DE112009005004T5

DE112009005004T5 - Niederfrequenz-stromunterbrecher

Info

Publication number: DE112009005004T5
Application number: DE112009005004T
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi KOMATSU; Junichi Nomura; Manabu Souda
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2012-06-21
Also published as: CN102804314B; WO2010150389A1; JP5286413B2; US20160118213A1; CN102804314A; JPWO2010150389A1; US20120087049A1; US9646795B2; US9263880B2

Abstract

Eine Aufgabe besteht darin, einen Niederfrequenz-Stromunterbrecher zu erhalten, der insgesamt einen einfachen Aufbau und eine kleine Baugröße hat und hinsichtlich der Kosten vorteilhaft ist.
Es ist ein Niederfrequenz-Stromunterbrecher (5U, 5V, 5W) bereitgestellt, in welchem ein Halbleiterschalter (53U, 53V, 53W) und ein mechanischer Schalter (54U, 54V, 54W) miteinander parallel verschaltet sind. Der Halbleiterschalter (53U, 53V, 53W) ist so aufgebaut, dass ein Thyristor (51U, 51V, 51W) und ein Thyristor (52U, 52V, 52W) antiparallel miteinander verschaltet sind. Diese Elemente sind durch eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung (7) gesteuert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Niederfrequenz-Stromunterbrecher (Niederfrequenzstrom-Trennschalter), der z. B. auf ein Windgeneratorsystem angewendet wird und einen Strom mit einer Frequenz von ca. 10 bis 20 Hz blockiert.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise gibt es als Beispiel für ein Windgeneratorsystem ein System, das so aufgebaut ist, dass eine Dreiphasen-Wechselstromenergie, die von einer Permanentmagnet-Windkraftanlage erzeugt wurde, über einen Wandler in Gleichstrom umgewandelt wird, wobei an diesen Wandler z. B. ein IGBT-Element in Brückenschaltung angeschlossen ist. Dieser Strom wird durch einen Wechselrichter in Wechselstromenergie umgewandelt, wobei an den Wechselrichter z. B. ein IGBT-Element in Brückenschaltung angeschlossen ist, und sie wird einer Wechselstromlast zur Verfügung gestellt.
In einem wie vorstehend beschrieben aufgebauten System ist zu berücksichtigen, dass in einem IGBT-Element, das einen Teil eines Wandlers bildet, eine Kurzschlussstörung auftreten kann, was auf einige Gründe zurückzuführen ist. Wenn ein IGBT-Element einen Kurzschluss erleidet, fließt ein Kurzschlussstrom weiterhin durch eine Diode, die antiparallel mit dem IGBT-Element verschaltet ist. Jedoch gibt es gegenwärtig keinen Stromunterbrecher für eine Mehrzweckverwendung, der einen durch eine Kurzschlussstörung verursachten Fehlerstrom abschalten kann, und von daher ist die Entwicklung eines Stromunterbrechers zur Allzweckverwendung gefordert.
Eine Permanentmagnet-Windkraftanlage kann keinen Feldstrom steuern und muss von daher einen durch eine Leitung zwischen Statoren fließenden Strom abschalten. Solange der Fehlerstrom nicht abgeschaltet ist, kann ein ordnungsgemäß arbeitender Halbleiterbaustein wie z. B. ein IGBT, der einen Teil eines Hauptkreises eines Wandlers bildet, beschädigt werden.
Ein in der Permanentmagnet-Windkraftanlage verwendeter Synchronleistungsgenerator hat eine hohe Innenimpedanz. Es kann eine Situation auftreten, dass nur ein Kurzschlussstrom fließt, der höchstens ungefähr zweimal so groß ist wie ein normaler Strom, selbst wenn ein IGBT-Element einen Kurzschluss verursacht. Deshalb kann eine Strombegrenzungseinrichtung wie etwa eine Sicherung nicht verwendet werden.
Herkömmlicherweise ist ein Wechselstrom, der von einer Windkraftanlage erzeugt wird und durch einen Wechselstrompfad fließt, beispielsweise ein niederfrequenter Strom mit 10 bis 20 Hz. Es besteht Bedarf an einer Entwicklung eines Stromunterbrechers, der hinsichtlich der Kosten vorteilhaft ist und einen einfachen Aufbau hat, der den niederfrequenten Strom abzuschalten in der Lage ist.
Gegenwärtig wird ein Stromunterbrecher für Gleichstrom in einem Windgeneratorsystem verwendet. Ein Beispiel des Stromunterbrechers für Gleichstrom ist so aufgebaut, dass eine Thyristorröhre parallel mit einem Bypassschalter wie etwa einem Gasstromunterbrecher verschaltet wird, wie in Patentschrift 1 offenbart ist.

Patentschrift 1: Japanische Patentanmeldung KOKAI – Veröffentlichungsnummer 7-105789

Offenbarung der Erfindung
(Technisches Problem)
In einem Gleichstrom-Trennschalter gemäß Patentschrift 1 haben jedoch sowohl eine Thyristorröhre als auch ein Gastrennschalter, die einen Teil des Stromunterbrechers bilden, große Bauformen und sind nachteilig hinsichtlich der Kosten.
Ein Stromunterbrecher, der nur einen Thyristorschalter aufweist, verursacht naturgemäß einen Leitungsverlust aufgrund der Leitung.
Die vorliegende Erfindung hat also die Aufgabe, einen Niederfrequenz-Stromunterbrecher bereitzustellen, der vorteilhaft hinsichtlich der Kosten ist und geringe Verluste verursacht.
(Lösung für das Problem)
Um die Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß entsprechend Anspruch 1 ein Niederfrequenz-Stromunterbrecher bereitgestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er umfasst:
einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und ein zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei
der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter parallel miteinander verschaltet sind und mit einem Wechselstrompfad, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet, in Reihe geschaltet sind, und
der mechanische Schalter ständig im leitenden Zustand gehalten wird, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, der erste und zweite Thyristor in den leitenden Zustand gebracht werden, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, der Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad durch Öffnen des mechanischen Schalters umgeschaltet wird, so dass er durch die Thyristoren fließt, und das Gate-Signal an die Thyristoren abgeschaltet wird, um den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad nach Umschaltung des Leitungsstroms zu unterbrechen.
Um die Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß entsprechend Anspruch 4 ein Niederfrequenz-Stromunterbrecher bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst:
einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und ein zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter parallel miteinander verschaltet und in Reihe mit einem Wechselstrompfad geschaltet sind, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet;
einen Anomaliedetektor, der eine Anomalie eines durch den Wechselstrompfad fließenden Stroms erfasst; und
eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn eine Anomalie eines Stroms erfasst wird, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler, durch den Wechselstrompfad fließender Strom unterbrochen wird.
Um die Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß entsprechend Anspruch 7 ein Niederfrequenz-Stromunterbrecher bereitgestellt, zur Verwendung in einem System, das durch einen Leistungswandler Wechselstromenergie in elektrische Energie umwandelt, und zwar über einen Wechselstrompfad, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet, und die umgewandelte elektrische Energie einer Last zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst:
einen Anomaliedetektor, der einen Kurzschluss eines Halbleiterbausteins erfasst, der einen Teil des Leistungswandlers bildet;
einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und ein zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter parallel miteinander verschaltet und in Reihe mit dem Wechselstrompfad geschaltet sind; und
eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn vom Anomaliedetektor ein Kurzschluss eines Halbleiterbausteins erfasst wird, der einen Teil des Leistungswandlers bildet, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler, durch den Wechselstrompfad fließender Strom unterbrochen wird.
Um die Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß entsprechend Anspruch 10 ein Niederfrequenz-Stromunterbrecher zur Verwendung in einem Windgeneratorsystem bereitgestellt, das durch einen aus einem IGBT-Element bestehenden Leistungswandler eine von einer Permanentmagnet-Windkraftanlage erzeugte Wechselstromenergie in elektrische Energie umwandelt, und zwar über einen Wechselstrompfad, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet, und die umgewandelte elektrische Energie einer Last zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst:
einen Anomaliedetektor, der eine Anomalie eines durch den Wechselstrompfad fließenden Stroms oder einen Kurzschluss des IGBT-Elements erfasst;
einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter parallel miteinander verschaltet und in Reihe mit dem Wechselstrompfad geschaltet sind; und
eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn vom Anomaliedetektor eine Anomalie eines Stroms oder ein Kurzschluss des IGBT-Elements erfasst wird, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler, durch den Wechselstrompfad fließender Strom unterbrochen wird.
Gemäß der Erfindung und entsprechend einem der Ansprüche 2, 5, 8 und 11 sind der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter in den Ansprüchen 1, 4, 7 und 10 modifiziert wie nachfolgend beschrieben.
Das heißt, dass der Niederfrequenz-Stromunterbrecher umfasst:
einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und ein zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei
der mechanische Schalter in Reihe mit Wechselstrompfaden geschaltet ist, die einen Teil eines Wechselstromkreises bilden, und der Halbleiterschalter zwischen verschiedenen Pfaden der Wechselstrompfade angeschlossen ist, und
der mechanische Schalter ständig im leitenden Zustand gehalten wird, um einen Leitungsstrom zu den Wechselstrompfaden fließen zu lassen, der erste und zweite Thyristor in den leitenden Zustand gebracht werden, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, der Leitungsstrom durch die Wechselstrompfade durch Öffnen des mechanischen Schalters umgeschaltet wird, so dass er durch die Thyristoren fließt, und das Gate-Signal an die Thyristoren abgeschaltet wird, um den Leitungsstrom durch die Wechselstrompfade nach Umschaltung des Leitungsstroms zu unterbrechen.
