DE1563120C - Schutzschaltung fur Stromrichter - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschal- Laststromes gegeben. Die Schutzanordnung ist weiter

tung für einen Stromrichter, dessen Ventile über eine so aufgebaut, daß bei steigender Spannung im Wech-

Steuereinrichtung betriebsmäßig im Rhythmus der selstromnetz der Steuerstrom für die ständige Frei-

Phasenfolge der Wechselspannung, im Störungsfall gäbe der Ventile dann unterbrochen wird, wenn die

jedoch alle gleichzeitig zündbar sind. 5 Netzspannung für die Kommutierung der Ventile

Ein Stromrichter, dessen Gleichspannungsseite In- selbst ausreichend hoch ist.

duktanzen oder EMK enthält, ist davon abhängig, Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im foldaß die am Stromrichter angeschlossene Wechsel- genden an Hand der Zeichnung näher beschrieben, Spannung eine gewisse kleinste Größe hat, damit eine die die Erfindung in Anwendung auf einen Strom-Kommutierung stattfinden kann. Wenn die Kommu- io richter zeigt, der zu einem Magnetisierungssystem tierung in einem gewissen Augenblick ausbleibt, aber eines dreiphasigen Synchrongenerators gehört, der Belastungsstrom trotzdem den Stromrichter pas- Die Feldwicklung 2 des Generators 1 wird von siert, werden das oder die Ventile, die den Strom einem gesteuerten Stromrichter 3 gespeist. Parallel mittelbar vor dem genannten Zeitpunkt führten, kon- mit der Feldwicklung 2 ist ein nichtlinearer Widertinuierlich den ganzen Belastungsstrom führen. Die 15 stand 5 für die Begrenzung der Spannung über der Ventile sind normalerweise nicht dafür bemessen, so Feldwicklung angeschlossen. Der gesteuerte Stromdaß die Gefahr ihrer Überbelastung vorliegt. Ein richter 3 erhält Steuerimpulse zu den Ventilen vom weiterer Nachteil der ausbleibenden Kommutierung Steuerimpulsgerät 13 und kann sowohl als Gleichbei aufrechterhaltenem Belastungsstrom ist, daß wie auch als Wechselrichter arbeiten. Das SteuerderStromrichtertransformatorgleichstrommagnetisiert 20 impulsgerät 13 erhält seine Speisespannung von der wird. Sekundärwicklung 12 des Spannungstransformators Es ist eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen 10, an der auch der Stromrichter 3 angeschlossen ist. worden (deutsche Patentschrift 1 283 358), um Schalt- Die Primärwicklung 11 des Transformators 10 ist Überspannungen zu verhindern, die beim Aus- oder an eine speisende Wechselstromquelle angeschlossen. Umschalten eines Leistungsschalters auf der Wechsel- 25 Das Steuerimpulsgerät 13 regelt die Ausgangsspanstromseite einer Stromrichteranlage mit mindestens nung des Stromrichters 3 in Abhängigkeit von einem zwei aus gesteuerten Stromrichterelementen bestehen- von einem Meßgerät erhaltenen Signal U_SI. Dieses den Stromrichterkreisen entstehen. In dieser Anord- Gerät kann z.B..die abgegebene Spannung und den nung wird der beim Abschalten induktiver Kreise er- Strom des Generators mit Hilfe von Transformatoren haltene Strom, der nicht mehr über den geöffneten 30 abtasten, diese beiden Größen in gewünschter Weise Schalter abfließen kann, dadurch abgebaut, daß zu- kombinieren und das Resultat mit einer Bezugsgröße mindest eines der vorhandenen, bisher nicht strom- vergleichen. Das Differenzsignal U_st kann dann als führenden Stromrichterelemente freigegeben wird. Steuersignal dem Steuerimpulsgerät 13 zugeführt Die Kommutierung der Stromrichterelemente soll er- werden.

folgen, ehe der Leistungsschalter geöffnet ist. Diese 35 Nach der Erfindung ist eine unabhängige Span-Schaltanordnung setzt voraus, daß die vom Netz an nungsquelle vorgesehen, z. B. die über den Gleichdas die Kommutierung bewirkende Stromrichtergerät richter 17 und Batterielader 18 von der Sekundärgelieferte Spannung für die Kommutierung der EIe- wicklung 12 des Spannungstransformators 10 gemente ausreichend groß ist. ladene Akkumulatorbatterie 19. Die Akkumulator-Weiter ist aus der deutschen Patentschrift 911 034 40 batterie ist über einen Umschalter 20 an einem Oszilbekannt, zum Schutz von Ionenventilen gegenüber lator 21 angeschlossen und speist diesen. Dess-sn Aus-Spannungen, die beim Abscheren des Stromes in gangsspannung ist an der Primärwicklung 21 eines einem Ionenventil auftreten können, alle oder ge- Transformators 22 angeschlossen, der mit den Sekunwisse Ventile freizugeben, die dann den Strom vom därwicklungen 23, 24 und 25 versehen ist. Diese sind abscherenden Ventil aufnehmen. 45 in Reihe mit den Gleichrichterbrücken 26, 27 und 28 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zwischen Kathode und Steuerelektrode an je einem stromgesteuerten Ventile eines mehrphasigen Strom- der drei zum Stromrichter 3 gehörenden Ventile anrichters gegen Überlastung zu schützen, falls die geschlossen. Der Umschalter 20 tastet die vom Gleich-Wechselspannung des Stromrichters so weit abfällt, richter 17 abgegebene Spannung ab, die proportiodaß sie zur Kommutierung der Ventile nicht mehr 5° nal der Klemmspannung des Generators ist, und ausreicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß da- wenn diese einen gewissen Wert unterschreitet, durch gelöst, daß für die Zündung im Störungsfall ein schließt er die Akkumulatorbatterie 19 an den Oszilvon einer vom Stromrichter unabhängigen Strom- Iator21 an, der dann startet und einen kontinuierquelle gespeistes Steuergerät vorhanden ist, daß ein liehen Steuerstrom an alle drei Ventile im Stromvon der Wechselspannung des Stromrichters abhän- 55 richter 3 liefert.

giges Gerät vorhanden ist, welches Gerät derart be- Bei einem Kurzschluß auf dem Wechselstromnetz messen ist, daß es das Steuergerät einschaltet, sobald in der Nähe des Generators sinkt die Klemmendie Wechselspannung unter einen Wert sinkt, der für spannung des Generators auf einen niedrigen Wert, die Kommutierung der Ventile des Stromrichters er- während der Belastungsstrom steigt. In der Feldforderlich ist, und wieder abschaltet, sobald die not- 60 wicklung 2 wird eine Spannung induziert, die bewendige Kommutierungsspannung wieder erreicht ist. strebt ist, den Magnetisierungsstrom vorwärtszu-Mit der erfindungsgemäßen Schutzschaltung, bei treiben. Dieser kann also bei Kurzschluß größer werder in Abhängigkeit von der Spannung im Wechsel- den als bei ungestörtem Betrieb. Sinkt weiter die am spannungsnetz, und zwar bei Unterschreiten eines Stromrichter 3 angeschlossene Wechselspannung auf bestimmten Spannungswertes, alle Arbeitsventile des 65 einen Wert, bei dem die Ventile des Stromrichters Stromrichters ständig durch Zuführen eines Steuer- nicht mehr kommutieren können, so wird eines der stromes gezündet werden, ist ein wirksamer Schutz Ventile den eventuell angestiegenen Magnetisierungsgegen Zerstörung der Elemente durch Aufteilung des strom führen. Dann besteht eine große Gefahr, daß

