DE102008060975A1

DE102008060975A1 - Vorrichtung zur Überwachung von Thyristoren

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Publication number: DE102008060975A1
Application number: DE102008060975A
Authority: DE
Inventors: Jan Dr.-Ing. Fabianowski; Robert Dipl.-Ing. Ibach; Matthias Bartkowiak
Original assignee: ABP INDUCTION SYSTEMS GmbH
Current assignee: ABP INDUCTION SYSTEMS GmbH
Priority date: 2008-12-06
Filing date: 2008-12-06
Publication date: 2010-06-10
Also published as: WO2010063490A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung, insbesondere Wechselrichterbrücke, insbesondere für ein Induktionsschmelzaggregat oder Induktionserwärmungsaggregat, mit wenigstens einem Thyristor (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) und einer Beschaltungsanordnung (8; 10, 28, 29, 30; 48.1, 48.2, 48.3, 49.1, 49.2, 49.3, 50.1, 50.2, 50.3) zur Beschaltung des Thyristors (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungsvorrichtung (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) zur Überwachung des Schaltstromes der Beschaltungsanordnung (8; 10, 28, 29, 30; 48.1, 48.2, 48.3, 49.1, 49.2, 49.3, 50.1, 50.2, 50.3) vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Induktionsschmelzaggregat oder Induktionserwärmungsaggregat mit einer entsprechenden elektrischen Schaltung (2; 22; 42), eine Verwendung eines Stromwandlers (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) zur Überwachung einer elektrischen Schaltung (2; 22; 42) sowie ein Verfahren zur Überwachung einer elektrischen Schaltung (2; 22; 42).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung, insbesondere eine Wechselrichterstrombrücke, insbesondere für einen Induktionsschmelz oder -Erwärmungsaggregat mit wenigstens einem Thyristor und einer Schaltungsanordung zur Beschaltung des Thyristors.
Stand der Technik
Elektrische Schaltungen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik z. B. zur Erwärmung sowie zur Herstellung von Schmelzen bekannt. Thyristoren werden häufig als Schaltelement für Wechselrichter bzw. Wechselrichterbrücken verwendet. Solche Wechselrichter dienen zur Erzeugung eines Wechselstromes, z. B. eines trapezförmigen Wechselstromes, aus Gleichstrom. Die Wechselrichterbrücken weisen vier Thyristoren bzw. Thyristorengruppen in zwei Diagonalen auf, die zur Erzeugung des Wechselstroms abwechselnd geschaltet werden.
Derartige Wechselrichterbrücken kommen zum Beispiel in Induktionsschmelzaggregaten zur Anwendung, in welchen Stahl oder sonstiges Metall aufgeschmolzen wird. Induktionsschmelzaggregate werden zwangsläufig mit hohen Leistungen betrieben und benötigen daher hohe Ströme und hohe Spannungen.
Thyristoren weisen jedoch von ihrer Bauart abhängige Sperrspannungen auf, die in der Regel unter den im Induktionsschmelzaggregatbetrieb nötigen Spannungen liegen. Häufig werden Induktionsschmelzaggregate bei Effektivspannungen von ca. 3000 Volt betrieben, was Spitzenspannungen von etwa 4400 Volt bedingt. Typische Sperrspannungen häufig verwendeter Thyristoren betragen jedoch 2000 bis 2300 Volt. Zur Erreichung einer ausreichend großen Sperrspannung müssen somit bei Wechselrichterbrücken zur Anwendung bei Induktionsschmelzaggregate wenigstens zwei oder mehr Thyristoren in Reihe geschaltet werden, um eine ausreichend hohe Sperrspannung bereitzuhalten.
Wenn ein Thyristor ausfällt, stellt dieser in aller Regel einen Kurzschluss dar, sodass durch den defekten Thyristor ein ständiger Stromfluss möglich ist. Die Sperrwirkung des Thyristors fällt dann aus.
Auf diese Weise werden die verbliebenen Thyristoren der Reihenschaltung mit einer höheren Spannung belastet und könnten ebenfalls ausfallen, wenn der Wechselrichter weiter betrieben wird.