Darüber hinaus sind gemäß der Erfindung nach einem der Ansprüche 3, 6, 9 und 12 der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter in den Ansprüchen 1, 4, 7 und 10 modifiziert wie nachfolgend beschrieben.
Das heißt, dass der Niederfrequenz-Stromunterbrecher umfasst:
einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter einen ersten und zweiten Thyristor sowie einen ersten und zweiten Vollwellengleichrichter umfasst, die aus Halbleiterbausteinen bestehen, wobei
der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter parallel miteinander verschaltet und in Reihe mit einem Wechselstrompfad geschaltet sind, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet,
der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein negativer Pol des ersten Gleichrichters mit einer Anode des ersten Thyristors verbunden ist, eine Katode des ersten Thyristors mit einem positiven Pol des zweiten Gleichrichters verbunden ist, ein positiver Pol des ersten Gleichrichters mit einer Katode des zweiten Thyristors verbunden ist, und eine Anode des zweiten Thyristors mit einem negativen Pol des zweiten Gleichrichters verbunden ist, und
der mechanische Schalter ständig im leitenden Zustand gehalten wird, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, der erste und zweite Thyristor in den leitenden Zustand gebracht werden, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, der Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad durch Öffnen des mechanischen Schalters umgeschaltet wird, so dass er durch die Thyristoren fließt, und das Gate-Signal an die Thyristoren abgeschaltet wird, um den Strom durch den Wechselstrompfad nach Umschaltung des Leitungsstroms abzuschalten.
(Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung)
Erfindungsgemäß ist ein Niederfrequenz-Stromunterbrecher bereitgestellt, der insgesamt einen einfachen Aufbau und eine kleine Baugröße hat, hinsichtlich der Kosten vorteilhaft ist und Verluste reduzieren kann, da während des Normalbetriebs ständig ein Strom durch einen mechanischen Schalter flieht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Blockschaltbild, das die erste Ausführungsform gemäß einem Niederfrequenz-Stromunterbrecher der Erfindung zeigt;
2 ist ein Zeitverlaufsdiagramm zum Beschreiben der Funktionsweise von 1;
3 ist ein schematisches Blockschaltbild, das die zweite Ausführungsform gemäß einem Niederfrequenz-Stromunterbrecher der Erfindung zeigt; und
4 ist ein schematisches Blockschaltbild, das die dritte Ausführungsform gemäß einem Niederfrequenz-Stromunterbrecher der Erfindung zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, Zuerst wird die erste Ausführungsform mit Bezugnahme auf ein schematisches Blockschaltbild in 1 und ein Zeitverlaufsdiagramm in 2 beschrieben.
1 zeigt ein Windgeneratorsystem, das von einer Windkraftanlage 1 erzeugte Wechselstromenergie durch einen Leistungswandler wie z. B. einen Wandler 3 in Gleichstromenergie umwandelt, und zwar über Dreiphasen-Wechselstrompfade 2U, 2V und 2W (allgemein mit 2 bezeichnet), die einen Teil eines Dreiphasen-Wechselstromkreises bilden. Das Windgeneratorsystem wandelt darüber hinaus durch einen Wechselrichter 7 die umgewandelte Gleichstromenergie in Wechselstromenergie um und stellt die Wechselstromenergie einer Wechselstromlast 8 bereit. In der Figur ist mit 4 ein Glättungskondensator bezeichnet.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5U, 5V und 5W (allgemein mit 5 bezeichnet) sind für jeweilige Phasen in Reihe mit Wechselstrompfaden 2 geschaltet. Darüber hinaus sind Anomaliedetektoren 6U, 6V und 6W (allgemein mit 6 bezeichnet) für die jeweiligen Phasen in Reihe mit den Wechselstrompfaden 2 vorgesehen. Anomalien von Strömen, die durch die Wechselstrompfade 2 fließen, werden jeweils von den Anomaliedetektoren 6 erfasst, und Anomalieerfassungssignale gehen in eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 ein, wie in 2(a) gezeigt ist. Wenn ein Anomalieerfassungssignal in die Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 eingeht, führen die Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5 einen Abschaltvorgang aus.
Der Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5U ist so aufgebaut, dass ein Halbleiterschalter 53U und ein mechanischer Schalter 54U parallel miteinander verschaltet sind, und der Halbleiterschalter 53U ist so aufgebaut, dass ein erster Thyristor 51U und ein zweiter Thyristor 52U antiparallel miteinander verschaltet sind. Diese Elemente werden durch die Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 gesteuert, die weiter unten beschrieben wird. Wie der Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5U ist der Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5V so aufgebaut, dass ein Halbleiterschalter 53V und ein mechanischer Schalter 54V parallel miteinander verschaltet sind, und der Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5W ist so aufgebaut, dass ein Halbleiterschalter 53W und ein mechanischer Schalter 54W parallel miteinander verschaltet sind. Der Halbleiterschalter 53V ist so aufgebaut, dass ein erster Thyristor 51V und ein zweiter Thyristor 52V antiparallel miteinander verschaltet sind, und der Halbleiterschalter 53W ist so aufgebaut, dass ein erster Thyristor 51W und ein zweiter Thyristor 52W parallel miteinander verschaltet sind. Diese Elemente werden durch die Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 gesteuert, die weiter unten beschrieben wird.
