Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 129

 Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 129

 Dalej trwa mechanizacja i automatyzacja światowego przemysłu i usług.
W 2024 roku ilość pracujących w świecie robotów przemysłowych przekroczyła 4 mln. Liderem w przyroście są Chiny.  

 Coraz trudniej jest powiedzieć co to jest realna gospodarka USA i czy na pewno przelewanie z pustego w próżne to jest pożądany PKB !
Na przełomie XX - XXI  wieku  około 40 % wkład we wzrost PKB miał w USA przemysł wytwórczy. Za nim był handel i dalej  sektor finansowo - ubezpieczeniowy.
Obecnie statystyczny wzrost  PKB napędza:
1.Sektor informacji i wysokich technologii.
2.Sektor profesjonalnych usług świadczonych przede wszystkim przez przedstawicieli wolnych zawodów: architekci, księgowi, inżynierowie, lekarze, prawnicy, doradcy podatkowi i ubezpieczeniowi, informatycy świadczący usługi IT, doradcy od PR, marketingu i HR.
3.Handel.
4.Sektor usług administracyjnych polegających na zarządzaniu personelem, płacami, nieruchomościami, świadczeniami, zasobami ludzkimi oraz planowaniu finansowym, prowadzeniu dokumentacji, zarządzaniu umowami i podwykonawstwem, obiektami itp.
5.Sektor finansowy i ubezpieczeniowy.
6.Przemysł wytwórczy.

W przemyśle, handlu i w usługach produktywność amerykańskich firm jest niższa niż firm Europejskich !

 Polska w systemie światowym jest tylko dawcą taniej siły roboczej i pasożytnicze rządy nie widzą wyjścia z tej patologicznej sytuacji. Nawet nie udają że coś w tej sprawie robią.
 Polska jest nawet w mniejszym stopniu innowacyjna, niż wynikałoby to z naszego PKB pc. W podobnej sytuacji jest w Europie tylko Rumunia i Słowacja.
Wejście w nowoczesną produkcje jest długotrwałe i drogie. Rządy z firmami konsekwentnie pracują nad tym dekadami !
Tesla rozpoczęła seryjną produkcję Modelu S w 2012 roku ale prace trwały już ponad 10 lat. Pierwszy zysk odnotowała za rok 2020. W 2023  roku zarobiła około 15 mld dolarów.
Rząd Chin wyłożył na badania i rozwój, pozyskiwanie kompetencji i technologii w dziedzinie elektryfikacji transportu oraz na wsparcie nowej sprzedaży równowartość 380 mld dolarów. Chiny są teraz  liderem elektromobilności na świecie.
 W budżecie na 2025 rok polskie wydatki na szeroko definiowaną obronę wynoszą 186 mld zł co przy szacowanych wpływach 636 mld stanowi około 30 % wpływów podatkowych do budżetu.  Za sanacyjnej Polski też na wojsko szło 30 %  budżetu. Podaje się  wydatki na wojsko jako 5.7 % PKB  ale należałoby powiedzieć że jest to  30% procent wpływów podatkowych. Przy takich antyrozwojowych wydatkach trzeba się pożegnać z rozwojem.
 W nowoczesnej produkcji koszt jednego miejsca pracy może być bardzo wysoki ale jednocześnie bardzo wysoka może być produktywność. Generalnie im nowocześniejsza jest gospodarka tym droższe jest średnie miejsce pracy. Koszt miejsca pracy jest skorelowany z PKB pc. Historycznie rośnie jedno i drugie.

 Korea podała że na razie produkcja kupionego przez Polskę czołgu K2 Hyunday Rotem w Polsce jest niemożliwe i potrzebna jest modernizacja firm które chcą podjąć zadanie. Zatem import broni nie przynosi polskim firmom żadnej korzyści i jest kryzysogenny. NATO będzie tłumaczyć polskim decydentom że za bardzo zapatrzyli się na zagraniczną broń.
Autor od dawna wyznaje pogląd ze kraj średniej wielkości niezdolny do produkcji dla siebie broni nie jest w stanie utrzymać niezależności.  
 Na wykresie pokazano Zasób kapitału na godzinę pracy w 2018 roku. Albo dane dotyczące Polski są nieprawdziwe albo sytuacja polskiej gospodarki jest tragiczna to znaczy jest ona mocno przestarzała i prymitywna.
Polska -  50 USD PPP , Bułgaria - 100, Czechy - 160, USA, Niemcy, Francja... > 200.

W sprawnych państwach o dobrych perspektywach rozwoju wyrównywane są szanse dzieci na starcie a nie emerytów na mecie ! Kapitał zdolności i chęci do pracy nie może się marnować.
Pod względem relatywnej nierówności szans Polska jest trochę gorzej niż przeciętnym krajem europejskim. Niestety sytuacja się pogarsza

Archiwum. EnergoPat.Tyrystor
 Tyrystor został wynaleziony przez potężny koncern General Electric. Jest zdecydowanie najsilniejszym kluczem aktywnym ale jest sterowany tylko połowicznie i jest wolny. Jest prosty w produkcji i tani ale jego światowa produkcja jest w stagnacji i raczej będzie spadać.  Ma największą gęstość prądu ze wszystkich aktywnych kluczy. Przy tym samym napięciu czterokrotnie większą niż tranzystor bipolarny.
Normatywne Itav oznacza prąd średni przy prostowaniu połówkowym prądu sinusoidalnego. Reklamowy prąd  skuteczny jest Pi/2 raza większy.
Popularne w USA oznaczenie tyrystora jako  SCR oznacza Silicon Controlled Rectyfier i wprost nawiązuje do sterowania fazowego.

 Tyrystory pełnią rolę:
-Łączników prądu zmiennego. Łącznikami mniejszej mocy są masowo produkowane triaki. Nowością są transoptory z wyjściowym małym triakiem MOC30XX na napięcie sieciowe. Tam gdzie operacje łączeniowe są częste dopiero łączniki półprzewodnikowe zapewniają właściwą niezawodność systemu – Załączane przez regulatory korowe silniki asynchronicznych elektroserwomechanizmów. Bezzakłóceniowe załączanie do sieci kondensatorów (faktycznie obwodu LC) kompensacji mocy biernej.
-Kluczy mocy w układach sieciowego sterowania fazowego
-Kluczy mocy wyłączanych obwodami LC w inverterach i chopperach     

 Identycznie jak z tranzystorem bipolarnym szybkość przełączania tyrystorów jest odwrotnie proporcjonalna do ich nominalnego napięcia. Czas narastania Tr załączonego prądu w tyrystorach na napięcie <500 V może wynosić nawet poniżej 100 ns.
Czas wyłączania Tq jest funkcją przewodzonego prądu, szybkości opadania prądu przewodzenia a następnie narastania prądu wstecznego, napięcia wstecznego,  szybkości narastania napięcia blokowania du/dt i jego wielkości oraz nade wszystko Temperatury.
 Z rosnącą  stromością prądu wyłączającego tyrystor zmniejsza się późniejsza dopuszczalna stromość narastania napięcia  blokowania dV/dt co prowadzi do prostego wniosku że zawsze częstotliwość pracy invertera jest ograniczona ! Dla bardzo szybkich ASCR  BTW63 z narastaniem napięcia blokowania  Uak  500 V/us i prądu 5 A/usec czas wyłączania Tq wynosi 6-9 us. Ale za szybkie uważane są też duże tyrystory mające Tq 50 usec a nawet więcej.

Maksymalna Temperatura pracy chipa Tj tyrystora wynosi 125C natomiast toleruje on bez uszkodzenia temperaturę chipa taką jak dioda w  prawie identycznej obudowie metalowo ceramicznej czyli 175-200 C ale przy dużych T nie jest po przeciążeniu kontrolowalny i obwód ze zwarciem musi rozłączyć bezpiecznik.   

 Maksymalne moce tyrystorów pracujących z sieciową komutacją naturalną (czyli fazowych - standardowych czyli  nie szybkie a przy wielkich mocach bardzo powolnych ) są bardzo duże i dalej rosną. Tyrystor na napięcie 6 KV ma czas wyłączenia Tq rzędu 500 us a wysokiej temperaturze jeszcze większy !
Szwedzka ASEA tyrystory na wysokie napięcie zastosowała już w 1970 roku do sterowania fazowego w lokomotywach z silnikiem DC.
Produkcja historycznego chipa zwykłego tyrystora w technologi dyfuzyjnej i stopowo-dyfuzyjnej jest dość prosta. Mniejsze tyrystory są od dawna wykonywane technologią planarną.

 Przy napięciu 1000 V gęstość prądu tyrystora jest circa 4 x razy większa  niż w tranzystorze bipolarnym. Przeciążalność tyrystorów (mogą stać się niekontrolowalne do czasu spadku temperatury chipa  ) jest ogromna i czasem tylko trochę mniejsza niż diod na taki sam prąd i napięcie.
Szybkie tyrystory asymetryczne ASCR („frequency thyristor”) mają mniejszą gęstość prądu i ich produkcja jest bardziej skomplikowana. Stąd ich jednostka mocy jest dużo droższa niż zwykłych tyrystorów. Najszybsze tyrystory ASCR produkowano masowo do układów odchylania poziomego odbiorników TVC.  Z bardzo dużą ujemną polaryzacją bramki czasy wyłączania Tq zeszły do 2.4 us.
Jeszcze szybsze w roli tyrystorów są niewielkie asymetryczne tyrystory wyłączalne bramką GTO. Z niewielką ujemną polaryzacją bramki ( praktycznie słabo wspomaga wyłączenie ) czasy Tq są rzędu 1 us !
Największe jednostki tyrystorów są używane w systemach przesyłu  prądu stałego HVDC. Z uwagi na dużą ilość tyrystorów i innych elementów systemy HVDC muszą być redundantne.
Napięcie przy którym chip tyrystora ma największą moc (iloczyn napięcia i prądu ) rośnie z jego  średnicą chipa i dla największych ( średnica ) jednostek dochodzi do 3300 V ale przy średnicy 33 mm nie przekracza 2000 V.

Sygnał sterujący (Laser lub LED mocy) można przy wielkich napięciach ( > 3 KV. W HVDC do 500 KV ! ) podać tylko światłowodem. Odbiornikiem może być tyrystor wyzwalany światłem lub odbiornik optyczny sterujący dalej driver bramki tyrystora.
Tyrystorowe Invertery PWM z szybkimi tyrystorami do zasilania silników asynchronicznych i synchronicznych z wymuszoną komutacją mimo iż produkowane od lat z powodu swoich wad nie zyskują popularności.
W pokazanym schemacie invertera GE interesujący jest system ochrony przecizwarciowej przy niepowodzeniu komutacji w falowniku. Rozwiązanie to powszechnie naśladowano.

 

 Każdy (!) inverter tyrystorowy musi mieć zabezpieczenie na wypadek niepowodzenia komutacji. W tyrystorowych układach odchylania poziomego ( niepowodzenie komutacji po wyładowaniu w kineskopie ) stosowano „bezpiecznik elektroniczny” z tyrystorem. Po czasie blokady zasilania sieciowego dla H-Out circa 400 ms układ dalej pracował i widz często nawet nie zauważył incydentu.  

 Popularność zdobyły falowniki prądu wielkiej mocy wiedzione siecią CSI w systemach HVDC i w systemach „prądnic wałowych” statków
Popularność zdobyły też zasilane prądem CSI ( a nie napięciem ) równoległe rezonansowe konwertery tyrystorowe do nagrzewania indukcyjnego. Ich wadą są bardzo duże zniekształcenia pobieranego trójfazowego prądu zasilającego i za mały współczynnik mocy.
Zawodne tyrystorowe konwertery średniej częstotliwości 400-1000 Hz do zasilania przenoszonego ramieniem robota transformatora zgrzewarki (produkcja nadwozia samochodu ) są wypierane przez  rozwiązania  tranzystorowe.

Generalnie tyrystory są powolne i wysoko stratne dynamicznie.
Równoległy do wielkiego tyrystora szeregowy dwójnik RC mający ograniczyć szybkość narastania napięcia dv/dt po wymuszonym wyłączeniu dla tyrystora dużej mocy może mieć rezystor mocy kilowatowej o wymuszonym chłodzeniu !
Częstotliwość modulacji PWM w trójfazowych tyrystorowych inverterach nie przekracza 1 KHz a czasem i 250 Hz.
Tyrystorowy inverter do zasilania silnika asynchronicznego stosowano w lokomotywach BBC (Brown Boweri , silny koncern szwajcarsko – niemiecki ) ale generalnie invertery tyrystorowe nie zyskały dużej popularności.
Do niepowodzenia wymuszonej ( obwodem LC) komutacji i zwarcia parą tyrystorów obwodu zasilania Udc dochodzi gdy:
-Za duży jest prąd silnika,
-Za wysoka jest temperatura (także lokalna przy bramce ) chipów  tyrystorów. Czas wyłączenia Tq rośnie z  temperaturą i psują się wszystkie parametry dynamiczne.
-Za małe jest napięcie zasilania Udc invertera.
Układ sterujący takim sytuacjom musi zapobiec ale i tak dochodzi do zerwania komutacji.
Względnie poprawne zabezpieczenie invertera zasilanego z sieci trójfazowej ( pokazane wyżej ) opracował koncern General Electric. Jest ono naśladowane.
Choppery do zasilania silników DC z trakcji DC stosowane są w lokomotywach włoskich i być może radzieckich.    
W przypadku zasilania  z trakcji DC tyrystorowego invertera lub choppera konieczne jest jednak zastosowanie drogiego wyłącznika szybkiego DC rozłączającego możliwe zwarcie !

 Polska kupiła zbędną i niekompletną  dolarową licencje na stare diody i tyrystory mocy od koncernu Westinghouse. Elementy takie były już produkowane w ZSRR i Czechosłowacji oraz były i są tam do kupienia. Nie są to elementy deficytowe. Aby tyrystory i diody były użyteczne w inverterach i w sterowaniu fazowym  konieczna jest równoległa produkcja kondensatorów komutacyjnych i kondensatorów do snubberów, rezystorów dużej mocy do snubberów, dławików komutacyjnych , dławików stromościowych, warystorów, transformatorków bramkowych z dobrą izolacją i ekranami obu uzwojeń, transoptorów, odbiorników światłowodowych, scalonych sterowników fazowych   itd. Nic z tego nie jest w Polsce produkowane !
Małe wymiarami rdzenie dławików muszą być wykonane z nowoczesnych materiałów magnetycznych: proszków żelaza, szkieł magnetycznych i cienkiej blachy elektrotechnicznej.
Odpowiedni rdzeń musi też mieć miniaturowy transformator bramowy. Nie produkujemy nowoczesnych ferrytów
Czechosłowacka Tesla produkuje układ scalony MAA436 (oryginał General Electric) do sterowania fazowego  ale układ nadaje się tylko do prostych zastosowań.
O wiele lepszy jest niemiecki układ sterownika fazowego TCA780. Z braku wyspecjalizowanych układów użyteczne są do budowy sterowników fazowych  tanie podwójne i poczwórne OPA i komparatory.

 Dla pewnej wartości  impulsu prądu bramki  najmniejszy jest  załączający tyrystor ładunek elektryczny. Przy zwiększeniu impulsu prądu bramki ładunek wzrasta w stosunku do optymalnego niewiele. Z reguły przy podwojeniu prądu ładunek wzrasta o 15-20% ale przy dalszym zwiększeniu prądu ładunek szybciej wzrasta. Ładunek załączenia spada z temperatura i z napięciem Uak załączanego tyrystora.
Stosując optymalną lub większą wartość prądu oszczędzamy pobierany na cel sterowania bramki prąd zasilacza. Jest to istotne gdy dysponujemy ograniczoną mocą.

Gdy tyrystor ma załączać prąd o znacznej stromości di/dt konieczne jest wyzwalanie dużym i szybkim impulsem bramkowych co wymaga pomysłowości.  Po podaniu impulsu prądu bramki tyrystor zaczyna stopniowo przewodzić coraz większą powierzchnią. Dla uniknięcia niepożądanej lokalizacji wydzielania mocy wokół bramki trzeba podawać szybki i silny impuls bramkowy oraz ograniczyć szybkość narastania prądu di/dt. To są warunki konieczne do poprawnej, niezawodnej  pracy każdego tyrystorowego invertera.   
Na wykresie pokazano przebieg moc traconej w chipie tyrystora przy załączeniu dla rezystora prądu 500A (napięcie zasilania 350 V) wyzwolonego prądami bramki 17 mA  i 2A. Różnica w traconej mocy jest spora ale najgorsze przy małym prądzie bramki jest zlokalizowanie strat przy bramce !

Do zastosowań z dużym di/dt  dedykowane są tyrystory z bramką dynamiczną. Mały monolityczny tyrystor załącza bramkę właściwego – dużego tyrystora. Wadą jest skomplikowana technologia produkcji czyli wysoka cena.

 Czułe tyrystory (<8A) załączają przy prądzie bramki 20-200 uA. Ale przy podwyższonej temperaturze już się nie wyłączają przy pulsującym prądzie dwupołówkowo wyprostowanym 50 Hz bez przyblokowania bramki przez Rgk. Bez Rgk załączają się zakłóceniowo przy stromości napięcia anodowego już kilku V/us. Są użyteczne w wielu zastosowaniach gdy krytyczny jest (na przykład przy starcie ) pobór mocy wyzwalania ale  G-K musi być aktywnie blokowane załączonym do G-K tranzystorkiem bipolarnym lub MOS co jest bardzo łatwe.   
 
 Tyrystor wymaga ochrony nadnapięciowej, nadprądowej i stromościowej di/dt i du/dt
Ochronę nadnapięciową stanowią z reguły warystory. Przy zasilaniu trójfazowym nN warystory zawsze połączone są w trójkąt dlatego że przy określonej średnicy dyskowego warystora nN tolerowany prąd ograniczanego zakłócenia nie zależy od nominalnego napięcia warystora (Im wyższe jest napięcie warystory tym grubszy jest dysk ale cena z napięciem rośnie słabo).  
Tyrystor z efektem lawinowym Avalanche przy nadmiernym napięciu blokowania sam się wyzwoli. Ale tyrystor BT152 o Iav=13A tolerujący z odpowiednim impulsem bramki stromość narastania prądu 200 A/uc przy obronnym samozałączeniu toleruje tylko stromość prądu 15 A/us.
W systemie HVDC tyrystor Avalanche przy uszkodzeniu drivera bramki sam się wyzwoli ponieważ przy załączeniu N sprawnych szeregowo połączonych tyrystorów pojawi się na nim za duże napięcie blokowania. Do systemów HVDC optymalne są Fototyrystory sterowane światłowodem z efektem Avalanche. Ale takich potężnych tyrystorów jeszcze nie ma i potrzebny jest odpowiedni driver bramki z odpowiednim zasilaczem.
Podanie prądu bramki przy napięciu wstecznym na tyrystorze powoduje płyniecie przez niego prądu ze wzmocnieniem prądowym circa 0.5 raza. W przypadku tyrystorów wysokonapięciowych dochodzi do uszkodzenia tyrystora.    

 Mostek tyrystorowy sterowany fazowo operujący maszyną DC pracuje jako prostownik zasilając silnik i jako falownik odbierający moc od generatora czyli hamującego silnika. W sytuacji awaryjnej dochodzi  do Przewrotu  falownika i praktycznie do zwarcia. Choć incydenty takie przy odpowiednich środkach zapobiegawczych mogą być rzadkie to ich skutki są bardzo poważne.
Z tego powodu światowi liderzy sterowań CNC i robotów od początka lat osiemdziesiątych odchodzą od tyrystorów przechodząc na tranzystory Darlingtona.
Dalej omówiono innowacyjną ochronę przez tym destrukcyjnym zjawiskiem

 Trójfazowy czterokwadrantowy inverter serwomechanizmowy DC o m=6 wymaga dwóch 6 tyrystorowych mostków połączonych antyrównolegle czyli razem 12 tyrystorów. Ponieważ koszt ręcznego izolowanego montażu takiej ilości tyrystorów jest duży produkowane są moduły o 2 i 6 tyrystorach izolowane od podstawy odprowadzającej ciepło do radiatora. Przewody bramkowe nie muszą  być ręcznie lutowane go bowiem stosowany jest wtyk i płaski wieloprzewód.   

 W obudowie TO220 produkowane są tyrystory na prąd Itav=35 A ( 55 Arms). 12 takich tyrystorów może być zamontowane na brzegu PCB lub od spodu PCB przylegając do niej tak aby łatwe było „hurtowe”  mocowanie tyrystorów do radiatora. Grubość miedzi na tej PCB musi być jednak znacznie większa niż typowa aby zdolna była przewodzić występujące prądy. Aby potrzebne są też miniaturowe transformatorki bramkowe i pozostałe elementy systemu. W każdym razie możliwe jest prawie automatyczne (bez wielkiej ilości ludzkiej pracy ) wyprodukowanie elektroniki serwonapędu o znośnej cenie.   
   
HVDC
 Wytworzona w elektrowniach energia elektryczna jest Przesyłana Najwyższymi Napięciami a następnie Dystrybuowana siecią WN (w Polsce 110 KV), dalej SN (głównie 15 KV) i w końcu nN, głównie 0.38-0.4 KV. W optymalnym systemie długość linii powinna być proporcjonalna do jej napięcia. W Polsce linia 400 KV nie może być dłuższa od 300 km a zatem linia nN powinna być krótsza od 300 m. Im większa jest powierzchnia systemu (głównie USA i ZSRR) i jego moc tym optymalnie więcej jest napięć NN, WN, SN i nN. W krajach Europejskich  układ napięć  NN, WN, SN i nN jest podobny jak w Polsce.
Najbardziej rynkowy system produkcji, przesyłu i dystrybucji energii jest w USA. Cena KWh energii dla mieszkańców jest do 2.5-3 x wyższa niż cena otrzymywana za KWh przez elektrownie.
Oczywistym jest że koszt budowy systemu przesyłowo – dystrybucyjnego jest bardzo duży i dodatkowo występują  w nim straty energii.
Długość przewodu uzwojenia transformatora 1 GVA na  NN400 KV wynosi około 4 km a jak powiedziano długość linii przyłączonej do niego sięga 300 km !
Moc przesyłana linią może być ograniczona maksymalnym przyrostem temperatury (szczególnie w lecie ) lub dla długich linii stabilnością przesyłu w systemie.
Z optymalizacji zadania alokacji  kapitału inwestycyjnego wynika że w Europie straty mocy w linii przesyłowej AC  NN powinny wynosić 6-7% na 1000 km jej długości.
Straty mocy wynikają z rezystancji linii (z uwzględnieniem zjawiska naskórkowości przy prądzie zmiennym AC  ) oraz  (linie NN i WN ) ze stratnego zjawiska ulotu występującego zarówno z napięciem stałym DC jakim i AC. Straty mocy na ulot  przy takim samym napięciu AC (skuteczne) i DC w linii DC są około dwukrotnie mniejsze. Optymalne straty mocy w linii DC są około 3.5% na 1000 km linii.
    
 Ponieważ koszt konwerterów AC/DC  stacji końcowych HVDC jest wysoki obecnie opłacalna jest linia HVDC o długości ponad 1000 km. Tej lub większej długości linią Polska może być zasilana importowaną energią elektryczną z elektrowni jądrowych w Ukraińskiej SRR i w Rosyjskiej SRR.
Nie widać obecnie innego zastosowania dla tego rodzaju systemu przesyłu energii.
Linią HVDC można połączyć asynchroniczne systemy energetyczne AC.
Linia HVDC może być linią podmorską jako że nie ma problemu z generowaną w wielkiej ilości mocą bierną w kablowej linii AC.  

Ogromne ignitrony zostały w  tym obszarze wyparte przez połączone w dużej ilości szeregowo tyrystory. Są to najmocniejsze tyrystory HV jakie w ogóle są w świecie produkowane.
Wadą tyrystorowych sterowanych fazowo konwerterów z naturalną komutacją sieciowa (LCC – Line Commutated Converter ) jest możliwość wystąpienia omawianego już przewrotu falownika oraz konieczność stosowania rozbudowanych potężnych dławików i filtrów harmonicznych dostarczających jednocześnie falownikowi mocy biernej. Mogą one tylko pracować ze sztywnymi sieciami AC ponieważ kąt ochrony (przed przewrotem ) z „elastyczną” siecią jest zbyt duży co uniemożliwia pracę.  
Przesył energii w systemie HVDC jest możliwy tylko między końcowymi punktami A i B ponieważ nie istnieją ( proponowane jest rozwiązanie ) wyłączniki prądu stałego na NN !     
Lamina prawdopodobnie mogłaby wyprodukować potrzebne potężne dyskowe  tyrystory a Cemi potrzebne inne półprzewodniki ale raczej nie ma pilnej systemowej potrzeby na przesył HVDC.
Każdy LCC ( pulsowość m=12 ) ma dwa szeregowo połączone mostki tyrystorów zasilane z uzwojeń D i Y transformatora sieci NN AC. Oczywiście korzystniejsze (mniejsze THD od strony AC i mniejsze pulsacje napięcia DC – to dwie strony tego samego medalu ) byłoby szeregowe połączenie trzech mostków tyrystorowych  zasilanych z odpowiedniego transformatora ale konstrukcja potężnego transformatora z trzema uzwojeniami wtórnymi na NN o koniecznym przesunięciu fazy w zasadzie jest niemożliwa.
Potężne dyskowe tyrystory są chłodzone zdemineralizowaną wodą. W kolumnie między tyrystorami są podobne do nich rozmiarem miedziane wodne radiatory zarazem łączące szeregowo tyrystory.  Rozwiązanie takie czyni rozmiar konvertera sensownym.  

Patent 95. Użycie Warystorów lub prostowniczych diod Lawinowych (Avalanche) do awaryjnego samowyzwalania nadnapięciowego tyrystora bramką.
Z racji użycia wielkiej ilości tyrystorów w LCC HVDC system musi mieć redundancje na wypadek utraty wyzwalania jednego z wielu szeregowo połączonych tyrystorów w każdej gałęzi mostków. Uszkodzenia tyrystorów w obudowie ceramiczno - metalowej zawsze prowadzi do jego zwarcia i jest bezpieczne - Nie zachodzi eksplozyjne rozerwanie obudowy. Szeregowo połączonych jest conajmniej o 1 tyrystor więcej niż napięciowo potrzeba. W momencie załączenia pozostałych szeregowo połączonych tyrystorów tyrystor z niesprawnym układem wyzwalania bramki załączy się nadnapięciowo. Wymiana niesprawnego systemu wyzwalania bramki sprawnego tyrystora lub uszkodzonego tyrystora  odbędzie się w czasie planowanego odstawienia.
Omówiono też testy i selekcje warystorów i diod prostowniczych Avalanche oraz test kompletnego samowyzwalającego się klucza...

Patent 96. Układ zasilania drivera bramki tyrystora w systemie HVDC.
Ponieważ napięcie HVDC dochodzi do 500 KV tyrystor i jego driver pracują pod ogromnymi napięciami AC+DC, dostarczenie tam driverowi bramki energii jest bardzo trudne ale wykonalne...

Patent 97. Driver bramki  tyrystora w systemie HVDC z odbiornikiem sygnału ze światłowodu...  

Patent 98. 2CB+PTC jako wyłącznik CB dla systemu HVDC.
Obecne systemy HVDC łącza tylko dwa konwertery ponieważ nie ma wyłączników DC na NN.
Dzięki opisanemu wyłącznikowi staje się możliwa wielość Zródeł i Odbiorników w linii HVDC lub w całym systemie a nie jednej linii.
 Tak jak możliwa jest produkcja potężnych warystorów na NN tak wykonalne są potężne pozystory. Są to nawet trochę podobne technologie...