DE2634490B2 - Circuit arrangement for monitoring fuse elements and for protecting the semiconductors of a converter - Google Patents

Circuit arrangement for monitoring fuse elements and for protecting the semiconductors of a converter

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DE2634490B2 DE19762634490 DE2634490A DE2634490B2 DE 2634490 B2 DE2634490 B2 DE 2634490B2 DE 19762634490 DE19762634490 DE 19762634490 DE 2634490 A DE2634490 A DE 2634490A DE 2634490 B2 DE2634490 B2 DE 2634490B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Sicherungselementen und zum Schutz der Halbleiter eines Stromrichters vor Überspannung, wobei jedem Sicherungselement ein von einer Stromquelle gespeister Anzeigestromkreis mit je einem Anzeigeorgan sowie je einem elektronischen Schaltmittel zugeordnet ist, das über einen Impulsübcxtrager an das Sicherungselement angeschlossen ist, ferner allen Sicherungselementen des Stromrichters gemeinsam ein Auslösestromkreis mit ebenfalls einem elektronischen Schaltmitte! durch Impulsübertrager zugeordnet ist.The invention relates to a circuit arrangement for monitoring fuse elements and to Protection of the semiconductors of a converter against overvoltage, with each fuse element one of a power source fed display circuit each with a display element and an electronic one Switching means is assigned, which is connected to the fuse element via a pulse transmitter, Furthermore, all fuse elements of the converter share a trip circuit with also one electronic switching center! through pulse transmitter assigned.

Eine Schaltungsanordnung mit entsprechender Zuordnung von Anzeigestromkreisen sowie auch Zuordnung eines gemeinsamen Auslösstromkreises durch Impulsübertrager zur gleichzeitigen ÜberwjL-'. chung mehrerer Sicherungselemente ist durcn die DE-PS 12 51426 bekannt Bei dieser Anordnung ist jedem Sicherungselement eines Stromrichters ein Anzeigestromkrei» mit je einer Kontrollampe sowie je einem Thyristor durch je einen ImpulsübertragerA circuit arrangement with a corresponding assignment of display circuits as well Assignment of a common tripping circuit by means of a pulse transmitter for simultaneous monitoring. chung several fuse elements is known from DE-PS 12 51426. In this arrangement Each fuse element of a converter has a display circuit »with a control lamp and each a thyristor by a pulse transformer each

tu zugeordnet Es sind die in der Anordnung beteiligten Anzeigestromkreise insgesamt an einer gemeinsamen Speisestromquelle angeschlossen. Gemeinsam ist ein mechanisches Relais als Schaltmittel eines Auslösestromkreises vorgesehen.tu assigned There are those involved in the arrangement Display circuits in total on a common Supply current source connected. What they have in common is a mechanical relay as the switching means of a tripping circuit intended.

ii Das Aufleuchten einer Kontrollampe beim Durchschlagen eines Slicherungselementes ist bei dieser Schaltungsanordnung von dem Einschalten eines Stromes im Auslösestromkreis über den Thyristor des zugeordneten Anzeigestromkreises abhängig gemachtii The lighting up of a control lamp when penetrating of a fuse element is in this circuit arrangement from switching on a Current in the tripping circuit made dependent on the thyristor of the assigned display circuit

.'ο Wegen der in dien Auslösestromkreisen zu verwendenden Relais lieijt bei der vorangehend in Betracht gezogenen bekannten Schaltungsanordnung die Verzögerung bei der Auslösung, beispielsweise einer Stromrichterabschaltung, im Falle eines Sicherungsdurch-.'ο Because of the tripping circuits to be used in the In the known circuit arrangement considered above, the relay lies in the delay when tripping, for example a converter shutdown, in the event of a fuse breakthrough

