DE69708741T2

DE69708741T2 - Vorrichtung mit gestapelten Thyristoren und Freilaufdioden

Info

Publication number: DE69708741T2
Application number: DE69708741T
Authority: DE
Inventors: Philippe Denis; Serge Donnet
Original assignee: GEC Alsthom Transport SA
Current assignee: Alstom Transport SA
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: FR2747857B1; EP0802619B1; FR2747857A1; DE69708741D1; EP0802619A1; US5898582A; ES2167690T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Leistungshalbleiter und ihre elektrischen Schnittstellenvorrichtungen im allgemeinen und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung mit gestapelten Thyristoren und Freilaufdioden.
Vorrichtungen mit Leistungshalbleitern sind Bauteile, die aus Leistungshalbleitern bestehen, die voneinander verschieden sein können.
Beispielsweise können unter den Leistungshalbleiterelementen Thyristoren, Dioden und Freilaufdioden angeführt werden.
Diese Leistungshalbleiterelemente werden mit Hilfe von Kühlvorrichtungen gekühlt, die die Wärme durch Durchfluss einer Kühlflüssigkeit abführen.
Jedes der Leistungshalbleiterelemente ist sandwichartig zwischen zwei Halteteilen montiert, wobei eines dieser Halteteile oder beide Halteteile eine Kühlvorrichtung sein können.
Die Einheit aus Leistungshalbleiterelementen und Halteteilen stellt eine einzelne Vorrichtung mit gestapelten Thyristoren und Freilaufdioden dar.
Diese Vorrichtung mit gestapelten Thyristoren und Freilaufdioden wird auch als "Stapel" bezeichnet.
Die Leistungshalbleiterteile müssen elektrisch mit Hilfe einer Schutzschaltung, d. h. mit Kondensatoren, geschützt werden.
Die verschiedenen elektrischen Verbindungen zwischen den Leistungshalbleiterelementen und der Schutzschaltung erfolgen im Bereich jeder der Kühlvorrichtungen oder bei deren Fehlen im Bereich eines Haltemittels ohne Kühlvorrichtung.
In einem derartigen Aufbau stellt das Haltemittel die elektrische Kontinuität zwischen zwei Leistungshalbleiterelementen oder zwischen einem Leistunghalbleiterelement und einer Schutzschaltung sicher.
So ist aus der Schrift EP-A-0 69 971 eine Vorrichtung mit gestapelten Leistunghalbleiterelementen bekannt, die elektrische Anschlussklemmen und Kühlvorrichtungen aufweist, zwischen denen Dioden und Thyristoren angeordnet sind.
Die Einheiten aus Leistunghalbleiterelementen und Halteteilen, d. h. die Vorrichtungen mit gestapelten Thyristoren und Freilaufdioden des Standes der Technik, erfordern jedoch eine Anpassung der elektrischen Verbindungen.
Die Einheiten aus Leistunghalbleiterelementen und Halteteilen können unterschiedlich sein, da sie sich aus dem betrachteten elektrischen Schaltbild ergeben.
Die Stromversorgungsanschlüsse +HT, -HT und der Ausgangsanschluss PM der Vorrichtungen mit gestapelten Thyristoren GTO und Freilaufdioden DRL und die elektrischen Anschlüsse Cs, Cc zwischen den Dioden Ds, Dc und die Schutzschaltung unterscheiden sich also von einem Schaltbild zum anderen.
So ist ein Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung mit gestapelten Thyristoren und Freilaufdioden, die eine einzige Verkabelung erlaubt, unabhängig von der elektrischen Funktion der Vorrichtung mit Leistunghalbleiterelementen.
Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung mit gestapelten Thyristoren und Freilaufdioden, die. ein Minimum an Kühlvorrichtungen erfordert.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung mit gestapelten Thyristoren GTO und Freilaufdioden DRL für Halbleitervorrichtungen, wobei die genannte Stapelvorrichtung Stromversorgungsanschlüsse +HT, -HT und einen Ausgangsanschluss PM der genannten Stapelvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Anordnung der Verkabelung der genannten Anschlüsse +HT, PM und -HT derart vorbestimmt ist, dass sie die Anordnung der genannten Thyristoren GTO und der genannten Freilaufdioden DRL im genannten Stapel zu ändern erlaubt, um verschiedene elektrische Funktionen der Halbleitervorrichtung zu erhalten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit gestapelten Thyristoren GTO und Freilaufdioden DRL für eine Halbleitervorrichtung weist auch mindestens eins der folgenden Merkmale auf:
