DD286264A5 - Loescheinrichtung fuer mehrere, an einer gleich- wechsel- oder drehstromsammelschien angeordneter thyristorschalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Loescheinrichtung fuer mehrere, an einer Gleich-, Wechsel- oder Drehstromsammelschiene angeordneter Thyristorschalter, die bspw. in Gleichrichterunterwerken zur Energieversorgung gleichstrombetriebener Verkehrsmittel eingesetzt werden. Unter Verwendung von zentralen, auf eine Loeschkreissammelschiene arbeitenden Loeschkondensatoren, die ueber Loeschthyristoren mit den einzelnen Thyristorschaltern verbunden sind und die aus dem speisenden Netz aufgeladen werden, wird erfindungsgemaesz vorgeschlagen, dasz sowohl zwischen einer netzseitigen Koppelstelle und der Loeschkreissammelschiene als auch einer Minussammelschiene mehrere, aus jeweils zwei in Stromdurchlaszrichtung gepolten Thyristoren bestehende Reihenschaltungen angeordnet und zwischen den Reihenschaltungen Loeschkondensatoren angeschlossen sind.{Loescheinrichtung; Thyristorschalter; Gleich-, Wechsel- und/oder Drehstromsammelschiene; Kondensatorloeschung; Loeschkreis- und Minussammelschiene; Thyristoren, mehrfach; Kopplung; Loeschkondensatoren}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgeblot der £rtlndung

Die Erfindung betrifft eine Löscheinrichtung für mehrere, en einer Gleich-, Wechsel oder Drehstromsammelschiene angeordneter Thyristorschalter, die bspw. in Gleichrichterunterwerken zur Energieversorgung gleichstrombetriebener Verkehrsmittel eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei der Energieversorgung von gleichstrombetriebenen Bahnen und Bussen werden verstärkt Thyristorschalter eingesetzt, die das Umformen von Wechsel- in Gleichstrom und das Steuern und Schalten des Energieflusses übernehmen. Derartige Thyristorschalter benötigen eine Löscheinrichtung, um eine sichere Abschaltung des Thyristorschalters, auch vor dem natürlichen Nulldurchgang, vornehmen zu können. Eine häufig angewandte Löschanordnung in Wechselspannungsnetzen besteht darin, einen Löschzweipol, bestehend aus einem definiert aufgeladenen Löschkondensator und einem Löschthyristor, dem zu löschenden Hauptthyristor parallel zu schalten. Durch Zündung des Löschthyristors kommutiert der Laststrom auf den Löschzweipol und der Strom durch den Hauptthyristor verlischt, wodurch der Löschkondensator umgeladen wird. Der Löschkondensator wird dabei meistens mittels einer separaten Spannungsquelle, z. B. ein Netzteil, polaritätsgerecht aufgeladen (u.a. DE-PS 2318994). Nachteilig bei derartigen Lösungsvarianten ist hierbei der erhöhte Bauelementeaufwand (Transformator). Es ist aber auch bspw. aus der DE-PS 1216960 eine Einrichtung zur Unterbrechung des Gleichstromenergieflusses in einem steuerbaren Ventil bekannt, bei der der Löschkondensator aus dem speisenden Gleichstromnetz aufgeladen wird. Allerdings ist hierbei zur polaritätsgerechten Aufladung des Löschkondensators ein zusätzlicher Umschwingkreis, mindestens bestehend aus Umschwingdrossel und einem Umschwingthyristor, erforderlich, so daß erst nach erfolgter Umladung des Löschkondensators dosten Löschbereitschaft hergestellt ist.

Dieser Nachteil tritt auch bei dor bekannten Schaltung zur Zwangsabstaltung von Thyristoren gemäß DE-OS 1638862 ein. Bekannt ist auch eine Schaltungsanordnung zur Löschung einer Gruppe von Thyristorschaltern (Drehstrom· bzw. Gleichstromthyristorschalter) in Gleichrichterunterwerken. Hier werden zentral angeordnete Löschkondensatoren dazu benutzt, über eine Löschkreissammelschieno dezentral angeordnete Thyristorschalter mit dezentralen Löschthyristoren abzuschalten. Die Löschkondensatoren sind hier Teilkapazitäten einer Kondensatorenbatterie, die über Entkopplungsdioden und Zuschaltthyristoren parallel geschaltet werden können. Zur Ladung der Löschkondensatoren ist hier allerdings ebenfalls eine externe Spannungsquelle erforderlich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Verfügbarkeit von Löscheinrichtungen für Thyristorschalter zu erhöhen sowie deren Bauvolumen zu verringern.

