DE1613840C - Schaltungsanordnung zum Schutz eines stromrichtergespeisten Gleichstromverbrau chers gegen Überströme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Schutz eines aus einem Wechselstromnetz über einen Transformator und einen steuerbaren Stromrichter gespeisten Gleichstromverbrauchers gegen Überströme, bei welcher Speiseeinrichtung die Enden der Primärwicklungen des Transformators mit steuerbaren Stromrichtern, an deren Gleichstromklemmen eine Induktivität angeschlossen ist, und die Sekundärwicklungen des Transformators mit nicht steuerbaren Gleichrichtern, an deren Gleichstromklemmen der Gleichstromverbraucher angeschlossen ist, verbunden sind. Diese Schaltungsanordnung, die in der Patentanmeldung P 16 38 351.0 vorgeschlagen wird, ist zur Speisung von Gleichstromverbrauchern mit extremen elektrischen Werten, d. h. sehr niedriger Spannung bei sehr hohem Strom oder sehr hoher Spannung bei sehr niedrigem Strom, geeignet und besitzt den Vorteil, daß die hochwertigen steuerbaren Stromrichterventile, im allgemeinen Thyristoren, strom- bzw. spannungsmäßig gut ausgenutzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die sicherstellt, daß beim Auftreten von Überströmen, insbesondere beim Auftreten eines Verbraucherkurzschlusses, der Verbraucher, beispielsweise die Elektroden eines elektrolytischen Werkzeuges, strommäßig schnell entlastet und vor einer Zerstörung bewahrt wird. Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Primärwicklungen überbrückende elektronische Schalter 7 vorhanden sind, die beim Einsetzen eines Überstromes, insbesondere eines Verbiaucherkurzschlußstromes, die Primärwicklung des Transformators kurzschließen, und daß gleichzeitig eine Umsteuerung des steuerbaren Stromrichters in den Wechselrichterbetrieb erfolgt. Um den auf der Sekundärseite des Transformators wegen der Transformator-Streuinduktivität und der Zuleitungsinduktivität trotz kurzgeschlossener Primärwicklung weiterfließenden, jedoch rasch, abklingenden Gleichstrom vom Verbraucher fernzuhalten, liegt in Weiterbildung der Erfindung ein in Durchlaßrichtung geschalteter, bei Überstrom gezündeter Thyristor parallel zum Gleichstromverbraucher.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung erläutert.

Die Primärwicklung 2 α eines Stromrichtertransformators 2 ist einerseits an einem dreiphasigen Netz 1 angeschlossen und andererseits mit den Wechselstromanschlüssen einer dreiphasigen, voll steuerbaren Stromrichterbrückenschaltung 3 verbunden, an deren Gleichstromanschlüssen eine Abschlußinduktivität oder Glättungsdrossel 5 angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 2 b ist über eine dreiphasige, nicht steuerbare Gleichrichterbrückenschaltung 4 mit dem Verbraucher 6 verbunden.

Im vorliegenden Beispiel ist die Sekundärwicklung 2 b im Dreieck geschaltet. Selbstverständlich kann sie auch in anderen bekannten Schaltungsarten ausgeführt werden. So ist es unter anderem auch möglich, eine sechspulsige Mittelpunktschaltung ohne Saugdrossel und mit 120° el Brenndauer der Gleichrichterventile herzustellen, da durch die induktiv belastete primäre Brückenschaltung ein Stromfluß in zwei Phasen erzwungen wird. Parallel zu den Primärwicklungen la des Stromrichtertransformators 2 ist jeweils eine Gleichrichterbrücke 7 mit einem in der Gleichstromdiagonalen liegenden Thyristor angeordnet. Statt dessen können auch jeweils zwei antiparallelgeschaltete Thyristoren vorgesehen werden. Parallel zum Gleichstromverbraucher 6 liegt ein Thyristor 8. Beim Auftreten eines Verbraucherkurzschlusses, der z. B. durch den Zusammenbruch der Verbraucherspannung unverzögert erfaßt werden kann, werden die Thyristoren der Gleichrichterbrücken 7 gezündet, und der steuerbare Stromrichter 3 wird gleichzeitig in den Wechselrichterbetrieb umgesteuert. Die Primärwicklungen 2 α werden dadurch kurzgeschlossen, so daß in den Sekundärwicklungen 2 b keine Spannung mehr induziert wird. Der nunmehr ausschließlich im Primärkreis fließende ansteigende Kurzschlußstrom wird durch die Glättungsdrossel 5 begrenzt und durch die Umsteuerung des Stromrichters 3 in den Wechselrichterbetrieb zu Null gemacht. Bedingt durch die Streuinduktivität des Transformators 2 und die Zuleitungsinduktivität des sekundären Stromkreises klingt der Sekundärstrom — ausgehend vom Wert beim Einsatz des Kurzschlusses — entsprechend der Zeitkonstante des Sekundärkreises verzögert ab. Durch Zünden des Thyristors 8 kann der Verbraucher 6 strommäßig entlastet werden. . Der besondere Vorteil der vorgeschlagenen Maßnahmen ist vor allem darin zu sehen, daß die Schwellspannungen der parallel zu der Primärwicklung des Transformators liegenden Stromrichterventile mit dem Übersetzungsverhältnis des Transformators auf die Sekundärseite transformiert werden. Sie werden damit wesentlich kleiner, wenn — wie bei den elektrolytischen Anwendungen — die Sekundärspannung erheblich kleiner als die Primärspannung ist. Die auf die Primärseite bezogenen Schwellspannungen der sekundärseitigen Ventile sind dann größer als die Spannungsabfälle an den Kurzschließern und sorgen so dafür, daß der Strom vollständig von der Last auf den Kurzschließer kommutiert.

Die Realisierung der vorgeschlagenen Maßnahmen erfolgt mit Hilfe bekannter Steuerungs- und Regelungseinrichtungen. Diese wurden daher nicht dargestellt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Schutz eines aus einem Wechselstromnetz über einen Transformator und einen steuerbaren Stromrichter gespeisten Geichstromverbrauchers gegen Überströme, bei welcher Speiseeinrichtung die Enden der Primärwicklungen des Transformators mit steuerbaren Stromrichtern, an deren Gleichstromklemmen eine Induktivität angeschlossen ist, und die Sekundärwicklungen des Transformators mit nicht steuerbaren Gleichrichtern, an deren Gleichstromklemmen der Gleichstromverbraucher angeschlossen ist, verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen (2 a) überbrückende elektronische Schalter (7) vorhanden sind, die beim Einsetzen eines Überstromes, insbesondere eines Verbraucherkurzschlußstromes, die Primärwicklung (2 a) des Transformators (2) kurzschließen, und daß gleichzeitig eine Umsteuerung des steuerbaren Stromrichters (3) in den Wechselrichterbetrieb erfolgt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein in Durchlaßrichtung geschalteter, bei Überstrom gezündeter Thyristor (8) parallel zum Gleichstromverbraucher (6) liegt.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammenbruch der Verbraucherspannung als Kriterium für die Einleitung der Schutzmaßnahmen herangezogen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen