AT414291B - Vorrichtung und verfahren zur zündung von optisch zündbaren thyristoren bei geringen spannungen - Google Patents

Description

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AT 414 291 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren, womit es möglicht ist optisch zündbare Thyristoren bei geringen Spannungen zu zünden.

Nach dem derzeitigen Stand der Technik beinhaltet ein optisch zündbarer Thyristor einen Ver-5 stärker der die zur Zündung eingesetzten Lichtimpulse in elektrische Impulse wandelt und somit den Thyristor zündet. Dieser thyristor-interne Verstärker wird über die am Thyristor anliegende Anoden-Kathoden-Spannung versorgt. Bei Thyristoren, welche für hohe Spannung (mehrere hundert Volt bis einige Kilovolt) ausgelegt sind, bedeutet das, dass der Verstärker bei sehr kleinen Momentanwerten der Anoden-Kathoden-Spannungen (wenige zehn Volt) nicht ord-io nungsgemäß versorgt wird, und somit nicht die erforderliche Energie aufbringen kann um den Thyristor elektrisch zu zünden. Erst wenn die Spannung einen Schwellwert (mehrere zehn Volt) erreicht hat, kann der Verstärker den Thyristor ordnungsgemäß, das heißt innerhalb der vom Hersteller angegebenen Zeit, zünden. Das heißt, dass der Thyristor bei sehr kleinen Spannungen gar nicht, bzw. in einem Übergangsbereich (wenige zehn Volt Übergangsbereichsbreite) 15 nicht ordnungsgemäß zünden kann.

Die beiden existierenden Patente DE19826022 und JP11285237 behandeln sowohl eine Vorrichtung als auch ein Verfahren um eine Beschädigung eines lichtzündbaren Thyristors im Fall von Auftretenden Spannungsspitzen zu verhindern und unterscheiden sich damit von der bean-20 tragten Vorrichtung bzw. dem Verfahren dahingehend, dass nur Schutzmechanismen für Überspannungen realisiert werden und keine Möglichkeit die untere Zündgrenze zu verringern.

Aufgabe der Erfindung ist es den Spannungsbereich (0V bis mehrere zehn Volt) in dem der Thyristor nicht oder nicht ordnungsgemäß zündet zu minimieren. Erreicht wird dies, indem direkt 25 am Thyristor ein kurzer Spannungspuls zeitgleich mit dem optischen Zündimpuls generiert wird. Dies bewirkt, dass der thyristor-interne Verstärker zum Zündzeitpunkt ausreichend mit Spannung versorgt wird, und somit genügend Energie zum elektrischen zünden des Thyristors vorhanden ist. 30 Der Vorteil ist, dass der Thyristor bis hin zu sehr kleinen Momentanwerten der Anoden-Kathoden-Spannungen ordnungsgemäß gezündet werden kann.

Nachteil ist, dass zum Zeitpunkt des Zündens ein kurzer Spannungsimpuls am Thyristor anliegt und unter Umständen die Funktion des Gesamtschaltkreises beeinflusst. 35

Auch bei Verwendung der Erfindung wird bei Hochspannungsthyristoren eine Zündung nur bis zu einem unteren Grenzwert der Momentanwerten der Anoden-Kathoden-Spannungen (Größenordnung 10V) möglich sein. Dieser Grenzwert ist vom Thyristortyp, -hersteiler und der eingesetzten Spannungshöhe des Zündimpulses abhängig. 40

In Fig. 1 ist der Aufbau der Erfindung inklusive dem optisch zündbaren Thyristor und den durch den Aufbau resultierenden und für die Funktion wesentlichen parasitären Impedanzen zu sehen. 45 Der optisch zündbare Thyristor Ti ist jener Thyristor, der über die Anschlüsse A und B mit einem Schaltkreis mit beliebiger Funktion, im folgenden Hauptschaltkreis genannt, verbunden ist, , und bei geringen Momentanwerten der Anoden-Kathoden-Spannungen Vn gezündet werden soll. Die parasitäre Impedanz LP1 resultiert aus dem geometrischem Aufbau der Thyristoranschlüsse des Thyristors Ti mit dem Hauptschaltkreis, LP2 resultiert aus dem geometrischen so Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Verbindung mit dem optisch zündbaren Thyristor Ti. Die Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung welche über die Klemmen C und D mit dem optisch zündbarem Thyristor Ti des Hauptschaltkreises verbunden wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus dem Kondensator Ci, dem Thyristor T, dem strombegrenzenden Widerstand RL, der Diode D2, dem Widerstand RCh> der Spannungsquelle V2 und 55 der parasitären Impedanz LP2. Durch die Spannungsquelle V2 wird der Kondensator C! über die

Claims (2)

1. 3 AT 414 291 B Diode D2 und den Ladestrom begrenzenden Widerstand RCH geladen. Die erforderliche Ladespannung VCi hängt vom verwendeten optisch zündbarem Thyristor Ή ab. Wird der optisch zündbare Thyristor T1 optisch gezündet, würde dieser bei geringen Anoden-Kathoden-Spannungen VTi (wenige zehn Volt) nicht, oder nicht ordnungsgemäß zünden. Deshalb wird zeitgleich der Thyristor T gezündet und somit der Kondensator Ct parallel zum optisch zündbarem Thyristor Ti geschaltet. Dadurch ergibt sich am optisch zündbaren Thyristor T, ein Spannungspuls über welchen der thyristor-interne Verstärker versorgt wird und der Thyristor Ti ordnungsgemäß zünden kann. Der Verlauf der Spannung am optisch zündbarem Thyristor Ti hängt im wesentlichen von der Stromaufnahme des thyristor-internen Verstärkers, der Thyristorkapazität, von den parasitären Impedanzen LPi und LP2, vom Widerstand RL und von der Impedanz des Hauptschaltkreises ab. Je kleiner die parasitären Impedanzen LP1 und LP2, desto steiler der Anstieg der Spannung am optisch zündbarem Thyristor T1s Nachdem der optisch zündbare Thyristor Ti ordnungsgemäß gezündet hat, wird der Kondensator Ci über Ti entladen, bis der Strom durch den Thyristor T unter dessen Haltestrom sinkt. Danach sperrt der Thyristor T und der Kondensator Ci wird über die Diode D2, den Widerstand RCh und die Spannungsquelle V2 wieder auf seinen Sollwert aufgeladen. Der Widerstand RL dient zur Strombegrenzung des Entladestromes lE des Kondensators Ci und somit des Stromes durch die Thyristoren Ti und T. Dieser Entladestrom lE belastet den optisch zündbaren Thyristor Ti zusätzlich zu dem Strom der aus der Funktion des Hauptschaltkreises durch den optisch zündbaren Thyristor Ti fließt. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Zündung von optisch zündbaren Thyristoren bei geringen Spannungen, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Hauptthyristor (T1) ein Hilfsthyristor in Serie mit einem Kondensator (C1) und einem Widerstand (RL) geschaltet ist, wobei parallel zum Kondensator (C1) eine Diode (D2), ein weiterer Widerstand (RCH) und eine Gleichspannungsquelle (V2) in Serie angeordnet sind.
2. 2. Verfahren zur Zündung von optisch zündbaren Thyristoren bei geringen Spannungen, dadurch gekennzeichnet, dass am optisch zündbaren Thyristor zeitgleich zum optischen Zündimpuls ein Spannungsimpuls zwischen Anode und Kathode angelegt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen