DE2001580C3

DE2001580C3 - Kurzschlußbeseitigungseinrichtung für Stromversorgungsschaltungen

Info

Publication number: DE2001580C3
Application number: DE2001580A
Authority: DE
Inventors: Francois Didier Martzloff; William Mcmurray; John Palmer Walden
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-01-16
Filing date: 1970-01-15
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2001580B2; DE2001580A1; JPS4836607B1; GB1292212A; US3569819A; FR2028474A1; ES375418A1

Description

Die Erfindung betrifft Kurzschlußbeseitigungseinrichtungen für Stromversorgungsschaltungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schutzeinrichtung ist bekannt aus der DE-AS 12 69 715.

Slromversorgungsschnltungen dieser Art werden als Wechselrichter bezeichnet. Sie enthalten bei Ausführung in Brückenschaltung in Reihe geschaltete Thyristoren, die normalerweise abwechselnd leitend gemacht werden, ledoch ist eine fehlerhafte Arbeitsweise der Stromversorgungsschaltung n^-';ht abzuschließen, bei der beide Thyristoren gleichzeitig leiten. Dies ergibt sich entweder dadurch, daß einer der Thyristoren nicht richtig kommutiert oder daß cm fehlerhaftes Ansteuersignal zu einer falschen Zeit erscheint. Wenn dies auftritt, dann können die induktiven Schaltungslemente das Anwachsen de Siromes nicht verhindern, und die leitenden Thyristoren schließen die Klemmen der Stromversorgungsquclle kurz. Wenn der Kurzschluß nicht sofort behoben wird, dann zerstört der anwachsende Strom die Stromversurgungsschaltung. Das Problem derartiger Kur/schlusse tritt insbesondere bei Hochspannungswechsclnchtern auf. beispielsweise in solfhen. die für kapazitive Lasten bei elektrostatischen Vorgängen verwendet werden. Dort können Lichtbögen auftreten, und diese Lichtbogen erzeugen vor allem elektromagnelische Störungen, die die normale zeitliche Steuerung durch die Steuerschaltungen unterbrechen. Selbst wenn man die Ansteuerschaltungen sorgfältig aufbaut und in geeigneter Weise abschirmt und wenn den Thyristoren Unlerdrückungsschaltungen parallel geschaltet werden, damit die .Spannungserhöhungen begrenzt sind, so können diese Abschirmungen und die Unterdrückungsschallungen zwar den Störpegel, der für einen Kurzschluß der Stromversorgungsschaltung erforderlich ist, anheben, sie können jedoch die Störung selbst nicht vollständig ausschalten. Deshalb ist es bei Stromversorgungsschaltungen, insbesondere bei Hochspannungsstromversorgungsschallungen bekannt, eine

Kurzschlußbeseitigungseinrichuing vorzusehen, die die Schaltvorrichtungen abschaltet, bevor die in den Schaltvorrichtiingen umgesetzte Energie Schaden hervorruft (DE-AS 12 69715).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kurzschlußbeseitigungseinrichtung zu schaffen, die sowohl augenblicklich auftretsnde Kurzschlüsse als auch sich wiederholende Kurzschlüsse einwandfrei und mit hoher Sicherheit beseitigen kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Kurzschlußbeseitigungseinrichtung der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Die erste bekannte automatische Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung arbeitet dann, wenn die beiden Thyristoren irrtümlicherweise gleichzeitig leitend sind und sie enthält eine Reihenimpedanz und einen Parallelkondensator, die zwischen das Netz und die Reihenschaltung geschaltet sind, wobei der Kondensator und die oben erwähnte Induktivität der Reihenschaltung einen Reihenresonanzkreis bilden, der auf eine Frequenz abgestimmt ist, die so ausgewählt ist, daß ein Rückwärtsstrom während eines Zeitabschnitts entsteht, der ausreicht, die kurzgeschlossenen Thyristoren nichtleitend zu machen. Diese Frequenz ist gewöhnlich wesentlich niedriger als die Frequenz der Kommutierungsschaltung. Die weitere und erfindungsgemäße Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung dient dazu, die Thyristoren bei einem wiederholten Kurzschluß abzuschalten, der auftritt, bevor der Kondensator der ersten Be^eitigungsvorrichtung wieder aufgeladen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen weiteren Kurzschlußbeseitigungsvorrichlung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nächstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Hochspan· nurigswechselrichters mit einer ersten bekannten automatischen Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung, die anfangs Kurzschlüsse beseitigt.

