SE524447C2 - Strömriktare samt förfarande för styrning därav - Google Patents

Description

30 35 524 447 nu u a ~ | en någon egen generering (ett dött växelspänningsnät). Ytterligare fördelar finns också.

Den uppfinningsenliga strömriktaren kan ingå i en anläggning för överföring av eikraft via ett likspänningsnät för högspänd likström (HVDC), för att exempelvis överföra elkraften från likspännings- nätet till ett växelspänningsnät. l detta fall har strömriktaren sin likspänningssida ansluten till likspänningsnätet och sin växel- spänningssida ansluten till växelspänningsnätet. Den uppfin- ningsenliga strömriktaren kan dock även vara direkt ansluten till en last såsom en högspänd generator eller motor, varvid ström- riktaren har antingen sin likspänningssida eller sin växelspän- ningssida ansluten till generatorn/motorn. Uppfinningen är inte begränsad till dessa applikationer, utan strömriktaren kan lika väl vara avsedd för omvandling i en SVC (Static Var Compensator) eller en back-to-back station. Spänningarna på strömriktarens likspänningssida är med fördel höga, 10-400 kV, företrädesvis 130-400 kV. Den uppfinningsenliga strömriktaren kan även ingå i andra typer av FACTS-anordningar (FACTS = Flexible Alterna- ting Current Transmission) än de ovan angivna.

För att begränsa släckförlusterna i de styrbara halvledarele- menten hos strömriktarens strömventiler, d vs förlusterna i de styrbara halvledarelementen då dessa slåcks, är det tidigare känt att anordna kapacitiva organ i form av så kallade snubber- kondensatorer kopplade parallellt över respektive styrbart halvledarelement. Det är även känt att förse strömriktaren med en så kallad resonanskrets för omladdning av nämnda snubber- kondensatorer i samband med kommutering av fasströmmen. Hä- rigenom blir det även möjligt att begränsa tändförlusterna i strömventilernas styrbara halvledarelement, d v s förlusterna i de styrbara halvledarelementen då dessa tänds.

En typ av med en resonanskrets försedd strömriktare som ut- vecklats och tagits i bruk är den tidigare nämnda ARCP- strömriktaren (ARCP = Auxiliary Resonant Commutated Pole). En ARCP-strömriktare innefattar en mellan de två polerna hos 10 15 20 25 30 35 a ø | ~ | no strömriktarens likspänningssida anordnad seriekoppling av minst två mellanledskondensatorer, vilken seriekoppling via en mitt- punkt, fortsättningsvis benämnd mellanledsmittpunkt, är uppde- lad i två lika delar för att i mellanledsmittpunkten tillhandahålla en potential väsentligen motsvarande medelvärdet av potentialerna hos de två polerna. En strömriktare av detta slag är tidigare känd genom exempelvis US 5 047 913.

Den uppfinningsenliga strömriktaren styrs företrädesvis genom så kallad PWM-modulation vilken i en spänningsstyv tvånivå- omriktare karakteriseras av att faspotentialen på ett av fasuttagen växlar mellan de två diskreta nivåerna -Ud/2 samt +Udl2 (faspotentialen är härvid relaterad till mittpunkten hos mellanledet). Medelvärdet över tiden av frekvensen varmed växlingen sker är i allmänhet konstant och benämnes kommuteringsfrekvens eller switchfrekvens. Växlingen mellan de två nivåerna skall i idealfallet ske momentant men sker i praktiken på ändlig tid under vilken faspotentialen gradvis ändrar sig från den ena nivån till den andra. Detta är i synnerhet fallet i omriktare av kvasiresonant typ såsom en ARCP-omriktare. Under vissa omständigheter kan det från modulationssynpunkt vara önskvärt att en kommuteringsföljd som innebär en faspotentialsväxling från den ena polen till den andra och åter (+Ud/2 -> -Ud/2 _» +Udl2 eller -Ud/2 -> +Udl2 -> -Ud/2) kan ske snabbt. Annorlunda uttryckt innebär detta att tidsintegralen, benämnd Wcomm, av spänningsskillnaden varmed faspotentialen avviker från potentialen hos den första polen under snabbast möjliga kommuteringsföljd skall kunna göras liten. Det kan härvid vara önskvärt att göra nämnda tidsintegral mindre än vad som kan åstadkommas genom att göra en konventionell kommutering från den första polen till den andra polen och därefter utan fördröjning en konventionell kommutering från den andra polen åter till den första polen. Det skall noteras att den första resp den andra polen i ovan nämnda förlopp kan utgöras av bägge polerna hos likspänningsmellanledet.

Varaktigheten hos kommuteringar i en strömriktare av det slag som beskrivs i US 5 047 913 är som nämnts i allmänhet längre 10 15 20 25 30 35 524 fš-f-Ü o n G a u än den är hos konventionella så kallade hård-switchade strömrik- tare. Därvid är denna varaktighet beroende av storleken på fas- strömmen. Dessa långsamma kommuteringar utgör en nackdel genom att de begränsar den maximala utstyrningsgraden hos strömriktaren. Utstyrningsgraden a definieras som förhållandet mellan å ena sidan medelvärdet av faspotentialen under ett kommuteringsintervall (dvs ett intervall med varaktigheten 1/fsw där fsw utgör kommuteringsfrekvensen) och å andra sidan halva spänningen mellan nämnda båda poler hos strömriktarens likspänningssida.

J u phdt I _ 2fw Uu a Den maximala utstyrningsgraden kan uttryckas som: Ümax = 1 ' Zfswwcomm/Ud hos vilken fsw är strömriktarens kommuteringsfrekvens, och Ud är spänningen mellan de båda polerna hos strömriktarens likspänningssida.

Av ingresserna hos de självständiga strömriktar- respektive förfa- randepatentkraven framgår att uppfinningen är inriktad på sättet att styra en strömriktare av denna typ i den del av fasströmsperi- oden då denna är förhållandevis hög och det normalt inte krävs någon assistans från resonanskretsen för att genomföra en kommutering från ett läge då fasströmmen flyter igenom ett styrbart halvledarelement hos en ventil till ett läge då fas- strömmen istället flyter igenom ett likriktarorgan, såsom en diod, hos en annan ventil.

UPPFINNINGENS SYFTE Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en ström- riktare samt ett förfarande av inledningsvis definierat slag, vilka möjliggör ett ökande av den maximala utstyrningsgraden hos en 10 15 20 25 30 35 ån FO .ffå JE.- se | n - | u sådan strömriktare vid fasströmmar överstigande ett förutbestämt värde.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Nämnda syfte uppnås enligt uppfinningen genom tillhandahål- lande av en strömriktare samt ett förfarande enligt bifogade självständiga strömriktar- respektive förfarandepatentkrav.

Genom att sammanfläta två på varandra följande kommuteringsförlopp med varandra, så att ett andra kommute- ringsförlopp startas innan det första kommuteringsförloppet full- bordats kan den spänningstidyta som förloras under de båda kommuteringsförloppen reduceras väsentligt. Detta innebär att strömriktarens maximala utstyrningsgrad kan ökas och i praktiken mer effekt fås ut på strömriktarens växelspänningssida.

Dessutom blir det möjligt att uppnå en bättre kurvform på växelspänningssidan och därigenom minska problemen med övertoner.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar strömriktaren organ anordnade att jämföra den av nämnda medel uppmätta fasströmmen med fras, varvid S ? _U,, C res 2 LM hos vilken ud är spänningen mellan nämnda båda poler på ström- riktarens likspänningssida, Lau, är induktansen hos resonanskret- sen och Cs är summan av total, seriekopplad snubberkapacitans för nämnda strömventiler samt i förekommande fall kapacitansen hos en eventuellt mellan fasuttaget och mellanledsmittpunkten anordnad kondensator, och styrinrättningen är anordnad att göra gränserna för nämnda tidsavstånd beroende av resultatet av jäm- förelsen. Det har befunnits att fasströmmens storlek i förhållande till denna toppresonansström igenom hjälpventilen fm är avgö- 10 15 20 25 30 35 n. o n a Q u rande för hur stort överlappet, det vill säga nämnda tidsavstånd, kan göras mellan de båda kommuteringsförloppen. Genom att utföra nämnda jämförelse kan därmed den maximala utstyrnings- graden hos strömriktaren ökas så mycket som förhållandena i varje enskilt ögonblick tillåter.

Uppfinningen avser även ett datorprogram samt ett datorläsbart medium enligt motsvarande bifogade patentkrav. Det inses lätt att förfarandet enligt uppfinningen definierat i bifogade uppsätt- ning förfarandepatentkrav är väl lämpat att utföras genom pro- graminstruktioner från en processor påverkbar av ett med ifråga- varande programsteg försett datorprogram.

Ytterligare föredragna utföringsformer av den uppfinningsenliga strömriktaren och det uppfinningsenliga förfarandet framgår av övriga osjälvständiga patentkrav och den efterföljande beskriv- ningen.

KORT BESKRIVNING AV RlTNlNGARNA Här nedan kommer såsom exempel anförda föredragna utfö- ringsformer av uppfinningen att beskrivas under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: fig1 är ett förenklat kopplingsschema illustrerande en strömriktare enligt en första utföringsform av uppfin- ningen, fig2 är ett förenklat kopplingsschema illustrerande en strömriktare enligt en andra utföringsform av uppfin- ningen, fig 3-5 visar ström- och spänningskurvor under olika kom- muteringsförlopp, fig 6 är ett förenklat blockschema illustrerande styrsystem för verkställande av det uppfinningsenliga förfarandet, 10 15 20 25 30 35 7 fig 7 är ett diagram illustrerande inom vilka strömgränsvär- den som två på varandra följande kommuteringsför- lopp kan utföras enligt det uppfinningsenliga förfaran- det, och fig 8-10 visar ström- och spänningskurvor under kommute- ringsförloppen hos tre föredragna utföranden av det uppfinningsenliga förfarandet.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPF|NN|NGEN l Fig 1 illustreras en strömriktare enligt en utföringsform av upp- finningen. Strömriktaren utgör här en så kallad VSC-strömriktare.

I Fig 1 är endast den del av strömriktaren som är ansluten till en fas hos en växelspänningsfasledning visad, varvid antalet faser normalt är tre, men det är även möjligt att detta utgör hela ström- riktaren då denna är ansluten till ett enfas-växelspänningsnät.

Den visade delen av strömriktaren utgör ett så kallat fasben och en strömriktare anpassad för exempelvis ett trefas-växelspän- ningsnät innefattar tre fasben av visad typ.

VSC-strömriktare är kända i ett flertal utföranden. l samtliga ut- föranden innefattar en VSC-strömriktare ett antal så kallade strömventiler, hädanefter benämnda huvudventiler, vilka var och en innefattar ett styrbart halvledarelement, såsom en lGBT (lnsulated Gate Bipolar Transistor) eller en GTO (Gate Turn-Off Thyristor), och ett antiparallellt därmed kopplat likriktarorgan i form av en diod, en så kallad frihjulsdiod. Varje styrbart halvledarelement är vid högspänningstillämpningar normalt uppbyggt av en mängd seriekopplade, simultant styrda styrbara halvledarkomponenter, såsom en mängd enskilda IGBT-er eller GTO-er. Vid högspänningstillämpningar krävs nämligen ett förhållandevis stort antal sådana halvledarkomponenter för att hålla den spänning som varje huvudventil måste hålla i blockerat tillstånd. På motsvarande sätt är varje likriktarorgan uppbyggt av en mängd seriekopplade likriktarkomponenter. De styrbara 10 15 20 25 30 35 (_71 fx) 41:..

N. ~l o ~ ~ | n halvledarkomponenterna och likriktarkomponenterna är hos huvudventilen anordnade i ett flertal seriekopplade kretsar, vilka kretsar var och en innefattar bland annat en styrbar halvledarkomponent och en därmed antiparallellt kopplad likriktarkomponent.

Fasbenet hos den i Fig 1 illustrerade strömriktaren 1 uppvisar två huvudventiler 2, 3 seriekopplade mellan de båda polerna 4, 5 hos en likspänningssida hos strömriktaren. Ett likspänningsmellanled 6 innefattande åtminstone två så kallade mellanledskondensato- rer återfinns mellan de båda polerna 4, 5. Hos den i Fig 1 illust- rerade strömriktaren innefattar mellanledet 6 två seriekopplade mellanledskondensatorer 7, 8. En mittpunkt 9, här benämnd mellanledsmittpunkt, mellan dessa kondensatorer 7, 8 är här, så- som brukligt, ansluten till jord, så att på detta sätt potentialerna +U,,/2 respektive -Ud/2 tillhandahålls hos respektive pol, varvid U, är spänningen mellan de båda polerna 4, 5. Mittpunkten 9 behöver dock ej nödvändigtvis vara jordad, så är exempelvis fallet vid SVC-tillämpningar.

En mittpunkt 10 hos seriekopplingen mellan de båda huvudventilerna 2 och 3, vilken utgör strömriktarens fasuttag, är ansluten till en växelspänningsfasledning 11. På detta sätt uppdelas nämnda seriekoppling i två likadana delar med en huvudventil 2 respektive 3 hos varje sådan del. I utförandet med tre fasben innefattar således strömriktaren tre fasuttag, vilka är anslutna till varsin växelspänningsfasledning hos ett trefas- växelspänningsnät. l regel är fasuttagen anslutna till växelspänningsnätet via elektrisk utrustning i form av brytare, transformatorer etc.

Hos den visade utföringsformen innefattar respektive huvudventil 2, 3 i enlighet med vad som ovan angivits ett flertal seriekopp- lade kretsar 12, vilka kretsar var och en innefattar en styrbar halvledarkomponent 13, såsom en IGBT, en IGCT, en MOSFET, en JFET, en MCT eller en GTO, och en antiparallellt därmed kopplad likriktarkomponent 14 i form av en diod, en så kallad fri- 10 15 20 25 30 35 i Q ._C.> JE. _;“.“~... -: hjulsdiod. Hos den i Fig 1 visade utföringsformen innefattar varje huvudventil 2, 3 två seriekoppiade kretsar 12 av ovan beskriven typ, men de seriekoppiade kretsarna 12 kan vara så väl fler som färre till antalet. Beroende av bland annat den spänning för vil- ken strömriktaren är utformad kan antalet av nämnda seriekopp- lade kretsar 12 i respektive huvudventil 2, 3 sträcka sig från två upp till flera hundra.

Var och en av de seriekoppiade kretsarna 12 hos respektive huvudventil 2, 3 är försedd med en kondensator 15, här benämnd snubberkondensator, kopplad parallellt med den i kretsen ingå- ende styrbara halvledarkomponenten 13. Kapacitansen hos re- spektive snubberkondensator 15 måste vara så hög att en god spänningsfördelning mellan de i respektive huvudventil ingående styrbara halvledarkomponenterna 13 möjliggörs vid släckning av en huvudventils styrbara halvledarkomponenter. Valet av ka- pacitans hos snubberkondensatorerna 15 anpassas från fall till fall och beror bland annat av strömhanteringsförmågan hos de styrbara halvledarkomponenterna 13 och likriktarkomponenterna 14. Snubberkondensatorerna 15 bidrar bland annat till att begränsa släckförlusterna hos huvudventilerna, d v s förlusterna i de styrbara halvledarkomponenterna då dessa släcks.

