DE2328771C3

DE2328771C3 - Anordnung zur Steuerung eines Hochspannungsthyristorventils

Info

Publication number: DE2328771C3
Application number: DE2328771A
Authority: DE
Inventors: Per Olof Jackson; Lars-Erik Juhlin; Bernt Ludvika Oestlund
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1972-06-21
Filing date: 1973-06-06
Publication date: 1988-02-11
Also published as: CH556617A; DE2328771B2; DE2328771A1; US3878448A; FR2189922B1; JPS4958743A; FR2189922A1; JPS5843993B2; SE364412B; GB1425890A; CA983576A; SU963482A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung eines Hochspannungsthyristorventils gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Anordnung ist bekannt ;ius der DE-OS 20 03 659; insbesondere Fig. 3.

Bei einem solchen Ventil ist es wichtig sicherzustellen, daß der Zündimpuls nicht zu dem Steuergerät der Thyristoren gelangt, bevor nicht wenigstens der erste der Thyristoren eine gewisse positive Spannung in Durchlaßrichtung erreicht hat, und daß keine weiteren Zündimpulse gegeben werden, nachdem der letzte

Thyristor gezündet hat.

Die erste der beiden genannten Bedingungen ist bereits bei Normalbetrieb von Bedeutung, um sicherzustellen, daß einerseits die Spannung an den einzelnen Thyristoren einen bestimmten Mindestwert erreicht

&iacgr;&ogr; hat, bevor die Zündimpulse vom Steuerkreis gegeben werden, und andererseits, daß die Kapazitäten des Steuergerätes aufgeladen sind, so daß beim Auftreten eines Zündimpulses die Thyristoren tatsächlich gezündet werden können.

Der Sinn der erstgenannten Bedingung ist also, daß der Zündimpuls nur dann gegeben wird, wenn für die Thyristoren wirklich die Voraussetzungen zur Zündung vorhanden sind.

Der Sinn der zweiten Bedingung besteht darin, die Länge der Zündimpulse zu begrenzen, um den Leistungsverbrauch im Steuerkreis und im Steuergerät

kleinzuhalten und den Verschleiß der Bausteine des

Kreises zu begrenzen. Das Ziel, Zündimpulse nur dann an die Thyristoren

zu geben, wenn eine Zündung erwünscht und notwendig ist, kann nicht dadurch erreicht werden, daß zu Beginn des gewünschten Leitintervalies ein einmaliger, kurzer Zündimpuls an jeden Thyristor geliefert wird. Es kann nämlich passieren, daß einige Thyristoren beim Eintreffen eines solchen kurzen Zündimpulses nicht zünden. Es kann auch passieren, daß ein bereits gezündeter Thyristor während des vorgesehenen Leitintervalies wieder erlischt. Letzteres kann auftreten bei niedrigem Laststrom im Thyristorventil, wobei Schwingungen des Stromes oder der Spannung zur Folge haben können, daß die Thyristoren vorübergehend stromlos werden. Dabei kann es passieren, daß einige Thyristoren ihr Sperrvermögen in Durchlaßrichtung wiedererlangen, während andere leitend bleih-en. so daß sich die positive Spannung auf eine kleinere Anzahl von Thyristoren verteilt, die dabei zerstört werden können. Ein ähnlicher Fall kann beim Wechselrichterbetrieb nach einem Leitintervall auftreten, wenn die positive Spannung über den Ventilen anwächst, bevor alle Thyristo ren ihr Sperrvermögen in Durchlaßrichtung wiederge wonnen haben. Mit Rücksicht hierauf ist es üblich, einen zusätzlichen sogenannten Wiederherstellungsschutz für die Thyristoren vorzusehen. Bei dem aus der DE-OS 20 03 659, insbesondere

