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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Istwerterfassung des Ausgangsstromes eines Umrich- ters mit Hilfe von Stromwandlern, die in Phasenleitungen einer Ausgangsleitung des Umrichters geschaltet und mit einer Auswerteeinheit verbunden sind, wobei weniger Stromwandler als Phasenlei- tungen vorhanden sind.
Eine derartige Vorrichtung zeigt die DE-B 2441962. Sie hat eine Schutzanordnung für einen
Wechselrichter mit Thyristorzweigen zum Inhalt, die verhindert, dass in einem Zweig einige Thyristo- ren kommutieren und andere nicht. Die Schutzanordnung erreicht dies durch zwangsweises Durch- schalten der Thyristoren eines Zweiges. In Spalte 3, Zeile 35 bis 44, wird ausgeführt, dass bei der Erfindung das Zündsignal zwar durch das Einschaltsignal unmittelbar ausgelöst, jedoch durch das Ausschaltsignal nur dann wirksam ausgeschaltet wird, wenn zusätzlich der Sicherheitswinkel für alle Thyristoren des Zweiges als ausreichend gross erkannt worden ist. Das wird durch Anlie- gen einer Sperrspannung (mit erfassbarem Pegel) während einer durch den Sicherheitswinkel der
Thyristoren bestimmten Zeitdauer festgelegt.
Dazu wird unter anderem auch eine Schaltungsanord- nung verwendet, die in Spalte 8 erklärt und in Fig. 7 dargestellt ist. Die Spannungsmessung von
Leitung zu Leitung auf der Wechselstromseite und die Aufnahme der Ausgangssignale von Strom- wandlern für die jeweilige Phase wird durch einen einzigen Stromwandler, kombiniert mit der Mes- sung einer bestimmten Spannung und einer speziellen Auswerteeinheit, ersetzt. Zwei Doppelbegrenzer schalten ein Flip-Flop in Abhängigkeit von der Spannungsänderung (von negativ nach positiv) und dem Ausgangssignal des Stromwandlers (wenn es null oder negativ ist). Die Differenz des Auftre- tens dieser beiden Signale entspricht der Sperrspannungs-Zeitdauer ; das Flip-Flop bewirkt das
Durchschalten des Thyristorzweiges lediglich während der Sperrspannungs-Zeitdauer. Dadurch ist ein Schutz des Wechselrichters gegeben.
Diese Vorrichtung hat aber nicht den Schutz des Wechsel- richters vor Kurz- und Erdschluss, sondern den Schutz der einzelnen Thyristoren vor Beschädigung durch Kommutieren zu einem falschen Zeitpunkt zum Ziel. Es werden somit lediglich Schaltschwierigkeiten bei Thyristoren beseitigt.
Bei Umrichtern, zumeist Zwischenkreisumrichtern für Drehstrom, werden die Ausgangsleitungen von Stromwandlern auf Kurz- und Erdschluss durch Messsignale überwacht. Beim Erdschlussnetz ist es erforderlich, einen Wechselstromwandler an jede einzelne Phase der Ausgsangsleitung oder zwei Gleichstromwandler in den Zwischenkreis zu schalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei voller Aufrechterhaltung des Schutzes des Umrichters die Zahl der Wechselstromwandler für die Istwerterfassung des Ausgangsstromes zu verringern.
Dies wird nach Patentanspruch 1 dadurch erreicht, dass mindestens einem Stromwandler mehr als eine Phasenleitung und jede Phasenleitung mindestens einem Stromwandler zugeführt ist und dass die Auswerteeinheit als Rechenwerk zur Bestimmung der einzelnen Phasenströme ausgebildet ist.
Durch die Vorrichtung gemäss der Erfindung wird zumindest ein Stromwandler eingespart.
Insbesondere bei einer grossen Anzahl von Phasenleitungen kann die Einsparung noch wesentlich höher sein, da auch eine Bildung von Untersummen mit mehreren Summanden unterschiedlicher Bewertung in den Stromwandlern möglich ist. Daraus bestimmt die Auswerteeinheit die einzelnen Pha- senströme.
Eine besonders zweckmässige Anwendung ist dadurch gegeben, dass bei dreiphasigem Wechselstrom zwei Phasenleitungen durch je einen Stromwandler geführt sind und die dritte Phasenleitung in Serie durch beide Stromwandler geführt ist und die Ströme der durch die Strömung geführten Phasenleitungen additiv und gleich bewertet sind. Infolge der häufigen Anwendung und dadurch bedingten grossen Fertigungsstückzahlen ist bereits die Einsparung eines einzigen Stromwandlers von Bedeutung. Die Auswerteeinheit kann als einfache Addierschaltung aufgebaut sein. Um allerdings möglichst viele Informationen aus der Messung zu gewinnen, ist es vorteilhaft, dass die Auswerteeinheit eine Gleichrichterschaltung, einen Analog-Digital-Wandler und einen Mikroprozessor beinhaltet.
Es kann auch der, bei den oftmals digital gesteuerten Zwischenkreisumrichtern bereits vorhandene, Mikroprozessor gegebenenfalls nach Adaptierung verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung wird an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zwischenkreisumrichters mit Istwerterfassung des
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Ausgangsstromes und Fig. 2 die schematische Anordnung der Führung der mehrphasigen Ausgangslei- tung durch die Stromwandler.
Fig. l zeigt einen Zwischenkreisumrichter als beispielhafte Ausgestaltung der Erfindung, des- sen Eingang-l-mit dreiphasigem, 380 V, 50 Hz Drehstrom gespeist wird. Dieser wird über Gleichrichterdioden-2-und einen Zwischenkreiskondensator --3-- gleichgerichtet. Am Ausgangs- teil des Zwischenkreisumrichters wird über die Ansteuerung von Stromrichterventilen --4-- (bei- spielsweise Transistoren) und Freilaufdioden --5-- eine dreiphasige, regelbare Wechselspannung erzeugt. Der Regelbereich beträgt 2 bis 380 V und 2 bis 100 Hz.
Phasenleitungen --6i, 6j, 6k-- der Ausgangsleitung werden durch Stromwandler --7a, 7b-- geführt. Es handelt sich dabei um Wechselstromwandler von transformatorenartigem Aufbau, die einer Ausschnittvergrösserung entsprechende Darstellung zeigt Fig. 2. Die Istwerterfassung des Aus- gangsstromes dient dem Kurz- und Erdschlussschutz. Dazu werden zwei Phasenleitungen --6i, 6k-- über je einen Stromwandler --7a, 7b-- direkt überwacht. Eine derartige Anordnung genügt aber nur dem Kurzschlusssehutz. Zur Erkennung eines Erdschlusses ist auch die Überwachung der dritten
Phasenleitung --6j-- nötig.
Um hier einen weiteren Stromwandler einzusparen, wird die dritte Pha- senleitung --6j-- in Serie erst durch den einen Stromwandler --7a-- und dann durch den andern - geführt. Das so erhaltene Messsignal muss nun einer geeigneten Auswerteeinheit --8-- zur
Entfaltung zugeführt werden. Dazu werden die Messsignale von den Ausgängen der Stromwandler - -7a, 7b-- über eine aktive Gleichrichterschaltung --9-- zu einem Analog-Digital-Wandler --10-- geleitet. Aus den derart umgesetzten Messsignalen berechnet nun ein Mikroprozessor --11-- die einzelnen Phasenströme (I, J, K). Auf Grund der gleichen Bewertung liefern die Stromwandler - -7a, 7b-- die Phasenströme in der Form J + K und I + J.
Da die Summe der drei Phasenströme bei 1200 Phasenverschiebung stets Null beträgt, entspricht I + J = -K und J + K = -1. Somit ist auch der Phasenstrom J festgelegt. Er ist aber in der Messung mit berüchsichtigt und keine reine Rechengrösse. Damit ist auch ein in der Phasenleitung --6j-- auftretender Erdschluss feststell- bar.
Der Mikroprozessor --11-- ist über Datenbus mit einer Ansteuerung --12-- verbunden, die ihrerseits die Stromrichterventile --4-- zur Erzeugung des regelbaren Ausgangsstromes steuert.
Mit Hilfe der Ansteuerung --12-- kann der Mikroprozessor --11-- beim Auftreten einer Störung nun auch die geeigneten Schutzmassnahmen für den Umrichter treffen. Ist er dafür zu langsam, muss eine eigene Störmeldeverarbeitung für eine sofortige Impulssperre sorgen. Die aktive Gleichrich- terschaltung --9-- hat den Vorteil, dass sie die relative Lage der Phasenleitungen --6i, 6j, 6k-dem Mikroprozessor --11-- zur Auswertung, beispielsweise des Wirkstromes, zuleiten kann.
Bei mehrphasigen Systemen können auch mehr als zwei Phasenleitungen über einen einzigen Stromwandler geführt werden. Durch ihre unterschiedliche Bewertung, beispielsweise über unterschiedliche Windungszahlen im Primärkreis des Stromwandlers, ist es dem Mikroprozessor der Auswerteeinheit auch in diesem Fall möglich, die einzelnen Phasenströme zu berechnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Istwerterfassung des Ausgangsstromes eines Umrichters mit Hilfe von Stromwandlern, die in Phasenleitungen einer Ausgangsleitung des Umrichters geschaltet und mit einer Auswerteeinheit verbunden sind, wobei weniger Stromwandler als Phasenleitungen vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Stromwandler (7a, 7b) mehr als eine Phasenleitung (6i, 6j, 6k) und jede Phasenleitung (6i, 6j, 6k) mindestens einem Stromwandler (7a, 7b) zugeführt ist und dass die Auswerteeinheit (8) als Rechenwerk zur Bestimmung der einzelnen Phasenströme ausgebildet ist.