Vid släckning av halvledarkomponenterna 13 hos en huvudventil kommer de snubberkondensatorer 15 som är kopplade över dessa halvledarkomponenter 13 att laddas upp. Om snubberkon- densatorerna 15 har kvar denna laddning när halvledarkompo- nenterna 13 sedan tänds uppkommer tändförluster hos halvle- darkomponenterna 13. De relativt högkapacitiva snubberkonden- satorer 15 som i detta sammanhang kommer i fråga ger i detta fall upphov till mycket höga tändförluster, vilka tändförluster omöjliggör användning av höga switchfrekvenser. För att elimi- nera eller åtminstone reducera dessa tändförluster, och möjlig- göra användning av höga switchfrekvenser, bringas snubberkon- densatorerna 15 att ingå i en resonanskrets 16. Härigenom blir det möjligt att åstadkomma urladdning av en huvudventils snub- berkondensatorer 15 när huvudventilens halvledarkomponenter 10 15 20 25 30 35 10 13 skall tändas så att spänningen över respektive halvledarkom- ponent 13 är lika med eller nära noll när den tänds, varigenom tändförlusterna begränsas.

Det är även möjligt att låta en kondensator anordnad mellan fas- uttaget 10 och likspänningsmellanledets mittpunkt 9 ingå i reso- nanskretsen 16.

De i Fig 1 och 2 illustrerade strömriktarna är av den typ som be- nämns ARCP-strömriktare. Resonanskretsen 16 är här av så kallad kvasiresonant typ, vilket innebär att resonansen endast initieras i samband med att strömmen skall kommuteras mellan två huvudventiler, d v s då potentialen på strömriktarens fasuttag skall växlas.

Hos den i Fig 1 visade utföringsformen innefattar resonanskret- sen 16 en mellan fasuttaget 10 och mittpunkten 9 hos nämnda seriekoppling av mellanledskondensatorer 7, 8 anordnad serie- koppling av en induktor 17 och en hjälpventil 18. Hjälpventilen 18 innefattar här en uppsättning av två seriekopplade hjälpventil- kretsar 19, vilka vardera innefattar en styrbar halvledarkompo- nent 20, såsom en lGBT, en lGCT, en MOSFET, en JFET, en MCT eller en GTO, och en därmed antiparallellt kopplad likriktar- komponent 21 i form av en diod. De styrbara halvledarkompo- nenterna 20 hos de två hjälpventilkretsarna 19 är anordnade i motsatt polaritet i förhållande till varandra. Denna hjälpventil 18 utgör en dub- belriktad ventil som kan bringas att leda åt ena eller andra hållet.

Enligt en alternativ utföringsform realiseras hjälpventilen genom två antiparallellkopplade tyristorer.

Med uttrycket hjälpventil avses i denna beskrivning och efterföl- jande patentkrav en strömventil ingående i strömriktarens reso- nanskrets 16.

Hjälpventilen 18 kan även innefatta flera seriekopplade uppsätt- ningar av hjälpventilkretsar om så finnes lämpligt, såsom illustre- ras i Fig 2. Hos den i Fig 2 illustrerade utföringsformen innefattar 10 15 20 25 30 35 ( V1 fx) »Fa- _r~\ ï E resonanskretsen en hjälpventil 18 innefattande ett flertal serie- kopplade uppsättningar 22 av hjälpventilkretsar, där varje upp- sättning innefattar två seriekopplade hjälpventilkretsar 19 av ovan beskriven typ. l Fig 2 visas endast två seriekopplade upp- sättningar 22 av hjälpventilkretsar hos hjälpventilen 18 men an- talet sådana uppsättningar kan vara betydligt större än så. Anta- let uppsättningar av hjälpventilkretsar hos hjälpventilen 18 kan optimeras oberoende av antalet seriekopplade kretsar 12 hos huvudventilerna 2, 3, och beror bland annat av vilken spänning hjälpventilen skall förmå hålla i blockerat tillstånd och egenska- perna hos de enskilda halvledarkomponenter 20 som används.

Rent allmänt kan det konstateras att hjälpventilen 18 i blockerat tillstånd generellt sett endast behöver hålla halva mellanledsspänningen, d v s Ud/2, till skillnad från huvudventilerna 2, 3 vilka vardera måste vara dimensionerad för att kunna hålla hela mellanledsspänningen Ud i blockerat tillstånd.

Varje uppsättning 22 av hjälpventilkretsar 19 hos hjälpventilen 18 är lämpligen, såsom illustreras i Fig 2, försedd med en egen styrenhet 23 som är anordnad att styra tändning av de i uppsättningen ingående styrbara halvledarkomponenterna 20, varvid samtliga styrenheter 23 hos hjälpventilen är anslutna till en gemensam styrinrättning 24 som är anordnad att sända styrsignaler till samtliga dessa styrenheter 23. Härigenom säker- ställs en simultan styrning av hjälpventilens samtliga hjälpventil- kretsar 19.

Det föredrages vidare att var och en av de i strömriktarens huvudventiler 2, 3 ingående styrbara halvledarkomponenterna 13, såsom illustreras i Fig 2, är försedd med en egen styrenhet 25 som år anordnad att styra tändning och släckning av halvle- darkomponenten 13, varvid samtliga styrenheter 25 hos huvudventilerna är anslutna till en gemensam styrinrättning 24, vilken är anordnad att sända styrsignaler till samtliga i en huvudventil 2, 3 ingående styrenheter 25. Härigenom säkerställs en simultan styrning av en huvudventils samtliga halvledarkom- 10 15 20 25 30 35 524 4-4-7 n ø . | u en 12 ponenter 13. Hjälpventilens styrenheter 23 och huvudventilernas styrenheter 25 är här anslutna till en och samma styrinrättning 24, vilket är att föredra.

Det finns tre grundförlopp för kommutering av fasströmmen hos en strömriktare av den i Fig 1 och 2 illustrerade typen, vilka grundförlopp kortfattat kommer att beskrivas i det följande.

Den huvudventil som inledningsvis, d v s då kommuteringsförlop- pet initieras, är strömsatt benämns i denna beskrivning och i ef- terföljande patentkrav "den första huvudventilen" eller "den utgå- ende huvudventilen" och den huvudventil som skall strömsättas genom kommuteringen benämns "den andra huvudventi|en". Det inses att vilken av de två i Fig 1 och 2 illustrerade huvudventilerna 2, 3 som vid varje specifikt kommuteringstillfälle utgör "den första" respektive "den andra" huvudventilen varierar från fall till fall. l denna beskrivning och i de efterföljande patentkraven avses med uttrycket "en av resonanskretsen icke bistådd kommutering" att den i resonanskretsen ingående seriekopplingen av hjälpven- til 18 och induktor 17 ej deltar i kommuteringsförloppet. Natur- ligtvis deltar dock resonanskretsens kapacitiva organ, dvs snubberkondensatorerna 15, i detta kommuteringsförlopp. På motsvarande sätt avses med uttrycket "en av resonanskretsen bistådd kommutering" att den i resonanskretsen ingående serie- kopplingen av hjälpventil 18 och induktor 17 deltar i kommute- ringsförloppet.

Ett första kommuteringsförlopp innebär kommutering av fas- strömmen från ett styrbart halvledarelement hos en strömsatt första huvudventil 2, 3 till ett likriktarorgan hos en andra huvudventil 3, 2 utan bistånd av resonanskretsen 16.

Kommuteringsförloppet initieras genom att det styrbara halvledarelementet hos den första huvudventilen släcks, varvid fasströmmen ip, åstadkommer en uppladdning av den första huvudventilens kapacitiva organ, d v s dess snubberkondensatorer 15, och en urladdning av den andra 10 15 20 25 30 35 524 44-7 av u n : c en 13 huvudventilens kapacitiva organ, d v s dess snubberkondensatorer 15. Faspotentialen kommer härvid att svänga från den ena polen till den andra polen. I Fig 3 illustreras förändringen hos strömmen ggb, och spänningen uigb, hos den första huvudventilens styrbara halvledarelement samt faspotentialen uph under kommuteringsförloppet. Det styrbara halvledarelementet hos den första huvudventilen släcks vid tid- punkten fo, varvid strömmen genom halvledarelementet i ideal- fallet direkt går ner till noll. l realiteten kommer halvledarele- mentet att uppvisa en viss efterledningsström. Fasströmmen iph kommer sedan att åstadkomma en uppladdning av den första huvudventilens kapacitiva organ, varvid spänningen över detta och därmed över det styrbara halvledarelementet ökar väsentli- gen linjärt från noll till ett värde Ud motsvarande spänningen mellan polerna 4, 5. Det inses att släckningen av halvledarele- mentet hos den första huvudventilenkan ske väsentligen utan några effektförluster.

Ett andra kommuteringsförlopp innebär kommutering av fas- strömmen från ett styrbart halvledarelement hos en strömsatt första huvudventil 2, 3 till ett likriktarorgan hos en andra huvudventil 3, 2 med bistånd av resonanskretsen 16. Detta kommuteringsförlopp utnyttjas vid låga fasströmmar för att påskynda kommuteringen, och detta kommuteringsförlopp ligger följaktligen utanför ramen för föreliggande uppfinning men beskrives här ändock kort i belysande syfte.

Kommuteringsförloppet initieras genom att den styrbara halvledarkomponenten (utföringsformen enligt Fig 1), eller i förekommande fall de styrbara halvledarkomponenterna (utföringsformen enligt Fig 2), som är spänningssatt(-a) hos hjälpventilen tänds. Samtidigt eller före det att halvledar- komponenten(-erna) hos hjälpventilen tänds släcks halvledarele- mentet hos den första huvudventilen. En resonansperiod vidtar nu under vilken resonanskretsen tillhandahåller en ström till fasuttaget 10 som bidrar till uppladdning av den första huvudventilens snubberkondensatorer 15 och urladdning av den andra huvudventilens snubberkondensatorer 15. Efter det att 10 15 20 25 30 35 0"! PO -D- ba.

-Fx C. nu ø u n v v: 14 spänningen över den andra huvudventilen sjunkit till noll eller till ett värde nära noll tänds det styrbara halvledarelementet hos den andra huvudventilen. l samband med eller efter det att strömmen i resonanskretsen gått ned till noll släcks den(de) styrbara halvledarkomponent(-er) 20 som inledningsvis tändes hos hjälp- ventilen 18.

I Fig 4 illustreras förändringen hos strömmen im, genom reso- nanskretsen och faspotentialen up, under det ovan beskrivna kommuteringsförloppet. Den(de) styrbara halvledarkomponen- ten(-erna) hos hjälpventilen 18 tänds vid tidpunkten fo. l det i Fig 4 illustrerade fallet släcks det styrbara halvledarelementet hos den första huvudventilen vid samma tidpunkt fo.

Ett tredje kommuteringsförlopp innebär kommutering av fas- strömmen från ett likriktarorgan hos en strömsatt första huvudventil 2, 3 till ett styrbart halvledarelement hos en andra huvudventil 3, 2 med bistånd av resonanskretsen 16.

Kommuteringsförloppet initieras genom att den styrbara halvledarkomponenten (utföringsformen enligt Fig 1), eller i förekommande fall de styrbara halvledarkomponenterna (utföringsformen enligt Fig 2), som är spänningssatt(-a) hos hjälpventilen tänds samt att det styrbara halvledarelementet hos den första huvudventilen 2, 3 släcks, varvid en så kallad upprampningsperiod inleds. Under upprampningsperioden ökar strömmen i resonanskretsen, under inverkan av spänningen un, ud, över endera av mellanledskondensatorerna 7, 8, från noll till ett värde motsvarande fasströmmen iph. När strömmen genom resonanskretsen når ett värde motsvarande fasströmmen ip, in- träder en resonansperiod under vilken den första huvudventilens snubberkondensatorer 15 laddas upp och den andra huvudventilens snubberkondensatorer 15 laddas ur. När spänningen över den andra huvudventilen sjunkit till noll eller till ett värde nära noll tänds det styrbara halvledarelementet hos den andra huvudventilen. Efter resonansperioden inträder en så kallad nedrampningsperiod under vilken strömmen i resonanskretsen minskar till noll från ett värde motsvarande 10 15 20 25 30 35 m w 4.3.

J; 'Ä w 15 fasströmmen iph. När nedrampningsperioden är över och ström- men sjunkit till noll i resonanskretsen släcks den(de) styrbara ha|v|edarkomponent(-er) 20 som inledningsvis tändes hos hjälp- ventilen 18. l Fig 5 illustreras förändringen hos strömmen im genom reso- nanskretsen och faspotentialen up” under det ovan beskrivna kommuteringsförloppet.

Den uppfinningsenliga strömriktaren styrs företrädesvis med PWM-teknik (PWM = Pulse Width Modulation), varvid styrinrätt- ningen 24 tillförs signaler representerande de önskade kommute- ringstidpunkterna från en i Fig 6 schematiskt illustrerad modula- tor 30.

Under vissa omständigheter kan det från modulationssynpunkt vara önskvärt att en kommuteringsföljd som innebär en faspotentialsväxling från den ena polen till den andra och åter till den första (+Ud/2 -> -Ud/2 -> +Udl2 eller -Ud/2 -> +Udl2 -> -Ud/2) kan ske snabbt. Annorlunda uttryckt innebär detta att tidsintegralen (Wcomm) av spänningsskillnaden varmed faspotentialen avviker från potentialen hos den första polen under snabbast möljliga kommuteringsföljd skall kunna göras liten. Det kan härvid vara önskvärt att göra nämnda tidsintegral mindre än vad som kan åstadkommas genom att göra en konventionell kommutering, enligt ovan, från den första polen till den andra polen och därefter utan fördröjning en konventionell kommutering från den andra polen åter till den första polen.

Under dessa omständigheter kan den uppfinningsenliga metoden utnyttjas för att ytterligare förminska nämnda tidsintegral.

Den uppfinningsenliga strömriktaren är försedd med medel för mätning av fasströmmen iph, schematiskt indikerade vid 31 i Fig 6, vilket medel är anordnat att överföra mätsignaler till styrinrätt- ningen 24. 10 15 20 25 30 35 (fl h.) -iš- b.

\J | u ~ | oo 16 Således avser förfarandet enligt uppfinningen utförande av två på varandra följande kommuteringsförlopp för växlande av faspotentialen på fasuttaget 10 från potentialen hos en första 4, 5 av polerna till den hos en andra 5, 4 av polerna och sedan äter till den hos den första polen, det vill säga ett utförande av kommuteringsförloppen enligt fig 3 och 5 efter varandra. Närmare bestämt avser förfarandet enligt uppfinningen att därvid begynna det andra kommuteringsförloppet innan det första är avslutat.

Konkret betyder detta att vid begynnande med kommuteringsför- loppet enligt fig 3, det vill säga från styrbart halvledarelement till likriktarorgan, begynnes kommuteringsförloppet enligt fig 5, det vill säga från likriktarorgan till styrbart halvledarelement, innan hela spänningen mellan likspänningssidans båda poler ud ligger över det enligt fig 3 släckta halvledarelementet. Omvänt begyn- nes vid startande med ett kommuteringsförlopp enligt fig 5, det vill säga från ett likriktarorgan till ett styrbart halvledarelement, kommuteringsförloppet enligt fig 3 genom släckande av det styrbara halvledarelementet innan kommuteringsförloppet enligt fig 5 helt avslutats. Modulatorn bestämmer härvid om och i vilken grad metoden skall utnyttjas d. v. s. hur stort överlappet mellan den första och den andra kommuteringen skall vara. Kravet att systemet efter kommuteringsföljden skall återgå till initialtillståndet sätter en övre gräns för hur stort överlappet kan göras. Hur stora de olika tidsöverlappen härvid maximalt kan vara är beroende av storleken på fasströmmen i förhållande till toppvärdet av strömmen i resonanskretsen Ães, som definieras som g _24. Ci feS 2 Lau enligt ovan. l det följande ges en mer detaljerad beskrivning av de uppfinningsenliga kommuteringsföljderna. 10 15 20 25 30 35 ( V1 F\) i» få. .flm \J i | i l | n 17 Först avhandlas fallet då kommuteringsförloppet enligt fig 3 är det första och det enligt fig 5 det andra. Hos strömriktaren enligt uppfinningen är då styrinrättningen 24 anordnad att avge styrsignaler i följande tidsordning: - i ett första steg en släcksignal till det styrbara halvledarele- mentet 13 som leder fasströmmen hos den första huvudventilen, - i ett andra steg en tändsignal till den styrbara halvledarkom- ponenten 20 som initialt ej var spänningssatt hos hjälpventilen 18, - i ett tredje steg en tändsignal till nämnda styrbara halvledar- element 13 i den första huvudventilen 2 när det med denna sam- ordnade kapacitiva organet 15 urladdats så att spänningen över denna huvudventil fallit till väsentligen noll, och - i ett fjärde steg en släcksignal till den i det andra steget tända styrbara halvledarkomponenten 20 hos hjälpventilen.

Styrinrättningen är anordnad att, för det fall att nämnda tidsintegral Tcomm önskas göras mindre än vad som kan åstadkommas med ett konventionellt förfarande, i det andra steget sända tändsignalen till hjälpventilens styrbara halvledarkomponent 20 innan spänningen över den första huvudventilen blivit approximativt lika hög som mellanledsspänningen Ud mellan de båda polerna hos strömriktares likspänningssida. För att avgöra hur mycket tidi- gare det andra kommuteringsförloppet kan begynnas än det första avslutas innefattar strömriktaren ett organ 32 anordnat att /\ lres- jämföra den av medlet 31 uppmätta fasströmmen med Därvid kan två fall uppstå: 1. Jämförelseorganets jämförelse visar att fasströmmen iph är högre än im, och då kan det andra steget begynnas när som helst efter det att det första steget startats, till och med samtidigt som detta. Således är det möjligt att sända en tändsignal till den styrbara halvledarkomponenten hos hjälpventilen samtidigt som en släcksignal sänds till det styrbara halvledarelementet som t s .= u ø u o ø o : r o v n. 10 15 20 25 30 35 (TI lf) 42:» la 18 leder fasströmmen hos den första huvudventilen. Just detta fall är illustrerat i fig 8. Med streckade linjer visas en tidigare känd, konventionell styrning av de båda kommuteringsförloppen enligt fig 3 och 5 följande efter varandra, medan de heldragna linjerna illustrerar en styrning enligt ett maximalt utnyttjande av uppfinningen, hos vilken det andra kommuteringsförloppet startas samtidigt som det första genom att nämnda andra steg begynner samtidigt som det första steget. Här illustreras utvecklingen av faspotentialen uph på fasuttaget 10 samt strömmen Les genom hjälpventilen. Det framgår att den maximalt möjliga vunna spänningstidytan öWcomm är betydande, vilket innebär en en möjlighet till en ökning av den maximala utstyrningsgraden hos strömriktaren. 2. Jämförelseorganets jämförelse visar att fasströmmen iph är lägre än Åes. l detta fall kan tändsignalen enligt steg 2 sändas till hjälpventilens styrbara halvledarkomponent, det vill säga hjälpventilen tändas,tidigast när spänningen us över det i steg 1 släckta styrbara halvledarelementet 13 stigit till en nivå som är minst lika med U Lau! .A2 I å* S' Detta krävs för att faspotentialen up., skall fullständigt växla till den hos den motsatta polen hos mellanledet mot den som initialt var ansluten till fasuttaget när det styrbara halvledarelementet ledde fasströmmen, vilket i sin tur är nödvändigt för att fullborda den efterföljande resonanta övergången tillbaka till ursprungstillståndet.

Om istället det första kommuteringsförloppet startas vid den tid- punkt då fasströmmen flyter igenom ett likriktarorgan hos en av huvudventilerna, begynnes det första av de båda kommuterings- förloppen med att i ett första steg sända en tändsignal till den styrbara halvledarkomponent 20 som är spänningssatt hos 10 15 20 25 30 35 hjälpventilen och en släcksignal till det styrbara halvledarele- mentet 13' som är kopplat antiparallellt med det likriktarorgan som leder fasströmmen i den andra huvudventilen 3. Närmare bestämt är styrinrättningen 24 då anordnad att åstadkomma de båda på varandra följande kommuteringsförloppen genom att i tidsföljd avge: - i ett första steg en nämnd tändsignal och en nämnd släcksignal till hjälpventilens styrbara halvledarkomponent 20 respektive det antiparallellt med det ledande Iikriktarorganet 14' kopplade styrbara halvledarelementet 13', - i ett andra steg en tändsignal till det styrbara halvledarele- mentet 13 i den första huvudventilen 2 när till följd av det första steget det därmed samordnade kapacitiva organet 15 urladdats så att spänningen över denna ventil blivit väsentligen noll, - i ett tredje steg en släcksignal till det i det andra steget tända styrbara halvledarelementet 13 hos den första huvudventilen 2, - i ett fjärde steg en släcksignal till den i det första steget tända styrbara halvledarkomponenten 20 hos hjälpventilen 18.

Därvid kan två fall uppträda i beroende av hur jämförelseorga- nets jämförelse av fasströmmen iph med rm utfaller, nämligen enligt följande: 1. Om jämförelseorganets jämförelse resulterar i att den upp- mätta fasströmmen iph är högre än §m, då kan i det tredje steget släcksignalen till den första huvudventilens styrbara halvle- darelement tidigast sändas när strömmen genom nämnda hjälpventil im., sjunkit under I 2 Iph' lph_lm.ï .

Detta är nödvändigt för att strömmen i hjälpventilen skall gå till- baka till noll för att tillåta en naturlig släckning av hjälpventilen.

Detta fall visas i fig 9 som visar av simuleringar erhållna resultat.