- die Vorrichtung weist für Wandler nacheinander eine erste Kühlvorrichtung R1 auf, einen ersten Thyristor GTOs, eine zweite Kühlvorrichtung R2, eine erste Freilaufdiode DRLs, eine dritte Kühlvorrichtung R3, eine zweite Freilaufdiode DRLi, eine vierte Kühlvorrichtung R4, einen zweiten Thyristor GTOi und eine fünfte Kühlvorrichtung R5, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Anode des ersten Thyristors GTOs und der Kathode der ersten Freilaufdiode DRLs verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRLs verbunden ist und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRLi, sowie mit der Kathode des genannten ersten Thyristors GTOs und der Anode des zweiten Thyristors GTOi, während die genannte Anschlussklemme -HT mit der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRLi und der Kathode des genannten zweiten Thyristors GTOi verbunden ist,
- Vorrichtung, in der die dritte Kühlvorrichtung R3 durch ein Leiterelement M ersetzt ist,
- die Vorrichtung weist für Wandler nacheinander eine erste Kühlvorrichtung R1 auf, eine erste Freilaufdiode DRLs, eine zweite Kühlvorrichtung R2, einen ersten Thyristor GTOs, eine dritte Kühlvorrichtung R3, einen zweiten Thyristor GTOi, eine vierte Kühlvorrichtung R4, eine zweite Freilaufdiode DRLi und eine fünfte Kühlvorrichtung R5, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRLs und der Anode des ersten Thyristors GTOs verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Kathode des genannten ersten Thyristors GTOs verbunden ist und mit der Anode des zweiten Thyristors GTOi, sowie mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRLs und der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRLi, während die genannte Anschlussklemme
- HT mit der Kathode des genannten zweiten Thyristors GTOi und der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRLi verbunden ist,
- Vorrichtung, in der die erste Kühlvorrichtung R1 und die fünfte R5 durch Leiterelemente M ersetzt sind,
- die Vorrichtung weist für Wandler nacheinander ein erstes Leiterelement M'1 auf, eine erste Freilaufdiode DRL's, eine erste Kühlvorrichtung R'1, einen ersten Thyristor GTO's, eine zweite Kühlvorrichtung R'2, einen zweiten Thyristor GTO'i, eine dritte Kühlvorrichtung R'3, eine zweite Freilaufdiode DRL'i und ein zweites Leiterelement M'2, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL's und der Anode des ersten Thyristors GTO's verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Kathode des genannten ersten Thyristors GTO's verbunden ist und mit der Anode des zweiten Thyristors GTO'i, sowie mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRL's und der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL'i, während die genannte Anschlussklemme - HT mit der Kathode des genannten zweiten Thyristors GTO'i und der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRL'i verbunden ist,
- die Vorrichtung weist für Wandler nacheinander eine erste Kühlvorrichtung R'1 auf, einen ersten Thyristor GTO's, eine zweite Kühlvorrichtung R'2, eine erste Freilaufdiode DRL's, ein erstes Leiterelement M'1, eine zweite Freilaufdiode DRL'i, eine dritte Kühlvorrichtung R'3, einen zweiten Thyristor GTO'i und eine vierte Kühlvorrichtung R'4, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Anode des ersten Thyristors GTO's und der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL's verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRL's verbunden ist und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL'i, sowie mit der Kathode des genannten ersten Thyristors GTO's und der Anode des zweiten Thyristors GTO'i, während die genannte Anschlussklemme -HT mit der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRL'i und der Kathode des genannten zweiten Thyristors GTO'i verbunden ist,