r> schlage in der Größenordnung von Millisekunden. Hierbei sind Halbleiter wie z. B. die Thyristoren eines Stromrichters hohen Überspannungen, die infolge eines Durchschlags eines Sicherungselementes entstehen können, schutzlos ausgesetztr> suggests on the order of milliseconds. Here are semiconductors such. B. the thyristors of a Converter high overvoltages that arise as a result of a breakdown of a fuse element can, exposed without protection

in Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art zur Überwachung von Sicherungselementen aufzuzeigen, bei welcher die Anzeigestromkreise und der Auslösestromkreis bei Durchschlagen eines damit ■ überwachten Sicherungselementes unabhängig voneinander aktiviert werden. Hierdurch sind die Voraussetzungen zu schalFfen, um bei einer betreffenden Schaltungsanordnung den Auslösestromkreis im Falle eines Durchschlags praktisch verzögerungsfrei zuThe invention is now based on the object of a Show circuit arrangement of the type described above for monitoring fuse elements, in which the display circuits and the trigger circuit when one of them breaks down ■ monitored security element are activated independently of each other. This creates the prerequisites to sleep to with a concerned Circuit arrangement to the trigger circuit in the event of a breakdown practically without delay

4(i aktivieren und die Schaltungsanordnung somit auch zum Schutz der Halbleiter eines Stromrichters und nicht nur eines Stromrichters verfügbar zu machen.4 (i activate and the circuit arrangement as well to protect the semiconductors of a converter and not just a converter.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Kennzeichnungsmerkmale des Patentanspruchs 1 gelöst DieAccording to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1

v, Verwendung eine« ÄC-Gliedes bei einer Sicherungsüberwachung ist aus der DE-AS 12 44 948 an sich bekannt. v, the use of a "C element" in a fuse monitoring is known from DE-AS 12 44 948 per se.

Zur Überwachung von Sicherungselementen in parallelen Stromzweigen, wie zum Beispiel Stromzwei-For monitoring fuse elements in parallel branches, such as two

rM ge einer und derselben Phase eines Stromrichters, ist einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung entsprechend je ein Anzeigestromkreis den Sicherungselementen der parallelen Stromzweige von jeweils einer Phase über einen Summierungsimpulsübertrager bekannter r M ge one and the same phase of a converter, according to a further embodiment of the invention, a respective display circuit is known to the fuse elements of the parallel current branches of one phase each via a summation pulse transformer

y> Art mit für diese Sicherungselemente gesonderten Eingangswicklungen und einer gemeinsamen Ausgangswicklung zugeordnet y> type with separate input windings for these fuse elements and assigned to a common output winding

Einer besonderen Ausbildung der Erfindung gemäß liegen der Eingangswicklung eines Impulsübertragers b(i zusätzlich ein ohmi.cher Widerstand und der Ausgangswicklung eine mit der ersten und der zweiten Halbleiterdiode gleichsinnig gepolte Zenerdiode parallel, um am Impulstransformator etwa auftretende Überspannungen zu begrenzen.According to a special embodiment of the invention, the input winding of a pulse transformer is located b (i additionally an ohmic resistor and the output winding a Zener diode polarized in the same direction as the first and the second semiconductor diode in parallel, in order to limit any overvoltages that may occur on the pulse transformer.

hr> Zur verzögerungsfreien Aktivierung des Auslösestromkreises sind schließlich noch einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß rein elektronische Schaltmitte! wie Flip-Flop-Schaltkreise als Schaltmittel h r > For the delay-free activation of the tripping circuit, there are finally a further embodiment of the invention according to purely electronic switching means! like flip-flop circuits as switching means

.des Auslösestromkreises sowie auch der Anzeigestromkreise zu verwenden.. of the tripping circuit as well as the display circuits to use.