Fig. 2a und 2b Lastspannungskurven für eine Schaltung, die ähnlich der nach Fig. 1 ist, mit der Ausnahme, daß der Reihenwiderstand nicht eingebaut ist und für eine Schaltung nach Fig I. bei der der Reihenwiderstand vorgesehen ist.

F i g. J eint erfindungsgemäß abgewandelte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1. die ferner eine weitere Kur/schlußbeseitigungsvorrichtung aufweist, die Relais /um Schutz gegen sich wiederholende Kurzschlüsse enthält und

Fi g. 4 eine Schaltungsanordnung ähnlich F i g. 3, die jedoch eine Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung mit Festkörperschaltungselementen enthält.

Die Gleichstromversorgung über dem Hochspannurgs-Wechselrichter nach Fig. 1 enthält eine anschnittgesteuerte Vollweg-Gleichrichterschaltung 11 mit zwei Fingangsklemmen 12 und 13, die mit piner Wechselstromquelle verbunden sind. Die anschnitigesteuerte Vollweg-Gleichrichterschaltung 11 gibt eine einstellbare Gleichspannung an ihren Ausgangsklemmen 14 und 15 ab und die unipolare Ausgangsspannung wird durch eine Filterschaltung geglättet, die mindestens einen Filterkondensator 16 enthält, der direkt zwischen die positive Aüsgartgsklemme 14 und die negative Ausgangskltimme 15 geschaltet ist, die jedoch gewöhnlich auch Induktivitäten oder V/iderstände enthält. Diese Schaltungi*rememe bilden die Gleichstromversorgung für den Wechselrichter 17. Ein Widerstand 33Zj, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird, ist mit der Ausgangsklemme 14 in Reihe geschaltet und er weist eine Wechselrichter-Stromversorgungsklemme 14' auf.

Der Wechselrichter 17 kann zwar verschiedene Schaltungsanordnungen aufweisen, jedoch ist in der Zeichnung eine Vollweg-Gleichrichterbrückenschaltung dargestellt. Der Wechselrichter enthält eine erste Reihenschaltung, die zwischen die Gleichstromversorgungsklemmen 14' und 15 geschaltet ist, und die einen Thyristor 18 oder einen anderen gesteuerten Siliziumgleichrichter aufweist, der in Reihe mit einer Kommutierungsinduktivität 19 geschaltet ist, und einen zweiten Thyristor 20 aufweist, sowie eine zweite Reihenschaltung, die in entsprechender Weise zwischen die Gleichstromversorgungsklemmen geschaltet ist und die einen dritten Thyristor 21 enthält, der i;i Reihe mit einer weiteren Kommutierungsinduktivität 22 geschaltet ist, und die ferner einen vierten Thyristor 23 aufweist. Die Steuersignale, durch die die Thyristor:, in bestimmter Reihenfolge, die noch beschrieben wird, !sitend gemacht werden, werden in einer Ansteuerschaltung 24 erzeugt, die nicht in Einzelheiten dargestellt ist, weil eine solche Ansteuerung bekannt ist Um die Thyristoren 18 und 20 zu komnv'tieren, sind zwei Kommutierungskondensatoren 25 und 26 in Reihe zwischen die Gleichstromversorgungsklemmen 14' und 15 geschaltet und ihr Verbindungspunkt 27 ist mit der Mittelanzapfung 19c der Kommutierungsinduktivität 19 verbunden. Auf der anderen Seite der Brückenschalturg enthalten die Kommutierungsschaltungen für die Thyristoren 21 und 23 in ähnlicher Weise zwei in Reihe geschaltete Kommutierungskondensatoren 28 und 29. deren Verbindungspunkt 30 mit der Mittelanzapfung 22c· der Kommutierungsinduktivität 22 verbunden ist. Diese Kommutierungsschaltungen arbeiten in bekannter Weise. Wenn beispielsweise der Thyristor 18 einen Strom zu der Last, die mit der Mittelanzapfung 19c· der Kommutierungsinduktivität 19 verbunden ist, leitet, und der Thyristor 20 nicht leitend ist. dann lädt sich der Korr iiulierungskondensator 26 auf. so daß der Verbindungspunkt 27 sich etwa auf dem Potential der positiven Gleichstromversorgungsklemme 14' befindet. Um den Thyristor 18 zu kommutieren, wird der in Reihe geschaltete Thyristor 20 angesteuert, wodurch die Hälfte der Kommutierungsinduktivität 19, die zwischen die Mittelanzapfung 19c und die Anode des Thyristors 20 geschaltet ist. mit dem positiv aufgeladenen Kondensator 26 verbunden wird. Durch .Spartransformatorwirkung wird das Ende der Kommutierungsinduktivität 19 neben der Kathode des Thyristors 18 auf ein Potential gebracht, das größer ist. als das der positiven Gleichs'romversorgungsklemme 14', und es fließt ein Strom durch den Thyristor 18 in umgekehrter Richtung, bis der Thyristor 18 fperrt oder zu leiten aufhört. Fine Diode 20' und ein in Reihe dazu geschalteter Widerstand 20" bilden einen Aufnahmeweg tür den sich ergebenden Strom und die anderen drei Quadranten der Brücke haben ähnliche Rückführungs- und Aufnahme-Schaltungen.

Die Lastschaltung ist zwischen die Mittelanzapfniigen 19c und 22c der Kommutierungsinduktivitä.en geschal-' tet und enthält die Primärwicklung eines Spannungssparumformers31,die mit einem Dämpfungswiderstand 33a für Spannungsübei'jchwiligungen in Reihe geschaltet ist. An die Sekundärwicklung des Spartransformators 31 ist eine kapazitive Last 22 angeschlossen, wie sie

beispielsweise bei verschiedenen elektrostatischen Verfahren verwendet wird. Elektrostatische Verfahren, die einen Höctispannungswechselrichter erfordern, sind beispielsweise das Überziehen eines Grundwerkstoffes mit abschleifenden Teilchen bei der Herstellung von Sandpapicr oder elektrostatischer Reinigung zur Entfernung von Verunreinigungen aus der Luft. Die Schaltvorrichtungen des Wechselrichters 17 sind so gesteuert, daß etwa ein rechteckiges Ausgangssignal entsteht und die Wirkung der Lastschaltung ist induktiv. Im normalen Betriebszustand sind die Thyristoren 18 und 23 gleichzeitig für einen bestimmten Zeitabschnitt leitend, und wenn man den Thyristor (8 nicht leitend machen will, dann wird der in Reihe dazu geschaltete Thyristor 20 leitend gemacht, damit der Thyristor 18 in der oben beschriebenen Weise kommutiert. Der sich ergebende Strom fließt dann durch den Aufnahmeweg, der den Thyristor 23 und den mit der Diode 20' in Reihe geschalteten Widerstand 20" enthüll. Um die zweile Hälfte eines Zyklus einzuleiten, wird der Thyristor 21 angesteuert, wodurch die Kommutierung des vorher leitenden Thyristors 23 eingeleitet wird und der Schaltungsweg wird über den Thyristor 20 fortgesetzt, so daß der Strom in dem Lastkreis in entgegengesetzter Richtung fließt.

Durch das Einfügen des Reihenwiderstandes 33,i in den I astkreis, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. ist der Lastkreis gedämpft und das Überschwingen der Spannung an der Last ist ve"rr.indert. Wenn der Reihenwiderstand vorgesehen ist. dann entsteht eine Lastspannungsausgangskurve, wie sie in Fig. 2b dargestellt ist. Das Problem der Spannungsüberschwingungen und das Problem der Beseitigung eines Kurzschlusses lassen sich dadurch gemeinsam lösen, daß man den Reihenwiderstand 33a in zwei Teile aufteilt und dann den anderen Widerstand 33Zj in Reihe mit der positiven Klemme 14 der Gleichstromversorgungsquelle zwischen die Gleichstromversorgungsschallung und den Wechselrichter 17 schaltet, um eine Trennung zwischen diesen Schaltungselementen zu erreichen. Es ist ferner ein Kurzschlußbeseitigungs-Kondensator 34 an die Gleichstromversorgungsklemmen 14' und 15 zwischen Widerstand JJöund den Wechselrichter 17 angeschlossen. Wenn ein Kurzschluß beispielsweise durch das gleichzeitige Leitendwerden der beiden in Reihe geschalteten Thyristoren 18 und 20 auftritt, dann bilden der Kondensator 34 und die Kommutierungsinduktivität 19 einen Reihenresonanzkreis, der eine bestimmte Frequenz hat. so daß bei der zweiten Halbwelle der Schwingung ein Gegenstrom während eines genügend langen Zeitabschnittes auftritt, so daß die Thyristoren 18 und 20 kommutieren. Diese Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung arbeitet automatisch und sie wirkt so, daß sie die in Reihe geschalteten Thyristoren nicht leitend macht, bevor ein großer Strom während eines genügend langen Zeitabschnittes besteht, so daß er schädlich sein könnte. Die Frequenz dieses Resonanzkreises der Kurzschluß-Beseitigungsschaltung sollte wesentlich niedriger sein, als die Frequenz der Wechselrichterkommutierungsschaltung, da sich herausgestellt hat, daß die Dauer des Rückwärtsstromes viel langer sein muß, als die bekannte Kommutierungszeit des Thyristoren, damit eine Kommutierung nach einem Kurzschluß vorgenommen wird. Die Kurzschlußströme sind natürlich wesentlich größer als die normalen Lastströme.

Bei der Schaltung nach F i g. 1 kann ein wiederholter Kurzschluß auftreten, bevor der Kondensator 34 sich wieder erholt und auf seine ursprüngliche Polarität aufgeladen hat. Die Schaltungsanordnung nach Fig.3 enthält eine Weitere Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung, die Relais enthält, die bei Kurzschluß wirksam wird, daß sie zeitweise die Gleichstromversorgüngsschaltung dämpft oder abschaltet, und zwar während einer Zeit, die lang genug ist, daß der Strom durch die kurzgeschlossenen Thyristoren Unter den Haltewert absinkt, so daß diese Thyristoren nicht leitend werden. Diese sogenannte zweile Abwehrlinie ist durch die Verwendung von zwei elektromechanischen Relais verwirklicht, von denen eine auf das Zusammenbrechen der Spannung zwischen den Wechselrichterstromversorgungskleminen 14' und 15 anspricht, während der andere dann anspricht, wenn die gesamte Gleichversorgungsspannung an dem Widerstand 33Z> auftritt. Ein Spannungsabfallwiderstand 37 ist mit einer Spule 38a des ersten Relais in Reihe an die Stromversorgungsklemmen 14' und 15 geschaltet und es ist eine Zener-Diode 39 mit der Verbindungsstelle zwischen diesen beiden Schaltungselementen verbunden, damit die Spannung, die an der Spule 38a in dem Bereich der Gleichspannungen auftritt, begrenzt ist. Die Kontakte 386 des ersten Relais sind mit einer Spule 40a des zweiten Relais in Reihe geschaltet und diese Reihenschaltung ist wiederum an die beiden Enden des Widerstandes 336 angeschlossen. Unter normalen Bedingungen fließt ein Strom durch die Spule 38a und die Kontakte 38ö sind nicht leitend. Wenn ein wiederholter Kurzschluß auftritt, wird die Spule 38a nicht länger gespeist und die Kontakte 38b werden nun leitend, wodurch ein Strom durch die Spule 40a des zweiten Relais fließt, so daß seine Kontakte 406 schließen und die anschnittgesteuerte Gleichrichter schaltung 11 entsprechend abgeschaltet wird. Nach einem Zeitabschnitt, der ausreicht, die Kondensatoren 16 und 34 zu entladen, nimmt der Strom auf weniger als den halben Strom ab und die Thyristoren in der Wechselrichterschaltung 17 werden nicht leitend. Wie man aus Fig.4 erkennt, kann die Beseitigungsvorrichtung so angeordnet sein, daß die anschnittgesteuerte Gleichrichterschaltung 11 automatisch wieder anläuft, wenn die beiden Relais in ihren ursprünglichen Arbeitszustand zuruckkenren. wenn die geschlossenen Kontakte für den Kondensator für langsamen Start der anschnittgesteuerten Gleichrichterschaltung 11 so wie es in Fig.4 dargestellt ist, einen Nebenschluß bilden, dann muß die Zeitkonstante der Relais und der Kondensatoren so aneinander angepaßt sein, daß das Absinken unter den Haltestrom auftritt, bevor der Kondensator für langsamen Start wieder voll eingeschaltet wird. Man erkennt, daß während iines normalen Starts, wenn keine Spannung an dem Wechselrichter anliegt, die anschnittgesteuerte Gleichrichterschaltung 11 nicht verzögert oder abgeschaltet wird, weil die Größe des Stromes, der durch den Widerstand 336 fließt, nicht ausreicht, die Kontakte 40ό zu schließen.

Die automatische Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung, die in Fig.3 dargestellt ist, arbeitet mit einem Wechselrichter zusammen, der als Halbbrückenschaltung ausgebildet ist oder aber auch mit irgendeiner Schaltungsanordnung, die mindestens zwei Thyristoren aufweist, die mit Induktivitäten entweder zur Kommutierung oder zu anderem Zweck zwischen die Stromversorgungsklemmen in Reihe geschaltet sind. Wenn man den Wechselrichter so ausbildet daß er Kommutierungsschaltungen aufweist, die unabhängig von dem Kurzschluß-Beseitungs-Kondensator 34 sind.

dann können die Kommutierungsschaftungen so aufgebaut sein, daß sie ihre Aufgabe unabhängig von irgendeiner Kurzschluß-Beseitigung erfüllen. Ein Kufz^ Schluß im Lasluinformer ist geringfügig, wenn man die dabei auftretenden Ströme mit den Strömen vergleicht, die bei einem KurzschluB zweier in Reihe geschalteter Thyristoren auftreten und ein solcher Kurzschluß kahh dur»,if die bekannten Strombegrenzungsvorrichtungen in der Steuerschaltung gesteuert Werden₍ so daß die Kommutierungsschallung entsprechend aufgebaut sein kann. Ferner wurde schon darauf hingewiesen, daß die Lasiströme, die gewöhnlich kommutierl werden, beträchtlich kleiner sind, als die Kurzschlußströme durch Kurzschluß von zwei in Reihe geschalteten Thyristoren Und daß die Dauer der Stromumkehr innerhalb der bekannten Kommutierungszeiten liegt und diese Zeiten nicht überschreitet, wie es bei einem Kurzschluß-Beseitigungsstrom notwendig ist. Die Stromversorgungsein-ρΐρΚίΜηπ l/nnn tafAcontlipH frpM^üaicrpr nnfcrpHailt cpin '^■**"'O ""···· ··«.#*»■·»·.«.·· ..•.•.vq.^·. _v_._c____. __.. , wenn die Kommulierungsschaltung für die Thyristoren unabhängig von der Kurzschiußbeseiligungsvorrichtung ist. Wenn auch die Verwendung der Reihenwiderstände 33a und 33b bei der dargestellten Schaltung zur Verminderung von Spannungsüberschwingungen in einer Hochspannungsstromversorgungsschaltung vorteilhaft sind, so ist im allgemeinen der Widerstand 33a nicht wesentlich und der Widerstand 336 könnte durch eine Induktivität ersetzt werden. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform wäre eine andere Art der Abtastung des Stromes durch das Impedanzelement erf rderlich. beispielsweise ein Stromwandler. Auf jeden Fall besteht der Vorteil der Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung darin, daß sie automatisch arbeitet, ohne daß sie zu Beginn eines Arbeitsganges angesteuert werden muß und daß sie eine zweite »Abwehrlinie« bildet, wenn wiederholte Kurzschlüsse auftreten, bevor der Kondensator 34 wieder aufgeladen ist.

In Fig.4 ist eine Festkörperschaltung der Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung dargestellt, bei der Reihenwiderstände 33a und 330 wie in den Fig. 1 und 3 verwendet werden, die Spannungsüberschwingungen in einer Hochspannungsstromversorgungsschaltung zu dämpfen. Bei dieser Ausführungslorm enthält die erste Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung den Kondensator 34. der entweder mit der Kommutierungsinduktivitäl 19 oder der Kommutierungsinduktivität 22 (oder möglicherweise auch mit beiden) in Resonanz schwingt, was davon abhängt, welche beiden Thyristoren kurzgeschlossen sind und diese erste Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung ist gleich der weiter oben beschriebenen Vorrichtung.

Die zweite Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung ist jedoch deshalb unterschiedlich, weil sie eine andere Möglichkeit zur Abfrage der Verminderung der Wechselrichterspannung auf Null und einer anderen Möglichkeit zur Abfrage der Spannung an dem Reihenwiderstand 33b verwendet. Die Wechselrichterspannung wird mit Hilfe einer Zener-Diode 43, die mit einem Widerstand 44 in Reihe geschaltet ist, zwischen den Stromversorgungsklemmen 14' und 15 abgefragt und die normalerweise konstante Spannung an ihrerr Verbindungspunki, die durch die Durchbruchsspannung der Zener-Diode 43 gegeben ist, wird als ein Eingangssignal einem Differenzverstärker 45 zugeführL Der Differenzverstärker 45 wird über zwei Stromversorgungskiemmen 46 und 47 gespeist, an denen die Spannung anliegt, die durch den Reihenwiderstand 33b gegeben ist Die negative Gleichslrcmversorgungsktcmme 47 ist mit der Klemme 14' verbunden, während die positive Gleichstromversorgungsklcmme 46 über einen Widerstand 48 mit der Stromversorgungsklemme 14 verbunden ist und der Spannungsunterschied zwischen den beiden Stromversorgungsklcmmen 46 und 47 wird auf einen gewünschten Wert durch eine Zener-Diode 49 begrenzt. Der andere Eingang des bifferenzverstärkers 45 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen einem Widcrstandsspannungslciler verbunden, der zwei Widerstände 50 und 51 aufweist die zwischen die Stromversorgungsklemmen 46 und 47 geschaltet sind. Die Werte dieser Schaltungselemente sind so ausgewählt, daß die beiden Eingangssignale für den Differenzverstärker 45 etwa den gleichen Wert haben und daß dementsprechend kein Ausgangssignal auftritt. Wenn jedoch die Wcchselrichterspannung auf Null absinkt und der Kurzschlußstrom einen Spannungsabfall an dem Widerstand 336 erzeugt, dann nnKlphl pin t Inlprsrhipd zwKrhen dem zweiten Eingangssignal des Differenzverstärkers 45 und es wird ein Ausgangssignal erzeugt: Eine Schaltung zur Anzeige dieses Ausgangssignals enthält einen Transistor 52 mit einem pn-Obergang, dessen Basiselektroden, von denen die eine über einen Basiswiderstand 53 mit der Stromversorgungsklemmc 46 und die andere über eine Primärwicklung 54p eines linpulsumformers mit der Stromversorgungsklemme 47 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 52 mit einem pn-Übergang ist mit der Verbindungsstelle einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 56 und einem Kondensator 57 verbunden, die wiederum mit dem Ausgang des Verstärkers 45 verbunden ist. Wenn ein Ausgangssignal am Differenzverstärker 45 auftritt,dann lädt sich der Kondensator 57 über den Aufladewiderstand 56 bis zu der F.rnittcrspit zenspannung des Transistors 52 mit einem p„-Übergang mit einer Zeitkonstante auf. die es ermöglicht, daß die Schaltung unwirksam bleibt, während die erste Kur/· schluß-Beseitigungsschaltung den Kurzschluß /u unterdrücken sucht. Der Transistor 52 mit einem p_nÜbcr gang wird dann leitend, so daß sich der Kondensator 57 entlädt und einen Impuls in der Primärwicklung 54pde> impulstransformator erzeugt.

Das Ausgangssignai. das von dem inipuisunifuttnci erzeugt wird, und welches anzeigt, daß der Kurzschlußzustand durch die Schwingungsentladung des Kondensators 34 noch nicht beseitigt ist und immer noch vorliegt, wird dazu verwendet, die anschnittgesteuerte Gleichrichtcrschaltung 11 der Gleichstromvcrsorgungsvorrichtung für den Wechselrichter 17 zeitweise abzuschalten. Es ist eine bekannte Schaltungsanordnung dargestellt, die zwei Thyristoren 58 und 59 und zwei Dioden 60 und 61 aufweist. Die Filterschaltung enthält zusätzlich zu dem Filterkondensator 16 eine in Reihe dazu geschattete Filterinduktivität 62. Eine bekannte änschnittgesteuerte Ansteuerschaltung mit langsamem Start gibt Ansteuersignale an die damit verbundenen Torelektroden der gesteuerten Siliziumgleichrichter 58 und 59 ab, deren Phasenwinkel gegenüber der Wechselspannung, die durch die Stromversorgungsklemmen 12 und 13 zugeführt wird, verschoben ist, jedoch ist in jeder Halbwelle nur ein Thyristor 58 oder 59 in positiver Richtung vorgespannt und leitend gemacht. Eine Gleichstromversorgungsklemme 63 der anschnittgesteuerten Ansteuerschaltung ist direkt mit den miteinander verbundenen Kathodenelektroden der Thyristoren 58 und 59 verbunden, während die andere Gleichstromversorgungsklemme 64 von einem Spannungsabfallwiderstand 65 gespeist ist, der mit den

miteinander verbundenen Kathoden von zwei entsprechend gepolten Dioden 66 und 67 verbunden ist, von denen die eine mit der Wechselstromversorgungsklemme 12 und die andere mit der Wechselstromversorgungsklemme 13 verbunden ist, und die zusammen einen Vollweggleichrichter bilden. Eine Zener-Diode 77 ist vorzugsweise zwischen die Klemmen 63 und 64 geschaltet. Die dnschnittgesteuerte Ansteuerschaltung enthält ferner eirtCh Transistor 68 mit einem p„-Übergang, der mit einem Basiswidersland 69 zwischen die Klemmen 63 und 64 in Reihe geschaltet ist. Die Emitterelektrode des Transistors 68 mit einem p^Übergang ist mit der Verbindungsstelle mit einer ersten Rcihen-ßC-Schaltung verbunden, die einen Widerstand 70 und einen Kondensator 71 aufweist und die Verbindungsstelle dieser beiden Schaltelemente ist wiederum über eine Diode 72 mit der Verbindungsstelle einer zweiten Reihen-/?C-Schaltung für langsamen Start Verbunden, die einen einstellbaren Widerstand 73 und einen Kondensator 74 aufweist. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung beginnt der Widerstand 73 für langsamen Start die Kondensatoren 71 und 74 wieder aufzuladen, bevor die Halbwelle beendet ist, wodurch das Zeitstromausgangssignal des Gleichrichters erhöht wird. Die Schaltungsanordnung wird keinen vorzeitigen Ansteuerimpuls erzeugen, wenn nicht der Kondensator für langsamen Start durch den einstellbaren Widerstand 73 aufgeladen ist. Er kann zeitweise in der Phase für ein routes Ansteuern zurückverschoben werden, dadurch daß der Kondensator für langsames Starten entladen wird. Eine Diode 72' hindert den Kondensator 74 daran, während der normalen Leitfähigkeit des Transistors 68 mit einem pn-übergang zu entladen. Zu diesem Zweck ist ein normalerweise nicht leitender Transistor 76 zu dem Kondensator 74 parallel geschaltet, dessen Kollektorelektrode mit der Klemme

64 über einen Widerstand 75 verbunden ist. Die Sekundärwicklung 54sdes Impulsumformers ist mit dom Basis-Emitter^Übergang des Transistors 76 verbunden. Durch die Erzeugung eines Impulses in der Primärwicklung 54p des Impulsumformers, wodurch angezeigt

is wird, daß die Wechselrichterspannung auf Null abgefallen ist, wird ein Stromimpuls richtiger Polarität gebildet, der den Transistor 76 leitend macht, wodurch der Kondensator 74 mit langsamem Start entladen wird und die anschnittgesteuerte Gleichrichterschaltung 11 unterdrückt wird, bis der Kondensator 74 für iüngsumcii Start wieder aufgeladen ist. Der Vorgang der Unterdrückung der anschnittgesteuerten Gleichrichterschaltung 11 und das Abschalten der Gleicristfornversorgungsschaltung des Wechselrichters 17 geschieht

