzweig nur ein einzelnes Gleichrichterelement benutzt wird. In jedem der Brückenzweige kann auch eine Ventilanordnung benutzt werden, die ihrerseits aus einer Reihenschaltung, einer Parallelschaltung oder einer Reihenparallelschaltung von Gleichrichterelementen mit Rücksicht auf die zu beherrschende Spannung bzw. die zu führenden Ströme besteht.The application of the invention is not limited to those converter systems in which each bridge branch only a single rectifier element is used. There can also be one in each of the branches of the bridge Valve arrangement are used, which in turn consists of a series connection, a parallel connection or a series-parallel connection of rectifier elements with regard to the voltage to be controlled or the currents to be carried exist.

Die Erfindung ist ferner bei Stromrichterbrückenschaltungen beliebiger Phasenzahl anwendbar, also auch bei einphasigen Brückenschaltungen, und zwar sowohl, wenn es sich in bezug auf die Regeldrosseln um symmetrisch aufgebaute Brückenschaltungen als auch sogenannte unvollständige Brückenschaltungen handelt, wobei bekanntermaßen im letzteren Falle nur in zwei zwischen den Gleichstrompolen benachbarten Zweigen der Brücke je eine Regeldrossel vorgesehen ist.The invention can also be used in converter bridge circuits of any number of phases, ie even with single-phase bridge circuits, both when it comes to the regulating reactors symmetrically constructed bridge circuits as well as so-called incomplete bridge circuits acts, which is known in the latter case only in two adjacent between the DC poles A regulating throttle is provided for each branch of the bridge.

Die Elemente einer solchen Brückenschaltung können aus Zweckmäßigkeitsgründen, wenn z. B. eine Kühlung durch ein flüssiges Kühlmittel, wie öl, stattfinden soll, in einem gemeinsamen Kessel untergebracht sein.The elements of such a bridge circuit can for reasons of convenience, if z. B. a cooling should take place by a liquid coolant such as oil, be housed in a common boiler.

Claims

PATENT CLAIMS:

1.Protective device for converters in rectifier bridge circuits with semiconductor valves based on or of the type of germanium or silicon, in which a controllable transducer choke (regulating choke) is used in each of the bridge branches between the DC poles to control the output power or voltage supplied by the converter. is in series with the valve arrangement and the control throttles of the adjacent bridge branches of the AC supply line of the bridge are adjacent, characterized in that between the connecting line of each control throttle and the associated main valve of a bridge branch and the direct current pole to which the bridge branch adjacent between the direct current poles is connected, a Auxiliary valve is switched on, which is polarized with the same forward direction as the main valve connected to the connecting line, and that a capacitor ei between the DC poles of the converter is switched on.

2. Protection device according to claim 1, characterized in that in series with the between an ohmic resistor is connected to the capacitor connected to the DC poles.

3. Protection device according to claim 1, characterized in that in connection with the directly capacitor connected in series with between the DC poles of the system an ohmic resistor is switched on for each of the auxiliary valves.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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