In die Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 geht mindestens eines von Anomalieerfassungssignalen ein, die von den Anomaliedetektoren 6U, 6V und 6W stammen. Wenn das Anomalieerfassungssignal eingeht, wird von der Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 ein Gate-Signal für die Thyristoren 51 und 52 wie in 2(d) und (e) bereitgestellt. Wie in 2(f) gezeigt ist, schalten die Thyristoren 51 und 52 durch (werden leitend). Wenn die Thyristoren 51 und 52 durchgeschaltet sind, wird den mechanischen Schaltern 54 von der Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 ein Öffnungsbefehl bereitgestellt.
Die Windgeneratoranlage 1 umfasst einen Permanentmagnetrotor, der direkt an eine Windturbine 12 angeschlossen ist, und einen Permanentmagnetsynchrongenerator 11, der aus einer Statorspule besteht. Im Wandler 3 sind Leistungswandlerelemente 3U, 3V, 3W, 3X, 3Y und 3Z über eine Brückenschaltung verbunden. Jedes der Leistungswandlerelemente ist so aufgebaut, dass ein Lichtbogenselbstlöschelement wie etwa ein IGBT und eine Diode antiparallel miteinander verschaltet sind. Jedes der Leistungswandlerelemente kann durch eine Wandlersteuerschaltung 9 durchgeschaltet/gesperrt werden.
Nun wird der Betrieb der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5 mit Bezug auf 2 beschrieben. 2(a) zeigt eine Stromwellenform von nur einer Phase 2U der Wechselstrompfade 2, z. B. eine Stromwellenform, die durch den Wechselstrompfad 2U fließt, wenn ein Leistungswandlerelement 3U des Wandlers 3 einen Kurzschluss erleidet. Wenn die Stromwellenform auf einen Wert größer als ein Referenzwert ansteigt, wie in 2(a) gezeigt, führt der Anomaliedetektor 6U eine Anomalieerfassung aus. Ein Ergebnis der Anomalieerfassung geht in die Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 ein. Dann wird von der Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 ein Gate-Signal für die Thyristoren 51 und 52 bereitgestellt, wie in 2(d) und (e) gezeigt ist. Die Thyristoren 51 und 52 schalten durch (werden leitend), wie in 2(f) gezeigt ist. Wenn die Thyristoren 51 und 52 durchgeschaltet sind, wird der entsprechende mechanische Schalter 54 von der Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 mit einem Öffnungsbefehl versorgt, und der mechanische Schalter 54 wird dadurch mit einer in 2(c) gezeigten Zeitvorgabe geöffnet.
Wenn der mechanische Schalter 54 geöffnet wird, wird ein Leitungsstrom, der bis dahin durch die mechanischen Schalter 54 geflossen ist, umgeschaltet, so dass er. durch die Thyristoren 51 und 52 fließt. Nach Umschaltung des Flusses wird das Gate-Signal abgeschaltet, das von der Stromunterbrecher-Steuerschaltung 10 bereitgestellt wurde, der in 2(a) gezeigte Wechselstrom läuft nach oben bis zu einem Nulldurchgang, und dann werden die Thyristoren 51 und 52 gleichzeitig abgeschaltet. Im Ergebnis wird ein anormaler Strom mit einer Frequenz von beispielsweise 10 bis 20 Hz abgestellt, der durch die Wechselstrompfade geflossen ist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sind die Wechselstrom-Trennschalter, die jeweils so aufgebaut sind, dass der mechanische Schalter 54 mit einem einfachen Aufbau parallel mit dem Halbleiterschalter 53 verschaltet ist, der so aufgebaut ist, dass der erste und zweite Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, in Reihe mit den Wechselstrompfaden 2 geschaltet, Es sind die Anomaliedetektoren vorgesehen, die erfassen, dass ein Stromfluss durch die Wechselstrompfade anormal wird. Die Stromunterbrecher-Steuerschaltung lässt die Wechselstrom-Trennschalter den Strom unterbrechen, wenn von den Anomaliedetektoren eine Anomalie erfasst wird. Mithilfe solch eines einfachen Aufbaus kann ein anormaler Niederfrequenzstrom blockiert werden, was vorteilhaft hinsichtlich der Kostenreduzierung ist. Auch fließt gemäß der Ausführungsform der Erfindung ständig ein Strom durch jeden der mechanischen Schalter und verursacht im Wesentlichen keinen Verlust. Im Gegensatz dazu werden bei einem Aufbau, bei welchem nur Thyristorschalter verwendet werden, naturgemäß Verluste verursacht, was auf die elektrische Leitung zurückzuführen ist.
In 1 und 2 sind die Thyristoren 51 und 52 in einem Normalzustand, in dem der Leitungsstrom nicht abgestellt ist, nicht ständig durchgeschaltet, sondern die Thyristoren 51 und 52 brauchen nur zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung elektrisch leitend zu sein und können diese Voraussetzung in wünschenswerter Weise erfüllen.
Die vorhergehende erste Ausführungsform wurde in einem Fall beschrieben, bei dem Wechselstrompfade einen Teil eines Dreiphasen-Wechselstromkreises bilden. Die erste Ausführungsform ist aber nicht auf den Dreiphasen-Wechselstromkreis beschränkt, sondern die Wechselstrompfade können auch einen Teil irgendeiner anderen Art eines Wechselstromkreises bilden.
Die vorhergehende erste Ausführungsform wurde auch anhand eines Beispiels beschrieben, das Anwendung auf ein Windgeneratorsystem findet. Die erste Ausführungsform ist aber nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern kann auf einen Wechselstromkreis angewendet werden, in der ein niederfrequenter Strom in einer anderen Art von System fließt.
3 ist ein schematisches Blockschaltbild, das die zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt, die mit Bezug auf diese Figur beschrieben wird. Die in 3 gezeigte Ausführungsform wird erzielt, indem nur Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5U, 5V und 5W der ersten Ausführungsform wie folgt aufgebaut werden. Die Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5 haben alle denselben Aufbau und umfassen jeweils einen Halbleiterschalter 53, der so aufgebaut ist, dass ein erster und zweiter Thyristor 51 und 52 miteinander verbunden sind, sowie einen mechanischen Schalter 54. Die mechanischen Schalter 54 sind in Reihe mit den Niederfrequenz-Stromunterbrechern 5 und den Wechselstrompfaden 2 geschaltet. Die Halbleiterschalter 53 sind jeweils zwischen verschiedenen Pfaden der Wechselstrompfade 2 angeschlossen. Die mechanischen Schalter 54 sind ständig im leitenden Zustand gehalten, um einen Leitungsstrom zu den Wechselstrompfaden 2 fließen zu lassen. Zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung wird dem ersten und zweiten Thyristor 51 und 52 ein Gate-Signal zur Verfügung gestellt, um die Thyristoren leitend zu machen. Durch Öffnen der mechanischen Schalter 54 wird der durch die Wechselstrompfade 2 fließende Leitungsstrom auf die Thyristoren 51 und 52 umgeschaltet, Nach Umschaltung des Stroms wird das Gate-Signal für die Thyristoren 51 und 52 abgeschaltet, um dadurch den Leitungsstrom durch die Wechselstrompfade 2 abzuschalten. Die weiteren, nicht beschriebenen Konfigurationen sind dieselben wie diejenigen der Ausführungsform in 1.
4 ist ein schematisches Blockschaltbild, das die dritte Ausführungsform der Erfindung zeigt, die mit bezug auf diese Figur beschrieben wird. Die in 4 gezeigte Ausführungsform wird erzielt, indem nur Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5U, 5V und 5W der ersten Ausführungsform wie folgt aufgebaut werden. Die Niederfrequenz-Stromunterbrecher 5 haben alle denselben Aufbau und umfassen jeweils einen Halbleiterschalter 53, der durch einen ersten und zweiten Thyristor 51 und 52 sowie einen ersten und zweiten Vollwellengleichrichter 55 und 56 gebildet sind, die aus Halbleiterbausteinen bestehen, und einen mechanischen Schalter 54. Der Halbleiterschalter 5 und der mechanische Schalter 54 sind parallel miteinander verschaltet und in Reihe mit einem Wechselstrompfad 2 verbunden. In dem Halbleiterschalter 5 sind ein negativer Pol des ersten Gleichrichters 55 und eine Anode des ersten Thyristors 51 miteinander verbunden, und eine Katode des ersten Thyristors 51 ist an einen positiven Pol des zweiten Gleichrichters 56 angeschlossen. Ein positiver Pol der ersten Gleichrichters 55 und eine Katode des zweiten Gleichrichters 56 sind miteinander verbunden. Die Anode des zweiten Thyristors 52 und ein negativer Pol des zweiten Gleichrichters 56 sind aneinander angeschlossen.
In der wie vorstehend beschriebenen Konfiguration sind die mechanischen Schalter 54 ständig im leitenden Zustand gehalten, wodurch ein Leitungsstrom durch die Wechselstrompfade 2 fließt. Zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung wird dem ersten und zweiten Thyristor 51 und 52 ein Gate-Signal bereitgestellt, um die Thyristoren leitend zu machen. Durch Öffnen eines mechanischen Schalters 54 wird der Leitungsstrom für die Wechselstrompfade 2 auf die Thyristoren 51 und 52 umgeschaltet. Nach Umschaltung des Stroms wird das Gate-Signal für die Thyristoren 51 und 52 abgeschaltet, um den Strom zu unterbrechen.
