Untersuchungen zur vereinfachten Zwangskommutierung von Thyristoren unter Verwendung von Leistungstransistoren

Die Loschung eines stromfuhrenden Thyristors ist ein we sent liches technisches und wirtschaftliches Problem der Lei stungselektronik. Eine einfache und sichere Losung ergibt sich nur bei netzgefuhrten Stromrichtern mit Anschnittsteue rung, wobei als betrieblicher Nachteil eine vom Steuerwinkel abhangige Belastung des Netzes mit induktiver Blindleistung auftritt. Bei netzgefuhrten Stromrichtern mit Sektorsteue rung sowie bei selbstgefuhrten Wechsel- bzw. Umrichtern ist die Ventilablosung nur mit Hilfe von im Stromrichter erzeug ten Kommutierungsspannungen moglich. Die Bereitstellung dieser Spannungen erfolgt in der Regel mittels kapazitiver Energiespeicher. Prinzipiell besteht die heute ubliche Losch einrichtung aus einer Kombination von Drosseln, Kondensatoren und Leistungshalbleitern; die Unterschiede in Aufbau und Auf wand ergeben sich im wesentlichen aus der Art der Spannungs steuerung und aus den Forderungen des Lastkreises. Fur technisch hochwertige Umrichter mit eingepragter Spannung und Einzelloschung sind u.a. folgende Merkmale als typisch anzusehen: Mit Rucksicht auf vertretbare Loschkapazitaten und die erreichbare Grenzfrequenz sind Hauptthyristoren mit klei ner Freiwerdezeit zu verwenden. Auch bei kleinen zu loschenden Stromen muB im Loschkreis mit groBen Kommutierungsstromen gearbeitet werden, wo durch sich hohe Beanspruchungen der Leistungshalbleiter und der Kommutierungsmittel ergeben. Zwischenkreis-Umrichter mit veranderlicher Zwischenkreis spannung mussen mit laststromabhangiger Loschspannung oder speziellen Nachladeschaltungen betrieben werden, wo durch sich ein erhohter Aufwand an Bauelementen und unter Umstanden hohe Spannungsbeanspruchungen ergeben. Ein einmaliges Versagen der Kommutierung fuhrt in der Regel zum Durchzunden des Wechselrichters.

Klappentext

Die Loschung eines stromfuhrenden Thyristors ist ein we sent­ liches technisches und wirtschaftliches Problem der Lei­ stungselektronik. Eine einfache und sichere Losung ergibt sich nur bei netzgefuhrten Stromrichtern mit Anschnittsteue­ rung, wobei als betrieblicher Nachteil eine vom Steuerwinkel abhangige Belastung des Netzes mit induktiver Blindleistung auftritt. Bei netzgefuhrten Stromrichtern mit Sektorsteue­ rung sowie bei selbstgefuhrten Wechsel- bzw. Umrichtern ist die Ventilablosung nur mit Hilfe von im Stromrichter erzeug­ ten Kommutierungsspannungen moglich. Die Bereitstellung dieser Spannungen erfolgt in der Regel mittels kapazitiver Energiespeicher. Prinzipiell besteht die heute ubliche Losch­ einrichtung aus einer Kombination von Drosseln, Kondensatoren und Leistungshalbleitern; die Unterschiede in Aufbau und Auf­ wand ergeben sich im wesentlichen aus der Art der Spannungs­ steuerung und aus den Forderungen des Lastkreises. Fur technisch hochwertige Umrichter mit eingepragter Spannung und Einzelloschung sind u.a. folgende Merkmale als typisch anzusehen: Mit Rucksicht auf vertretbare Loschkapazitaten und die erreichbare Grenzfrequenz sind Hauptthyristoren mit klei­ ner Freiwerdezeit zu verwenden. Auch bei kleinen zu loschenden Stromen muB im Loschkreis mit groBen Kommutierungsstromen gearbeitet werden, wo­ durch sich hohe Beanspruchungen der Leistungshalbleiter und der Kommutierungsmittel ergeben. Zwischenkreis-Umrichter mit veranderlicher Zwischenkreis­ spannung mussen mit laststromabhangiger Loschspannung oder speziellen Nachladeschaltungen betrieben werden, wo­ durch sich ein erhohter Aufwand an Bauelementen und unter Umstanden hohe Spannungsbeanspruchungen ergeben. Ein einmaliges Versagen der Kommutierung fuhrt in der Regel zum Durchzunden des Wechselrichters.

Inhalt

1. Einleitung.- 2. Gleichstromsteller mit Kommutierung mittels Leistungstransistor.- 2.1. Löschprinzip, grundsätzliche Eigenschaften.- 2.2. Technische Realisierung.- 2.3. Maßnahmen zur Leistungssteigerung.- 3. Dreiphasiger Umrichter mit Transistor-Löscheinrichtung.- 3.1. Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise.- 3.2. Technische Realisierung.- 3.3. Arbeitsweise des Umrichters.- 4. Zusammenfassung.- 5. Literaturauswahl.- Abbildungen.