[发明专利]换流器电路装置

说明书

本发明涉及大功率电子领域。

譬如在W．MC Murray在电气与电子工程师协会大功率电子会刊，第二卷、第三期(1987年7月)发表的题为“用于电压源可关断晶闸管(GTO)换流器的有效缓冲器”的论文中描述了这种电路装置。所描述的是具有至少两个串联的可关断晶闸管(GTO)的换流器电路装置，其中，这些可关断晶闸管(GTO)与一个直流电源相接并以串联的一个公共节点形成一个负载接口。此外，设有与这些可关断晶闸管(GTO)并联的所谓反并联二极管，这些反并联二极管在换向后接收导通电流。为了在转换时面对过陡的电流和电压斜率保护可关断晶闸管(GTO)，必须设置一个电路或英文中所称“缓冲器”。按照现有技术，该电路如在提及的论文中所描述的那样，包括一个比较昂贵的、由电感、电容器、电阻和二极管构成的线路。A．Ferraro在电气与电子工程师协会会刊1982年，第466至467页上刊登的题为“用于晶体管换流器的低损耗缓冲器技术综述”的论文公开了其它的电路派生形式。

在同一发明人的欧洲专利申请EP-A1-0489945和WO-93／09600中描述了对可关断晶闸管(GTO)的所谓“控制”并提供了用于相应控制单元的电路装置。涉及上述两个欧洲专利申请，人们把“控制”这一概念理解为用一个控制极电流控制可关断晶闸管(GTO)，该控制极电流的形状在于，断路放大率IA／IG峰值明显的小于3并且产生一个至少为1kv／μs的阳极电压上升速度。该控制在本发明的范畴内具有意义，并因此应把上述欧洲专利申请的内容明确地纳入此处。

本发明的目的在于提供一种具有可关断晶闸管(GTO)的换流器电路装置，该电路装置只需由极少的电路元器件构成并因此只要求极少的占用面积并可费用合理地完成制作。

在本发明书开头所述类型的电路装置中，解决以上任务的技术方案在于以下特征：

具有至少一个分路的换流器电路装置，该分路具有偶数个串联的可关断晶闸管并具有与晶闸管反并联的反并联二极管，所述分路或每个分路与一直流电源相连接并且该分路或每个分路的一个中间节点形成一个负载端，并且还具有限制电流和电压上升速度的装置，这些装置可防止过高的电流和电压上升速度从而保护可关断晶闸管，其中可关断晶闸管受到控制，并且在每个分路中，限制电压上升速度的装置最少只包括一个电容器，该电容器是与相应的晶闸管的反并联二极管之一并联设置的。

发明的核心是：可关断晶闸管(GTO)受到控制，并且限制电压上升速度的装置只包括一个电容器，该电容器与反并联二极管之一并联。其中，电容器与哪个反并联二极管并联或者是否为每个反并联二极管设置一个电容器是不重要的。

这种控制方式连同发明的限制电压上升速度的装置可使譬如用于公开的Mc Marry电路和undeland电路的限制电流上升速度的装置得以简化。特别是可取消所有的电阻和二极管。并且大大缩小了留下的电容器和电感的参数值。

下面借助实施例结合附图详细说明本发明。附图所示为：

图1为发明的第一实施例的电路图；

图2为发明的第二实施例的电路图；

图3为发明的另一实施例的电路图；

图4为发明的一个只由电极少电路元器件构成的实施例的电路图。

图中所用的标号及其意义汇总列于标号一览表中，图中的相同的构件原则上用相同的标号表示。

图1示出了发明的第一个实施例的等效电路图。按照发明，电路装置的可关断晶闸管(GTO)受到控制。做为新的负荷极限，出现动态的、在断路过程中出现的雪崩效应。半导体芯片提供的硅接触面可得到均匀的利用。通过控制可加速接通过程，使可关断晶闸管的破坏极限可由目前的500A／μs提高到3000A／μs以上。在图1中示出了一个具有一个第一可关断晶闸管GTO1和一个第二可关断晶闸管GTO2以及与此反并联的二极管D1和D2的分路。该分路与一个通过中间电路电容器Czk表示的直流电源的正极和负极相接。按照公知的方式(见曾被提及的现有技术文件)，可关断晶闸管(GTO)交替地被一个图中未示出的控制单元控制，使负载接口上产生一个交流电压。当然可设置多个相同结构的、可用以建立一个多相的交流电压系统的分路。但为清晰起见，在图中只示出了一个分路。

按照图1所示的实施例，限制电压上升速度的装置为每个分路只包括一个电容器C1或C2，该电容器与一个与相应的可关断晶闸管(GTO)反并联设置的反并联二极管D1或D2并联。电容器C1或C2或者配属于一个晶闸管(GTO1)，或者配属于另一个晶闸管(GTO2)。但也可为每个晶闸管设置一个与每个反并联二极管并联的电容器。