Darlegung de« Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Löscheinrichtung für mehrere, an einer Gleich-, Wechsel- und/oder Drehstromsarnmelschiene angeordneter Thyristorschalter anzugeben, unter Verwendung von zentralen, auf eine Sammelschiene arbeitenden Löschkcndensatoren, die Ober Löschthyristoren mit den einzelnen Thyristorschaltern verbunden sind, welche zur Aufladung der Kondensatoren keine speziell dafür eingesetzte Hilfsenergieversorgung benötigt sowie durch eine prlaritätsgerechte Aufladung eine schnelle Wiederherstellung der Löschfähigkeit garantiert. Bei einer Löscheinrichtung, welche zentrale, auf eine Sammelschiene arbeitende Löschkondensatoren, die über Löschthyristoren mit den einzelnen Thyristorschaltern verbunden sind und auf die für den Löschvorgang notwendige Polarität mittels mehrerer Aufladekreise aus dem speisenden Netz aufgeladen werden, verwendet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwischen einer neüseitigen Koppelstelle und der gemeinsamen Löschkreissammelschiene eine Anzahl Reihenschaltungen, bestehend aus jeweils einem ersten und einem zweiten in Stromdurchlaßrichtung gepolten Thyristor, parallel geschaltet sind. Erfindungsgemäß ist weiterhin zwischen der Koppelstelle und eine^r Minussammeischiene eine Anzahl & .'lenschaltungen, bestehend aus jeweils einem dritten und einem vierten in Stromdurchla (richtung gepolten Thyristor, parallel geschaltet, wobei zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der ersten und zweiten Thyristoren und dem gemeinsamen Verbindungspunkt der dritten und vierten Thyristoren jeweils ein Löschkondensator angeschlossen ist. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können anstelle der ersten und/oder der zweiten Thyristoren auch jeweils Dioden eingesetzt werden. Darüber hinaus erweist es sich auch als vorteilhaft, wenn zusätzlich in Reihe zu jedem ersten Thyristor eine Drossel und/oder ein Widerstand oder aber zwischen der Minussammelschiene und dem gemeinsamen Anschluß der vierten Thyristoren ein gemeinsamer Widerstand und/oder eine gemeinsame Drossel eingeschaltet wird. Bei Drehstrom- bzw. Wechselstromnetzen ist die netzseitige Koppelstelle als eine in Stromdurchlaßrichtung gepolte Ventilgruppe ausgeführt, deren Kathoden zusammengeschaltet sind.

AusfQhrungsbelspiel

An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen im einzelnen folgendes

Fig. 1:' des PrinzlpscKaltbild eines Stromversorgungssystems für gleichstrombetriebene Verkehrsmittel mit mehreren

StreckenabgMngen und der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung Fig. 2: die erfindungrgemäße Ausbildung der Löscheinrichtung nach Fip 1.

Aus dem in Fig. 1 dargestellten Prinzipschaltbild wird ersichtlich, wie die erfindungsgemäße Löscheinrichtung LE in einem Stromversorgungssystem für gleichstrombetriebene Verkehrsmittel eingeschaltet ist. Über ein Drehstromsammelschiensystem 4, welches mit einem Stromrichtertransforamtor verbunden ist, werden mehrere (hier nur thematisch dargestellt) Streckenabgänge S1,..., Sn über jeweils einen D'ehstronvThyristorschalter 5 gespeist. Der Streckenabgangsschalter 5 ist als gesteuerte Halbbrücke ausgeführt und bildet jeweils mit einem Rückleiter-Diodenhalbblock RB, der auch durch einen Thyristorhalbblock ersetzt werden kann, eine halbgesteuerte Drehstrombrücke. Weiterhin ist eine Umgehungssammelschiene 6 mit einem Trennor 7 vorhanden, die bei Ausfall eines Drehstromthyristorschalters 5 die Speisung des entsprechenden Streckenabschnittes durch einen benachbartem Streckenabgang Sn bzw. durch einen Streckenersatzabzweig gestattet.

Das Sammelschienensystem enthält weiterhin die Löschkreissammelschiene 2, über die die Löschung der jeweiligen Drehstromthyristorschalter 5 der Streckenabgänge bzw. Streckenabgangszellen S1,..., Sn mittels der Löscheinrichtung LE und den Löschthyristoren 8 erfolgt. Ergänzt wird das Sammelschienensystem durch eine Minussammelschiene 3, die mit einer in der jeweiligen Abgangszelle angeordneten Freilaufdiode 9 Teil des Freilaufzweiges ist.

Die Fig.2zeigtnunmehrdie erfindungsgemäße Ausbildung der Löscheinrichtung LE, die nach Fig. 1 über eine Koppelstelle 1, die hier als ein in Stromdurchlaßrichtung gepolter Diodenstern ausgebildet ist, mit dem speisenden Netz 4 sowie über die Löschkreissammelschiene 2 mit den Löschthyristoren 8 und der Minussammelschiene 3 verbunden ist. Die Löscheinrichtung LE besteht im einzelnen aus η Löschkreisen. Jeder dieser Löschkreise enthält eine erste Reihenschaltung, bestehend aus jeweils zwei in Stromdurchlaßrichtung gepolte Thyristoren 1.1,1.2; 2.1,2.2 bis n.1, n.2, die jeweils zwischen Ankoppelstelle 1 und Löschkreissammelschiene 2 geschaltet sind. Weiterhin enthält jeder Löschkreis eine zweite Reihenschaltung, bestehend aus jeweils zwei weiteren in Stromdurchlaßrichtung gepolten Thyristoren 1.3,1.4; 2.3,2.4 bis n.3, n.4, die jeweils zwischen Ankoppelstelle 1 und der Minussammelschiene 3 eingeschaltet sind. Zwischen den gemeinsamen Thyristorverbindungspunkten der ersten und zweiten Reihenschaltungen jedes Löschkreises ist jeweils der entsprechende Löschkondensator C1, C 2 bzw. Cn geschaltet. Die Kondensatoren sind vorteilhafte Teilkapazitäten einer zentralen Kondensatorenbatterie. Die Wirkungsweise der Löscheinrichtung soll nachstehend an einem Löschkreis, bestehend aus den Thyristoren 1.1,1.2,1.3 und 1.4 sowie dem Löschkondensator CI, näher erläutert werden.

Zur Herstellung der vollen Löschbereitschaft muß zunächst der Löschkondensator C1 aufgeladen werden. Durch eine hier nicht dargestellte Ansteuereinheit müssen hierzu die Thyristoren 1.1 und 1.4 gezündet werdun. Nach erfolgtem Ladevorgang über die Koppelstelle 1 sperren diese Thyristoren, wodurch die Löschbereitschaft des Kondensators C1 hergestellt ist. Für die anderen Löschkondensatoren läuft dieser Vorgang analog ab.

Soll nunmehr der Drehstromthyristorschalter 5 im Streckenabgang S1 zwangsgelöscht werden, müssen zusätzlich zum Löschthyristor 8 die Thyristoren 1.2 und 1.3 gezüchtet werden und somit der zugehörige Löschkondensator zugeschaltet, wobei der Thyristorschalter S gelöscht wird. Durch den Löschvorgang wird der entsprechende Kondensator C1 umgeladen. Zur Wiederherstellung der Löschbereitschaft muß daher der Kondensator C1 erneut über die Thyristoren 1.1 und 1.4, wie bereits oben erläutert, aufgel? Jen werden. Die Ansteuereinheit, die als solche bekannt ist, hat hierbei die Aufgabe, die Ladung der

einzelnen Löschkondensatoren C1 bis Cn nacheinander auszuführen, die Spannung der einzelnen Kondensatoren ständig bezüglich eines Grenzwertes zu überwachen und zu gewährleisten, daß sich Aufladevorgänge nicht mit einem oder mehreren Löschvorgängen überlagern.

Fine ökonomisch günstige Ausgestaltung der Erfindung läßt sich realisieren, wenn anstelle der jeweiligen Thyristoren 1.1,2.1, ..., n.1 und/oder der Thyristoren 1.2,2.2,..... n.2 Dioden zur Anwendung gelangen. Diese Variante ist in der Fig. 2 nicht dargestellt. Um eine Begrenzung der Stromanstiegsgsschwindigkeit bzw. des maximal fließenden Stromes beim Laden der Kondensatoren C1,..., Cn zu erreichen, können weiterhin in jeden Aufladezweig der Löschkreise oder in den . Minusnammelschienenanschluß 3 der Löscheinrichtung LE jeweils ein Widerstand und/oder eine Drossel eingeschaltet werden.

Selbstverständlich können darüber hinaus die in der Löscheinrichtung LE verwendeten Bauelemente bezüglich ihrer Strombzw. Spannungsbelastbarkeit entsprechend mehrfach parallel und/oder in Reihe geschaltet werden. Durch die Erfindung ist es insbesondere möglich, neben einer kompakten Ausführung der Löscheinrichtung (keine spezielle Hilfsenergieversorgung erforderlich) durch eine polaritätsgerechte Aufladung eine schnelle Wiederherstellung der Löschfähigkeit der Kondensatoren und somit eine hohe Verfügbarkeit der Löscheinrichtung insgesamt zu erreichen.

Claims (4)

1. Löscheinrichtung für mehrere, an einer Gleich-, Wechsel- oder Drehstromsammelschiene angeordneter Thyristorschalter unter Verwendung von zentralen, auf eine Sammelschiene arbeitenden Löschkondensatoren, die über Löschthyristoren mit den einzelnen Thyristorschaltern verbunden sind, wobei die Löschkondensatoren aus der gemeinsamen Gleich-, Wechsel- und/oder Drehstromsammelschiene gespeist und auf die für den Löschvorgang erforderlichen Polarität mittels mehrerer Aufladekreise aufgeladen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Löscheinrichtung derart ausgeführt ist, daß zwischen einer mit dem speisenden Netz verbundenen Koppelstelle (1) und der Löschkreissammelschiene (2) eine Anzahl Reihenschaltungen, bestehend aus jeweils einem ersten (1.1,2.1,..., n.1) und einem zweiten in Stromdurchlaßrichtung gepolten Thyristor (1.2,2.2,..., n.2), parallel geschaltet sind, daß weiterhin zwischen der Koppelstelle (1) und einer Minussammeischiene (3) eine Anzahl Reihenschaltungen, bestehend aus jeweils einem dritten (1.3,2.3,..., n.3) und einem vierten in Stromdurchlaßrichtung gepolten Thyristor (1.4,2.4,..., n.4), parallel geschaltet sind, und daß zwischen Jem gemeinsamen Verbindungspunkt der Thyristoren (1.1/1.2,2.1/2.2,..., n.1/n.2) und dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Thyristoren (1.1 Ί.2,2.1/2.2,..., n.1/n.2) und dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Thyristoren (1.3/1.4,2.3/2.4,..., n.3/n.4) ein Löschkondensator (C 1, C2,..., Cn) angeschlossen ist.

2. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle derThyristoren (1.1,2.1, ..., n.1) und/oder der Thyristoren (1.2,2.2, ...,n.2) Dioden eingesetzt sind.

3. Löscheinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich in Reihe zu jedem Thyristor (1.1,2.1,..., n.1) eine Drossel und/oder ein Widerstand bzw. zwischen Minussammeischiene (3) und gemeinsamen Anschluß derThyristoren (1.4,2.4,..., n.4) ein Widerstand und/oder eine Drossel geschaltet ist.

4. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die netzseitige Koppelstelle (1) als ein in Stromdurchlaßrichtung gepolter Ventilstern ausgebildet ist.