Ett förlopp med maximalt utnyttjande av förfarandet enligt upp- 10 15 20 25 30 35 524 - . - u u 20 finningen (heldragna linjer) jämförs här, såsom i fig 8, med ett förlopp utnyttjande ett konventionellt förfarande med kommute- ringsförloppen enligt fig 5 och fig 3 följande på varandra. Den genom utnyttjande av det uppfinningsenliga förfarandet vunna spänningstidytan öWcomm resulterar i en möjlighet till ett ökande av den maximala utstyrningsgraden hos strömriktaren enligt uppfinningen. 2. Jämförelseorganets jämförelse resulterar i att fasströmmen iph är lägre än ræs, och då kan sändandet av släcksignalen till det styrbara halvledarelementet i det tredje steget ske betydligt ti- digare, ja det är till och med möjligt att avstå från att att tända det styrbara halvledarelementet i det andra steget. Detta ger det snabbast möjliga sammansatta kommuteringsförloppet. Här är det även möjligt att tända hjälpventilkretsen som är antiparallell med den som tändes i det första steget vid en tidpunkt innan strömmen i resonanskretsen når noll, så att i ett sådant fall strömmen kommer att fortsätta att flyta i motsatt riktning efter nollgenomgången och därigenom påskynda omladdningen av snubberkonddensatorerna 15. Detta fall illustreras i fig 10 som visar resultaten av en simulering. Även här sker en liknande jämförelse mellan ett fall då det uppfinningsenliga förfarandet utnyttjas maximalt och det enligt tidigare känd teknik som utförts i fig 8 och 9. Vinsten i spänningstidyta ölPcomm och därmed ökningen av strömriktarens maximala utstyrningsgrad är även här markant.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjlig- heter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fack- man på området, utan att denne för den skull avviker från uppfin- ningens grundtanke sådan denna definieras i bifogade patent- krav.

Det är naturligtvis möjligt att under beaktande av att ovan an- givna villkor skall vara uppfyllda bestämma den exakta storleken hos tidsöverlappet mellan de båda kommuteringsförloppen bero- ende på olika kommuteringsparametrar, såsom storleken på den uppmätta fasströmmen i förhållande till toppvärdet på fasström- men under en period av denna.

Claims (29)

10 15 20 25 30 35 n o < n vc PATENTKRAV

1. Strömriktare innefattande: - en mellan två poler (4, 5), en positiv och en negativ, hos en likspänningssida hos strömriktaren anordnad seriekoppling av minst två huvudventiier (2, 3), vilka huvudventiier vardera inne- fattar ett styrbart halvledarelement och ett därmed antiparallellt kopplat likriktarorgan, varvid en växelspänningsfasledning är an- sluten till en mittpunkt (10), benämnd fasuttag, hos seriekopp- lingen mellan två huvudventiier under uppdelande av seriekopp- lingen i två lika delar, - en mellan de två polerna (4, 5) hos strömriktarens likspän- ningssida anordnad seriekoppling av minst två mellanledskon- densatorer (7, 8), vilken seriekoppling via en mittpunkt (9), be- nämnd mellanledsmittpunkt, är uppdelad i två lika delar, - en resonanskrets (16) innefattande en mellan fasuttaget (10) och mellanledsmittpunkten (9) anordnad seriekoppling av en in- duktor (17) och en hjälpventil (18), vilken hjälpventil innefattar åtminstone två styrbara halvledarkomponenter (20) anordnade i motsatt polaritet i förhållande till varandra, varvid resonanskret- sen vidare innefattar för varje huvudventil åtminstone ett kapaci- tivt organ (15), vilket är kopplat i serie med nämnda induktor (17) och hjälpventil (18) och parallellt med huvudventilen (2, 3), - medel (31) för mätning av fasströmmen (iph) i fasuttaget, och - en styrinrättning (24) för styrning av tändning och släckning av huvudventilernas styrbara halvledarelement och hjälpventilens styrbara halvledarkomponenter, varvid styrinrättningen är an- ordnad att vid verkställande av ett kommuteringsförlopp avge styrsignaler till i kommuteringsförloppet deltagande huvudventiier och hjälpventil för tändning och släckning av dessa vid olika tid- punkter i en fastställd ordningsföljd för växlande av faspotentialen på fasuttaget från potentialen hos den ena av nämnda poler till den hos den andra polen, , kännetecknad därav, att styrinrättningen är anordnad att, vid ut- förande av två på varandra följande nämnda kommuteringsför- lopp för växlande av faspotentialen på fasuttaget från potentialen hos en första av polerna till den hos en andra av polerna och 10 15 20 25 30 35 o o ø ~ | co 23 sedan åter till den hos den första polen och när tidsintegralen av skillnadsspänningen med vilken faspotentialen avviker från den första polens potential önskas göras mindre än vad som kan uppnås genom ett förfarande där en konventionell kommutering först görs från den ena polen till den andra polen och därefter utan fördröjning en konventionell kommutering görs åter till den första polenfstarta det andra kommuteringsförloppet vid en start- tidpunkt sorñi ligger i tiden före en sluttidpunkt för fullbordande av det första kommuteringsförloppet, och att styrinrättningen (24) är anordnad att göra gränserna för tidsavståndet mellan nämnda starttidpunkt och sluttidpunkt beroende av informationer om fas- strömmens storlek erhållna från nämnda medel (31).

2. Strömriktare enligt krav 1, kännetecknad därav, att den inne- fattar organ (32) anordnade att jämföra den av nämnda medel uppmätta fasströmmen med zyes, varvid ^_ _U 1res"_' d 2 I c LflllX hos vilken Ud är spänningen mellan nämnda båda poler på ström- riktarens likspänningssida, Laux är induktansen hos resonanskret- sen och Cs är summan av total, seriekopplad snubberkapacitans för nämnda huvudventiler samt i förekommande fall kapacitansen hos en eventuellt mellan fasuttaget och mellanledsmittpunkten anordnad kondensator, och att styrinrättningen är anordnad att göra gränserna för nämnda tidsavstånd beroende av resultatet av jämförelsen.

3. Strömriktare enligt krav 2, kännetecknad därav, att styrinrätt- ningen (24) är anordnad att fastställa gränserna för nämnda tidsavstånd enligt en första grundprincíp om jämförelseorganet visar att fasströmmen är högre än rm och enligt en andra, från den första skild grundprincíp om jämförelseorganet visar att fasströmmen är lägre än iæs. 10 15 20 25 30 35 0"! FO .{I> "\ .I x ~ <1 n u \ . fa 24

4. Strömriktare enligt något av kraven 1-3, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att, vid ett tillstånd i vilket fasströmmen flyter igenom ett styrbart halvledarelement (13) hos en första huvudventil vid tidpunkten för startande av det första av nämnda båda kommuteringsförlopp, verkställa de båda kommute- ringsförloppen genom att avge styrsignaler i följande tidsordning: - i ett första steg en släcksignal till det styrbara halvledarele- mentet (13) som leder fasströmmen hos den första huvudventilen, - i ett andra steg en tändsignal till den styrbara halvledarkom- ponenten (20) som initialt ej var spänningssatt hos hjälpventilen (18), - i ett tredje steg en tändsignal till nämnda styrbara halvledar- element (13) i den första huvudventilen när det med denna sam- ordnade kapacitiva organet (15) urladdats så att spänningen över denna huvudventil fallit till väsentligen noll, och - i ett fjärde steg en släcksignal till den i det andra steget tända styrbara halvledarkomponenten (20) hos hjälpventilen, och att styrinrättningen (24) är anordnad att i det andra steget sända tändsignalen till hjälpventilens styrbara halvledarkomponent in- nan spänningen över nämnda första huvudventil blivit approxima- tivt lika hög som mellanledsspänningen mellan nämnda båda poler (4, 5) hos strömriktarens likspänningssida.

5. Strömriktare enligt krav 2 och 4, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att vid en av nämnda jämförel- seorgan (32) levererad information om att fasströmmen (iph) är högre än 1,65 i det andra steget sända tändsignalen till hjälpven- tilens styrbara halvledarkomponent innan spänningen över den första huvudventilen efter släckande av denna skulle nått nämnda pollikspänning.

6. Strömriktare enligt krav 5, kännetecknad därav, att styrinrätt- ningen (24) är anordnad att i det andra steget sända nämnda tändsignal till hjälpventilens styrbara halvledarkomponent (20) väsentligen samtidigt som sändningen av släcksignalen till den 10 15 20 25 30 25 första huvudventilens styrbara halvledarelement (13) i det första steget.

7. Strömriktare enligt krav 2 och 4, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att vid en av nämnda jämförel- seorgan (32) levererad information om att fasströmmen (iph) är lägre än fm i det andra steget sända tändsignalen till hjälpven- tilens styrbara halvledarkomponent när spänningen us över nämnda första huvudventil som ett resultat av släckningen i det första steget har stigit tili att bli lika med eller överskridit U LM .A2 _ Th' c ßm-'åà S

8. Strömriktare enligt något av kraven 1-3, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att, vid startande av det första kommuteringsförloppet vid den tidpunkt då fasströmmen flyter igenom ett likriktarorgan hos en av huvudventilerna, här be- nämnd andra, begynna det första av nämnda båda kommute- ringsförlopp med att i ett första steg sända en tändsignal till den styrbara halvledarkomponent (20) som är spänningssatt hos hjälpventilen (13') och en släcksignal till det styrbara halvledar- elementet som är kopplat antiparallellt med det likriktarorgan (14') som leder fasströmmen i den andra huvudventilen.

9. Strömriktare enligt krav 8, kännetecknad därav, att styrinrätt- ningen (24) är anordnad att åstadkomma nämnda båda på var- andra följande kommuteringsförlopp genom att i tidsföljd avge: - i ett första steg en nämnd tändsignal och en nämnd släcksignal till hjälpventilens styrbara halvledarkomponent (20) respektive det antiparallellt med det ledande likriktarorganet (14') kopplade styrbara halvledarelementet (13'), - i ett andra steg en tändsignal till det styrbara halvledarele- mentet (13) i den första huvudventilen när till följd av det första 10 15 20 25 30 35 l'“\ _P:~_». \_ '1 % 524- 26 steget det därmed samordnade kapacitiva organet (15) urladdats så att spänningen över denna ventil blivit väsentligen noll, - i ett tredje steg en släcksignal till det i det andra steget tända styrbara halvledarelementet (13) hos den första huvudventilen, - i ett fjärde steg en släcksignal till den i det första steget tända styrbara halvledarkomponenten (20) hos hjälpventilen.

10. Strömriktare enligt krav 2 och 9, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att vid en av jämförelseorganet (32) levererad information om att fasströmmen (iph) är högre än tm i det tredje steget sända släcksignalen till den första huvudventilens styrbara halvledarelement vid eller efter den tidpunkt då strömmen igenom nämnda hjälpventil Les sjunkit under 2 Å iph _irvg - '

11. Strömriktare enligt krav 2 och 9, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att vid information från jämfö- relseorganet (32) om att fasströmmen (iph) är lägre än Åes sända nämnda släcksignal i det tredje steget till den första huvudventilens styrbara halvledarelement (13) med en tidsfördröjning större än noll i förhållande till sändandet av tändsignalen i det andra steget.

12. Strömriktare enligt krav 2 och 8, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att vid information från jämfö- relseorganet (32) om att fasströmmen (iph) är lägre än Åes vid begynnande av det första av nämnda båda kommuteringsförlopp sända en släcksignal till nämnda styrbara halvledarkomponent (20) hos hjälpventilen som första styrsignal följande på de i det första steget avgivna signalerna.

13. Strömriktare enligt krav 11 eller 12, kännetecknad därav, att styrinrättningen (24) är anordnad att för att påverka det andra av 10 15 20 25 30 35 (fl l\) _{>. -r »- Ju w. 27 nämnda båda kommuteringsförlopp i accelererande riktning sända en tändsignal till den styrbara halvledarkomponenten hos hjälpventilen som är anordnad i motsatt polaritet till den i det första 'steget tändahalvledarkomponenten innan strömmen i resonanskretsen gått ned till noll för att resonanskretsen (16) skall kunna fortsätta att leda ström i motsatt riktning efter en nollgenomgång av strömmen i resonanskretsenför påskyndad urladdning av med nämnda likriktarorgan (14') samordnat kapacitivt organ (15) och begynnande av ledning av likriktarorganet igen.

14. Förfarande för styrning av en strömriktare, vilken innefattar: - en mellan två poler (4, 5), en positiv och en negativ, hos en likspänningssida hos strömriktaren anordnad seriekoppling av minst två huvudventiler (2, 3), vilka huvudventiler vardera inne- fattar ett styrbart halvledarelement och ett därmed antlparallellt kopplat likriktarorgan, varvid en växelspänningsfasledning är an- sluten till en mittpunkt (10), benämnd fasuttag, hos seriekopp- lingen mellan två huvudventiler under uppdelande av seriekopp- lingen i två lika delar, - en mellan de två polerna (4, 5) hos strömriktarens likspän- ningssida anordnad seriekoppling av minst två mellanledskon- densatorer (7, 8), vilken seriekoppling via en mittpunkt (9), be- nämnd mellanledsmittpunkt, är uppdelad i två lika delar, - en resonanskrets (16) innefattande en mellan fasuttaget (10) och mellanledsmittpunkten (9) anordnad seriekoppling av en in- duktor (17) och en hjälpventil (18), vilken hjälpventil innefattar åtminstone två styrbara halvledarkomponenter (20) anordnade i motsatt polaritet i förhållande till varandra, varvid resonanskret- sen vidare innefattar för varje huvudventil åtminstone ett kapaci- tivt organ (15), vilket är kopplat i serie med nämnda induktor (17) och hjälpventil (18) och parallellt med huvudventilen (2, 3), - medel (31) för mätning av fasströmmen (iph) i fasuttaget, och - en styrinrättning (24) för styrning av tändning och släckning av huvudventilernas styrbara halvledarelement och hjälpventilens styrbara halvledarkomponenter, varvid styrinråttningen är an- 10 15 20 25 30 u Q Q ~ u ordnad att vid verkställande av ett kommuteringsförlopp avge styrsignaler till i kommuteringsförloppet deltagande huvudventiler och hjälpventil för tändning och släckning av dessa vid olika tid- punkter i en fastställd ordningsföljd för växlande av faspotentialen på fasuttaget från potentialen hos den ena av nämnda poler till den hos den andra polen, samt varvid styrinrättningen är anordnad att vid ett uppmätt värde på fasströmmen överstigande ett förutbestämt värde vid ett startande av ett nämnt kommuteringsförlopp med fasströmmen flytande genom ett styrbart halvledarelement hos en huvudventil genomföra kommuteringsförloppet utan understödjande av resonanskretsen, kännetecknat därav, att, vid utförande av två på varandra följande nämnda kommuteringsförlopp för växlande av faspotentialen på fasuttaget från potentialen hos en första av polerna till den hos en andra av polerna och sedan åter till den hos den första polen och när tidsintegralen av skillnadsspänningen med vilken faspotentialen avviker från den första polens potential önskas göras mindre än vad som kan uppnås genom ett förfarande där en konventionell kommutering först görs från den ena polen till den andra polen och därefter utan fördröjning en konventionell kommutering görs åter till den första polen, startas det andra kommuteringsförloppet vid en starttidpunkt som ligger i tiden före en sluttidpunkt för fullbordande av det första kommuteringsförloppet, och att gränserna för tidsavståndet mellan nämnda starttidpunkt och sluttidpunkt görs beroende av storleken på den uppmätta fasströmmen.

15. Förfarande enligt krav 14, kännetecknat därav, att den upp- mätta fasströmmen jämförs med Äes, varvid Ães är lika med S ÉIJLC 2L ÛIIX 10 15 20 25 30 35 524 4-47 n o u 1 | u 29 hos vilken Ud är spänningen mellan nämnda båda poler på ström- riktarens Iikspänningssida, LW är induktansen hos resonanskret- sen och Cs är summan av total, seriekopplad snubberkapacitans för nämnda huvudventiler samt i förekommande fall kapacitansen hos en eventuellt mellan fasuttaget och mellanledsmittpunkten anordnad kondensator och att gränserna för nämnda tidsavstånd görs beroende av resultatet av jämförelsen.

16. Förfarande enligt krav 15, kännetecknat därav, att gränserna för nämnda tidsavstånd fastställs enligt en första grundprincip om nämnda jämförelse visar att fasströmmen är högre än im och enligt en andra, från den första skild grundprincip om jämförelsen visar att fasströmmen är lägre än in”.

17. Förfarande enligt något av kraven 14-16, kännetecknat därav, att vid ett tillstånd i vilket fasströmmen flyter igenom ett styrbart halvledarelement hos en första huvudventil vid tid- punkten för startande av det första av nämnda båda kommute- ringsförlopp verkställs de båda kommuteringsförloppen genom att det avges styrsignaler i följande tidsordning: - i ett första steg en släcksignal till det styrbara halvledarele- mentet (13) som leder fasströmmen hos den första huvudventilen, - i ett andra steg en tändsignal till den styrbara halvledarkom- ponenten (20) som initialt ej var spänningssatt hos hjälpventilen (18). - i ett tredje steg en tändsignal till nämnda styrbara halvledar- element (13) i den första huvudventilen när det med denna sam- ordnade kapacitiva organet urladdats så att spänningen över denna huvudventil fallit till väsentligen noll, och - i ett fjärde steg en släcksignal till den i det andra steget tända styrbara halvledarkomponenten (20) hos hjälpventilen, och att i det andra steget sänds tändsignalen till hjälpventilens styrbara halvledarkomponent innan spänningen över nämnda första huvudventil blivit approximativt lika hög som 10 15 20 25 30 35 - - : q .p 30 mellanledsspänningen mellan nämnda båda strömriktarens likspänningssida. poler hos

18. Förfarande enligt krav 15 och 17, kännetecknat därav, att vid ett av nämnda jämförelse erhållet resultat att fasströmmen är högre än 1,85 sänds i det andra steget tändsignalen till hjälpventi- lens styrbara halvledarkomponent innan spänningen över den första huvudventilen (2) efter släckande av denna skulle nått nämnda mellanledsspänning.

19. Förfarande enligt krav 18, kännetecknat därav, att i det andra steget sänds nämnda tändsignal till hjälpventilens styrbara halvledarkomponent (20) väsentligen samtidigt som sändningen av släcksignalen till den första huvudventilens styrbara halvle- darelement i det första steget.

20. Förfarande enligt krav 15 och 17, kännetecknat därav, att vid ett av nämnda jämförelse erhållet resultat att fasströmmen är lägre än 1,85 sänds i det andra steget tändsignalen till hjälpven- tilens styrbara halvledarkomponent (20) när spänningen us över nämnda första huvudventil som ett resultat av släckningen i det första steget har stigit till att bli lika med eller överskridit

21. Förfarande enligt något av kraven 14-16, kännetecknat därav, att vid startande av det första kommuteringsförloppet vid en tidpunkt då fasströmmen flyter igenom ett likriktarorgan (14') hos en av huvudventilerna, här benämnd andra, begynnes det första av nämnda båda kommuteringsförlopp med att i ett första steg sända en tändsignal till den styrbara halvledarkomponenten (20) som är spänningssatt hos hjälpventilen (18) och en släcksignal till det styrbara halvledarelementet (13') som är kopplat antiparallellt med det likriktarorgan som leder fasström- men i den andra huvudventilen (3). 10 15 20 25 30 35 31

22. Förfarande enligt krav 21, kännetecknat därav, att nämnda båda på varandra följande kommuteringsförlopp genomförs ge- nom att i tidsföljd avge: - i ett första steg en nämnd tändsignal och en nämnd släcksignal till hjälpventilens styrbara halvledarkomponent (20) respektive det antiparallellt med det ledande likriktarorganet (14') kopplade styrbara halvledarelementet (13'), - i ett andra steg en tändsignal till det styrbara halvledarele- mentet (13) i den första huvudventilen (2) när till följd av det första steget det därmed samordnade kapacitiva organet (15) urladdats så att spänningen över denna ventil blivit väsentligen noll, - i ett tredje steg en släcksignal till det i det andra steget tända styrbara halvledarelementet (13) hos den första huvudventilen, - i ett fjärde steg en släcksignal till den i det första steget tända styrbara halvledarkomponenten (20) hos hjälpventilen.

23. Förfarande enligt krav 15 och 22, kännetecknat därav, att vid ett av nämnda jämförelse erhållet resultat att fasströmmen är högre än lm, sänds i det tredje steget släcksignalen till den första huvudventilens styrbara halvledarelement (13) vid eller efter den tidpunkt då strömmen igenom nämnda hjälpventil im sjunkit under A2 - .2 . |ph' Iph-lres .

24. Förfarande enligt krav 15 och 22, kännetecknat därav, att vid ett av nämnda jämförelse erhållet resultat att fasströmmen är lägre än rm sänds nämnda släcksignal i det tredje steget till den första huvudventilens styrbara halvledarelement (13) med en tidsfördröjning i förhållande till sändandet av tändsignalen i det andra steget,. 10 15 20 25 30 ~ - - = u 32

25. Förfarande enligt krav 15 och 21, kännetecknat därav, att vid ett av nämnda jämförelse erhållet resultat att fasströmmen är lägre än 3,65 sänds vid begynnande av det första av nämnda båda kommuteringsförlopp en släcksignal till nämnda styrbara halvledarkomponent (20) hos hjälpventilen som första styrsignal följande på de i det första steget avgivna signalerna.

26. Förfarande enligt krav 24 eller 25, kännetecknat därav, att för att påverka det andra av nämnda båda kommuteringsförlopp i accelererande riktning sänds en tändsignal till den styrbara halvledarkomponenten hos hjälpventilen (20) som är anordnad i motsatt polaritet till den i det första steget tända halvledarkomponenten innan strömmen i resonanskretsen gått ned till noll för att resonanskretsen (16) skall kunna fortsätta att leda ström i motsatt riktning efter en nollgenomgång av strömmen i resonanskretsen för påskyndad urladdning av med nämnda likriktarorgan samordnat kapacitivt organ och begyn- nande av ledning av likriktarorganet igen.

27. Datorprogram som kan laddas direkt in i internminnet hos en digital dator och innefattar mjukvarukodpartier för genomförande av stegen enligt något av kraven 14-26 när programmet körs på en dator.

28. Datorprogram enligt krav 27, tillhandahållet åtminstone delvis genom ett nätverk såsom Internet.

29. Datorläsbart medium med ett program registrerat därpå, var- vid programmet är ägnat att bringa en dator att styra stegen en- ligt något av kraven 14-26.