zeitweise und diese Schaltung wird selbst wieder in Betrieb genommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kurzschlußbeseitigungseinrichtung für Stromversorgungsschaltungen mit mindestens zwei Reihenschaltungen mit mindestens je einem Festkörper-Thyristor, der mit einer Induktivität in Reihe zwischen zwei Klemmen einer Stromversorgungsquelle geschaltet ist, die wiederum an einer Spannungsquelle angeschlossen ist, mit einem Lastkreis, der mit einem Punkt der Reihenschaltung zwischen den Thyristoren verbunden ist, mit einer Ansteuerschaltung zum abwechselnden Leitendmachen der Thyristoren, mit einer die Induktivität enthaltenden Kommutierungsvorrichtung zum Abschalten der Thyristoren nach der leitenden Periode und mit einer ersten Kurzschlußabschaltvorrichtung, die bei gleichzeitigem Leitendwerden beider Thyristoren v/irksam ist und die eine Impedanz aufweist, die zwischen die Stromversorgungsquelle und die Reihenschaltung geschaltet ist, sowie einen Kond^nsator. der ari die Klemmen der Stromversorgungsquelle angeschlossen ist, wobei sein eines Ende zwischen der Impedanz und der Reihenschaltung angeschlossen ist, wobei der Kondensator und die Induktivität auf eine Reihenresonanzfrequenz abgestimmt sind, die so ausgewählt ist, daß im Kurzschlußfall ein Rückwärtsstrom während eines Zeitabschnittes fließt, der genügend lang ist, daß die kurzgeschlossenen Thyristoren nicht leitend werden, und mit einer weiteren Kur/schlußabschaltvorrichlung, die erst nach einem wiederholten Kurzschluß, bei dem die Tite Kurzschlußabsehalivorrichtung ihren ursprünglichen Zustand noch nicht wieder erreicht hat, wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß als weite, e Kurzschlußabschalt vorrichtung zum Abschalten der Ί hyristoren erstens eine Schaltung (37, 38<j. 39 oder 43,44) zum Abtasten der Spannung 0 /wischen den Klemmen der Stromversorgungsquelle vorgesehen ist und daß zweitens eine die Spannung an der Impedanz [Wb) abtastende, auf die Verminderung der Spannung zwischen den Stromversorgungsklemmen auf 0 und die Spannung an der Impedanz ansprechende Schaltung {386. 40,7 oder 45, 54p) angeordnet ist. welche über ein /eitweises Abschalten der Strom-Versorgungsquelle für ein Absinken des Stroms unter den Haltewert der Thyristoren sorgt.

2. Kurzschlußbeseitigungseinrichtung für Strom Versorgungsschaltungen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsquellc als anschnittgesteuerte Gleiehnchierschaltung (58, 59, 60, 61) mit einer Ansteuerschaltung (63 bis 75) ausgebildet ist jnd daß die weitere Kur/schluüab schaltvorrichtung Schaltelemente (54s. 76) enthält. die auf wiederholte Kurzschlüsse derart ansprechen. daß sie die Ansteuerschaltung der anschnittgesteu cncn (ileichrithtcrschaliung /eilweise abschalten.

3. Kur/schlußbeseiligungseinnchtung für Strom Versorgungsschaltungen nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnel. daß die Schaltung /ur Abtastung der Spannung 0 /wischen den Klemmen der Stromvcrsorgungsquclle (11) einen Widerstand (37) aufweist, der mit der Parallelschaltung einer Zenerdiode (39) mil der Spule (3Bn) eines ersten elektromechanischen Relais in Reihe geschaltet ist, daß die Schaltung zur Abtastung der Spannung an der Impedanz (33Z),¹ den bei Normalbeirieb offenen Kontakt (3Bb) des ersten Relais enthält, der mit der Spule (4OaJ des zweiten elektromechanischen Relais in Reihe geschaltet ist und daß die Schaltungsanordnung, die auf eine Verminderung der Spannung zwischen den Klemmen der Stromversorgungsquelle auf 0 ebenso wie auf die Spannung an der Impedanz (33ZjJ anspricht, die Kontakte (4OZjJ des zweiten Relais enthält, die mit der Stromversorgungsquelle (11) verbunden sind.

4. Kurzschlußbeseitigungseinrichtung für Stromversorgungsschaltungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Abtasten der Spannung 0 zwischen den Klemmen der Stromversorgungsquelle (II) einen Widerstand (44) aufweist, der mit einer Zenerdiode (43) in Reihe geschaltet ist, daß die Schaltung zur Abtastung der Spannung an der Impedanz (33ZjJ eine Widerstands-Zenerdiodenschaltung (48,49) aufweist, daß die Schaltungsanordnung, die auf eine Verminderung der Spannung zwischen den Klemmen der Stromversorgungsquelle auf 0 und auf die Spannung an der impedanz (33ZjJ anspricht, einen Differenzverstärker (45) aufweist, der ein Ausgangssignal erzeugt, welches an die Stromversorgungsquelle (11) übertragen wird (54p, 54sJ.