AT302484B - Einen Rückführungskreis mit Rückführdioden aufweisender, stromkommutierter Wechselrichter - Google Patents

Description

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   Die bisher übliche Schaltung für stromkommutierte Wechselrichter hat den Nachteil, dass beim Kippen des Wechselrichters,   d. h.   bei gleichzeitiger Stromführung beider Thyristoren (durch gestörtes Steuersignal oder durch
Unterschreitung der Freiwerdezeit) diese durch superflinke Sicherungen nicht vor der Zerstörung geschützt werden können. Der Kurzschlusskreis, bestehend aus einem Siebkondensator, den beiden Thyristoren und den zugeordneten Thyristorsicherungen, enthält keine geschalteten Induktivitäten, so dass beim Kippen des Wechselrichters der Thyristorstrom entsprechend den geringen Leitungs- und Bauteilinduktivitäten extrem schnell ansteigt. Das hat zwei ungünstige Auswirkungen auf die Thyristoren, wobei jede einzelne zur Zerstörung der
Thyristoren führt.

   Erstens wird die für Thyristoren zulässige Stromanstiegsgeschwindigkeit überschritten und zweitens erreicht der Strom extrem hohe Werte, bevor die Sicherungen abschalten. 



   Die gegenständliche Erfindung basiert auf der Zielsetzung, in den oben erwähnten Kurzschlusskreis
Induktivitäten zu schalten, um die grossen Stromanstiegsgeschwindigkeiten zu vermeiden. Das blosse Einfügen dieser Begrenzungsdrosseln führt jedoch zu einer Schaltung, die nicht funktioniert, weil die Thyristoren nicht stromlos werden. 



   Der   erfindungsgemässe   Gedanke besteht nun darin, die Stromanstiegsbegrenzungsdrosseln in Verbindung mit solchen Rückführungskreisen zu verwenden, die an den Drosseln die zum Absinken des Stromes nötigen Spannungen erzeugen. Derartige   Rückführkreise   sind aus der Schaltungstechnik für zwangskommutierte Wechselrichter   (z. B. McMurray-Bedford-Wechselrichter)   bekannt, wurden jedoch bisher nicht im Zusammenhang mit stromkommutieren Wechselrichtern genannt. 



   Die Erfindung betrifft somit einen einen Rückführungskreis mit Rückführdioden aufweisenden, stromkommutierten Wechselrichter mit Thyristoren, wobei zwei im normalen Betriebsfall wechselweise leitende Thyristoren beim Kippen in einem Kurzschlussstromkreis in Serie liegen, wobei erfindungsgemäss in Serie mit jedem Thyristor eine Kurzschlussstrom-Anstiegsbegrenzungsdrossel geschaltet ist und der   Rückführkreis,   ausser den Rückführdioden selbst, Schaltelemente enthält, die die Energie der Begrenzungsdrosseln zurückgewinnen oder vernichten, um ein Stromloswerden der Thyristoren innerhalb einer Halbperiode bei Umkehr des Laststromes zu erreichen, z. B. Ohm'sche Widerstände bzw. Induktivitäten bzw. Zusatzgleichspannungsquellen, bzw. zwei entgegengesetzt geschaltete Zenerdioden bzw. ein   Rückführtransformator   bzw.

   Kombinationen der genannten Schaltelemente. 



   Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der beiliegenden Zeichnungen, in der die Fig. l bis 4 den Stand der Technik erläutern, Fig. 5 schematisch die erfindungsgemässe Schaltung und die Fig. 6a bis f Vorschläge für   erfindungsgemässe   Rückführkreise darstellen. 



   In sämtlichen Figuren sind die beiden Thyristoren mit--pl und   p2--bezeichnet,   die zugeordneten Sicherungen   mit-el   und e2--. 



   In Fig. l besteht der Kurzschlusskreis aus dem Siebkondensator--kl--, den Thyristoren--pl, p2-und den Sicherungen-el, e2--. Die   Rückführdioden   sind mit   n2--bezeichnet.   In Fig. 2 werden in den erwähnten Kurzschlusskreis gemäss Fig. l die Induktivitäten   (Begrenzungsdrosseln)-k2, k3-geschaltet,   welche Schaltung jedoch, wie bereits erwähnt, nicht funktioniert, wie an Hand von Fig. 4 noch näher erläutert wird. 



   Fig. 3 zeigt für die bisher übliche Schaltung (nach Fig. l) den zeitlichen Verlauf der Ströme von Thyristor   --pl--, Rückführdiode-nl-und   Last während einer Halbperiode. Da der Thyristorstrom dem positiven Laststrom folgt, wird durch den sich gegen Ende der Halbperiode umkehrenden Laststrom der Thyristor stromlos. 



   In Fig. 4 ist der Verlauf von Thyristor-,   Rückführdiode- und   Laststrom der Schaltung mit Begrenzungsdrosseln (nach Fig. 2) angegeben. Der   Thyristorstrom kann   nicht absinken, weil die Rückführdiode --n1-- die zum Absinken des Thyristorstromes nötige Spannung an der   Drossel--k2--   verhindert. Nur bei extrem kleinen Betriebsfrequenzen bestünde die Möglichkeit, dass auf Grund der Thyristor-, Drossel- und Diodenverluste der Thyristorstrom rechtzeitig vor Ende der Halbperiode auf Null abgesunken ist. 



   Die Fig. 5 zeigt in schematischer Weise die   erfindungsgemässe   Schaltung eines stromkommutieren Wechselrichters. 



   Die Fig. 6a bis 6f zeigen zum Einbau in den stromkommutieren Wechselrichter nach Fig. 5 geeignete,   erfindungsgemässe   Rückführkreise. 



   Bei Fig. 6a erzeugt der   Widerstand--rl--die   nötige Spannung, die Energie der Begrenzungsdrosseln wird also vernichtet. 



   Bei   Fig. 6b   wird die Spannung in der Drossel--k4--erzeugt, die Energie der Begrenzungsdrosseln also nur umgespeichert und später an die Speisespannung zurückgeführt. 



   Fig. 6c zeigt wieder einen energievernichtenden Kreis, der zwei gegeneinander geschaltete Z-Dioden   --n3, n4--enthält,   jedoch den Vorteil hat, dass die erzeugte Spannung vom Betrag des Rückstromes weitgehend unabhängig ist. 



   Ähnlich verhalten sich die Schaltungen nach Fig. 6d, bei der die Energie der Begrenzungsdrosseln   --k2, k3--den ZusatzspannungsquellenAE zugeführt   wird, und nach Fig. 6e, bei der mit Hilfe des 
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