Die vorhergehende Ausführungsform wurde in dem Fall beschrieben, bei dem die Anomaliedetektoren 6U, 6V und 6W jeweils für einen der Wechselstrompfade 2U, 2V und 2W bereitgestellt sind. Die Ausführungsform ist jedoch nicht auf diese Auslegung beschränkt, sondern zumindest darauf, dass ein Kurzschlusszustand erfasst und dann ein Anomaliesignal erzeugt werden kann. So ist z. B. ein Verfahren verfügbar, um direkt einen Kurzschlusszustand eines Elements zu erfassen. In diesem Fall können auf ein Signal hin, das einen Kurzschlusszustand eines Elements feststellt, die mechanischen Schalter 54 geöffnet werden und das Zünden der Thyristoren 51 und 52 kann beginnen.
In der vorhergehenden Ausführungsform wird vom Wandler 3 Wechselstromenergie in Gleichstrom umgewandelt. Darüber hinaus wird die Gleichstromenergie durch den Wechselrichter 7 in Wechselstromenergie umgewandelt und der Wechselstromlast 8 zur Verfügung gestellt. Der Wechselrichter 7 kann aber auch weggelassen werden, und die Gleichstromenergie als Ausgang aus dem Wandler 3 kann einer nicht dargestellten Gleichstromlast zur Verfügung gestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Windkraftanlage
2U, 2V, 2W: Dreiphasen-Wechselstrompfad
2: Dreiphasen-Wechselstrompfad
3: Wandler
3U, 3V, 3W: Leistungswandlerelement
4: Glättungskondensator
5U, 5V, 5W: Niederfrequenz-Stromunterbrecher
5: Niederfrequenz-Stromunterbrecher
6U, 6V, 6W: Anomaliedetektor
6: Anomaliedetektor
7: Wechselrichter
8: Wechselstromlast
9: Wandlersteuerschaltung
10: Stromunterbrecher-Steuerschaltung
11: Permanentmagnet-Synchrongenerator
12: Windturbine
51U, 51V, 51W: Erster Thyristor
52U, 52V, 52W: Zweiter Thyristor
52: Zweiter Thyristor
53U, 53V, 53W: Halbleiterschalter
53: Halbleiterschalter
54U, 54V, 54W: Mechanischer Schalter
54: Mechanischer Schalter
55: Erster Vollwellengleichrichter
56: Zweiter Vollwellengleichrichter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 7-105789 [0007]

Claims

Niederfrequenz-Stromunterbrecher, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und ein zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter parallel miteinander verschaltet sind und mit einem Wechselstrompfad, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet, in Reihe geschaltet sind, und der mechanische Schalter ständig im leitenden Zustand gehalten wird, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, der erste und zweite Thyristor in den leitenden Zustand gebracht werden, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, der Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad durch Öffnen des mechanischen Schalters umgeschaltet wird, so dass er durch die Thyristoren fließt, und das Gate-Signal an die Thyristoren abgeschaltet wird, um den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad nach Umschaltung des Leitungsstroms zu unterbrechen.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und ein zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der mechanische Schalter in Reihe mit Wechselstrompfaden geschaltet ist, die einen Teil eines Wechselstromkreises bilden, und der Halbleiterschalter zwischen verschiedenen Pfaden der Wechselstrompfade angeschlossen ist, und der mechanische Schalter ständig im leitenden Zustand gehalten wird, um einen Leitungsstrom zu den Wechselstrompfaden fließen zu lassen, der erste und zweite Thyristor in den leitenden Zustand gebracht werden, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, der Leitungsstrom durch die Wechselstrompfade durch Öffnen des mechanischen Schalters umgeschaltet wird, so dass er durch die Thyristoren fließt, und das Gate-Signal an die Thyristoren abgeschaltet wird, um den Leitungsstrom durch die Wechselstrompfade nach Umschaltung des Leitungsstroms zu unterbrechen.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter einen ersten und zweiten Thyristor sowie einen ersten und zweiten Vollwellengleichrichter umfasst, die aus Halbleiterbausteinen bestehen, wobei der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter parallel miteinander verschaltet und in Reihe mit einem Wechselstrompfad geschaltet sind, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet, der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein negativer Pol des ersten Gleichrichters mit einer Anode des ersten Thyristors verbunden ist, eine Katode des ersten Thyristors mit einem positiven Pol des zweiten Gleichrichters verbunden ist, ein positiver Pol des ersten Gleichrichters mit einer Katode des zweiten Thyristors verbunden ist, und eine Anode des zweiten Thyristors mit einem negativen Pol des zweiten Gleichrichters verbunden ist, und der mechanische Schalter ständig im leitenden Zustand gehalten wird, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, der erste und zweite Thyristor in den leitenden Zustand gebracht werden, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, der Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad durch Öffnen des mechanischen Schalters umgeschaltet wird, so dass er durch die Thyristoren fließt, und das Gate-Signal an die Thyristoren abgeschaltet wird, um den Strom durch den Wechselstrompfad nach Umschaltung des Leitungsstroms zu unterbrechen.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und ein zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter parallel miteinander verschaltet und in Reihe mit einem Wechselstrompfad geschaltet sind, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet; einen Anomaliedetektor, der eine Anomalie eines durch den Wechselstrompfad fließenden Stroms erfasst; und eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn eine Anomalie eines Stroms erfasst wird, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler durch den Wechselstrompfad fließender Strom unterbrochen wird.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der mechanische Schalter in Reihe mit Wechselstrompfaden geschaltet ist, die einen Teil eines Wechselstromkreises bilden, und der Halbleiterschalter zwischen verschiedenen Pfaden der Wechselstrompfade angeschlossen ist; einen Anomaliedetektor, der eine Anomalie eines durch die Wechselstrompfade fließenden Stroms erfasst; und eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zu den Wechselstrompfaden fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch die Wechselstrompfade umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn eine Anomalie eines Stroms erfasst wird, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler durch die Wechselstrompfade fließender Strom unterbrochen wird.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter einen ersten und zweiten Thyristor sowie einen ersten und zweiten Vollwellengleichrichter umfasst, die aus Halbleiterbausteinen bestehen, wobei der mechanische Schalter in Reihe mit einem Wechselstrompfad geschaltet ist, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet, und der Halbleiterschalter parallel mit dem mechanischen Schalter verschaltet ist, und der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein negativer Pol des ersten Gleichrichters mit einer Anode des ersten Thyristors verbunden ist, eine Katode des ersten Thyristors mit einem positiven Pol des zweiten Gleichrichters verbunden ist, ein positiver Pol des ersten Gleichrichters mit einer Katode des zweiten Thyristors verbunden ist, und eine Anode des zweiten Thyristors mit einem negativen Pol des zweiten Gleichrichters verbunden ist; einen Anomaliedetektor, der eine Anomalie eines durch den Wechselstrompfad fließenden Stroms erfasst; und eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zu den Wechselstrompfaden fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn eine Anomalie eines Stroms erfasst wird, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler durch den Wechselstrompfad fließender Strom unterbrochen wird.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher zur Verwendung in einem System, das durch einen Leistungswandler Wechselstromenergie in elektrische Energie umwandelt, und zwar über einen Wechselstrompfad, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet, und die umgewandelte elektrische Energie einer Last zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Anomaliedetektor, der einen Kurzschluss eines Halbleiterbausteins erfasst, der einen Teil des Leistungswandlers bildet; einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und ein zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter parallel miteinander verschaltet und in Reihe mit dem Wechselstrompfad geschaltet sind; und eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn vom Anomaliedetektor ein Kurzschluss eines Halbleiterbausteins erfasst wird, der einen Teil des Leistungswandlers bildet, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler, durch den Wechselstrompfad fließender Strom unterbrochen wird.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher zur Verwendung in einem System, das durch einen Leistungswandler Wechselstromenergie in elektrische Energie umwandelt, und zwar über Wechselstrompfade, die einen Teil eines Wechselstromkreises bilden, und die umgewandelte elektrische Energie einer Last zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Anomaliedetektor, der einen Kurzschluss eines Halbleiterbausteins erfasst, der einen Teil des Leistungswandlers bildet; einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der mechanische Schalter in Reihe mit den Wechselstrompfaden geschaltet ist und der Halbleiterschalter zwischen verschiedenen Pfaden der Wechselstrompfade angeschlossen ist; und eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zu den Wechselstrompfaden fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch die Wechselstrompfade umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn vom Anomaliedetektor ein Kurzschluss eines Halbleiterbausteins erfasst wird, der einen Teil des Leistungswandlers bildet, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler durch die Wechselstrompfade fließender Strom unterbrochen wird.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher zur Verwendung in einem System, das durch einen Leistungswandler Wechselstromenergie in elektrische Energie umwandelt, und zwar über einen Wechselstrompfad, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet, und die umgewandelte elektrische Energie einer Last zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Anomaliedetektor, der einen Kurzschluss eines Halbleiterbausteins erfasst, der einen Teil des Leistungswandlers bildet; einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter einen ersten und zweiten Thyristor sowie einen ersten und zweiten Vollwellengleichrichter umfasst, die aus Halbleiterbausteinen bestehen, wobei der mechanische Schalter in Reihe mit dem Wechselstrompfad geschaltet ist und der Halbleiterschalter parallel mit dem mechanischen Schalter verschaltet ist, und der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein negativer Pol des ersten Gleichrichters mit einer Anode des ersten Thyristors verbunden ist, eine Katode des ersten Thyristors mit einem positiven Pol des zweiten Gleichrichters verbunden ist, ein positiver Pol des ersten Gleichrichters mit einer Katode des zweiten Thyristors verbunden ist, und eine Anode des zweiten Thyristors mit einem negativen Pol des zweiten Gleichrichters verbunden ist; und eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fliehen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn vom Anomalledetektor ein Kurzschluss eines Halbleiterbausteins erfasst wird, der einen Teil des Leistungswandlers bildet, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler durch den Wechselstrompfad fließender Strom unterbrochen wird.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher zur Verwendung in einem Windgeneratorsystem, das durch einen aus einem IGBT-Element bestehenden Leistungswandler eine von einer Permanentmagnet-Windkraftanlage erzeugte Wechselstromenergie in elektrische Energie umwandelt, und zwar über einen Wechselstrompfad, der einen Teil eines Wechselstromkreises bildet, und die umgewandelte elektrische Energie einer Last zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Anomaliedetektor, der eine Anomalie eines durch den Wechselstrompfad fließenden Stroms oder einen Kurzschluss des IGBT-Elements erfasst; einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der Halbleiterschalter und der mechanische Schalter parallel miteinander verschaltet und in Reihe mit dem Wechselstrompfad geschaltet sind; und eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn vom Anomaliedetektor eine Anomalie eines Stroms oder ein Kurzschluss des IGBT-Elements erfasst wird, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler durch den Wechselstrompfad fließender Strom unterbrochen wird.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher zur Verwendung in einem Windgeneratorsystem, das durch einen aus einem IGBT-Element bestehenden Leistungswandler eine von einer Permanentmagnet-Windkraftanlage erzeugte Wechselstromenergie in elektrische Energie umwandelt, und zwar über Wechselstrompfade, die einen Teil eines Wechselstromkreises bilden, und die umgewandelte elektrische Energie einer Last zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Anomaliedetektor, der eine Anomalie eines durch die Wechselstrompfade fließenden Stroms oder einen Kurzschluss des IGBT-Elements erfasst; einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein erster und zweiter Thyristor antiparallel miteinander verschaltet sind, wobei der mechanische Schalter in Reihe mit den Wechselstrompfaden geschaltet ist und der Halbleiterschalter zwischen verschiedenen Pfaden der Wechselstrompfade angeschlossen ist; und eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zu den Wechselstrompfaden fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch die Wechselstrompfade umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn vom Anomaliedetektor eine Anomalie eines Stroms oder ein Kurzschluss des IGBT-Elements erfasst wird, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler durch die Wechselstrompfade fließender Leitungsstrom unterbrochen wird.
Niederfrequenz-Stromunterbrecher zur Verwendung in einem Windgeneratorsystem, das durch einen aus einem IGBT-Element bestehenden Leistungswandler eine von einer Permanentmagnet-Windkraftanlage erzeugte Wechselstromenergie in elektrische Energie umwandelt, und zwar über Wechselstrompfade, die einen Teil eines Wechselstromkreises bilden, und die umgewandelte elektrische Energie einer Last zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Anomaliedetektor, der eine Anomalie eines durch die Wechselstrompfade fließenden Stroms oder einen Kurzschluss des IGBT-Elements erfasst; einen Halbleiterschalter und einen mechanischen Schalter, wobei der Halbleiterschalter einen ersten und zweiten Thyristor sowie einen ersten und zweiten Vollwellengleichrichter umfasst, die aus Halbleiterbausteinen bestehen, wobei der mechanische Schalter in Reihe mit dem Wechselstrompfad geschaltet ist, der Halbleiterschalter parallel mit dem mechanischen Schalter verschaltet ist, und der Halbleiterschalter so aufgebaut ist, dass ein negativer Pol des ersten Gleichrichters mit einer Anode des ersten Thyristors verbunden ist, eine Katode des ersten Thyristors mit einem positiven Pol des zweiten Gleichrichters verbunden ist, ein positiver Pol des ersten Gleichrichters mit einer Katode des zweiten Thyristors verbunden ist, und eine Anode des zweiten Thyristors mit einem negativen Pol des zweiten Gleichrichters verbunden ist; und eine Stromunterbrecher-Steuerschaltung, die den mechanischen Schalter ständig im leitenden Zustand hält, um einen Leitungsstrom zum Wechselstrompfad fließen zu lassen, den ersten und zweiten Thyristor in den leitenden Zustand bringt, indem dem ersten und zweiten Thyristor zumindest unmittelbar vor der Stromabschaltung ein Gate-Signal bereitgestellt wird, den Leitungsstrom durch den Wechselstrompfad umschalten lässt, so dass er durch die Thyristoren fließt, indem dem mechanischen Schalter ein Öffnungsbefehl bereitgestellt wird, wenn vom Anomaliedetektor eine Anomalie eines Stroms oder ein Kurzschluss des IGBT-Elements erfasst wird, und das Gate-Signal an die Thyristoren nach Umschaltung des Leitungsstroms abschaltet, wodurch ein anormaler durch den Wechselstrompfad fließender Strom unterbrochen wird.