Weitere Einzelheiten zur Erfindung und auch hierdurch erreichte Vorteile gehen aus <£er nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor. r>Further details of the invention and also advantages achieved thereby emerge from the following description of an exemplary embodiment. r >

In der Zeichnung ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von drei Sicherungselementen, die l>ei einem Stromrichter in Dreiphasen-Sternschaltung als Halbleitersid/crungen für drei Thyristoren verwendet sind, dargestellt, welche Anordnung auch zum Schutz u> dieser Thyristoren vor Oberspannungen geeignet istThe drawing shows a circuit arrangement for monitoring three fuse elements, the l> ei a converter in three-phase star connection is used as semiconductor connections for three thyristors are shown, which arrangement also to protect u> this thyristor is suitable for high voltages

Die drei Sicherungselemente 1, 2, 3 liegen in Reihenschaltung mit je einem Thyristor in den drei Phasenstromzweigen des nicht dargestellten Stromrichters. An jedem Sicherungselement ist ein Stromkreis r> angeschlossen, in welchem ein als Impulsfilter dienendes Parallel-ÄC-Glied 11, 21, 31 und ein ohmscher Widerstand 12,22,32 sowie auch die Eingangswicklung eines Impulsübertragers 13, 23, 33 in Reihenschaltung liegen. An der Ausgangswicklung eines jeden Impuls- >o Übertragers sind zwei Stromkreise in Parallelschaltung angeschlossen, und zwar ein erster Stromkreis, in welchem eine erste Halbleiterdiode 14, 24, 34, ein als Schaltmittel dienender Flip-Flop-Schaltkreis 15, 25, 55, ein ohmscher Widerstand 16, 26, 36 und eine als Anzeigeorgan dienende Leuchtdiode 17, 27, 37 in Reihenschaltung liegen (Anzeigestromkreis), und ein zweiter Stromkreis, in welchem eine zweite Halbleiterdiode 18, 28, 38 und ein ebenfalls als Schaltmittil dienender Flip-Flop-Schaltkreis 19 in Reihenschaltung in liegen. Die drei zweiten Stromkreise enthalten den Schaltkreis 19 gemeinsam und sind zu einem Auslösestromkreis zusammengeschaltet, wobei diese zweiten Stromkreise dem Eingang des Schaltkreises 19 parallelgeschaltet sind. Dem Flip-Flop-Schaltkreis ist eine Stufe j> 20 zur Impulsaufbereitung für die Ansteuerung der erwähnten Thyristoren des Stromrichters nachgeordnet. Ein jeder Impulsübertrager 13,23,33 ist mit einem ohmschen Widerstand rl, rl, r3 über der Eingangswicklung und mit einer Zenerdiode Zi, Z2, ZZ über der Ausgangswicklung beschältet Diese Beschallung ist zur Amplitudenbegrenzung der Spannungsimpulse vorgesehen, die beim Auftreten der Lichtbogenspannung eines durchschlagenden Sicherungselementes entstehen. Alle Halbleiterdioden 14,24,34 und 18,28,38 sind v, so gepolt, daß sie für einen beim Durchschlagen eines Sicherungselementes entstehenden Spannungsimpuls durchlässig sind. Die Zenerdioden Zl, Z2, Z3 sind wie die Halbleiterdioden gepolt, so daß sie dutch einen Spannungsimpuls in der Zenerrichtung beaufschlagt werden. Die drei Anzeigestromkreise werden aus einer gemeinsamen Gleichstromquelle Q über einen als Löschtaste dienenden Ruhekontakt L eingespeist.The three fuse elements 1, 2, 3 are connected in series, each with a thyristor, in the three phase current branches of the converter (not shown). A circuit r> is connected to each fuse element, in which a parallel AC element 11, 21, 31 and an ohmic resistor 12, 22, 32 as well as the input winding of a pulse transformer 13, 23, 33 are connected in series. Two circuits are connected in parallel to the output winding of each pulse transformer, namely a first circuit in which a first semiconductor diode 14, 24, 34, a flip-flop circuit 15, 25, 55 serving as switching means Ohmic resistance 16, 26, 36 and a light-emitting diode 17, 27, 37 serving as a display element are connected in series (display circuit), and a second circuit in which a second semiconductor diode 18, 28, 38 and a flip-flop also serving as a switching device Circuit 19 are connected in series in. The three second circuits contain the circuit 19 together and are interconnected to form a trigger circuit, these second circuits being connected in parallel to the input of the circuit 19. The flip-flop circuit is followed by a stage j> 20 for pulse processing for controlling the aforementioned thyristors of the converter. Each pulse transmitter 13,23,33 is wired with an ohmic resistance rl, rl, r3 over the input winding and a Zener diode Zi, Z2, ZZ over the output winding Security element arise. All semiconductor diodes 14,24,34 and 18,28,38 are v poled so that they are transparent to a generated during the strike through a fuse element voltage pulse. The Zener diodes Z1, Z2, Z 3 are polarized like the semiconductor diodes, so that they are acted upon by a voltage pulse in the Zener device. The three display circuits are fed from a common direct current source Q via a normally closed contact L serving as a cancel button.