- die Vorrichtung weist für Wandler nacheinander ein erstes Leiterelement M"1 auf, eine erste Freilaufdiode DRL"s, eine erste Kühlvorrichtung R"1, einen Thyristor GTO"s, eine zweite Kühlvorrichtung R"2, eine zweite Freilaufdiode DRL"i, eine dritte Kühlvorrichtung R"3, ein Isolationselement I" und ein zweites Leiterelement M"2, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL"s und der Anode des Thyristors GTO"s verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Kathode des genannten ersten Thyristors GTO"s verbunden ist und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL"i, sowie mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRL"s, während die genannte Anschlussklemme -HT mit der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRL"i verbunden ist,
- Vorrichtung, in der die dritte Kühlvorrichtung R"3 durch ein Leiterelement ersetzt ist,
- die Vorrichtung weist für Wandler nacheinander ein erstes Leiterelement M"1 auf, eine erste Freilaufdiode DRL"s, eine erste Kühlvorrichtung R"1, einen Thyristor GTO"s, eine zweite Kühlvorrichtung R"2, ein Isolationselement. I", eine dritte Kühlvorrichtung R"3, eine zweite Freilaufdiode DRL"i und eine vierte Kühlvorrichtung R"4, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL"s und der Anode des Thyristors GTO"s verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Kathode des genannten ersten Thyristors GTO"s verbunden ist, sowie mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRL"s und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL"i, während die genannte Anschlussklemme -HT mit der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRL"i verbunden ist,
- Vorrichtung, in der die dritte Kühlvorrichtung R"3 oder die vierte Kühlvorrichtung R"4 durch ein Leiterelement ersetzt ist,
- die Vorrichtung wird vervollständigt durch nacheinander eine erste Diode Ds, eine Kühlvorrichtung R, eine zweite Diode Dc und ein Leiterelement M, wobei die genannte erste Diode Ds und die zweite Dc durch die Spannung der Potentiale -HT und +HT über einen Kondensator Cc einer Schutzschaltung P invers vorgespannt sind, wobei ein Kondensator Cs der genannten Schutzschaltung P zwischen der genannten Ausgangsklemme PM und der gemeinsamen Klemme Cs der genannten ersten Diode Ds und der zweiten Dc angeordnet ist.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Stapelvorrichtung ist die Verwendung von Standardanschlussmitteln, beispielsweise einer Steckleiste, um die Stapelvorrichtung und die Schutzschaltung anzuschließen.
Ein anderer Vorteil der erfindungsgemäßen Stapelvorrichtung besteht in der Möglichkeit, für mehrere Anwendungen der Halbleitervorrichtung die Anzahl der Kühlvorrichtungen zu optimieren und dabei einen einzigen Anschlussaufbau beizubehalten.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Stapelvorrichtung ist die Schaffung einer Reihe von Standardprodukten des Typs gemischte Brücke mit Zwangskommutierung oder des Typs Wechselrichter.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Stapelvorrichtung ist die Schaffung von Standardprodukten mit starker Wärmeleistung oder mit geringerer Wärmeleistung, wobei immer ein einziger Anschlussaufbau gewahrt bleibt.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung der bevorzugter Ausführungsformen der Stapelvorrichtung deutlicher werden, die in Verbindung mit den Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
- Fig. 1 das bekannte Schaltbild eines Wandlerzweiges vom Typ gemischte Brücke mit Zwangskommutierung oder vom Typ Wechselrichter,
- Fig. 2 und 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Stapelvorrichtung für Wandler im allgemeinen und insbesondere für gemischte Brücken mit Zwangskommutierung,
- Fig. 4 und 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Stapelvorrichtung für Wandler im allgemeinen und insbesondere für Wechselrichter,
- Fig. 6 zeigt das bekanne Schaltbild eines Wandlerzweiges vom Typ Zerhacker,
- Fig. 7 und 8 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Stapelvorrichtung für Wandler im allgemeinen und insbesondere für Zerhacker.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit gestapelten Thyristoren GTO, Freilaufdioden DRL und Dioden D ist für Halbleitervorrichtungen des Typs Wandler bestimmt.
Die Stapelvorrichtung weist Anschlussklemmen für die Stromversorgung +HT, -HT und den Ausgang PM auf.