.so Fig. 3 bekannten Steuerkreis ist für jedes Ventil auf Ventilpotential ein Steuergerät vorgesehen. Dieses Steuergerät enthält einen zusätzlichen individuellen Spannungsteiler der an dem zu dem betreffenden Thyristor gehörenden Teil des Hauptspannungsteilers für das gesamte Thyristorventil angeschlossen ist. Dieser zusätzliche Spannungsteiler, der einen kapazitiven Energiespeicher enthält, entnimmt aus dem Leistungskreis des Thyristors die zur Zündung des Thyristors erforderliche Zündenergie. Ferner ist sichergestellt, daß

so nur dann ein Zündimpuls zum Thyristor geliefert werden kann, wenn eine positive Spannung in Durchläßrichtung am Thyristor auftritt. Dieser Steuerkreis hat somit den Vorteil, daß ein kurzzeitiger Zündimpuls immer nur dann an den Thyristor geliefert wird, wenn dies erwünscht oder notwendig ist, und daß der Zündleistungsverbrauch auf Thyristorpotential klein gehalten wird. Es wird auch neben dem Hauptspannungsteiler kein zusätzlicher Gesamtspannungsteiler parallel zum

Gesamtventil für die Zündüberwachung benötigt, wie dies bei anderen bekannten Schaltungen der Fall ist. Ein solcher zusätzlicher Gesamtspannungsteiler ist sehr aufwendig, und mit ihm kann eine mangelnde Zündung nur relativ ungenau erfaßt werden, wenn nur wenige s Thyristoren des Ventils nicht gezündet haben. Der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht jedoch darin, daß über die optischen Übertragungsmittel vom Erdpotential aus zu sämtlichen Thyristoren ein sich über das gesamte Leitintervall erstreckender Lichtimpuls geliefert werden muß. Dies hat zur Folge, daß die Lebensdauer der optischen Übertragungseinrichtung gering ist und es Schwierigkeiten bereitet, Lichtimpulse mit einer wünschenswerter, höhen Lichtintensität und steilen Flanken zu erzeugen, wodurch die gleichzeitige is Zündung aller Thyristoren des Ventils sichergestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Steuerung eines Hochspannungsthyristors der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß unter Beibehaltung seiner obengenannten Vorteile nur ein oder wenige verhältnismäP-g kurzzeitige Lichtimpulse zu den Thyristoren übertragen zu werden brauchen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordung zur Steuerung eines Hochspannungsthyristors gemäß der im Oberbefriff des Anspruches 1 genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß anstelle der vom Erdpotential zu liefernden Langzeit-Zündimpulse, die sich über das gesamte Leitinterval des Thyristors erstrecken müssen, nur wenige kurzzeitige optische Zündimpulse vom Erdpotential zu den Thyristoren übertragen zu werden brauchen. Die Länge dieser Zündimpulse wird bestimmt von der Länge des am Ausgang des genannten UND-Gliedes auftretenden Signals. Durch die Einfügung eines Impulsgenerators zwischen das Genannte UND-Glied und den Steuerimpulssender kann auch die Länge dieses Signals weiter verkürzt werden, indem es durch eine Folge kurzer prägnanter Impulse ersetzt wird. Hierdurch wird der Verschleiß der für die optische Übertragung vom Erdpoieiiiial zuüi Hüehspännüngspotenifoi erforderlichen Bauelemente wesentlich herabgesetzt. Die bereits vorhandenen Steuergeräte der einzelnen Thyristoren werden zugleich für die überwachsende Funktion der Anordnung nach der Erfindung verwendet. Die die Erfindung kennzeichnenden Schaltungselemente liegen auf ErdpoteKiial. Die Erfüllung der eingangs genannten zweiten Bedingung erfolgt bereits durch Wegschaltung des Ausgangssignals an dem auf Erdpotential liegenden UND-Glied. Es ist stets erwünscht, möglichst viele der erforderlichen Schaltungselemente auf dem leicht beherrschbaren und leicht zugänglichen Erdpotential anordnen zu können. Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird sichergestellt, daß trotz Verwendung nur weniger kurzzeitiger Lichtimpulse vom Erdpo- Mi tential zum Thyristöfpotential die Thyristoren stets dann und nur dann einen Zündimpuls bekommen, wenn dies erwünscht oder notwendig ist, und zwar entweder bei Normalbetrieb oder als Schutzmaßnahme.

Durch die Einfügung eines Verzögerungsgliedes zwisehen dem genannten ODER-Glied und dem genannten UNp-Glied kann erreicht werden, daß unter Umständen ein einziger kurzfristiger Zündimpuls vom Erdpotential zum Thyristorpotential fur die Zündung sämtlicher Thyristoren ausreicht.

An Hand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Thyristorventil mit einem Steuerkreis gemäß der Erfindung.

Fig. 2 eine Variante eines Signalgebers in dem Steuerkreis gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeugt ein Thyristorventil für Hochspannung mit mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren 10-lJ/i. wobei jeder Thyristor mit einem Steuergerät 1 versehen ist. Es wirkt also einerseits als Empfänger für das Steuersignal von einem gemeinsamen Steuerkreis und andererseits als Signalgeber zur Anzeige, daß die Spannung am entsprechenden Thyristor positiv ist und der Zündkreis des ganzen Thyristors geladen ist. so daß eine Zündung des Thyristors erfolgen kann.

Die Signale vom Steuergerät 1 gelangen in Form von Lichtimpulsen durch die Lichtleiter 9 zu den Detektoren 2, die elektrische Signale an das ODER-Glied 3 geben. Das Signal vom ODER-Glied 2 -wird dem einen Eingang einer bistabilen Kippstufe 4 zugeführt und kippt diese in die 1-Stellung. Das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe 4 gelangt über ein Verzögerungsglied 5 zum UND-Glied 6. Durch die Verzögerung im Glied 5 wird sichergestellt, daß die Spannung an den verschiedenen Thyristoren auf den gewünschten Wert anwachsen kann, so daß alle Thyristoren zündbereit sind, bevor der Zündimpuls gegeben wird.

Auf einen anderen Eingang des UND-Gliedes 6 wird die Ausgangsgröße eines ODER-Gliedes 20 geschaltet, an dessen beiden Eingänge je ein Glied 21 und 22 angeschlossen ist. Das Glied 21 besteht aus dem normalen Steuersystem für das Thyristorventil, d. h. für den Stromrichter, zu dem das Thyristorventil gehört. Ein solches Steuersystem kann beispielsweise in der aus der deutschen DE-OS 18 ii 199 bekannten Weise aufgebaut sein.

Das andere Glied 22 besteht aus einem sogenannten Wiederherstellungsschutz für das Thyristorventil, der beispielsweise in der DE-OS 20 05 724 beschriebenen Weise aufgebaut ist. Der Schutz arbeitet in der Weise, daß er ein Signal für eine erneute Zündung gibt, wenn nicht alle Thyristoren ihr vollständiges Sperrvermögen im Anschluß an ein Leitintervall zurückgewonnen haben, bevor die positive Spannung am Thyristorventi! ansteigt.

Das Signal vom UND-Glied 6 gelangt auf einen Impulsgenerator 7. der Impulse von einer Länge und Frequenz liefert, die eine sichere Zündung der Thyristoren und einen kleinstrnöglichcn Verschleiß der Bauteile des Senders 8 gewährleisten. Der Sender 8 liefert von nicht dargestellten Leuchtdioden Lichtimpulse, die jeweils über den Lichtleiter 23 zum Steuergerät 1 zwecks Zündung der Thyristoren 10-ln gelangen.

Die Impulse des Impulsgenerators 7 werden zugleich auf den anderen Eingang R der bistabilen Kippstufe 4 gegeben, über den die bistabile Kippstufe 4 in die Nullstellung geschaltet wird. Dadurch werden die Glieder 6, 7, 8 blockiert, nachdem die Thyristoren gezündet haben. Wenn jedoch ein oder mehrere Thyristoren nicht zünden, so verbleibt die positive Spannung an diesen Thyristoren, und die Signale vom Steuergerät 1 gelangen wieder über die Detektoren 2 und das ODER-Glied 3 zur bistabiler Kippstufe 4. so daß über die Glieder 5 bis 8 ein neues Signal gegeben wird.

Das Gleiche tritt ein, wenn, wie bereits erwähnt, das Thyristorventil bei beispielsweise niedriger Belastung

auf Grund von Schwingungen des Stromes oder der Spannung während eines normalen Leitintervalls erlöschen sollte. Dabei bleibt der Zündbefehl vom Glied 21 erhalten, und, wenn die Spannung über dem Thyristorventil wieder angewachsen ist, kippt die bistabile Kippstufe 4, so daß über die Glieder 5 bis 8 ein neuer Impuls ausgelöst wird.

Gemäß der Erfindung erhält man also im gleichen System einen Zündimpuls während des Normalbetriebs, wenn die Spannung über dem Thyristorventil in Leitrichtung positiv ist, und man erhält eine Wiederzündung, wenn das Ventil während eines normalen Leitintervalls erlöschen sollte. Außerdem erhält man eine Wiederzündung nach einem Leitintervall, wenn die Thyristoren wiederhergestellt werden, bevor die posi- is tive Spannung anwächst.

Fig. 2 zeigt eine einfache Ausführung eines Signalgebers für das Steuergerät 1. Er besteht aus der Reihenschaltung eines Widerstandes 25 mii einer Leuciiiuiuuc 24 parallel zu einem der Thyristoren 10-In₁ wobei antiparallel zur Leuchtdiode 24 eine Diode geschaltet ist, welche die Leuchtdiode gegen Spannungen in Sperrichtung schützt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung eines Hochspannungsthyristorventils, das aus mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren (10-1/z) besteht, von denen jeder mit einem auf Thyristorpotential liegenden Steuergerät (1) versehen ist. wobei das Steuergerät (1) von einem auf Erdpotential befindlichen Steuerimpulssender (8) zur Abgabe optischer Impulse gesteuert wird, und mit einem Signalgeber (8) versehen ist. der ein Signal abgibt, wenn die Spannung in Leitrichtung des entsprechenden Thyristors (10 -In) einen bestimmten Wert erreicht, und wobei ein Eingangskreis (20) vorgesehen ist. welchem Signale zur Vorgabe des gewünschten Leitfähigkeitsintervalls des Thyristorventils zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeber (2) aller Thyristoren (10-ln) über ein Oder-Glied (3) und eine bistaoUe Kippstufe (4) an ein gemeinsames Und-Güed (6) angeschlossen sind, an das eingangsseitig auch der Eingangskreis (20) zur Vorgabe des gewünschten Leitfähigkeitsintervalls angeschlossen ist. daß dem Und-Glied (6) der Steuerimpulssender (8) zur Abgabe der optischen Zündimpulse nachgeschaltet ist, daß an dem zweiten Eingang (R) der bistabilen Kippstufe (4) der Ausgang des UND-Gliedes (6) derart angeschaltet ist. daß ein Signal vom Oder-Glied (3) die bistabile Kippstufe (4) in die 1-Stellung kippt und das folgende Signal vom UND-Glied die bis'abile Kippstufe (4) in die O-Stellung kippt und damit den Steuerimpulssender (8) abschaltet, und daß das genannte Ooer-Glied (3). die bistabile Kippstufe (4). das Uno-Glied (6), der Eingangskreis (20) und der Steuerimpuls^nder (8) auf einem vom Hochspannungspotential des Thyristorventils verschiedenem Potential, vorzugsweise auf Erdpotential, liegen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oder-Glied (3) über ein Verzögerungsglied (5) an das Und-Glied (6) angeschlossen ist.

3. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das UND-Glied (6) über einen Impulsgenerator (7), der Steuerimpulse bestimmter Länge und Frequenz erzeugt, an den Steuerimpulssender 8) angeschlossen ist und duß der zweite Eingang (R) der bistabilen Kippstufe (4) anstelle mit dem Ausgang des UND-Gliedes (6) - mit dem Ausgang des Impulsgenerators (7) verbunden ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Eingangskreis ein Oder-Glied (20) aufweist, an das einerseits mittels eines Gliedes (21) das Signal zur Vorgabe des gewünschten Leitfähigkeitsvntervalls des Thyristorventils und andererseits das Zündsignal eines Wiederherstellungsschutzgliedes (22) für die Thyristoren (10-ln) angelegt ist.