DE2323069C3

DE2323069C3 - Stromrichteranordnung bestehend aus mehreren in Reihe geschalteten Teilstromrichtern mit Überbrückungsschaltern

Info

Publication number: DE2323069C3
Application number: DE2323069A
Authority: DE
Inventors: Carl Ingvar Dipl.-Ing. Ludvika Boksjoe
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1972-05-18
Filing date: 1973-05-08
Publication date: 1982-10-14
Also published as: US3842335A; FR2184916B1; FR2184916A1; CA986993A; DE2323069A1; JPS5627179B2; SU686643A3; GB1420984A; CH557614A; SE363001B; DE2323069B2; JPS4941823A

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromrichteranordnung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Stromrichteranordnung ist bekannt aus der DE-OS 20 53 346.

Die dort zu den Teilstromrichtern jeweils parallel liegenden, als Schnellschalter ausgebildeten Überbrükkungsschalter haben den Zweck, ihren zugehörigen Teilstromrichter ohne Unterbrechung des Betriebes der Stromrichteranordnung ab- und einschalten zu können. Der über den Überbrückungsschalter fließende Strom muß dabei auf die als Nebenwegventile vorgesehenen Ventile des Teilstromrichters kommutiert werden. Diese Kommutierung ist nur dann in zufriedenstellender Weise erreichbar, wenn ein sicheres Zünden der Nebenwegventile gewährleistet ist. Zum Zünden der Nebenwegventile müssen deren Zündkreise aufgeladen werden. Hierzu ist eine ausreichend hohe Spannung an der Anoden-Kathodenstrecke der Ventile erforderlich. Bei der aus der DE-OS 20 53 346 bekannten Stromrichteranordnung wird die Verwendung eines Schnellschalters dadurch ermöglicht, daß eine Zusatzgleichspannung in den Kommutierungskreis aus Schnellschalter und Nebenwegventilen eingefügt ist, welche zur sicheren Zündung der Nebenwegventile erforderlich ist Der Einsatz einer solchen Spannungsquelle stellt jedoch einen erheblichen zusätzlichen Aufwand dar.

Aus der DE-OS 21 35 614 ist eine Stromrichteranordnung mit mehreren in Reihe geschalteten Teilstromrichtern und Überbrückungsschaltern bekannt, bei denen der Überbrückungsschalter jedes Teilstromrichters über zwei Trennschalter galvanisch von dem Teilstromrichter getrennt werden kann. Ebenso kann der Teilstromrichter wechselstromseitig abgetrennt werden. Bei Wartungsarbeiten nimmt der somit gleich- und wechselstromseitig abgetrennte Teilstromrichter im wesentlichen Erdpfaiential an. Um beim Wiedereinschalten zu verhindern, daß die einzelnen Ventile mit einer gefährlich hohen Spannung zwischen Anode und Kathode belastet werden, werden zunächst sämtliche Ventile durch eine zusätzliche Steuereinrichtung durchgeschaltet, und anschließend wird der Stromrichter über die genannten Trennschalter an das Hochspannungspotential geschaltet, wobei sich der gesamte Stromrichter auf das seiner Lage in der Reihenschaltung entsprechende Potential auflädt Während dieses gesamten Vorganges bleibt der Teilstromrichter wechselstromseitig abgeschaltet Erst danach erfolgt das Wiedereinschalten durch öffnung des Überbrückungsschalters, wobei keine zusätzlichen Maßnahmen vorgesehen sind, um das Zünden von zwei als Nebenwegventile dienenden Ventilen des Teilstromrichters zu erleichtern. Der Überbrückungsschalter muß daher ein langsam arbeitender Trennschalter sein.

Aus der DE-OS 21 06 335 ist eine Stromrichteranordnung bekannt, bei der einer von mehreren in Reihe liegenden Stromrichtern mittels eines besonderen Steuergliedes in einem sogenannten Reservebetrieb gehalten werden kann. Dieser Reservebetrieb besteht dann, daß die in einer Phase in Reihe geschalteten Nebenwegventile zyklisch von Phase zu Phase wirksam werden, und zwar vorzugsweise mit einer Frequenz, die kleiner als die Netzfrequenz ist Das besondere Steuerglied arbeitet in der Weise, daß es die Ventile des Stromrichters nach einem bestimmten Muster zyklisch zündet Von diesem Steuerglied wird zugleich behauptet, daß es auch zum Start des Stromrichters verwendet werden kann, bei dem der -Stationsstrom von einem parallel zum Stromrichter liegenden Überbrückungsschalter auf Nebenwegventile des Stromrichters kommutiert werden muß. Zwar wird dort die Transformatorspannung zum Zünden der Ventile ausgenutzt Nähere Angaben über zusätzliche Maßnahmen für den Einschaltvorgang fehlen jedoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromrichteranordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die trotz der Verwendung eines schnellschaltenden Überbrückungsschalters keine zusätzliche Spannungsquelle benötigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Stromrichteranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Gemäß der Erfindung werden solche Spannungen des Stromrichtertransformators zur Kommutierung des Stromes übet den Überbrückungsschalter ausgenutzt,

die keinerlei Gefahr für die Betriebssicherheit der Stromrichteranordnung darstellen. Das Versagen eines Öffnungsversuches ist völlig ungefährlich, und eine Verzerrung der Gleichspannung der Stromrichteranordnung findet nicht statt Trotz diesel vorteilhaften Eigenschaften ist der Aufbau der ei iindungsgemäßen Anordnung sehr einfach und wenig aufwendig.

An Hand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt ίο

Fig. 1 eine übliche Stromrichteranordnung mit mehreren in Reihe geschalteten Teilstromrichtern,

F i g. 2 einen der Teilstromrichler gemäß F i g. 1 in einer Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig.3 die Spannung über zwei Phasen der Ventilbrücke.

F i g. 1 zeigt eine Stromrichterstation mit drei Teilstromrichtern 10, 20, 30 zur Verbindung eines Wechselstromnetzes RSTmit einem Gleichstromnetz L Zu jedem Teilstromrichter gehört eine Brückenschaltung aus steuerbaren Ventilen und ein Stromrichtertransformator. Die Teilstromrichter sind gleichstromseitig in Reihe geschaltet und liegen wechselstromseitig parallel am Netz. Auf der Gleichstromseite ist zu jedem Teilstromrichter ein schnellschaltender Überbrückungsschalter parallelgeschaltet

Fig.2 zeigt eine detaillierte Ausführung eines Teilstromrichters, wobei von dem Stromrichtertransformator nur die ventilseitige Wicklung dargestellt ist Die Brückenschaltung enthält sechs Ventile 1 bis 6, von denen jedes durch das Symbol eines gesteuerten Halbleiterventils dargestellt ist In der Praxis besteht jedoch jedes Ventil aus einer größeren Anzahl von in Reihe und parallel zueinander geschalteten Halbleiterventilen, vorzugsweise Thyristoren. Im normalen Betrieb werden die Ventile von einem nicht gezeigten Steuergerät gesteuert

Die Ventile 2 und 5 der Phase T sind als Nebenwegventile gewählt und zu diesem Zweck mit einem zusätzlichen Steuerglied 7 versehen, das im Prinzip eine positive Steuerspannungsquelle ist, die über einen Schalter 8 an die Steuerelektroden der Ventile 2und 5 anschließbar ist

Parallel zur Ventilbrücke liegt ein Überbrückungsschalter U, der als Schnellschalter ausgebildet ist. Dieser Überbrückungsschalter wird in einer nicht näher dargestellten Weise geschlossen, und zwar entweder von einem an/ sich bekannten Fehleranzeiger im Teilstromrichter oder durch manuellen Eingriff, beispielsweise zwecks einer routinemäßigen Überwachung und Wartung. Wenn der Überbrückungsschalter 11 geschlossen wird, übernimmt er den Gleichstrom des Stromrichters und kann im geschlossenen Zustand, beispielsweise von der Spule 12, gehalten werden, die von dem Hauptstrom über den Überbrückungsschalter 11 mit Hilfe eines Strommeßgliedes 13 erregt wird.

Beim Wiedereinschalten des Teilstromrichters wird der Schalter 8 geschlossen, wobei die Ventile 2 und 5 Zündspannung bekommen. Damit die Ventile zünden und den Strom vom Überbrückungsschalter 11 übernehmen können, muß die Anode eine positive Spannung gegenüber der Kathode haben. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß eines der übrigen Ventile, z. B. das Ventil 6, mit einem weiteren Steuerglied 9 versehen ist, das zwischen den Phasen S und Tangeschlossen ist. In F i g. 3 ist eine Halbwelle der Spannung T-S dargestellt, und das Ventil 6 empfängt einen Steuerimpuls nach einem bestimmten Steuerwinkel t/bezogen auf den Nulldurchgang der Spannung T-S. Das Steuerglied 9 kann daher als ein Spannungsniveauindikator aufgebaut sein, der den Nulldurchgang der Spannung von negativen zu positiven Werten erfaßt und der an seiner Ausgangsseite mit einem Verzögerungskreis versehen ist, mit dessen Hilfe der Steuerwinkel d einstellbar ist

Wenn das Ventil 6 einen Steuerimpuls empfängt nachdem die Ventile 2 und 5 bereits Steuerimpulse empfangen haben, kann ein Strom von der Phase 7*der Transformatorwicklung über das Ventil 5, den Überbrückungsschalter U, das Strommeßglied 13 und das Ventil 6 zurück zur Phase 5 des Transformators fließen. Dieser Strom überlagert sich dem Hauptstrom im Überbrückungsschalter 11 in entgegengesetzter Richtung, und da beide Ströme gleich oder nahezu gleich groß werden, wird der resultierende Strom sowohl im Überbrückungsschalter 11 als auch über die Spule 12 zu Null, und der Überbrückungsschalter 11 kann geöffnet werden. Da der Strom über den Überbrückungsschalter 11 nahezu Null ist kann dieser als Schnellschalter arbeiten.

Der vom Stromrichtertransformator gelieferte schnell anwachsende Strom hat den Charakter eines Kurzschlußstromes. Wie aus Fig.3 hervorgeht, sinkt die Spannung T-S schnell auf Null und wechselt ihr Vorzeichen, wobei der Strom von dem Ventil 6 zu dem Ventil 2 kommutiert, so daß die beiden Nebenwegventi- ' Ie 2 und 5 leitend werden und den Hauptstrom vom Überbrückungsschalter 11 übernehmen.

Aus dem Vorstehenden folgt, daß der Steuerwinkel d für das Ventil 6 so bemessen sein muß, daß der Strom über den Überbrückungsschalter 11 Null wird und der Überbrückungsschalter 11 ungefähr zur gleichen Zeit öffnet, zu der der Strom von dem Ventil 6 auf das Ventil 2 kommutiert Hieraus folgt wiederum, daß der Steuerwinkel d von der Größe des Hauptstroms abhängig ist

Wenn der erste Wiedereinschaltungsversuch mißglücken sollte, läßt man den Schalter 8 in geschlossenem Zustand, wodurch automatisch ein neuer Versuch erfolgt, wenn die Spannung T-S positiv wird. Man erhält also automatisch einen Wiedereinschaltungsversuch in jeder Periode der Wechselspannung des Netzes RST. Oft kann es zweckmäßig sein, in Verbindung mit den Schaltelementen 12 und 13 ein Überwachungsglied anzuordnen, welches den Überbrückungsschalter 11 zur Vermeidung seiner Überhitzung durch den Lichtbogen ganz schließt, wenn der Überbrückungsschalter 11 nicht nach einigen Perioden stromlos geworden ist Gleichzeitig muß ein Signal über den mißglückten Wiedereinschaltversuch des Teilstromrichters erzeugt werden, damit entsprechende Maßnahmen getroffen werden können. Versieht man auch das Ventil 3 mit einem entsprechenden Steuerglied 9, so erhält man zwei Wiedereinschaltungsversuche pro Periode.

Nachdem die Nebenwegventile 2 und 5 stromführend geworden sind und der Überbrückungsschalter 11 geöffnet hat, kann der Schalter 8 geöffnet werden und das normale Steuerglied der Ventilbrücke eingeschaltet werden, wodurch der Übergang in den normalen Stromrichterbetrieb erfolgt

'n der obigen Beschreibung sind vorzugsweise Stromrichter mit Halbleiterventilen und ohne besonderes Nebenwegventil behandelt worden. In Stromrichtern mit Ionenventilen ist man, wie erwähnt, in der Regel gezwungen, ein Nebenwegventil vorzusehen, um die Ventilbrücke beim Auftreten von Ventilfehlern zu

entlasten. Dies schließt jedoch nicht aus, daß die Erfindung mit Vorteil auch für Stromrichter mit lonenventilen verwendbar ist. Dabei wird das Nebenwegventil nur beim Ausschalten des Teilstromrichters ausgenutzt, während die Einschaltung des Teilstromrichters nach den oben beschriebenen Grundsätzen der Erfindung erfolgt, d. h. es werden zwei in Reihe geschaltete Ventile als Nebenwegventile ausgenutzt, die den Strom des Überbrückungsschalters übernehmen. Dies bringt einerseits den Vorteil, daß man einen Schnellschalter als Überbrückungsschalter im Überbrückungsschaltglied verwenden kann, und andererseits den Vorteil, daß das Nebenwegventil nur beim Ausschalten des Teilstromrichters benutzt wird, so daß es von einfacher Art sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stromrichteranordnung, bestehend aus mehreren in Reihe geschalteten Teilstromrichtern mit je einem Stromrichtertransformator und je einer Brückenschaltung aus steuerbaren Ventilen und mit je einem gleichstromseitig zur Brückenschaltung parallel liegenden, als Schnellschalter ausgebildeten Überbrückungsschalter, wobei zwei in Reihe geschaltete, zu einer ersten Phase gehörende Ventile jeder Brückenschaltung als Nebenwegventile für den Teilstromrichter dienen und mit einem zusätzlichen Steuerkreis versehen ist, der Dauerzündimpulse an die beiden Nebenwegventile liefert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung der Zündung der beiden Nebenwegventile (2, Jj) bei der Gtromübernahme vom Überbrückungsschalter (11) auf den Teilstromrichter in einer der weiteren Phasen zumindest eines der beiden Ventile (1,4; 3,6) mit einem weiteren Steuerglied (9) zum Zünden dieses Ventils versehen ist und daß diesem Ventil ausschließlich dann ein Zündimpuls zugeführt wird, wenn die verkettete Spannung zwischen der ersten und der weiteren Phase in bezug auf die Durchlaßrichtung des betreffenden Ventils nahe dem Nulldurchgang von Plus nach Minus ist, und zwar in. einem solchen Abstand (180° -d) vom Nulldurchgang, daß die Größe der verketteten Spannung ausreicht, den Strom über den Überbrückungsschalter (U) zu Null zu machen.

2. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Überbrückungsschalter (Ii) ein Strommeßglied (13) geschaltet ist, welches beim Absinken des Stromes 3s über den Überbrückungsschalter (11) unter einen bestimmten niedrigen Wert die öffnung des Überbriickungsschalters (11) bewirkt

3. Stromrichteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit dem Strommeßglied (13) ein Überwachungsglied vorgesehen ist, welches eine vollständige Schließung des Überbrückungsschalters (11) bewirkt, wenn der Strom über denselben nach mehreren erfolglosen Stromübergabeversuchen nicht zu Null wird.