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Wechselrichter
Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter, dessen Lastkreis einen Reihenschwingkreis enthält, mit gesteuerten Ventilen, denen jeweils ein Freilaufventil gegenparallel geschaltet ist, und einer Einrichtung zur Erfassung der Freilaufströme.
Es ist bekannt, zur Messung und Regelung des Ausgangsstromes eines mehrphasigen Pulswechselrichters in der gemeinsamen Zuleitung der Freilaufventile einer Stromrichtung jeweils einen Stromwandler anzuordnen. Mit diesem Stromwandler wird die Summe der Freilaufströme erfasst.
Es ist ferner bekannt, einen Wechselstromverbraucher, dessen Induktivität mit einer zusätzlichen Kapazität einen Schwingkreis bildet, an den Ausgang eines Wechselrichters anzuschliessen, der über einen Gleichstromzwischenkreis mit einer Glättungsinduktivität und gegebenenfalls einer Kapazität an den Ausgang eines vorzugsweise steuerbaren Gleichstromrichters angeschlossen sein kann. Solche statischen Frequenzumformer sind bekanntlich gut geeignet zur induktiven Erwärmung von elektrisch leitendem Material, insbesondere zum Schmelzen, Glühen und Härten von Metall. Der Wechselrichter kann nach der deutschen Auslegeschrift 1135566 in Brückenschaltung ausgeführt sein. Es sind aber auch andere Wechselrichter, beispielsweise Speicherwechselrichter, zur Speisung des Schwingkreises geeignet.
Bei diesen Wechselrichtern kann den gesteuerten Ventilen jeweils ein Freilaufventil gegenparallelgeschaltet sein, das in bekannter Weise den Laststrom vom Nulldurchgang des Wechselstromes bis zur Zündung der für die entgegengerichtete Halbwelle des Stromes zuständigen gesteuerten Ventile übernimmt.
Für die genannten Wechselrichter sind als Stromrichterventile Thyristoren wegen ihres geringen Spannungsabfalls in Durchlassrichtung besonders geeignet. Thyristoren sind aber empfindlich gegen Überspannungen, insbesondere gegen eine grosse Änderungsgeschwindigkeit solcher Spannungen, die beim Betrieb derartiger Wechselrichter im Störungsfall auftreten können. Es wurde nun erkannt, dass als Ursache für die Zerstörung von Thyristoren durch überspannungen fehlende Zündimpulse und damit fehlende Übernahme des Laststromes durch einen andern Thyristor des Wechselrichters auftreten kann.
Zur Erläuterung dieser Störungsursache wird auf die Zeichnung Bezug genommen, deren bekannter Teil der Schaltung durch eine zusätzliche Einrichtung nach der Erfindung ergänzt ist.
Nach der Zeichnung ist ein Verbraucher--2--, beispielsweise der Induktor einer Indu1.. tionsschmelzanlage, dessen Induktivität mit einer zusätzlichen Kompensationskapazität --3-- einen Reihenschwingkreis bildet, über gesteuerte Ventile--5 bis 8--oder Ventilgruppen in Brückenschaltung, denen jeweils ein ungesteuertes Freilaufventil--9 bis 12--gegenparallelgeschaltet ist, und einen Gleichstromzwischenkreis, der eine Glättungsinduktivität--14--und eine Speicherkapazität--15--enthält, an eine Gleichspannungsquelle--17--mit vorzugsweise veränderbarer Spannung angeschlossen, die beispielsweise ein gesteuerter Gleichrichter sein kann.
In Reihe mit den ungesteuerten Freilaufventilen--9 bis 12-- kann im allgemeinen jeweils eine Sicherung--20 bis 23--in Reihe geschaltet sein.
Während des Betriebes der Anordnung sollen beispielsweise die Thyristoren-6 und 7--
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gezündet sein. Dann fliesst der Laststrom über den Thyristor--6-, den Reihenschwingkreis--2 und 3--, den Thyristor--7--und zum Speicherkondensator--15--. Nach dem Erlöschen der Thyristoren--6 und 7--fliesst während der Schonzeit dieser Thyristoren der Laststrom in umgekehrter Richtung über den Verbraucher--2--und über die Freilaufventile--10 und 11--
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-5--,Freilaufventil--10--. Diese Freilaufventile sind aber nur zur Führung des Laststromes während der Schonzeit der Thyristoren bemessen.
Es wird somit überlastet, so dass die mit dem Freilaufventil --10-- zu dessen Schutz in Reihe geschaltete Sicherung--21--nach Erreichen ihres Schmelzwertes den Stromkreis auftrennt. Sobald dieser Stromkreis unterbrochen ist, kann sich der von der vorhergegangenen Halbschwingung auf dem rechten Belag positiv aufgeladene Kondensator--S-- nicht mehr über die Induktivität der Last --2-- entladen, so dass deren Gegenspannung nicht
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--6-- in Sperrichtung, was zur Zerstörung der Thyristoren führen kann.
Die Erfindung beruht somit auf der Erkenntnis, dass ein fehlender Zündimpuls für einen der Thyristoren oder eine entsprechende Thyristorgruppe des Wechselrichters zur Zerstörung weiterer Thyristoren führen kann. Die Erfindung besteht darin, dass für jedes Freilaufventil eine Einrichtung zur Erfassung des einzelnen Freilaufstromes vorgesehen ist, deren Ausgangskreis an eine Einrichtung zum Unterbrechen der Energiezufuhr an den Wechselrichter und an eine Einrichtung zur Störungsmeldung angeschlossen ist. Zur Erfassung kann vorzugsweise ein Stromwandler vorgesehen sein, dessen Sekundärstrom ein Melde-oder Auslösesignal abgibt, sobald die Stromführungszeit des Freilaufventils einen vorgegebenen, vorzugsweise einstellbaren Wert überschreitet.
Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Erfassung der Freilaufströme ist in der Zeichnung veranschaulicht. In Reihe mit jedem der Freilaufventile ist jeweils eine Primärwicklung eines Stromwandlers--24 bis 27--angeordnet, dessen Sekundärkreis jeweils eine Melde-oder Auslöseeinrichtung oder auch beide betätigen soll. Die Sekundärwicklung --28-- des Wandlers - soll beispielsweise an einem elektronischen Grenzwertmelder--29-angeschlossen sein, dem eine elektronische Zeitkippstufe--30--nachgeschaltet sein kann. Das Ausgangssignal der
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--31-- zugeführtÜberwachungstableau einer Schaltwarte angeordnet sein kann, und die beispielsweise über eine Diode --36-- an positives Steuerpotential angeschlossen sein kann.
An Stelle des in der Zeichnung dargestellten Wandlers--27--kann beispielsweise auch ein magnetisch steuerbarer Halbleiterwiderstand, eine sogenannte Feldplatte, im Freilaufkreis angeordnet sein, deren Ausgangssignal während der Stromführung des zugeordneten Freilaufventils --12-- dem Grenzwertmelder --29-- zugeführt wird, dessen Ausgangssignal die nachgeschaltete Zeitkippstufe --30-- anregt.
Die Laufzeit der Zeitkippstufe--30--ist so eingestellt, dass während des ungestörten Betriebes des Wechselrichters, d. h. wenn die Freilaufventile nur während der Schonzeit der Thyristoren den Laststrom führen, die eingestellte Zeit nicht erreicht wird. Sobald die eingestellte Laufzeit überschritten
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Zeitkippers--30--besteht aus der Schonzeit der Thyristoren--5 bis 8--, der Kommutierungszeit des Laststromes und einer zusätzlichen Sicherheitszeit. Die Laufzeit ist somit abhängig von der Frequenz des Wechselrichters und von der Höhe des Laststromes. Sie kann beispielsweise 650 btsec betragen.
Wird diese eingestellte Laufzeit überschritten, so erhält der zweite Grenzwertmelder--31-ein entsprechendes Signal, das zur Anzeige der Störung durch die Lampe --35-- und zur Auslösung
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der gesamten Anlage über den Eingangsstromrichter --17-- führt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wechselrichter, dessen Lastkreis einen Reihenschwingkreis enthält, mit gesteuerten Ventilen, denen jeweils ein Freilaufventil gegenparallel geschaltet ist, und einer Einrichtung zur Erfassung der
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Erfassung des einzelnen Freilaufstromes vorgesehen ist, deren Ausgangskreis an eine Einrichtung zum Unterbrechen der Energiezufuhr an den Wechselrichter und an eine Einrichtung (35) zur Störungsmeldung angeschlossen ist.
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