In aller Regel hat jeder Thyristor in einer Wechselrichterbrücke eine eigene Schutzbeschaltung. Die Beschaltung kann unterschiedlich ausgeführt werden. Eine Möglichkeit hierzu ist eine RC-Beschaltung, bestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator in Reihenschaltung. Widerstand und Kondensator dienen dazu, den Thyristor vor Schaltüberspannungen zu schützen.
Im Falle eines Defektes eines Thyristors in einer Thyristor-Reihenschaltung, insbesondere in einer Wechselrichterbrücke eines Induktionsschmelzaggregates, ist es wichtig, den defekten Thyristor möglichst zügig auszutauschen, um die Lebensdauer der verbleibenden Thyristoren nicht durch die stärkere Belastung unnötig herabzusetzen.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine elektrische Schaltung anzugeben, die eine Überwachung eines Thyristors auf einfache Weise ermöglicht.
Aufgabe ist es weiterhin, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Thyristor auf einfache und zuverlässige Weise in seiner Funktionsfähigkeit überwacht werden kann.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Schaltung gemäß Anspruch 1, ein Induktionsschmelzaggregat gemäß dem nebengeordneten Anspruch 12, einer Verwendung gemäß dem nebengeordneten Anspruch 13 sowie ein Verfahren zur Überwachung eines Thyristors gemäß dem nebengeordneten Anspruch 16.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung, wie sie für Wechselrichterbrücken, insbesondere für Induktionsschmelzaggregat, zum Einsatz kommen kann, weist wenigstens einen Thyristor und eine Beschaltungsanordnung zur Beschaltung des Thyristors auf. Die Beschaltungsanordnung hat beispielsweise den Zweck, den Thyristor vor Überspannungen oder zu hohen Spannungsänderungen pro Zeit zu schützen. Bei Wechselrichterbrücken für Induktionsschmelzaggregate steht regelmäßig die Schutzfunktion im Vordergrund.
Die Beschaltungsanordnung zur Beschaltung des Thyristors führt aufgrund ihres Aufbaus, in welchem regelmäßig kapazitive Elemente vorgesehen sind, regelmäßig zusammen mit dem Ein- oder Ausschalten des Thyristor einen Schaltstrom, bzw. einen Stromimpuls.
Erfindungsgemäß ist zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Thyristors eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Schaltstromes der Beschaltungsanordnung vorgesehen. Da, wie bereits beschrieben, die Beschaltungsanordnung regelmäßig mit dem Thyristor einen Schaltstrom führt, kann ein erfolgtes An- oder Ausschalten des Thyristors an der Beschaltungsanordnung abgelesen werden.
Die Überwachung des Schaltstromes der Beschaltungsanordnung kommt somit einer Überwachung des Thyristors gleich. Sollte statt des Thyristors die wesentlich weniger belastete Beschaltungsanordnung für den Thyristor selbst defekt sein, so lässt sich dies bei Anzeige einer Störung durch einfache Tests überprüfen. In der Regel wird aber bei Ausfall der Beschaltung der entsprechende Thyristor anschließend ausfallen, da die Schutzfunktion der Beschaltung nicht mehr gegeben ist.
Bevorzugt sind in der elektrischen Schaltung mehrere in Reihe geschaltete Thyristoren vorgesehen. Auf diese Weise lässt sich ein höherer Durchschlagschutz erreichen, da die übrigen Thyristoren die Funktion eines defekten und damit kurzgeschlossenen Thyristors übernehmen können.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn jeder Thyristor eine eigene Beschaltungsanordnung zur Beschaltung des jeweiligen Thyristors aufweist. Auf diese Weise lässt sich jeder Thyristor separat zum Beispiel schützen.
Darüber hinaus ist bevorzugt für jeden der mehreren Thyristoren eine eigene Überwachungsvorrichtung zur Überwachung des Schaltstromes der jeweiligen Beschaltungsanordnung vorgesehen. Auf diese Weise lässt sich ein defekter Thyristor besonders einfach identifizieren.
Eine bevorzugte Ausgestaltung weist einen Stromwandler in der Überwachungsvorrichtung bzw. je zumindest einen Stromwandler pro Überwachungsvorrichtung auf. Mit Hilfe von Stromwandlern lassen sich Schaltströme der Beschaltungsanordnungen besonders leicht feststellen. Abhängig von der jeweiligen Beschaltungsanordnung und der sich daraus ergebenden Schaltströme können unterschiedliche Arten von Stromwandlern zum Einsatz kommen, im einfachsten Falle entsprechend ausgestaltete Transformatoren.
Insbesondere im Falle von zum Thyristor parallel geschalteten Beschaltungsanordnungen lässt sich der Schaltstrom der Beschaltungsanordnung besonders leicht feststellen.
Bevorzugte Beschaltungsanordnungen sind RC-Glieder bzw. RCD-Beschaltungen. Derartige Beschaltungsanordnungen erlauben die Verwirklichung eines Überspannungsschutzes zum Schutz des oder der Thyristoren.
Besonders bevorzugt ist bzw. sind die jeweiligen RC-Glieder bzw. RCD-Beschaltungen parallel geschaltet zum Thyristor. Auf diese Weise lässt sich ein Überspannungsschutz für den jeweiligen Thyristor verwirklichen, da der Kondensator in Verbindung mit dem Widerstand des RC-Gliedes eine Überspannung dämpfen kann.
Ein RC-Glied hat die Eigenschaft, dass jeweils beim An- bzw. Ausschalten des Thyristors ein Strompuls mit jeweils gleichem Vorzeichen entsteht. Bei Verwendung eines RC-Gliedes haben sich daher Stromwandler, die Gleichsspannungsströme aufnehmen können, besonders bewährt, wobei auch Wechselstrom-Stromwandler den Schaltstrom übertragen können.
So ist es mit Vorteil vorgesehen, Stromwandler zu verwenden, die auf der Basis des Hall-Effektes arbeiten. Diese sind in der Lage, Gleichstrompulse festzustellen. Darüber hinaus bieten hall-effekt-basierte Stromwandler eine galvanische Trennung zwischen der Überwachungsvorrichtung und der elektrischen Schaltung, sodass eine Fehlfunktion der elektrischen Schaltung keinen unmittelbaren Einfluss auf die Funktionalität der Überwachungsvorrichtung hat.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Überwachungsvorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist bzw. dass mehrere Überwachungsvorrichtungen eine gemeinsame Auswerteeinheit aufweisen. Mit Hilfe einer Auswerteeinheit kann eine einfache Überwachung einer Mehrzahl von Thyristoren und eine einfache Anzeige von ggf. auftretenden Fehlfunktionen erreicht werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Auswerteeinheit zur Auswertung von Steuersignalen für die elektrische Schaltung ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass die Auswerteeinheit einen Eingang für ein Steuersignal des Thyristors aufweist. Ein derartiges Steuersignal kann ein Schaltsignal eines Thyristors oder in dem Falle einer Ausgestaltung der elektrischen Schaltung als Wechselrichter bzw. Wechselrichterbrücke eine eingestellte Wechselrichterfrequenz oder Informationen über die jeweils leitende Diagonale der Wechselrichterbrücke.
Eine Überwachungseinrichtung oder die Auswerteeinheit kann darüber hinaus bevorzugt mit einer Steuerung, zum Beispiel des Induktionsschmelzaggregats gekoppelt sein, sodass im Falle des Defekts eines oder mehrerer Thyristoren zum Schutz der sonstigen Bauteile des Induktionsschmelzaggregats eine Energiezufuhr abstellbar ist, bzw. die Betriebsspannung reduziert wird.
Die Überwachungsvorrichtung wertet bevorzugt die Funktionstüchtigkeit des oder der Thyristoren durch Vergleich des Auftretens von Strompulsen in Abhängigkeit von der von einer Steuerung vorgesehenen Schaltfrequenz des jeweils überwachten Thyristors aus, wodurch sich auf besonders einfache Weise ein Defekt des Thyristors feststellen lässt. Andere Möglichkeiten zur Feststellung von Defekten sind die Auswertung von Stromverläufen oder Stromhöhen.
Die elektrische Schaltung ist bevorzugt ein Wechselrichter bzw. eine Wechselrichterbrücke zur Erzeugung von Wechselstrom, insbesondere zur Verwendung in Induktionsschmelzaggregaten. Dort werden, wie eingangs erwähnt, aufgrund der hohen Spannungen von ohne weiteres 4400 Volt in der Spitze in den Wechselrichtern bzw. Wechselrichterbrücken mehrere Thyristoren in den Zweigen in Reihe geschaltet, um eine ausreichende Sperrspannung zu erhalten. Sollte ein Zweig der Brücke aufgrund defekter Thyristoren kurzgeschlossen werden, führt dies zum Ausfall des Wechselrichters und damit im schlimmsten Falle zur Beschädigung des Induktionsschmelzaggregats.
Ein erster unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft ein Induktionsschmelzaggregat mit einer elektrischen Schaltung gemäß der zuvor beschriebenen Erfindung. Mit Hilfe der dort offenbarten elektrischen Schaltung lässt sich die Betriebssicherheit des Induktionsschmelzaggregats besonders erhöhen, da defekte Thyristoren, die in einer Vielzahl in den elektrischen Anlagen der Induktionsschmelzaggregate verwendet werden, bei einem Defekt unmittelbar erkannt und zügig ausgetauscht werden können bzw. bei entsprechender Ausgestaltung das Induktionsschmelzaggregat zum Schutz vor Beschädigung abgeschaltet werden kann, oder in der Spannung reduziert werden kann, wenn ein Thyristor defekt ist.
Besonders bevorzugt ist die elektrische Schaltung in dem Induktionsschmelzaggregat als Wechselrichter bzw. Wechselrichterbrücke ausgebildet. Defekte Thyristoren in Wechselrichtern führen im schlimmsten Falle zum Ausfall und zur Beschädigung des Induktionsschmelzaggregats.
Ein weiterer unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung eines Stromwandlers zur Überwachung eines Thyristors. Mit Hilfe des Stromwandlers lässt sich das Schalten eines Thyristors detektieren bzw. dessen Ausfall.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Verwendung sieht vor, dass der Stromwandler den Strom einer Beschaltungsanordnung des Thyristors überwacht. Derartige Beschaltungsanordnungen können unterschiedlichen Zwecken dienen, beispielsweise zum Schutz des Thyristors. Ein Ein- bzw. Ausschalten des Thyristors hat in jedem Fall Einfluss auf den Strom der Beschaltungsanordnung des Thyristors und führt zu Stromimpulsen in der Beschaltung. Auf diese Weise lässt sich der Zustand eines Thyristors besonders leicht feststellen. Beschaltungsanordnungen haben darüber hinaus den Vorteil, dass über die Beschaltungsanordnungen in der Regel geringere Leistungen fließen, was die Auslegung des Stromwandlers vereinfacht.
Bevorzugt ist die Beschaltung dem Thyristor parallel geschaltet. Dies erlaubt eine besonders einfache Überwachung des Thyristors, da ein Wechsel des Schaltzustandes des Thyristors gut messbare Stromimpulse im Parallelkreis bewirkt.
Ein letzter unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Thyristors durch Überwachung eines Beschaltungsstroms einer Beschaltungsanordnung des Thyristors. Thyristoren sind regelmäßig durch Beschaltungsanordnungen beschaltet, deren Schaltströme unmittelbar mit dem Zustand des Thyristors zusammenhängen und die besonders leicht zu überwachen sind, da die über die Beschaltungsanordnungen fließenden Leistungen in aller Regel wesentlich geringer sind als die über Thyristor selbst fließenden Leistungen und daher kleiner und kostengünstiger dimensioniert werden können.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass aus dem Beschaltungsstrom der Beschaltungsanordnung des Thyristors eine Information über den Einschaltzeitpunkt und/oder über den Ausschaltzeitpunkt des Thyristors gewonnen wird. Durch Feststellung der Ein- und Ausschaltzeitpunkte des Thyristors lassen sich Fehlfunktionen beim Ein- und/oder Ausschalten unmittelbar feststellen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Einschalt- und Ausschaltzeitpunkte mit Steuersignalen des Thyristors verglichen werden. Derartige Steuersignale dienen zum An- und Ausschalten des Thyristors. Durch einen Vergleich der Einschalt- und/oder Ausschaltzeitpunkte des Thyristors mit den Steuersignalen des Thyristors kann eine Abweichung des Schaltzustandes des Thyristors von den Steuersignalen besonders leicht festgestellt werden.
Alternativ zu den Steuersignalen können auch andere Signale verwendet werden, die mit der Steuerung des Thyristors in Verbindung stehen, beispielsweise Signale einer Steuerungsvorrichtung für die Anlage, in der der Thyristor verbaut ist. Im Falle eines Einsatzes des Thyristors in einem Wechselrichter bzw. einer Wechselrichterbrücke kann als Vergleichsgröße auch eine Wechselrichter- oder Wechselstromfrequenz verwendet werden. Sofern hierbei Abweichungen auftreten, kann dies besonders leicht festgestellt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Höhe und/oder der zeitliche Verlauf und/oder die Frequenz des Beschaltungsstroms ausgewertet. Dies ermöglicht die Feststellung von Fehlfunktionen des überwachten Thyristors.
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Dabei bilden sämtliche beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale in ihrer sinnvollen Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von den Patentansprüchen und deren Rückbezügen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Dabei zeigen schematisch:
1 eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung in allgemeiner Form;
2 eine konkrete mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung sowie
3 eine Reihenschaltung mehrerer Thyristoren mit erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtungen.
Ausführungsbeispiel
1 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung 2 in ihrer allgemeinsten Ausführungsform. Ein Thyristor 4 ist in einer Stromleitung 6 vorgesehen. Parallel zu dem Thyristor 4 ist eine Beschaltungsanordnung 8 vorgesehen, die zur Beschaltung des Thyristors 4 dient. Die Beschaltungsanordnung 8 kann zum Schutz des Thyristors 4 vorgesehen sein.
In dem parallel zum Thyristor 4 geschalteten Stromkreis 10, dessen Bestandteil die Beschaltungsanordnung 8 ist, ist des Weiteren ein Stromwandler 12 vorgesehen, der die Schaltströme der Beschaltungsanordnung 8 aufnimmt. Über eine Leitung 14 können die vom Stromwandler 12 aufgenommenen Signale weitergeleitet und weiterverarbeitet werden.
Der Stromwandler 12 kann unterschiedliche Ausgestaltungen haben. Besonders bieten sich Gleichstrom-Stromwandler an, welche in der Lage sind, Gleichströme zu messen.
Besonders bevorzugt sind Stromwandler, die auf Hall-Sensoren basieren, da diese kostengünstig und kompakt sind.
2 zeigt eine mögliche konkrete Ausgestaltung einer möglichen elektrischen Schaltung 22 für einen Thyristor 24. Der Thyristor 24 ist in einer Stromleitung 26 vorgesehen.
Die Beschaltungsanordnung gemäß 2 besteht in einer Kombination aus einem Widerstand 28 und einem Kondensator 29, welche seriell in einem parallelen Stromkreis 30 angeordnet sind. Die Schaltströme von Widerstand 28 und Kondensator 29 werden von einem Stromwandler 32 aufgenommen und über eine Leitung 34 übertragen. Hinsichtlich der möglichen Ausgestaltung des Stromwandlers 32 wird auf die entsprechenden Ausführungen zu 1 verwiesen.
Die Beschaltungsanordnung aus 2, bestehend aus Widerstand 28 und Kondensator 29, dient zum Schutz des Thyristors 24 vor Überspannungen. Der Kondensator 29 dient als Ladungspuffer im Falle des Einschaltens bzw. Ausschaltens des Thyristors 24. Zu den Zeitpunkten des Einschaltens und des Ausschaltens des Thyristors 24 fließt durch die schnelle zeitliche Spannungsänderung im Parallelstromkreis 30 ein Strom, der von der Höhe der zeitlichen Spannungsänderung abhängig ist. Bei jedem Ein- und Ausschalten des Thyristors entsteht somit jeweils ein Signal in dem Stromwandler 32, das weiterverarbeitet werden kann.
Die Ausführungsformen nach den 1 und 2 weisen bevorzugt eine nicht dargestellte Auswerteeinheit auf, wie sie im Zusammenhang mit der in der nachfolgenden 3 dargestellten Ausführungsform allgemein mit dem Bezugszeichen 54 bezeichnet ist. Hinsichtlich der Funktionen der Auswerteeinheit wird auf die nachfolgenden Ausführungen verwiesen.
3 zeigt einen Teil eines Wechselstromkreises 42 mit drei Thyristoren 44.1, 44.2, 44.3, welche in Reihe in einer Stromleitung 46 geschaltet sind.
Jeder Einzelne der Thyristoren 44.1, 44.2, 44.3 weist jeweils eine parallel angeordnete Beschaltungsanordnung, bestehend aus Widerstand 48.1, 48.2, 48.3 sowie Kondensator 49.1, 49.2, 49.3. Die Beschaltung jedes einzelnen Thyristors 44.1 bis 44.3 entspricht somit der in 2 dargestellten Beschaltung. In den jeweiligen Parallelstromkreisen 50.1, 50.2, 50.3 sind jeweils Stromwandler 52.1, 52.2 und 52.3 angeordnet.
Die Stromwandler 52.1, 52.2 und 52.3 sind mit einer Auswerteeinheit 54 verbunden, welche die Stromwandler 52.1 bis 52.3 mit Energie versorgen und die von den Stromwandlern 52.1 bis 52.3 festgestellten Beschaltungsströme der Beschaltungsanordnungen für die Thyristoren 44.1, 44.2 und 44.3. Die Auswerteeinheit 54 verfügt über eine Stromversorgung 56, die die Auswerteeinheit 54 sowie die Stromwandler 52.1 bis 52.3 mit Energie versorgen.
Zur Auswertung der Signale der Stromwandler 52.1 bis 52.3 werden als Referenz von einer Steuerungseinheit für den Wechselrichter Informationen über die jeweils aktive Diagonale mittels Eingängen 58 eingespeist. Des Weiteren wird über einen Eingang 60 der jeweilige Zustand des Wechselrichters, an- bzw. ausgeschaltet, mitgeteilt.
Durch die Eingänge 58 erhält die Auswerteeinheit 54 Vergleichsinformation darüber, wann welcher Thyristor bzw. Thyristorzweig mit mehreren in Reihe geschalteten Thyristoren, durchlässig sein soll. Die Auswerteeinheit 54 vergleicht dies mit den Strompulsen, die in den Parallelkreisen 50.1 bis 50.3 zu den Thyristoren 44.1 bis 44.3 entstehen. Pro durchgeschalteter Diagonale (A oder B) müssen pro Thyristor 44.1 bis 44.3 in einer Lastfrequenzperiode zwei Strompulse aufgenommen werden, einer beim Durchschalten des jeweiligen Thyristors und einer beim Sperren des jeweiligen Thyristors. Ist dies nicht der Fall, liegt eine Störung des entsprechenden Thyristors vor.
Durch die Ausgänge 62 bzw. 64 kann eine Fehlermeldung an eine Steuereinheit abgegeben werden, entweder unspezifisch (Ausgang 62) oder spezifisch (Ausgänge 64). Des Weiteren können LED-Dioden 66.1 bis 66.3 Fehlfunktionen der Thyristoren 44.1, 44.2, 44.3 anzeigen.

2: Elektrische Schaltung
4: Thyristor
6: Stromleitung
8: Beschaltungsanordnung
10: Stromkreis
12: Stromwandler
14: Leitung
22: Elektrische Schaltung
24: Thyristor
26: Stromleitung
28: Widerstand
29: Kondensator
30: Stromkreis
32: Stromwandler
42: Wechselrichterstromkreis
44.1 bis 44.3: Thyristor
46: Stromleitung
48.1 bis 48.3: Widerstand
49.1 bis 49.3: Kondensator
50.1 bis 50.3: Stromkreis
52.1 bis 52.3: Stromwandler
54: Auswerteeinheit
56: Stromversorgung
58: Eingänge
60: Eingang
62: Ausgang
64: Ausgang
66.1 bis 66.3: LED-Dioden

Claims

Elektrische Schaltung, insbesondere Wechselrichterbrücke, insbesondere für einen Induktionsschmelz oder -erwärmungsaggregat, mit wenigstens einem Thyristor (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) und einer Beschaltungsanordnung (8; 10, 28, 29, 30; 48.1, 48.2, 48.3, 49.1, 49.2, 49.3, 50.1, 50.2, 50.3) zur Beschaltung des Thyristors (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungsvorrichtung (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) zur Überwachung des Schaltstromes der Beschaltungsanordnung (8, 10, 28, 29, 30; 48.1, 48.2, 48.3, 49.1, 49.2, 49.3, 50.1, 50.2, 50.3) vorgesehen ist.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Reihe geschaltete Thyristoren (44.1, 44.2, 44.3) vorgesehen sind.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Thyristor (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) eine eigene Beschaltungsanordnung (8, 10, 28, 29, 30; 48.1, 48.2, 48.3, 49.1, 49.2, 49.3, 50.1, 50.2, 50.3) zur Beschaltung des jeweiligen Thyristors (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) sowie eine eigene Überwachungsvorrichtung (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) zur Überwachung des Schaltstromes der jeweiligen Beschaltungsanordnung (8; 10, 28, 29, 30; 48.1, 48.2, 48.3, 49.1, 49.2, 49.3, 50.1, 50.2, 50.3) aufweist.
Elektrische Schaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaltungsanordnung ein RC-Glied (28, 29; 48.1, 48.2, 48.3, 49.1, 49.2, 49.3) oder eine kombinierte RCD-Beschaltung ist.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das RC-Glied (28, 29; 48.1, 48.2, 48.3, 49.1, 49.2, 49.3) oder die kombinierte Beschaltung dem Thyristor (24; 44.1, 44.2, 44.3) parallel geschaltet sind.
Elektrische Schaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (12; 32) bzw. die mehreren Überwachungsvorrichtungen (52.1, 52.2, 52.3) einen Stromwandler (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) aufweist bzw. aufweisen.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromwandler (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) im Anschluss der Beschaltungsanordnung, die dem Thyristor (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) parallel geschaltet ist, angeordnet ist.
Elektrische Schaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) eine Auswerteeinheit (54) aufweist bzw. die mehreren Überwachungsvorrichtungen (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) eine gemeinsame Auswerteeinheit (54) aufweisen.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (54) zur Auswertung der Höhe und/oder des jeweiligen zeitlichen Verlaufs und/oder der Frequenz des Beschaltungsstrom bzw. der jeweiligen Beschaltungsströme ausgebildet ist.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (54) zur Auswertung von Steuersignalen für die elektrische Schaltung (2; 22; 42) ausgebildet ist.
Elektrische Schaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Teil einer Wechselrichterbrücke (42) ist.
Induktionsschmelzaggregat mit einer elektrischen Schaltung (2; 22; 42) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
Verwendung eines Stromwandlers (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) zur Überwachung eines Thyristors (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3).
Verwendung nach Anspruch 13, bei der der Stromwandler (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) den Strom einer Beschaltungsanordnung (8; 10, 28, 29, 30; 48.1, 48.2, 48.3, 49.1, 49.2, 49.3, 50.1, 50.2, 50.3) des Thyristors (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) überwacht.
Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, bei der der Stromwandler (12; 32; 52.1, 52.2, 52.3) in der Zuleitung der dem Thyristor (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) parallel geschalteten Beschaltung ist.
Verfahren zur Überwachung eines Thyristors (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) durch Überwachung eines Beschaltungsstromes einer Beschaltungsanordnung (8; 10, 28, 29, 30; 48.1, 48.2, 48.3, 49.1, 49.2, 49.3, 50.1, 50.2, 50.3) des Thyristors (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3).
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Beschaltungsstrom eine Information über den Einschaltzeitpunkt und/oder über den Ausschaltzeitpunkt des Thyristors (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltzeitpunkten und/oder den Ausschaltzeitpunkten des Thyristors (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) mit Steuersignalen des Thyristors (4; 24; 44.1, 44.2, 44.3) verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe und/oder der zeitliche Verlauf und/oder die Frequenz des Beschaltungsstromes ausgewertet werden.