dieses Ventil überbelastet wird, wenn es nicht von Anfang an stark überdimensioniert wird. Nach der Erfindung schließt jedoch, wenn die Generatorspannung so niedrig wird, daß die Gefahr von ausbleibender Kommutierung vorliegt, der Umschalter 20 den Akkumulator 19 an den Oszillator 21 an. Dieser startet dann, und seine von den Ventilen 26 bis 28 gleichgerichtete Ausgangsspannung liefert einen kontinuierlichen Steuerstrom an die Ventile des Stromrichters 3. Diese verteilen dann den Magnetisierungsstrom zwischen sich, und die Überbelastungsgefahr ist behoben. Insbesondere bei Stromrichtern mit mehreren parallelarbeitenden Ventilen in jedem Zweig bietet die Anordnung nach der Erfindung wesentliche Vorteile, indem bei ausbleibender Kommutierung die Stromverteilung auf die parallelarbeitenden Ventile in demselben Zweig erleichtert wird, wenn ein kontinuierlicher Steuerstrom zugeführt wird.

Das Anwendungsgebiet der Schutzschaltung ist nicht auf Stromrichter in Magnetisierungsausrüstungen begrenzt. Die Anordnung, bietet dieselben Vorteile bei allen Stromrichtern, bei denen aus irgendeinem Grunde, z. B. wenn Induktanzen oder EMK auf der Gleichspannungsseite sind, der Belastungsstrom durch den Stromrichter vorwärtsgetrieben wird, auch wenn die Wechselspannung ausbleibt.

Die Schutzschaltung kann im Rahmen der Erfindung in verschiedener Weise ausgeführt werden. In dem oben gezeigten Ausführungsbeispiel kann z. B. die Akkumulatorbatterie 19 durch eine andere unabhängige Spannungsquelle ersetzt werden. Wenn die unabhängige Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle ist, kann der Oszillator wegbleiben, wobei die Spannungsquelle über einen Transformatoi und einen Gleichrichter an die Ventile angeschlossen wird. Der Umschalter 20 kann ein spannungsabtastendes Relais, ein statischer Umschalter oder irgendeine andere an sich bekannte Anordnung sein. Falls alle Ventile eine gemeinsame Kathode haben, wie im Stromrichter 3, oben, ist an und für sich ein Oszillator 21 nicht notwendig, sondern die Gleichspannungsquelle 19 kann dann direkt an Steuerelektroden der Ventile angeschlossen werden, eventuell über Reihenwiderstände oder ein Potentiometer, um eine zweckmäßige Größe des Steuerstroms zu erhalten. Der Oszillator 21 hat zusammen mit dem Transformator 22 den Vorteil, daß dank den getrennten Sekundärwicklungen 23 bis 25 die Ausgänge der Anordnung an auf verschiedenen Potentialen liegende Ventile angeschlossen werden können.

Die erfindungsgemäße Schutzschaltung bietet also bei Stromrichtern im allgemeinen die Vorteile von geringerer Uberbelastungsgefahr bei ausbleibender ίο Kommutierung und Verhindern von Gleichstrommagnetisierung des Stromrichtertransformators. Bei Stromrichtererregervorrichtungen für Generatoren ergibt sie außer diesen Vorteilen auch eine leichtere Spannungsentnahme.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schutzschaltung für einen Stromrichter, dessen Ventile über eine Steuereinrichtung betriebsmäßig im Rhythmus der Phasenfolge der Wechselspannung, im Störungsfall jedoch alle gleichzeitig zündbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zündung im Störungsfall ein von einer vom Stromrichter (3) unab- hängigen Stromquelle (19) gespeistes Steuergerät (21 bis 28) vorhanden ist, daß ein von der Wechselspannung des Stromrichters (3) abhängiges Gerät (20) vorhanden ist, welches Gerät derart bemessen ist, daß es das Steuergerät einschaltet, sobald die Wechselspannung unter einen Wert sinkt, der für die Kommutierung der Ventile des Stromrichters (3) erforderlich ist, und wieder abschaltet, sobald die notwendige Kommutierungsspannung wieder erreicht ist.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (21 bis 28) eine Wechselspannungsquelle hat, deren Ausgangsspannung nach Gleichrichtung den Ventilen des Stromrichters (3) zugeführt wird.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle ein Oszillator (21) ist.

4. Schutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Spannungsquelle eine Akkumulatorbatterie (18) ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen