DE1513023C - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatisch arbeitende Schutzeinrichtung für einen Wechselrichter mit einem Transformator, der eine Mittelanzapfung aufweist, die an einer Klemme einer Gleichstromquelle liegt, und bei dem die zweite Klemme der Gleichstromquelle über zwei erste und zwei zweite in Reihe liegende, schaltbare Halbleitereinrichtungen mit den Enden der Primärwicklungen verbunden ist und die Halbleitereinrichtungen derart geschaltet sind, daß jede der genannten ersten Halbleitereinrichtungen gleichzeitig mit einer entsprechenden zweiten, Halbleitereinrichtung, mit der sie. verbunden ist, mittels einer Steuereinrichtung in.den leitenden Zustand steuerbar ist. ' ·

Ein solcher Wechselrichter ist durch die französischen Patentschriften 1340 005, 1309 685 und .1304 263 bekanntgeworden.

Ferner ist bekannt, bei Wechselrichtern Strombegrenzungen einzusetzen (s. auch SCR-Manual der General Electric, 3. Auflage, S. 181 und 182 sowie deutsche Auslegeschrift 1121 723).

Weiterhin- ist bereits bekannt, an die Primärwicklung eines Transformators eines Wechselrichters Hilfswicklungen anzuschließen, die an die Basen von zwei Transistoren gelegt sind (britische Patentschrift 921 768).

Auch ist es bekannt, den Stromfluß in der Sekundärwicklung abzutasten und beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes eine zweite Halbleiter-· richtung abzuschalten (deutsche Auslegeschriff 1114 927).

Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, eine automatische Schutzeinrichtung, zu schaffen, die bei einem Überschreiten des Stromflusses in einer Belastung, die vom Wechselrichter gespeist wird, eine Beschädigung der Halbleitereinrichtung verhindert.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Einrichtung, die den Stromfluß in der Sekundärwicklung des Transformators abtastet, derart geschaltet ist, daß sie beim Überschreiten einer vorbestimmten Stromstärke die zweiten Halbleitereinrichtungen abschaltet und zwei dritte schaltbare Halbleitereinrichtungen einschaltet, die die ersten Halbleitereinrichtungen über je einen Widerstand an Verlängerungen der Primärwicklung des Transformators legen.

Ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Wechselrichters gemäß der Erfindung soll nachstehend mit Bezug auf das Schaltungsschema näher erläutert werden.

Wie es im Schaltungsschema gezeigt ist, sind zwei Klemmen 1, 2 vorgesehen, die an eine Gleichstromversorgungsquelle derart angeschlossen sind, daß sie eine positive bzw. negative Polarität aufweisen. Zwischen den beiden Klemmen ist ein Kondensator 3 geschaltet, und in Reihe mit der Klemme 1 und dem Rest der Schaltung ist ein Induktor 4 mit einem Eisenkern geschaltet. Der Indikator und der Kondensator bilden einen Filter von einer bekannten Bauart.

Außerdem liegt an dem Induktor 4 und an der Klemme 2 ein Transformator, der einen Kern 5 besitzt, auf dem eine Sekundärwicklung 6 gewunden ist. Die Enden dieser Wicklung sind mit den Ausgangsklemmen 7, 8 verbunden, zwischen denen eine Belastung 9 geschaltet ist. Die Primärwicklung des Transformators wird durch eine Hauptwicklung gebildet, die einen Mittelabgriff 10 besitzt, der an die Klemme 1 über die Induktionsspule 4 angeschlossen ist und an deren Enden H, 12 zwei weitere Verlängerungen 13, 14 liegen. An den beiden anderen Enden der Verlängerungen 13, 14 sind zwei Widerstände 20 angeschlossen.

Zwei erste Thyristoren 15, 16 liegen mit ihren Kathoden an der Klemme 2, und deren Anoden sind mit den Kathoden von zwei zweiten Thyristoren 17, 18 verbunden. Die Anoden dieser zweiten Thyristoren liegen an den Enden der Primärwicklung 11,12. Darüber hinaus sind die Anoden der Thyristoren 15,

16 an den Klemmen eines Kondensators 19 angeschlossen. Die Verlängerungen 13, 14 sind mit den Anoden der Thyristoren 15,16 über die Widerstände 20 und zwei dritte Thyristoren 21a und 21b verbunden. Außerdem ist eine Einrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen, die Schaltimpulse an die Steuerelektroden der Thyristoren liefert und die so angeordnet ist, daß die Thyristoren 15, 17 zur gleichen

so Zeit in den leitenden Zustand versetzt werden, wonach nach einer vorbestimmten Zeit die Thyristoren 16, 18 eingeschaltet werden. Der gleiche Stromkreis ist so angeordnet, daß, wenn sich die Thyristoren 15,

17 im leitenden Zustand befinden, der Thyristor 21 b sich auch im leitenden Zustand befindet, und der Thyristor 21a wird in den leitenden Zustand versetzt, wenn die Thyristoren 16, 18 leitend sind.

Die Wirkungsweise der Schaltung, die vorstehend beschrieben wurde, soll nunmehr näher erläutert werden.

Angenommen, daß sich die Thyristoren 15, 17 im leitenden Zustand befinden, so fließt Strom in'der Hälfte der Hauptprimärwicklung zwischen dem Mittelabgriff 10 und dem Ende 11, wodurch eine Spannung in der Sekundärwicklung erzeugt wird, die einen Stromfluß in der Belastung 9 bewirkt. Zur gleichen Zeit wird der Kondensator 19 über die andere Hälfte der Hauptprimärwicklung über den Widerstand 20 und den Thyristor 21 b aufgeladen und auf Grund der Spannung, die in diesen Wicklungen induziert wird, überschreitet die Spannung im Kondensator diejenige der Gleichstromquelle. Nach einer vorbestimmten Zeit werden die Thyristoren 16 und 18 in den leitenden Zustand versetzt, so daß jetzt Strom in der anderen Hälfte der Hauptprimärwicklung fließt und eine Spannung von entgegengesetzter Richtung in der Sekundärwicklung induziert wird. Zur gleichen Zeit wird der Thyristor 15 durch die umgekehrte Spannung, die ah seine Anode vom Kondensator 19 aus angelegt wird, abgeschaltet, und der Thyristor 17 wird ebenfalls abgeschaltet, da der Strom durch diesen Thyristor aufhört zu fließen. Der Kondensator 19 wird in der umgekehrten Richtung wieder aufgeladen. Dieses Arbeitsspiel wiederholt

sich, und der Belastung wird ein Wechselstrom zugeführt.

Falls eine Überlastung auf Grund eines Fehlers, beispielsweise Kurzschluß, in der Belastung auftritt, erhöht sich der Stromfluß durch die Thyristoren, so daß Beschädigungen auftreten können. Ferner ist es wesentlich, daß Schmelzsicherungen oder Trennschalter, die die Belastung schützen sollen, derart wirksam werden, daß beim Auftreten eines Fehlers nur in einem Teil der Belastung der übrigbleibende Teil der Belastung fortgesetzt mit Strom versorgt wird. Daher muß eine Einrichtung vorgesehen werden, die den Strom, der durch die Primärwicklung und daher durch die Thyristoren fließt, herabsetzt, wäh-

rend der Stromfluß in der Sekundärwicklung aufrechterhalten bleibt.

Wie aus dem Schaltbild zu ersehen ist, wird eine Schutzeinrichtung 22 von dem in der Sekundärwicklung fließenden Strom beeinflußt. Das wird mittels einer Spule 23 erreicht, die den Stromfluß in einer Verbindungsleitung der Sekundärwicklung 6 abtastet. Eine Klemme der Schutzeinrichtung 22 liegt an der negativen Klemme 2, und eine andere Klemme, die mit dem Bezugszeichen 24 versehen ist, ist mit den Steuerelektroden der zweiten Thyristoren 17, 18 verbunden. Die Schutzeinrichtung ist derart angeordnet, daß sie den Steuerelektroden der dritten Thyristoren 21a und 21 ft, falls es erforderlich ist, eine Spannung zuführt, so daß die Thyristoren in den leitenden Zustand versetzt werden. Die Anordnung ist derart, daß, wenn ein vorbestimmter Stromwert in der Sekundärwindung erreicht wird, die Steuerelektroden der Thyristoren 17, 18 von der Schutzeinrichtung mit der Klemme 2 verbunden werden, so daß diese Thyristoren in den nicht leitenden Zustand versetzt werden.

Die dritten Thyristoren 21a und 21 b werden eingeschaltet. Hierdurch werden die ersten Thyristoren über je einen Widerstand 20 an die Verlängerungen 13, 14 der Primärwicklungen gelegt. Der Stromfluß in der Sekundärwicklung und j somit auch in den Thyristoren 15, 16 wird hierdurch wesentlich herabgesetzt, so daß keine Beschädigungen auftreten können.

Wenn der Fehler beseitigt ist, schaltet die Schutzeinrichtung 22 die zweiten Thyristoren 17, 18 wieder ein und die dritten Thyristoren 21a, 21 b ab, so daß die Schaltung, wie es zuerst in der Beschreibung erwähnt wurde, arbeitet.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Automatisch arbeitende Schutzeinrichtung für einen Wechselrichter mit einem Transformator, der eine Mittelanzapfung aufweist, die an einer Klemme einer Gleichstromquelle liegt und bei dem die zweite Klemme der Gleichstromquelle über zwei erste. und zwei zweite in Reihe liegende, schaltbare Halbleitereinrichtungen mit den Enden der Primärwicklungen verbunden ist, welche Halbleitereinrichtungen derart geschaltet sind, "daß jede der genannten ersten Halbleitereinrichtungen gleichzeitig mit einer entsprechenden zweiten Halbleitereinrichtung, mit der sie verbunden ist, mittels einer Steuervorrichtung in den leitenden Zustand steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (22, 23), die den Stromfluß in der Sekundärwicklung (6) des Transformators (5) abtastet, derart geschaltet ist, daß sie beim Überschreiten einer vorbestimmten Stromstärke die zweiten Halbleitereinrichtungen (17, 18) abschaltet und zwei dritte schaltbare Halbleitereinrichtungen (21a, 21b) einschaltet, die die ersten Halbleitereinrichtungen (15, 16) über je einen Widerstand (20) an Verlängerungen (13, 14) der Primärwicklung (10, 11, 12) des Transformators (5) legen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen