一种晶闸管变流器的集中关断回路制造技术

本发明专利技术给出一种用于晶闸管变流器的集中关断回路。该集中关断回路尤其适用于交流电流变换器例如铁道供电网的连接。关断晶闸管直接地与变压器次边绕组相连接。此外设有一个专门的续流支路，在尤其是变压器电感中或另外可能具有的电感中存储的能量可通过该续流支路导出。其优点在于，所有变流器晶闸管能可靠地、无专门准备地被关断，因为该集中关断回路能自动地作好再关断的准备。此外通过专设的续流支路可避免过电压。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率电子学领域。其出发点为根据权利要求1前序部分的一种晶闸管变流器的集中关断回路。这样一种关断回路已在“变流器技术中的现代功率半导体”一文(etz杂志第21期(1993年)第1310-1319页，附图说明图114)中有过描述。为了关断变流器的晶闸管，必须使用关断回路，对于不但可工作在逆变器工况而且也可工作在整流器工况的并连接在直流侧的电压中间回路上的晶闸管变流器也需要关断电路，其中该中间回路的电压例如是由电池，自换流的电压变换器或另外合适的电源供电。这样一种晶闸管变流器可以是一种交流电压变换器装置的一部分，其中第一个变流器与第一电网、最好是多相电压供电网(如50Hz)相连接，及第二变流器与第二电压供电网(如16.67Hz)相连接，这里的第一及第二变流器通过中间回路彼此相连接。对于很高的功率，例如用于静止铁道电网供电或直流高压输电所需的功率，对于第一变流器总是有利地使用晶闸管。该第一变流器的关断回路在这种电路中起到一个重要的保护作用如果在晶闸管变流器的逆变工况时出现换流失败，则电流既不会受到第一晶闸管变流器也不会受到第二变流器、例如铁道侧GTO变流器的限制。对于这种故障状态必须要有保护系统，它能将第一变流器的晶闸管迅速而可靠地关断并保护其免于过负荷。在专业书“功率电子学”(由鲁道夫·拉珀(Rudolf Lappe)，司普林格出版社(Springer-Verlag)1988年编辑出版)第284～297页上给出了各种关断回路的变型。其中最昂贵的、对此最灵活的变型是单个关断回路。在那里对于每个桥支路均设有各自的关断装置。然而这种方案对于铁道电网供电来说是太昂贵及浪费了。在另一变型的关断即所谓相位跟随关断中，其关断是基于每个导流的晶闸管中的电流通过在时间上滞后的同一半桥的下一相中晶闸管的触发而被换流。用这种电路是不能作到与电网的完全隔离。另外还描述了相关断。在这个方案中关断回路由一个以关断电容及换流电抗组成的串联振荡回路构成。但这种电路对于要解决的问题来说是不适合的，因为一个桥串中的主晶闸管需交替地关断。最好还描述了集中或总的关断回路。这种方案虽然能借助一个集中的关断电容器来关断所有的桥支路，但是对于需要解决的任务还是太昂贵，因为该关断电容必须吸收在变压器电感及可能具有的平波电抗器电感中存储的能量，否则会形成过电压，这样就必然具有过大的尺寸，这使得整个的电路装置不再经济。因此本专利技术的任务在于，给出一种用于晶闸管变流器的集中关断回路，它能以经济的方案与方式足够快速及可靠地关断所有导流的晶闸管，而不会有在变压器电感及可能具有的平波电抗器电感中存储的能量在晶闸管及关断电容上产生不允许的过电压。这个任务将在导言部分所述类型的集中关断回路中通过权利要求1的特征来解决。因而本专利技术的核心在于，关断晶闸管不是连接在中间回路的直流电压端子上，而是直接地连接在变压器上。此外这样地设计集中关断回路，即在关断过程中自动地形成通过电路电感流通的电流的续流。特别有利的是一种电路变型，其中能够可靠地避免关断电容的过充电。它是这样来实现的，即将关断电容器上的电压实际上固定在中间回路的电压值上。根据本专利技术结构的另一优点在于，关断电容自动地以对于关断正确的极性被电压中间回路预充电。由此使该集中关断回路在一次关断过程后又自动地作好关断的准备。该电路不仅可用于12脉冲的电路而且也能以小规模适用于6脉冲电路。其它的实施例可从相应的从属权利要求书中得到。以下将借助实施例并结合附图来详细地解释本专利技术。附图为图1具有与一个直流电压中间电路相连接的一个晶闸管变流器的电路结构框图；图2根据本专利技术的一种集中关断回路的等效电路图，它适用于12脉冲变流器；图3根据本专利技术的一种集中关断回路的等效电路图，它适用于6脉冲变流器。在附图中所使用的标号及意义归纳在标号对照表中。原则上在附图中相同的部分使用相同的标号。图1表示具有与一直流电压中间回路6相连接的一个晶闸管变流器2的电路结构框图。该直流电压中间回路6例如可由电池或自换流的电压变换器或由另一适合的电压源构成。根据本专利技术的集中关断回路将在具有一个自换流的电压变换器的电路结构上实现，并在以下借助铁道电网连接的例子进行说明。但本专利技术并不局限在这种电路类型上。标号4表示第一交流电压电网，例如50Hz的州电网。在该交流电网4上连接有一个第一变流器2。该第一变流器通过直流电压中间回路6与一个第二变流器相连接，为简明起见后者未示出。在第二变流器上连接了一个第二交流电网，例如162/3Hz的铁道电网。这种铁道电网连接的任务在于使能量或是从第一电网4传递到第二电网或是相反地进行。出于经济的原因，第一变流器2总是使用设有传统晶闸管的电路。如果在第一变流器2的逆变器工况中出现了换流失败，则电流既不会受到晶闸管变流器2也不会受到通常为GTO变流器的第二变流器的限制。作为唯一的关断装置仍是铁道电网侧设置的功率断路器。在功率断路器的关断时间期间(第二电网的一至二个周期＝60至120ms)第二电网经过第二变流器即设有GTO的变流器中的二极管向晶体管变流器2供电。这个非常大的负荷虽然使变流器的晶闸管仍能工作但不是没有损害的。因此必须设置一个集中关断回路，它使第一变流器2中的晶闸管能快速及可靠地关断并没有专门的措施可自动地作再关断准备。但是因为在电流回路的电感中、主要在变流器变压器电感及可能有的平波电抗器电感中存储的能量可导致关断电容器及晶闸管上的过电压，这在公知的解决方案中必定会造成尺寸过大，以致该电路成本太高。因而必须有一种专门的集中关断回路，它能以经济的方案及方式满足该要求。图2表示这种集中关断回路1的等效电路图，它适用于12脉冲晶闸管变流器。其中设有一个电压供电网4，它通过具有两个次边绕组3及5的变压器7与晶闸管变流器相连接。第一次边绕组3接成三角形，第二次边绕组5接成星形连接。在每个次边绕组上接有晶闸管变流器2.1或2.2。晶闸管变流器设有反并联的晶闸管T+及T-。对于这里所考虑的晶闸管变流器的逆变器工况仅是实线所示的晶闸管导通电流。其余在整流器工况中工作的晶闸管用虚线表示。在以下的描述中没有另外特别强调指出的话总是考虑实线所示的晶闸管。部分变流器2.1及2.2一方面彼此连接，另一方面与以电压源表示的一个直流电压中间回路6的正极或负极相连接。以下将图2中部分变流器2.1的下换流组的晶闸管T-及部分变流器2.2的上换流组的晶闸T+称为“内”晶闸管；部分变流器2.1及2.2与直流电压中间回路端子相连接的换流组的晶闸管T+及T-称为“外”晶闸管。关断回路1包括作为用于电网每相及用于晶闸管变流器2.1及2.2中每个桥支路的一个关断晶闸管TL+或TL-。它们用作开关，用于使存储在关断电容CL中的能量反向充电并由此使变流器2.1及2.2中的晶闸管T+或T-关断。该电路结构具有以下特征与三角形连接的绕组3相连的部分变流器2.1的关断晶闸管TL+用其阳极连接在变流器的相端子上。其阴极构成一个第一公共节点。在第二部分变流器2.2上关断晶闸管TL-的阴极和阳极互换，即该关断晶闸管的阳极构成一个第二公共节点。在这两个公共节点之间设置了所述的关断电容CL。此外在第一及第二公共节点及关断电容CL的端子之间各插入一个关断电感LL1及LL本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于一种装有晶闸管（Ｔ＋，Ｔ－）的变流器（２；２．１，２．２）的集中关断回路（１），该变流器一方面通过具有确定变压器电感（Ｌ↓［Ｔｒ］）的变压器（７）与一个交流电压电网（４）相连接，及另一方面与一个直流电压中间回路（６）相连接，其中该集中关断回路包括至少一个关断晶闸管（Ｔ↓［Ｌ＋］，Ｔ↓［Ｌ－］），其特征在于：关断晶闸管与变压器（７）相连接并设置了一个用于接收储存在尤其是变压器电感及可能具有的另外电感中的能量的续流支路（Ｒ↓［Ｆ］，Ｄ↓［Ｆ］；Ｒ↓［Ｆ１］，Ｒ↓［Ｆ２］，Ｄ↓［Ｆ１］，Ｄ↓［Ｆ２］）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P达勒，O高普，GO林霍弗，C舒迪，
申请(专利权)人：亚瑞亚勃朗勃威力有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]