DE1245501B - Schaltung zur Erfassung von Stoerungen bei in Reihe geschalteten Gleichrichtern - Google Patents

Description

• Schaltung zur Erfassung von Störungen bei in Reihe geschalteten Gleichrichtern Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erfassung und Differenzierung des Umfanges der Störung bei in Reihe geschalteten Gleichrichtern, z. B. Germanium- bzw. Siliziumgleichrichtern, die durch das Versagen der Sperrfähigkeit eines oder mehrerer Gleichrichter auftreten.
• Die Erfassung derartiger Störungen wurde bisher durch Brückenschaltungen zwischen den üblichen Bauelementen und den zu überwachenden Halbleitergleichrichtern oder durch eine Brücke zwischen mehreren parallelen Halbleitergleichrichterstrecken mittels eines oder mehrerer Gleichstromwandler oder Arbeitsstrom-Impulswandler gelöst. Diese Schaltungen haben dabei aber verschiedene Nachteile. Bei einer größeren Anzahl in Reihe geschalteter Gleichrichter ist mit diesen Schaltungen eine Differenziegung, ob ein oder mehrere in Reihe geschaltete Ventile ihre Sperrfähigkeit verloren haben, nur bei größter Konstanz der Steuerspannung und einem sehr genauen Abgleich der Meldeglieder möglich oder unter verschiedenen ungünstigen Verhältnissen nicht mehr möglich. Außerdem wirkt bei einer solchen Anordnung die Induktivität der Wandler mindernd auf die Funktionsweise der sogenannten Trägerstaueffektschaltung, die zur Bedämpfung der Kommutieruhgsüberspannungen verwendet wird. Bei Anordnung der Wandler zwischen den parallelen Gleichrichtern wird eine gleichmäßige Verteilung der Sperrspannung auf die noch funktionsfähigen Ventile verhindert.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur einwandfreien und eindeutigen Erfassung von Störungen für beliebig viele in Reihe geschaltete Gleichrichter zu schaffen, bei denen die vorher genannten Mängel entfallen bzw. auf ein Minimum reduziert werden.
• Die angegebene Schaltung ist für eine Einwegschaltung mit Halbleitergleichrichtern dargestellt, läßt sich aber durch Entkopplung der einzelnen Kreise bei jeder Stromrichterschaltung anwenden. Hierbei ist es gleich, ob es sich um ungesteuei-te oder gesteuerte Halbleitergleichrichter handelt. Die Erfindung ist für Halbleitergleichrichter besonders geeignet. Sie läßt sich aber auch zur Anzeige von Störungen, wie sogenannten Rückzündungen oder Durchzündungen bei Metalldampf- oder Gasentladungsgleichrichtern anwenden. Eine Unterteilung einer Gleichrichterstrecke in mehrere Meßkreise ist ebenfalls möglich.
• Gelöst wird dieses Problem erfindungsgemäß dadurch, daß für die -Überwachung der .Gleichrichter den einzelnen Gleichrichtern Impulswandler mit je zwei gegensinnig zueinander aufgebrachten Steuerwicklungen zugeordnet sind, von denen jeweils eine mit einem vorgeschalteten Widerstand parallel an einen Gleichrichter angeschlossen ist und die Wicklungen mit den vorgeschalteten Widerständen in Reihe an der die Gleichrichterstrecke speisenden Spannungsquelle liegen, während die anderen ebenfalls in Reihe geschalteten Wicklungen als Kompensationswicklungen mit einem vorgeschalteten veränderbaren Widerstand parallel zur Gleichrichterstrecke angeschlossen sind, derart, daß bei Störung eines Halbleitergleichrichters eine Differenz zwischen den Strömen der gegensinnig aufgebrachten Wicklungen auftritt und eine Änderung des magnetischen Flusses im Wandlerkern erzeugt wird und daß weiterhin auf jedem Impulswandler eine dritte Wicklung zur Vormagnetisierung der Wandlerkerne und eine besondere vierte Wicklung vorgesehen ist, die mit einer Meßstrecke und Integriergliedern verbunden ist, derart, daß durch die in einer oder mehreren der besonderen Wicklungen induzierten Ströme Störungen der Ventilstrecke auf der Meßstrecke angezeigt werden.
• An Stelle der in Reihe mit der einen Wickluftg des Impulswandlers angeordneten Widerstände kann eine beliebige Kombination von Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten eingesetzt und an Stelle der parallel zu den Gleichrichtern angeordneten Kondensatoren können weitere Gleichrichter oder Widerstände verwendet werden.
• Im störungsfreien'Zustand wird durch diese Anordnung im Impulswandler keine resultierende Flußänderung erzeugt. Bei Versagen der Sperrfähigkeit eines Ventils entsteht im zugeordneten Impulswandler eine Unsymmetrie und damit eine Flußänderung, die an der Ausgangswicklung über ein integrierendes Glied ein von der Größe des Steuerstromes unabhängiges konstantes Signal gibt. Dieses wird für die Meldung bzw. Lokalisation der Störung ausgenutzt. Die Rückwirkung der Unsymmetrie auf die restlichen in Reihe geschalteten Impulswandler wird durch die Vormagnetisierung der Impulswandler vermieden.
• Beim Versagen mehrerer in Reihe geschalteter Ventile addieren sich die Signale der entsprechenden Impulswandler, so daß eine Differenzierung nach dem Umfang der Störung leicht möglich ist. Durch Abstimmung der magnetischen Eigenschaften des Impulswandlers mit der Vormagnetisierung und der Kompensation der beiden Steuerwicklungen läßt sich das Verhältnis der Ausgangssignale zugunsten einer leichten Differenzierung wesentlich verbessern.
• Die Arbeitsweise wird an einer Anordnung einer Gleichrichterstrecke einer beliebigen Stromrichterschaltung nach der Schaltskizze erläutert.
• Die Halbleitergleichrichter 1, 2, 3 einer Gleichrichterstrecke sollen überwacht werden. Die Kondensatoren 4, 5, 6 und die Widerstände 7, 8, 9 sind die allgemein verwendeten Schaltungselemente gegen den sogenannten Trägerstaueffekt und zur Erzielung einer gleichmäßigen Spannungsaufteilung. In Reihe mit den Widerständen 7, 8, 9 und parallel zu jedem Halbleitergleichrichter wird je Widerstand eine Wicklung 10, 11, 12 der Impulswandler A, B bis Z geschaltet.
• Die Wicklungen 10, 11, 12 liegen dann in Reihe mit den Widerständen 7, 8, 9 an der Spannungsquelle der Gleichrichterstrecke. Die zweiten Wicklungen 13, 14, 15 der Impulswandler, die den ersten Wicklungen entgegengeschaltet sind, werden in Reihenschaltung mit einem veränderbaren Widerstand 16 parallel an die Gleichrichterstrecke gelegt.
• Im Gleichrichterbetrieb entsteht zwischen den Punkten 17 und 18 im wesentlichen eine Halbwellenspannung, bei der der Anschluß 17 positiv gegenüber dem Anschluß 18 wird.
• Mittels des einstellbaren Widerstandes 16 wird der Strom über die Wicklungen 13-14-15 so eingestellt, daß im störungsfreien Zustand in den Impulswandlern keine resultierende Flußänderung auftritt. Über die Wicklungen 19, 20, 21 werden die Impulswandler vormagnetisiert.
• Unter der Annahme, daß der Halbleitergleichrichter 1 seine Sperrfähigkeit verliert, wird der Sperrwiderstand des Halbleitergleichrichters sehr klein gegenüber dem Widerstand 7. Der Steuerstrom fließt jetzt über die Schaltteile 17-1-11-8-12-9-18. Im Impulswandler A entsteht zwischen den Wicklungen 13 und 10 eine Stromdifferenz, die der Vormagnetisierung entgegengerichtet ist und an der Wicklung 22 eine Spannung in Pfeilrichtung erzeugt. Bedingt durch eine durch den Begrenzungswiderstand 16 maximal möglich übertragbare Energie des Impulswandlers A entsteht an einem Integrationsglied 27 ein von der Größe der Stromdifferenz der Wicklungen 10 und 13 unabhängiges konstantes Signal. über den Widerstand 30 und die Meßstrecke 31 wird- der Kondensator in jeder Periode entladen. Die entstehende Stromdifferenz der Wicklungen 11 und 14 bzw. 12 und 15 addiert sich zur Vormagnetisierung und erzeugt somit keine Flußänderung in den Impulswandlern B und Z. Verlieren mehrere Ventile ihre Sperrfähigkeit, so entstehen analog an den Sekundärwicklungen 22, 23, 24 der entsprechenden Impulswandler gleiche Signalspannungen, die. einander addierend auf die Meßstrecke 31 einwirken. Durch unterschiedliche Auslegung eines: weiteren Entladungswiderstandes 32 kann zwischen den Meßstrecken 31 und 33 der Umfang der Störung differenziert werden.
• Die gleiche Schaltung findet auch Anwendung, wenn an Stelle der Halbleitergleichrichter 1; 2, 3 gesteuerte Halbleitergleichrichter überwacht werden sollen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Schaltung zur Erfassung von Störungen bei in Reihe geschalteten Gleichrichtern, d a d u r c h gekennzeichnet, daß für die Überwachung der Gleichrichter den einzelnen Gleichrichtern (1, 2, 3) Impulswandler (A, B bis Z) mit je zwei gegensinnig zueinander aufgebrachten Steuerwicklungen (10/13, 11/14, 12/15) zugeordnet sind, von denen jeweils eine mit einem vorgeschalteten Widerstand ('i, 8, 9) parallel an einen Gleichrichter angeschlossen ist und die Wicklungen (10, 11, 12) mit den vorgeschalteten Widerständen (7, 8, 9) in Reihe an der die Gleichrichterstrecke speisenden Spannungsquelle (17, 18) liegen, während die anderen ebenfalls in Reihe geschalteten Wicklungen (13, 14, 15) als Kompensationswicklungen mit einem vorgeschalteten veränderbaren Widerstand (16) parallel zur Gleichrichterstrecke angeschlossen sind, derart, daß bei Störurig eines Halbleitergleichrichters eine Differenz zwischen den Strömen der gegensinnig aufgebrachten Wicklungen (10/13, 11/14, 1215) auftritt und* eine Änderung des magnetischen Flusses im Wandlerkern erzeugt wird und daß weiterhin auf jedem Impulswandler eine dritte Wicklung (19, 20, 21) zur Vormagnetisierung der Wandlerkerne und eine besondere vierte Wicklung (22, 23, 24) vorgesehen ist, die mit einer Meßstrecke (31) und Integriergliedern (27, 28, 29) verbunden ist, derart, daß durch die in einer öder mehreren der besonderen Wicklungen (22, 23, 24) induzierten Ströme Störungen der Ventilstrecke auf der Meßstrecke angezeigt werden.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der in Reihe finit der einen Wicklung des Impulswandlers angeordneten Widerstände (7; 8, 9) beliebige Kombinationen von Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten eingesetzt sind.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der parallel zu den Gleichrichtern angeordneten Kondensatoren (27, 28, 29) weitere Gleichrichter oder Widerstände verwendet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 883 471; deutsche Auslegeschrift Nr.1052 557; französische Patentschriften Nr.1198 511, 1286279.