197463. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés vezérelhető félvezetőket tartalmazó áramirányító félvezetőinek túlterhelés elleni védelmére
3 197463 4 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés közvetlenül párhuzamosan kapcsolt vezérelhető félvezetőket tartalmazó áramirányltó félvezetőinek túlterhelés elleni védelmére. A gyakorlatban és az irodalomban igen sok példát találni párhuzamosan kapcsolt vezérelhető félvezetők túlterhelés elleni védelmére. A párhuzamosan kapcsolt félvezetők túlterhelésének elkerülése érdekében biztosítani kell, hogy minden egyes félvezető azonosan legyen terhelve, azonos áramot vigyen. A félvezetők nyitóirányú paraméterei szórnak, így közvetlen párhuzamos kapcsolás esetén a terhelés eloszlás nem lesz azonos. Kezdetben a félvezetők biztos gyújtása, és az egyenletes áramelosztás biztosítása érdekében az egyes félveztókkel sorba fojtótekercset ill. osztó-fojtótekercset kapcsoltak. Ilyen megoldás látható pl. a Csáki...: Teljesítményelektronika könyv, Bp. 1987 1 kiadás 11.38 és 11.39 ábráján, vagy a Silizium Stromrichter Handbuch BBC 1971 kiadás 3.1/28 és 3.1/29 ábráján. Ezeknél a megoldásoknál a félvezetők nyitóirányú paramétereiben található különbségeket külső, főáramköri elemek beépítésével kompenzálják ki. A pótlólagos főáramkóri elemek beépítése azonban drága és bonyolult konstrukciót eredményez. A félvezetőgyártás fejlődése eredményeképpen a félvezetők paramétereinek szórása kisebb, Így ma gazdaságosabb válogatni a félvezetőket, és külső, főáramkóri elemek felhasználása nélküli közvetlen párhuzamos kapcsolást használni. Ilyenkor nagyon egyszerű, és olcsó konstrukció alakítható ki. Egyik megoldás esetén sincs azonban infor^mációnk a félvezetők terhelésének tényleges eloszlásáról. A félvezetők határteljesítmónye egyre nagyobb lett, így ma az igen nagy áramok biztosítására is csak néhány félvezetőt kell párhuzamosan kapcsolni. Ennek az a veszélye, hogy amennyiben egy félvezető nem gyújt be - és így nem vezet áramot - akkor a többi túlterhelódik. Ez előfordulhat például, ha egy meghibásodás történik a gyújtókörben, vagy pl. ha letörik a gyújtóvezeték, tgy egy viszonylag kis hiba nagy értékű félvezetők tönkremenetelét okozza. Ez biztosító beépítésével nem gátolható meg, mert pl. 20-100X túlterhelés esetén, mire a biztosító kiolvad, a félvezető már rég tönkremegy. Az egyenlőtlen terheléseloszlásból adódó túlterhelés érzékelése megoldható áram-differenciálvédelemmel. Ebben az esetben azonban minden egyes félvezető áramát külőn-külön érzékelni kell, ami meglehetősen drága, és bonyolítja a konstrukciót, tgy ilyen megoldásra példát csak speciális felhasználási területen találni. Az egyre drágább, nagyobb teljesítményű félvezetők megjelenésével szükségessé vált olyan védelem kialakítása, amely a párhuzamosan kapcsolt félvezetőket egyenlőtlen terhelés esetén megvédi a túlterhelődéstől. A védelemmel szemben azonban az a követelmény, hogy a félvezetők árához képest olcsó legyen, és ne bonyolítsa el azt az egyszerű konstrukciót, ami a félvezetők közvetlen párhuzamos kapcsolásával előállítható. Ezeknek a követelményeknek a félvezető áramának érzékelésével megoldott védelmeknem felelnek meg, mert e nagyáramú áramérzékeló drága, és beépítve elbonyolitja a konstrukciót. A találmány tárgya olyan kapcsolási berendezés, amely a fenti igényeket kielégíti. Felismertük ugyanis, hogy egy jól megépített berendezés esetében a párhuzamosan kapcsolt félvezetők terheléaaszimmetriájának érzékeléséhez nem szükséges a félvezető áramát érzékelni, hanem elegendő megállapítani, hogy a félvezető bekapcsolt-e vagy sem. A félvezetők bekapcsolása igen gyorsan, így nagy árammeredekséggel történik. Ezt & hirtelen áramváltozást differenciáltranszformátor, egyenirányító, terhelő impedancia, szintérzékelő áramkör segítségével kiértékeljük, és megállapítjuk, hogy az összes párhuzamosan kapcsolt félvezető egyszerre vezet-e. A találmány tehát kapcsolási elrendezés áramirányltó vezérelt félvezetőinek túlterhelése elleni védelmére, mely áramirányitó egy vagy több párhuzamosan kötött vezérelt félvezetőből álló félvezetőcsoportot tartalmaz. A találmányt az jellemzi, hogy minden egyes felvezetőhöz mágnesesen csatolt differenciáltranszformátor, egyfázisú kétutas egyenirányító, terhelő impedancia és két dióda tartozik, és a differenciáltranszformátor első kimeneti kapcsa az egyenirányító első bemeneti kapcsához, második kimeneti kapcsa pedig az egyenirányító második bemeneti kapcsához kötött, az egyenirányító első és második kimeneti kapcsa a terhelő impedancián keresztül összekötött, és az egyenirányító első kimeneti kapcsa az első dióda anódjával, és a második dióda katódjával összekötött, és az első dióda katódja szintérzékelő első bemenetéhez, a második dióda anódja a szintérzékelö második bemenetéhez kötött. Azon egyenirányítók, amelyekhez tartozó félvezetők azonos félvezetőcsoportba tartoznak, második kivezetései összekötöttek. A találmányt a továbbiakban rajzok alapján ismertetjük. Az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy lehetséges kiviteli alakja m félvezető csoport és n félvezető esetén. A 2, ábra a differenciáltranszformátor egy lehetséges kiviteli alakjának axonometrikus ábrája. Az 1. ábrán ábrázolt A áramirányitó tetszőleges kapcsolású lehet. A lényeg az, hogy n darab vezérelt Y félvezetőt tartalmaz, amely Yi...Yn félvezetők közül néhány párhuzamosan kapcsolt. A párhuzamosan kapcsolt Yi...Yk félvezetők egy Ai félvezetőcso-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
