DE2549019A1 - Anordnung zur schnellabschaltung eines verbraucherstromes - Google Patents

Anordnung zur schnellabschaltung eines verbraucherstromes

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DE2549019A1 DE19752549019 DE2549019A DE2549019A1 DE 2549019 A1 DE2549019 A1 DE 2549019A1 DE 19752549019 DE19752549019 DE 19752549019 DE 2549019 A DE2549019 A DE 2549019A DE 2549019 A1 DE2549019 A1 DE 2549019A1
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
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    • HELECTRICITY
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    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/44Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the rate of change of electrical quantities
    • H02H3/445Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the rate of change of electrical quantities of DC quantities

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

  • "Anordnung zur Schnell abschaltung eines
  • Verbraucherstromes" Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Schnellabschaltung eines Verbraucherstromes an der Gleichstromseite eines Thyristorstromrichters durch Thyristorzwangslöschung.
  • Anordnungen zur Schnellabschaltung eines Verbrauchergleichstromes durch Thyristorzwangslöschung mittels eines Kommutierungsstromzweiges mit einem Löschthyristor und einem Löschkondensator oder einem i,öschtransformator sind als zwangskommutierte Thyristorgleichstromschalter bekannt z .3.
  • durch DT-PS 1 262 344 bzw. durch die DT-AS 2 063 193. Mittels derartiger Gleichstromschalter sind Gleichströme innerhalb einer Kurzzeitdauer von 10 bis etwa 50 /us, je nach Höhe des Gleichstromes und der Gleichspannung, abschaltbar.
  • Durch die DU-AS 1 488 909 ist eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bekannt, welche als Schutzschalteinrichtung eines Stromrichters vorgesehen ist. Demnach ist ein Stromzweig mit einem Thyristor und einem Kondensator an der Gleichstromseite eines Thyristorwechselrichters derart angeordnet, daß durch einen für den Wechselrichter unerwünscht hohen Gleichstrom der Thyristor gezündet wird und dem Wechselrichter an der Gleichstromseite parallel geschaltet wird. Dadurch, daß der jeweils stromleitende Thyristor des Wechselrichters hierbei gelöscht wird, wirkt diese Anordnung mit dem Thyristor und dem Kondensator als den Thyristoren des Wechselrichters gemeinsamer Eommutierungsstromzweig nach Art einer Summenlöschung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wie ein zwangskommutierter Thyristorgleichstromschalter wirkende Anordnung vorzuweisen, mit welcher eine beschleunigte Schnellabschaltung eines Verbrauchergleichstromes möglich ist.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Anordnung der eingangs genannten Art in Verbindung mit einem Thyristorstromrichter zu lösen und zwar dadurch, daß der Thyristorstromrichter ein an sich bekannter gesteuerter Gleichrichter ist mit zur Schnellabschaltung des Verbrauchergleichstromes zwangsgelöschten Thyristoren und einem diesen Thyristoren gemeinsamen Kommutierungsstromzweig mit einem Löschthyristor und einem Löschkondensator, welcher Stromzweig beim Zünden des Löschthyristors dem Stromverbrauoher über den jeweils stromleitenden zwangsgelöschten Thyristor des gesteuerten Gleichrichters parallelschaltbar ist.
  • Der Kommutierungsstromzweig ist einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß einerseits mit den Phasenleitern der Wechselstromseite des gesteuerten Gleichrichters über Je eine in der Durchlaßrichtung des Löschthyristors gepolte Gleichrichterdiode verbunden und andererseits mit den korrespondierenden nicht zwangsgelöschten Thyristoren eines vollgesteuerten oder mit den ungesteuerten Ventilen des halbgesteuerten Gleichrichters über eine den Verbrauchergleichstrom führende Schwingdrossel verbunden.
  • Ein durch die Erfindung erzielter Vorteil ist darin zu sehen, daß zur Schnellabschaltung eines durch den gesteuerten Gleichrichter erzeugten Gleichstromes ein besonderer Thyristorgleichstromschalter im Verbraucherstromkreis überflüssig wird.
  • Einzelheiten der Erfindung sowie auch weitere Vorteile derselben sind der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur 1 der Zeichnung zu entnehmen.
  • Beschrieben und in der Figur 1 dargestellt ist eine Abschaltanordnung mit einem halbgesteuerten Gleichrichter 1 in Drehstrombrückenschaltung und einem Gleichstromverbraucher 2, eine Gasentladungsstrecke, in welcher in den Entladungsraum ein Gut, z.B. Maschinenteile aus Stahl eingebracht ist, an dessen Oberfläche eine stickstoffhaltige Schicht abgeschieden werden soll.
  • Es muß z.B. während des Vorganges verhindert werden, daß das behandelte Gut durch energiereiche tberschläge gefährdet wird. Wenn im Entladungsraum ein Überschlag entsteht, soll die Entladungsstrecke (der Gleichstromverbraucher 2) in extrem kurzer Zeit vom speisenden Drehstromnetz RST getrennt werden. Dies aber ist mittels eines in einer Verbraucherzuleitung liegenden zwangsgelöschten Thyristorgleichstromschalters bekannter Art nicht möglich.
  • Hohe Betriebsspannungen verlangen die Verwendung von hyristoren bei welchen entsprechend lange Schonzeiten vorgegeben werden müssen, wodurch dann die Abschaltzeit größer als 50 zur lang werden kann.
  • Die für Schnellabschaltungen des Gleichstromverbrauchers 2 zu verwendende Anordnung enthält einen halbgesteuerten Gleichrichter 1 mit drei Thyristoren 11, 12, 13 und drei ungesteuerte Ventile, also Gleichrichterdioden 14, 15, 16.
  • Die drei Thyristoren sind mittels eines gemeinsamen Kommutierungsstroszweiges 3 mit einem Löschthyristor 31 und einem Ioschkondensator 32 zwangsgelöscht. Der Verbraucher 2 ist an der Gleichstromseite des Gleichrichters 1 angeschlossen. Über drei Gleichrichterdioden 33, 34, 35 ist der Stromzweig 3 einerseits mit den drei Phasenleitern r, s, t eines Drehstromnetzes RST an der Wechselstromseite des Gleichrichters 1 verbunden. Die drei Gleichrichterdioden sind in Durchlaßrichtung des Löschthyristors 31 gepolt.
  • Über eine den Verbraucherstrom führende Schwingdrossel D ist der Stromzweig 3 andererseits mit den Anoden der drei ungesteuerten Ventile 14, 15, 16 verbunden. Dem Stromverbraucher 2 ist eine gegen die Richtung des Verbraucherstromes gepolte Diode 21 als Löschhilfe parallelgeschaltet, damit der jeweils stromleitende Thyristor sicher umgepolt wird. Ii Koinmutierungsstromzweig 3 kann dem Löschthyristor 31 eine kleine Drossel 36 zur Begrenzung des Kommutierungsstromanstiegs vorgeordnet sein. Diese Drossel kann eine mindestens zehnmal geringere Induktivität als die Schwingdrossel D haben. Die Begrenzung des Stromanstiegs durch die Drossel 36 kann so festgelegt werden, daß bei einem Kurzschluß des Verbrauchers genügend Zeit zur Erfassung des Kurzschlusses verbleibt. Ferner wird durch die Drossel 36 die Geschwindigkeit der Stromtommutierung festgelegt. Dem Löchkondensator 32 ist eine nicht dargestellte Ladeschaltung zugeordnet,und 32 wird auf die in Figur 1 mgedeutete Polarität geladen. Seine Kapazität soll groß, die gespeicherte Spannung soll klein sein. Dadurch wird nach der Umschwingung des Kondensators dessen Spannung klein.
  • Bildet sich bei der Einspeisung des Verbrauchers 2 ein energiereicher Überschlag aus, der zu einem kräftigen Stromanstieg führt, und wird der Verbraucherstrom mittels eines auf Stromanstieg ansprechenden Stromsensors ständig überwacht, welcher beim Ansprechen einen den Löschthyristor 31 zündenden Impulsgeber in Betrieb setzt, so wird infolge des Stromanstiegs der Thyristor 31 gezündet.
  • Uber den gezündeten Thyristor 31 und den Löschkondensator 32 wird nun der jeweils stromleitende Thyristor (z.B. der Thyristor 13) des halbgesteuerten Gleichrichters 1 gelöscht. Beim Zünden des Löschthyristors 31 wird, noch bevor der Thyristor 13 gelöscht ist, der stromleitend werdende Kommutierungsstromzweig 3 über den Thyristor 13 dem Stromverbraucher 2 parallelgeschaltet, wodurch die Spannung des Verbrauchers zusammenbricht, Wird hierbei die Plus-Schiene + des Verbrauchers negativer als die Minusschiene -, führt die Hilfsdiode 21 an Stelle des Verbrauchers 2 den aus dem Löschkondensator 32 fließenden Entladestrom, welcher den Thyristor 17 ioscht, Hierdurch wird der Verbraucher schneller stromfrei/beim Abschalten mittels eines zwangskommutierten Thyristorgleichstromschalters bekannter Art. Der Kondensator 32 wird schließlich mit Hilfe der Schwingdrossel D über das ungesteuerte Ventil 15, die Gleichrichterdiode 35 und den Löschthyristor 31 umgeladen. Die Drossel D ist nicht nur Schwingdrossel, sondern ist auch zur Begrenzung des Kommutierungsstromes vorgesehen und entsprechend zu bemessen. Der Drossel kann eine einseitig leitende RC-Beschaltung mit einem Dämpfungswiderstand parallel zum Kondensator eines Reihen-RC-Gliedes zugeordnet sein, damit die nach einem Löschvorgang in D gespeicherte Energie in diesen Kondensator gebracht wird. Kondensator 32 kann dann fur eine noch niedrigere Spannung ausgelegt werden.
  • Nachstehend sei noch auf die Figur 2 der Zeichnung Bezug genommen, in welcher die Kurven a) und b) den zeitlichen Verlauf der Umladespannung U32 des Kondensators 32 bei fließendem Laststrom und bei Leerlauf und die Kurve c) den zeitlichen Verlauf der Ladespannung des Kondensators darstellt.
  • Die Zeit ts in Figur 2 ist die Entladezeit des tondensators 32 und heißt Schonzeit der Anordnung. ts wird länger als die Freiwerdezeit eines zu löschenden hyristors gewählt. Mit Uc ist die Spannung, auf welche der itöschkondensator 32 vor einem Löschvorgang geladen wird, bezeichnet, und mit Uo die Amplitude der Netzspannung.
  • Uc wird zweckmäßig kleiner als Uo gewählt.
  • Die Schonzeit ts läßt sich für den Fall, daß kein Verbraucherstrom fließt (I=O), durch den zeitlichen Verlauf der Umladespannung des Löschkondensators nach Kurve b) von Figur 2 darstellen.
  • Sie beginnt beim Zünden des Löschthyristors 31 und ist beendet, wenn die Kondensatorspannung U32 und somit die Anodenspannung des löschenden Thyristors 13 positiv wird. Eine Verkürzung der Schonzeit ts ergibt sich, wenn Verbraucherstrom fließt, welcher über die Schwingdrossel D in den Gleichrichter 1 zurückfließt. Beim Zünden des Löschthyristors 31 wird der Verbraucherstrom I sozusagen schlagartig von der Last 2 auf den töschkondensator 32 kommutiert, wodurch an der Drossel D eine der Ladespannung Uc von 32 entgegengerichtete Spannung entsteht, die im Schwingkreis 32, D, 16, 35, 31 eingeprägt ist. Folglich erhält die Umladespannung U32 den in Figur 2 gezeigten Verlauf a), der deutlich früher durch Null geht als der Verlauf b).
  • Die entsprechend kürzere Schonzeit ist mit t5' bezeichnet. Der Spannungsverlauf a) ergibt sich durch Überlagerung des Spannungsverlafes b) mit einen eine entgegengesetzte Aufladung des Kondensators 32 darstellenden Spannungsverlauf c) nach Figur 2.
  • Dadurch daß beim Zünden des Löschthyristors der Verbraucher 2 praktisch kurzgeschlossen wird, ist die Abschaltzeit beim Abschalten eines unerwiinscht stark ansteigenden Gleichstromes soweit verkürzt, daß sie kaum noch länger als die Durchschaltzeit des Löschthyristors 31 ist.

Claims (2)

  1. Patentansrüche Anordnung zur Schnell abschaltung eines Verbraucherstromes an der Gleichstromseite eines Thyristorstromrichters durch Thyristorzwangslöschung, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristorstromrichter ein an sich bekannter gesteuerter Gleichrichter (1) ist mit zur Schnellabschaltung des Verbrauchergleichstromes swangsgelöschten Thyristoren (11, 12, 13) und einem diesen Thyristoren gemeinsamen gommutierungsstromzweig (3) mit einem Löschthyristor (31) und einem Löschkondensator (32), welcher Stromzweig (3) beim Zünden des Löschthyristors dem Stromverbraucher (2) über den jeweils stromleitenden zwangsgelöschten Thyristor des gesteuerten Gleichrichters (1) paralleischaltbar ist.
  2. 2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koinmutierungsstromzweig (3) einerseits mit den Phasenleitern (r,s,t) der Wechselstromseite des gesteuerten Gleichrichters (1) über je eine in der Durchlaßrichtung des Löschthyristors (31) gepolte Gleichrichterdiode (33, 34, 35) verbunden ist, und andererseits mit den korrespondierenden nicht zwangsgelöschten Xhyristoren eines vollgesteuerten oder mit den nicht gesteuerten Ventilen (14, 15, 16) eines halbgesteuerten Gleichrichters über eine den Verbrauchergleichstrom und den Kommutierungsstrom führende Schwingdrossel (D) verbunden ist.
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DE2549019B2 DE2549019B2 (de) 1980-04-10
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2112737A2 (de) * 2008-04-21 2009-10-28 AEG Power Solutions B.V. Schaltung zum Schutz zumindest eines Gleichstromnetzes mit Gleichstromverbrauchern gegen Überspannung

Cited By (4)

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EP2112737A2 (de) * 2008-04-21 2009-10-28 AEG Power Solutions B.V. Schaltung zum Schutz zumindest eines Gleichstromnetzes mit Gleichstromverbrauchern gegen Überspannung
US8369050B2 (en) 2008-04-21 2013-02-05 Aeg Power Solutions B.V. Circuit for protecting a DC network with DC loads against overvoltage
EP2112737A3 (de) * 2008-04-21 2014-01-01 AEG Power Solutions B.V. Schaltung zum Schutz zumindest eines Gleichstromnetzes mit Gleichstromverbrauchern gegen Überspannung
DE102008020030B4 (de) 2008-04-21 2022-05-19 Aeg Power Solutions Gmbh Schaltungsanordnung mit einem Gleichrichter und einer Schaltung zum Schutz zumindest eines an die Schaltungsanordnung anschließbaren Gleichstromnetzes mit Gleichstromverbrauchern gegen Überspannung

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DE2549019C3 (de) 1980-11-27

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