Um einen vollständigen Strang einer Halbleitervorichtung zu bilden, wird die Stapelvorrichtung durch Anschlussklemmen Cs, Cc zwischen Dioden Ds, Dc und eine Schutzschaltung P vervollständigt.
Entsprechend einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die Stapelvorrichtung derart ausgebildet, dass die geometrische Anordnung der Verkabelung der Anschlussklemmen +HT, PM und -HT vorbestimmt ist.
Aus diesem Merkmal ergibt sich, dass eine Änderung der Anordnung der Thyristoren GTO und der Freilaufdioden DRL im Stapel ermöglicht, verschiedene elektrische Funktionen der Halbleitervorrichtung zu erhalten.
Fig. 1 zeigt das bekannte Schaltbild eines Wandlerzweiges des Typs gemischte Brücke mit Zwangskommutierung oder des Typs Wechselrichter.
In Anwendungen des Typs gemischte Brücke mit Zwangskommutierung, die die Ableitung großer Wärmeleistungen erfordern, benötigt jede Seite der Thyristoren eine Kühlvorrichtung.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine schematische Darstellung zweier bevorzugter Ausführungsformen der Stapelvorrichtung für Wandler und insbesondere für eine gemischte Brücke mit Zwangskommutierung.
Wie in Fig. 2 dargestellt, umfasst die Stapelvorrichtung 1A für eine gemischte Brücke mit Zwangskommutierung nacheinander eine erste Kühlvorrichtung R1, einen ersten Thyristor GTOs, eine zweite Kühlvorrichtung R2, eine erste Freilaufdiode DRLs, eine dritte Kühlvorrichtung R3, eine zweite Freilaufdiode DRLi, eine vierte Kühlvorrichtung R4, einen zweiten Thyristor GTOi und eine fünfte Kühlvorrichtung R5.
Die Anode des ersten Thyristors GTOs ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Anode des zweiten Thyristors GTOi ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Kathode des ersten Thyristors GTOs ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Kathode des zweiten Thyristors GTOi ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Anode der ersten Freilaufdiode DRLs ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Anode der zweiten Freilaufdiode DRLi ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Kathode der ersten Freilaufdiode DRLs ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Kathode der zweiten Freilaufdiode DRLi ist mit der Klemme PM verbunden.
Hierfür ist die Anschlussklemme +HT mit der Anode des ersten Thyristors GTOs und der Kathode der ersten Freilaufdiode DRLs verbunden.
Die Anschlussklemme PM ist mit der Anode der ersten Freilaufdiode DRLs und der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRLi, sowie mit der Kathode des ersten Thyristors GTOs und der Anode des zweiten Thyristors GTOi verbunden.
Die Anschlussklemme -HT ist mit der Anode der zweiten Freilaufdiode DRLi und der Kathode des zweiten Thyristors GTOi verbunden.
Wie in Fig. 3 dargestellt, umfasst die Vorrichtung 1B für eine gemischte Brücke mit Zwangskommutierung eine erste Kühlvorrichtung R1, eine erste Freilaufdiode DRLs, eine zweite Kühlvorrichtung R2, einen ersten Thyristor GTOs, eine dritte Kühlvorrichtung R3, einen zweiten Thyristor GTOi, eine vierte Kühlvorrichtung R4, eine zweite Freilaufdiode DRLi und eine fünfte Kühlvorrichtung R5.
Die Anode des ersten Thyristors GTOs ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Anode des zweiten Thyristors GTOi ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Kathode des ersten Thyristors GTOs ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Kathode des zweiten Thyristors GTOi ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Anode der ersten Freilaufdiode DRL's ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Anode der zweiten Freilaufdiode DRL'i ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Kathode der ersten Freilaufdiode DRL's ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL'i ist mit der Klemme PM verbunden.
Hierfür ist die Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRLs und der Anode des ersten Thyristors GTOs verbunden.
Die genannte Anschlussklemme PM ist mit der Kathode des ersten Thyristors GTOs verbunden und mit der Anode des zweiten Thyristors GTOi, sowie mit der Anode der ersten Freilaufdiode DRLs und der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRLi.
Die Anschlussklemme -HT ist mit der Kathode des zweiten Thyristors GTOi und der Anode der zweiten Freilaufdiode DRLi verbunden.
In diesen beiden bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stapelvorrichtung können im Fall einer geringeren zu übertragenden Wärmeleistung die dritte Kühlvorrichtung R3 (Fig. 2) und die erste Kühlvorrichtung R1 und die fünfte R5 (Fig. 3) durch Leiterelemente ersetzt werden.
Fig. 4 und 5 zeigen eine schematische Darstellung zweier bevorzugter Ausführungsformen der Stapelvorrichtung für Wandler und insbesondere für Wechselrichter.
In den Anwendungen vom Wechselrichtertyp, die die Ableitung geringerer Wärmeleistungen erfordern, benötigt nur eine Seite der Freilaufdioden eine Kühlvorrichtung.
Ausgehend von der schematischen Darstellung der Stapelvorrichtung der Fig. 2 wird für den Übergang vom Bereich großer übertragener Wärmeleistungen zu geringen übertragenen Wärmeleistungen bei Minimisierung der Anzahl der Kühlvorrichtungen die Richtung jedes Halbleiters umgekehrt und eine Freilaufdiode mit einem Thyristor vertauscht.
Aus dem Vorangehenden ergibt sich die schematische Darstellung der Fig. 4, in der die Stapelvorrichtung 1C für Wechselrichter nacheinander umfasst ein erstes Leiterelement M'1, eine erste Freilaufdiode DRL's, eine erste Kühlvorrichtung R'1, einen ersten Thyristor GTO's, eine zweite Kühlvorrichtung R'2, einen zweiten Thyristor GTO'i, eine dritte Kühlvorrichtung R'3, eine zweite Freilaufdiode DRL'i und ein zweites Leiterelement M'2.
Die Anode des ersten Thyristors GTO's ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die. Anode des zweiten Thyristors GTO'i ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Kathode des ersten Thyristors GTO's ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Kathode des zweiten Thyristors GTO'i ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Anode der ersten Freilaufdiode DRL's ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Anode der zweiten Freilaufdiode DRL'i ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Kathode der ersten Freilaufdiode DRL's ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL'i ist mit der Klemme PM verbunden.
Hierfür ist die Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL's und der Anode des ersten Thyristors GTO's verbunden.
Die genannte Anschlussklemme PM ist mit der Kathode des ersten Thyristors GTO's verbunden und mit der Anode des zweiten Thyristors GTO'i, sowie mit der Anode der ersten Freilaufdiode DRL's und der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL'i.
Die genannte Anschlussklemme -HT ist mit der Kathode des zweiten Thyristors GTO'i und der Anode der zweiten Freilaufdiode DRL'i verbunden.
Wie in Fig. 5 dargestellt, umfasst die Stapelvorrichtung 1D für Wechselrichter nacheinander eine erste Kühlvorrichtung R'1, einen ersten Thyristor GTO's, eine zweite Kühlvorrichtung R'2, eine erste Freilaufdiode DRL's, ein erstes Leiterelement M'1, eine zweite Freilaufdiode DRL'i, eine dritte Kühlvorrichtung R'3, einen zweiten Thyristor GTO'i und eine dritte Kühlvorrichtung R'5.
Die Anode des ersten Thyristors GTO's ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Anode des zweiten Thyristors GTO'i ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Kathode des ersten Thyristors GTO's ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Kathode des zweiten Thyristors GTO'i ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Anode der ersten Freilaufdiode DRL's ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Anode der zweiten Freilaufdiode DRL'i ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Kathode der ersten Freilaufdiode DRL's ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL'i ist mit der Klemme PM verbunden.
Hierfür ist die Anschlussklemme +HT mit der Anode des ersten Thyristors GTO's und der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL's verbunden.
Die genannte Anschlussklemme PM ist mit der Anode der ersten Freilaufdiode DRL's verbunden und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL'i, sowie mit der Kathode des ersten Thyristors GTO's und der Anode des zweiten Thyristors GTO'i.
Die genannte Anschlussklemme -HT ist mit der Anode der zweiten Freilaufdiode DRL'i und der Kathode des zweiten Thyristors GTO'i verbunden.
Fig. 6 zeigt das bekannte Schaltbild eines Wandlerzweiges vom Typ Zerhacker.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine schematische Darstellung zweier bevorzugter Ausführungsformen der Stapelvorrichtung für Wandler und insbesondere für Zerhacker.
Wie in Fig. 7 dargestellt, umfasst die Stapelvorrichtung 15 für Zerhacker nacheinander ein erstes Leiterelement M"1, eine erste Freilaufdiode DRL"s, eine erste Kühlvorrichtung R"1, einen Thyristor GTO"s, eine zweite Kühlvorrichtung R"2, eine zweite Freilaufdiode DRL"i, eine dritte Kühlvorrichtung R"3, ein Isolationselement I" und ein zweites Leiterelement N"2.
Die Anode des Thyristors GTO"s ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Kathode des Thyristors GTO"s ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Anode der ersten Freilaufdiode DRL"s ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Anode der zweiten Freilaufdiode DRL"i ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Kathode der ersten Freilaufdiode DRL"s ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL"i ist mit der Klemme PM verbunden.
Hierfür ist die genannte Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL"s und der Anode des Thyristors GTO"s verbunden.
Die genannte Anschlussklemme PM ist mit der Kathode des Thyristors GTO"s verbunden und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL"i, sowie mit der Anode der ersten Freilaufdiode DRL"s.
Die genannte Anschlussklemme -HT ist mit der Anode der zweiten Freilaufdiode DRL"i verbunden.
Wie in Fig. 8 dargestellt, umfasst die Stapelvorrichtung 1F für Zerhacker nacheinander ein erstes Leiterelement M"1, eine erste Freilaufdiode DRL"s, eine erste Kühlvorrichtung R"1, einen Thyristor GTO"s, eine zweite Kühlvorrichtung R"2, ein Isolationselement I", eine dritte Kühlvorrichtung R"3, eine zweite Freilaufdiode DRL"i und eine vierte Kühlvorrichtung R"4.
Der Thyristor GTO"s und das Isolationselement I" sind in Reihe geschaltet.
Die Anode des Thyristors GTO"s ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Kathode des Thyristors GTO"s ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Anode der ersten Freilaufdiode DRL"s ist mit der Klemme PM verbunden.
Die Anode der zweiten Freilaufdiode DRL"i ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Kathode der ersten Freilaufdiode DRL"s ist mit dem Potential +HT verbunden.
Die Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL"i ist mit der Klemme PM verbunden.
Hierfür ist die Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL"s und der Anode des Thyristors GTO"s verbunden.
Die Anschlussklemme PM ist mit der Kathode des Thyristors GTO"s verbunden, sowie mit der Anode der ersten Freilaufdiode DRL"s und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL"i.
Die Anschlussklemme -HT ist mit der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRL"i verbunden.
Wie oben angegeben, wird die erfindungsgemäße Stapelvorrichtung 1A-1F zur Ausbildung eines vollständigen Stranges einer Halbleitervorrichtung nacheinander vervollständigt durch eine erste Diode Ds, eine Kühlvorrichtung R, eine zweite Diode Dc und ein Leiterelement M.
Die Kathode der ersten Diode Ds ist mit dem Potential -HT verbunden.
Die Anode der ersten Diode Ds und die Kathode der zweiten Diode Dc sind mit der Klemme Cs verbunden.
Die Anode der zweiten Diode Dc ist mit der Klemme Cc verbunden.
Ein Kondensator Cs der Schutzschaltung P ist zwischen der Ausgangsklemme PM und der gemeinsamen Klemme Cs der ersten Diode Ds und der zweiten Dc angeordnet.
In diesen beiden bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stapelvorrichtung können die dritte Kühlvorrichtung R"3 (Fig. 7) und die dritte Kühlvorrichtung R"3 oder die vierte R"4 (Fig. 8) im Fall einer geringeren zu übertragenden Wärmeleistung durch Leiterelemente ersetzt werden.

Claims

1. Vorrichtung mit gestapelten Thyristoren (GTO) und Freilaufdioden (DRL) für Halbleitervorrichtungen, wobei die genannte Stapelvorrichtung Stromversorgungsanschlüsse +HT, -HT und einen Ausgangsanschluss PM der genannten Stapelvorrichtung aufweist, sowie Kühlvorrichtungen, wobei die Dioden (DRL) und die Thyristoren (GTO) jeweils im Stapel zwischen den Kühlvorrichtungen eingefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Anordnung der Kühlvorrichtungen im Stapel und der Verkabelung der Anschlussklemmen unverändert ist und die Anordnung der Freilaufdioden und der Thyristoren zwischen den Kühlvorrichtungen im Stapel in Abhängigkeit vom Typ der Halbleitervorrichtung veränderlich ist.

2. Vorrichtung (1A) nach Patentanspruch 1 für Wandler, nacheinander eine erste Kühlvorrichtung (R1) aufweisend, einen ersten Thyristor (GTOs), eine zweite Kühlvorrichtung (R2), eine erste Freilaufdiode (DRLs), eine dritte Kühlvorrichtung (R3), eine zweite Freilaufdiode (DRLi), eine vierte Kühlvorrichtung (R4), einen zweiten Thyristor (GTOi) und eine fünfte Kühlvorrichtung (R5), wobei die genannte Anschlussklemme (+HT) mit der Anode des ersten Thyristors (GTOs) und der Kathode der ersten Freilaufdiode (DRLs) verbunden ist, die genannte Anschlussklemme (PM) mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode (DRLs) verbunden ist und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode (DRLi), sowie mit der Kathode des genannten ersten Thyristors (GTOs) und der Anode des zweiten Thyristors (GTOi), wobei die genannte Anschlussklemme (-HT) mit der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode (DRLi) und der Kathode des genannten zweiten Thyristors (GTOi) verbunden ist.

3. Vorrichtung (1A) nach Patentanspruch 2, in der die dritte Kühlvorrichtung R3 durch ein Leiterelement M ersetzt ist.

4. Vorrichtung (1B) nach Patentanspruch 1 für Wandler, nacheinander eine erste Kühlvorrichtung R1 aufweisend, eine erste Freilaufdiode DRLs, eine zweite Kühlvorrichtung R2, einen ersten Thyristor GTOs, eine dritte Kühlvorrichtung R3, einen zweiten Thyristor GTOi, eine vierte Kühlvorrichtung R4, eine zweite Freilaufdiode DRLi und eine fünfte Kühlvorrichtung R5, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRLs und der Anode des ersten Thyristors GTOs verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Kathode des genannten ersten Thyristors GTOs verbunden ist und mit der Anode des zweiten Thyristors GTOi, sowie mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRLs und der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRLi, während die genannte Anschlussklemme -HT mit der Kathode des genannten zweiten Thyristors GTOi und der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRLi verbunden ist.

5. Vorrichtung (1B) nach Patentanspruch 4, in der die erste Kühlvorrichtung R1 und die fünfte R5 durch Leiterelemente M ersetzt sind.

6. Vorrichtung (1C) nach Patentanspruch 1 für Wandler, nacheinander ein erstes Leiterelement M'1 aufweisend, eine erste Freilaufdiode DRL's, eine erste Kühlvorrichtung R'1, einen ersten Thyristor GTO's, eine zweite Kühlvorrichtung R'2, einen zweiten Thyristor GTO'i, eine dritte Kühlvorrichtung R'3, eine zweite Freilaufdiode DRL'i und ein zweites Leiterelement M'2, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL's und der Anode des ersten Thyristors GTO's verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Kathode des genannten ersten Thyristors GTO's verbunden ist und mit der Anode des zweiten Thyristors GTO'i, sowie mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRL's und der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL'i, während die genannte Anschlussklemme -HT mit der Kathode des genannten zweiten Thyristors GTO'i und der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRL'i verbunden ist.

7. Vorrichtung (1D) nach Patentanspruch 1 für Wandler, nacheinander eine erste Kühlvorrichtung R'1 aufweisend, einen ersten Thyristor GTO's, eine zweite Kühlvorrichtung R'2, eine erste Freilaufdiode DRL's, ein erstes Leiterelement M'1, eine zweite Freilaufdiode DRL'i, eine dritte Kühlvorrichtung R'3, einen zweiten Thyristor GTO'i und eine vierte Kühlvorrichtung R'4, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Anode des ersten Thyristors GTO's und der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL's verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRL's verbunden ist und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL'i, sowie mit der Kathode des genannten ersten Thyristors GTO's und der Anode des zweiten Thyristors GTO'i, während die genannte Anschlussklemme -HT mit der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRL'i und der Kathode des genannten zweiten Thyristors GTO'i verbunden ist.

8. Vorrichtung (1E) nach Patentanspruch 1 für Wandler, nacheinander ein erstes Leiterelement M"1 aufweisend, eine erste Freilaufdiode DRL"s, eine erste Kühlvorrichtung R"1, einen Thyristor GTO"s, eine zweite Kühlvorrichtung R"2, eine zweite Freilaufdiode DRL"i, eine dritte Kühlvorrichtung R"3, ein Isolationselement I" und ein zweites Leiterelement M"2, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL"s und der Anode des Thyristors GTO"s verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Kathode des genannten ersten Thyristors GTO"s verbunden ist und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL"i, sowie mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRL"s, während die genannte Anschlussklemme -HT mit der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRL"i verbunden ist.

9. Vorrichtung (1E) nach Patentanspruch 8, in der die dritte Kühlvorrichtung R"3 durch ein Leiterelement ersetzt ist.

10. Vorrichtung (1F) nach Patentanspruch 1 für Wandler, nacheinander ein erstes Leiterelement M"1 aufweisend, eine erste Freilaufdiode DRL"s, eine erste Kühlvorrichtung R"1, einen Thyristor GTO"s, eine zweite Kühlvorrichtung R"2, ein Isolationselement I", eine dritte Kühlvorrichtung R"3, eine zweite Freilaufdiode DRL"i und eine vierte Kühlvorrichtung R"4, wobei die genannte Anschlussklemme +HT mit der Kathode der ersten Freilaufdiode DRL"s und der Anode des Thyristors GTO"s verbunden ist, die genannte Anschlussklemme PM mit der Kathode des genannten Thyristors GTO"s verbunden ist, sowie mit der Anode der genannten ersten Freilaufdiode DRL"s und mit der Kathode der zweiten Freilaufdiode DRL"i, während die genannte Anschlussklemme -HT mit der Anode der genannten zweiten Freilaufdiode DRL"i verbunden ist.

11 Vorrichtung (1F) nach Patentanspruch 10, in der die dritte Kühlvorrichtung R"3 oder die vierte Kühlvorrichtung R"4 durch ein Leiterelement ersetzt ist.

12. Vorrichtung nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 11, die vervollständigt wird durch nacheinander eine erste Diode Ds, eine Kühlvorrichtung R, eine zweite Diode Dc und ein Leiterelement M, wobei die genannte erste Diode Ds und die zweite Dc durch die Spannung der Potentiale -HT und +HT über einen Kondensator Cc einer Schutzschaltung P invers vorgespannt sind, wobei ein Kondensator Cs der genannten Schutzschaltung P zwischen der genannten Ausgangsklemme PM und der gemeinsamen Klemme Cs der genannten ersten Diode Ds und der zweiten Dc angeordnet ist.