DE1488859A1

DE1488859A1 - Schutzeinrichtung fuer Asynchronmotoren speisende Wechselrichter

Info

Publication number: DE1488859A1
Application number: DE19661488859
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl-Ing Stemmler
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1966-09-13
Filing date: 1966-10-08
Publication date: 1969-04-03
Also published as: SE377243B; NO116809B; GB1151457A; NL6712404A; DE1488859B2; CH468735A; BE703738A; AT274963B

Description

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Schutzeinrichtung für Asynchronmotoren speisende Wechselrichter

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für Asynchronmotoren speisende Wechselrichter, bei denen ein GlHttungskondensator zwischen Gleichstromquelle und Wechselrichter vorgesehen ist.

Bei Störungen in. der Wechselrichteranordnung, die einen Kurzschluss des Gleiohstromlcrelses darstellen^ entlädt sich der Glättungskondeneator über den Kurzechlusskreis. Da der 01Kttungskondeneator fine grosse Kapazität besitzt, kann dieser Entladestromstoss sehr hoch werden. Dadurch sprechen bei den bekannten Schaltungen die den Stromrichtern vorgeschalteten Sicherungen an. Hierbei werden die Stromrichter vom Kurzschluss abgetrennt. Es wird aber auch der Strom in den Motorwicklungen unterbrochen, so dass durch die Induktivität in den Motor-

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■ wicklungen Üeberspannungsspitzen entstehen können, welche die auf Ueberspannung empfindlichen Stromrichterelemente, ins.be* sondere Halbleiterstromrichtei&emente (Thyristoren), zerstör" ren können, üle zum Schutz der Stromrichter vorgesehenen Sicherungen verursachen also Ueberspannungen, die vermieden werden sollten. Ein weiterer Nachteil ist, dass selbst bei nicht zerstörten Stromrichtern die Feststellung der durchgegangenen Sicherung langwierig und zeitraubend ist₀

Um nun diese Nachteile bei der Verwendung von Sicherungen zu vermeiden wird erfindungsgemäsε vorgeschlagen, dass in Reihe mit dem Kondensator ein auf Erhöhung des Kondensatorstromes ansprechendes Ueberstromglied vorgesehen ist, welches beim Ansprechen die gleichzeitige Zündung mehrerer paralleler Kreise von in Reihe liegenden WechselrichteieLementen bewirkt, die zwischen den Gleichspannungssammelschienen liegen·

Diese Einrichtung hat den Zweck, den Entladestrom des Kondensators auf mehrere Zweige zu verteilen und dadurch Jeden einzelnen Stromrichter zu entlasten,

Beispiele der Erfindung zeigen die Figuren 1 bis 4.

In der Figur 1 ist ein Blockschaltbild gezeigte Dort wird an den Klemmen 1 und 2, die auch Drehstromklemmen sein können, to eine Wechselspannung der Ölelehrichteranordnung 3 zugeführt»

*° Die dadurch entstehende Oleichspannung (Glelchstromzwischen-4T^ kreis) wird durch die Drosselspule 4 und den Glättungskonden-ο sator 5 geglättet. Die so entstandene geglättete Gleichspan- ^ nung wird in den Wechselrichtern 6, 7 und 8 in eine Wechselspannung veränderlicher Spannung und Frequenz umgewandelt.

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Die Steuereinrichtung, welche als bekannt vorausgesetzt wird» (siehe beispielsweise Brown-Boveri-Mittellungan Heft 9/10), 1st mit 9 bezeichnete Sie steuert die Frequenz und die Spannung der Wechselrichteranordnungen. 10 1st der zu speisende Asynchronmotor. Ferner ist nun das Ueberstromglied 11 im Stromkreis des Glättungskondensators 5 vorgesehene Dieses wirkt auf die Steuereinrichtung 9 und verursacht, dass sämtliche Stromrichter*· elemente in den Wechselrichteranordnungen 6, 7 und 8 geöffnet werden und dann Strom durchlaseent Hierdurch wird erreicht, dass der Strom des Kondensators 5 sich auf alle Stromrichterkreise aufteilen kann und diese dann antellm&sslg geringer belastet werden« Die üeberstromelnrichtung 11 wirkt ausserdem auf den Schalter Jl, welcher den Kurzschluss abschaltet«, Die Wechselrichterkreise bleiben geöffnet und können dann den induktiven Strom des Motors ableiten»

In der Figur 4 1st die Schaltung der Steuereinrichtung und einer Wechselrichteranordnung genauer dargestellt. Das Ueberstromglied 11, das ein schnellwirkendes mechanisches Relais sein kann oder auch elektronisch arbeitet, (beispielsweise als Schmitt-Trigger),-gibt eine Spannung an die Leitung 12.- Si· betätigt den monostabilen Multivibrator 13» der im Ruhezustand das Signal 0, Im angesprochenen Zustand das Signal I abgibt. Beim Auftreten eines üeberstromes im Kondenstorkreis entsteht also im Multivibratorausgang das Signal 1, das an die Oder-Glieder .14 bis 17 weitergegeben wird. Diese vier Oder-Glieder wirken «uaf die Stromrichterelemente in der Wechselrlehteranord-

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nung 6» Der Multivibrator Ij5 wirkt auch auf die anderen. Wechselrichteranordnungen 7 und 8 über die Anordnungen 18 und 19* welche vereinfacht dargestellt je 4 Oder-Glieder enthalten, aber auf die Weehselrichteranordnungen 7 und 8 einwirken. Die Zu- und Ableitungen sind zusammengefasst dargestellt. Sie bestehen natürlich wie bei der Weehselriehteranordnung 6 aus der gleichen Anzahl von Leitern. Jede V.'echselrichteranordnung besteht aus vier Stromrichterelementen 20 bis 23* sowie antiparallel geschal-

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tet den Dioden 24 und 25. Ausserdem sind für die Kommutierung

die Drosselspulen 26 bis 28 und der Koramutierungekondensator W erforderlich. Die Wirkungsweise dieser Anordnung sei als bekannt vorausgesetzt und wird daher nicht näher beschrieben. Die Stromrichterelemente werden bei normalem Betrieb aus der Steuereinrichtung 30 gespeist, welche die Oeffnungssignale je nach der Steuerung abwechselnd an die einzelnen Stromrichterelemente gibt. Hierdurch entsteht am Ausgang. J51 eine Wechselspannung, die den Motor zugeführt wird. Die Signale werden hierbei nun über dii» Oder-Qlieder 14 bis 19 geführt. Diese sprechen an, wenn entweder ein Signal aus der Steuereinrichtung 50* oder aus der zusiltzli-' chen Steuereinrichtung 1? an sie gelangt. Sie geben d*nn das Freigabesignal an die Gitter der Stromrichterelemente weiter.

Die Wirkungsweise 1st nun folgende: Ist beispielsweise gerade das Stromrichtereleroent 20 offen und es entsteht ein Fehler am Stromrichter 22* (Durchzündung), so wird dadurch der Qleichstromzwischenkreis der ganzen Anordnung

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kurzgeschlossen. Es würde dann die ganze Ladung des Kondensators 5 über die Stromrichter 20 und 22 abfHessen müssen. Hierdurch entsteht ein grosser Strom, der zur Zerstörung dieser Elemente führen kann. Die Stromerhöhung wirkt aber nun auf das Ueberstromglied 11, das wiederum den Multivibrator 13 betätigt und an sämtliche Oder-Olieder Signale abgibt. Diese geben dann wiederum die Signale an die Oitter aller Stromrichterelemente weiter, so dass diese geöffnet werden. Hierdurch wird erreicht, dass der Entladestrom des Kondensators 5 nunmehr sieh auf alle Stromrichterzweige aufteilen kann und diese einzeln nur noch gering be- I lastet. Wird nun der Schalter 31 (Plg.l) geöffnet, so hört 4er Strom auf. Der Multivibrator 13 fällt zurück, so dass die Stromrichterelemehte einen Sperrbefehl bekommen. Die Anlage kann dann wieder eingeschaltet werden.

Man kann nun,statt alle für den Betrieb vorgesehenen Stromrichterelemente zu Öffnen, oder auch zusätzlich zu diesen, weiter« Elemente öffnen, die im Normalbetrieb immer gesperrt sind- Dies ist dann erforderlich, wenn die Parallelschaltung der Betriebsstromrichter nicht ausreicht, um eine Zerstörung zu verhindern, also insbesondere dann, wenn der Kondensator Ό sehr gross ^sein muss, wie beispielsweise bei der Speisung aus Bahnnetzen mit kleinerer Frequenz (16 —). Diese Ausführung zeigt die Figur 2.

Dort wird nicht die Steuereinrichtung 9 durch das üeberstromglied 11 beeinflusst, sondern unmittelbar das Gitter der Zusatzstromrichter 32 bis 3^# die über eine Dämpfungsdrosselspule 35 an den Glelchstromzwischenkreis angeschlossen sind, Diese Spulen besitzen eine kleinere Induktivität als die Drosselspulen

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27, 28 der Betriebsstroin/rlchter, so dass die zusätzlichen Stromrichter mehr Strom anteilniässig übernehmen müssen als die Betriebsstromrichter.

Man kann auch wie Pig. 3 zeigt die Zusatzstromrichterrüber eine Drosselspule 36 anschliessen, welche In den Gleichstromzwischen.-kreis eingeschaltet 1st und eine Anzapfung besitzt, an welcher der Stromrichter 37 liegt. Hierbei entsteht eine Art Saugdrosselspulenwirkung, die ein zu starkes Ansteigen des Kurzschlussstroraes in den Betriebsstromrichtern verhindert. In der Fig. 3 ist noch in deur Qlattungskondesatorkreis eine Sicherung 38 gezeigt. Diese soll nach Zündung der zusätzlichen Stromrichter oder der Betriebsstrorarichter den Strom im Kondensatorkreis unterbredi en. In diesem Falle tritt keine Ueberspannung am Motor auf, da die magnetische Energie sieh über die geöffneten Stromrichter entladen kann.

Der Vorteil der- Anordnung nach der Erfindung ist, dass die einzelnen Stromrlchterelemente im Fehlerfall nicht überlastet wer- _; den können und dass keine Ueberspannungen bei der Abschaltung des Kurzschlussstromes auftreten.

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Claims

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1. Schutzeinrichtung für Asynchronmotoren speisende Wechselrichter, bei denen ein GlKttungskondenßator zwischen Gleichstromquelle und Wechselrichter vorgesehen 1st, dadurch gekennzeichnet« dass in Reihe mit dein Kondensator ein auf Erhöhung de ο Kondensatorstrones ansprechendes HeberEtronclled vorgesehen 1st, welches Leim Ansprecher, die gleichzeitige Zündung mehrerer paralleler Kreise von In Reihe liegenden Wechcelrichtereleraenten bewirkt» die zwischen den GleichspnnnungssnmmelBchienen liegen.

2· Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, wtlt mehreren parallel ι e-•ohaltoten Keeheelrictitergruppen, doduxö. gekennzeichnet, öaer des Ueberetroßclied ao viele parallel geschaltete Stromrichtergruppen zUncet, t>nss die Stromrichter den aus dem Kondensator in hlneinflleteenden Strom ohne Schaden

3* Schutzeinrichtung nach Anspruch I₀ dadurch gekennselohnet, dass ausser den Aeynchronmotoren spel&enden Wechselrictitereruppen weitere Ctronarichter parallel geschaltet sind, welch· in normalen Betrieb Ausgeschaltet, beim Ansprechen des Üeberetro»- c eingeechnltet werden·

4. ctutzeinriehtune nach Anspruch 3« dadurch ge kennzeichnet, dass en zusätzlich vorhandenen Stromrichtern Drosselspulen In Reihe liegen.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 3» dadurch ge !auszeichnet, dass die zusätzlichen Stromrichter zwischen zwei Stromteiler-

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drosselspulen angeschlossen sind« welche In Zuge der OlelchstromsaBBelschiene liegen und deren Anzapfung Bit den suslts·» liehen Oleichrichtern verbunden let·

6. S chut Minrichtung nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet«, da» das Ueberstroetglled ausser der Zündung der Stromrichter * In bekannter Welse einen Sohnellschalter Ib 0 leiche tie akrels und/oder einen Kurzsehllesser betItigt, der dl· Kotorwicklungen kursechlleset.

7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennselohnet dass das Ueberstromglied eine 81cherung «nthilt, welche mit des GlÄttungBkondensatpr In Reihe liegt·

Aktiengesellschaft BROW. BOVSRI * CXE.

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ORIGINAL INSPECTED