Solange alle Sicherungselemente intakt sind, bleiben die über die Eingangswicklungen der Impulsübertrager 13, 23, 33 führenden Primärstiromkreise nahezu spannungsfrei und es werden in die Anzeigestromkreise sowie auch in den gemeinsamen Auslösestrom keine Spannungsimpulse übertragen. Schlägt nun eins von den drei Sicherungselementen 1, 2, 3 infolge einer Betriebsstörung durch Oberstrom im; Stromrichter durch, dann tritt an dem betreffenden Sicherungselement, beispielsweise an 2, die Lichtbogenspannung mit steller Vorderflanke auf. Durch das Impulsfilter 21 und den ohmschen Widerstand r2 wird die Impulsflanke als kurzer scharfer Impuls mit einer im Verhältnis der ohmschen Widerstände /-2 zu r2 und 22 verminderten Amplitude der Eingangswicklung des Impulsübertragers 23 zugeführt Dieser Spannungsimpuls wird von der Ausgangswicklung des Übertragers 23 einmal über die erste Diode 24 in den Anzeigestromkreis mit dem Schaltkreis 25, dem ohmschen Widerstand 26 und der Leuchtdiode 27 übertragen. Durch den Spannungsimpuls wird der Flip-Flop-Schaltkreis 25 eingeschaltet und dadurch der Anzeigestromkreis aktiviert, so daß ein Strom über die Leuchtdiode 27 fließt, der diese zum Aufleuchten bringt Damit wird das Durchschlagen des Sicherungselementes 2 sichtbar und sogar fortdauernd angezeigt bis die Löschtaste geöffnet wird. Von der Ausgangswicklung des Übertragers 23 wird gleichzeitig des weiteren der beim Durchschlagen des Sicherungselementes 2 an der Ausgangswicklung des Übertragers 23 entstehende Spannungsimpuls über die zweite Diode 28 in den Auslösestromkreis mit dem gemeinsamen Flip-Flop-Schaltkreis 19 übertragen, wobei auch dieser Schaltkreis eingeschaltet wird und ein Spannur.gsblock der linpulsaufbereitungsstufe 20 zugeleitet wird. Der entstehende Spannungsimpuls kann durch die Impulsaufbereitung zum Beispiel in der Weise umgesetzt werden, daiß er die Ansteuerung aller drei Stromrichterthyristoren unmittelbar stillsetzt, so daß der Stromrichter ganz außer Betrieb gesetzt wird. Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung und den verwendeten Flip-Flop-Schaltkreisen kann der Stromrichter beim Entstehen eines auch nur von einem durchschlagenden Sicherungselement ausgehenden Spannungsimpuls mit sehr geringer Verzögerung außer Betrieb gesetzt werden. Da diese Verzögerung höchstens einige Hundertstel Millisekunden beträgt können sich Überspannungen infolge eines Sicherungsdurchschlags in einer beliebigen Stromrichterphase nicht mehr auf die Thyristoren sowie andere spannungsgefährdete Elemente des Stromrichters auswirken, weil diese schon vor dem Entstehen von Überspannungen spannungsfrei werden.As long as all safety elements are intact, the primary current circuits leading through the input windings of the pulse transformers 13, 23, 33 remain almost voltage-free and no voltage pulses are transmitted to the display circuits or to the common trigger current. If one of the three fuse elements 1, 2, 3 strikes as a result of a malfunction due to overcurrent in the; Converter through, then occurs at the relevant fuse element, for example at 2, the arc voltage with the leading edge on. Through the pulse filter 21 and the ohmic resistor r2 , the pulse edge is fed to the input winding of the pulse transformer 23 as a short, sharp pulse with an amplitude reduced in the ratio of the ohmic resistances / -2 to r2 and 22 First diode 24 in the display circuit with the circuit 25, the ohmic resistor 26 and the light-emitting diode 27 transferred. The voltage pulse turns on the flip-flop circuit 25 and thereby activates the display circuit, so that a current flows through the light-emitting diode 27, causing it to light up . At the same time, from the output winding of the transformer 23, the voltage pulse that occurs when the fuse element 2 breaks down on the output winding of the transformer 23 is transmitted via the second diode 28 into the tripping circuit with the common flip-flop circuit 19, this circuit also being switched on and a Spannur.gsblock of the pulse processing stage 20 is fed. The resulting voltage pulse can be converted by the pulse processing, for example, in such a way that it immediately stops the control of all three converter thyristors, so that the converter is completely put out of operation. With the circuit arrangement described and the flip-flop circuits used, the converter can be put out of operation with a very short delay if a voltage pulse is generated, even from a breaking fuse element. Since this delay is at most a few hundredths of a millisecond, overvoltages as a result of a fuse breakdown in any converter phase can no longer affect the thyristors or other voltage-endangered elements of the converter, because they are de-energized before overvoltages occur.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung zur Überwachung von Sicherungselementen und zum Schutz der Halbleiter eines Stromrichters vor Überspannung, wobei jedem Sicherungselement ein von einer Stromquelle gespeister Anzeigestromkreis mit je einem Anxeigeorgan sowie je einem elektronischen Schaltmittel zugeordnet ist, das über einen Inpulsübertrager an das Sicherungselement angeschlossen ist, ferner allen Sicherungselementen des Stromrichters .gemeinsam ein Auslösestromkreis mit ebenfalls einem elektronischen Schaltmittel durch Impulsübertrager zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Impulsfilter (11, 12; 21, 22; 31, 32) mit einem Paraüel-ÄC-Glied in der Anschlußverbindung von jeder Eingangswicklung der Impulsübertrager (13,23,33) zu einen der Sicherungselemente (1,2,3) liegt, und daß an die Ausgangswicklungen der zur Überwachung der Sicherungselemente des Stromrichters verwendeten Impulsübertrager (13, 23, 33) erstens über je eine erste für Überwachungsimpulse durchlässig gepolte Halbleiterdiode (14,24,34) je ein Anzeigestromkreis angeschlossen ist und daß zweitens Ober je eine zweite, ebenso wie die erste gepolte, Halbleiterdiode (18, 28, 38) das elektronische Schaltmittel (19) des gemeinsamen Auslösestromkreises parallel angeschlossen ist.1.Circuit arrangement for monitoring fuse elements and for protecting the semiconductors of a converter from overvoltage, each fuse element being assigned a display circuit fed by a power source, each with an alarm device and electronic switching means connected to the fuse element via a pulse transmitter, as well as all Fuse elements of the converter .gemeinsam a tripping circuit with also an electronic switching means is assigned by a pulse transmitter, characterized in that a pulse filter (11, 12; 21, 22; 31, 32) with a Paraüel-ÄC-member in the connection of each input winding the pulse transmitter (13,23,33) is connected to one of the fuse elements (1,2,3), and that to the output windings of the pulse transmitter (13, 23, 33) used to monitor the fuse elements of the converter, firstly, via a first one for monitoring pulses permeable polarized semiconductor di ode (14,24,34) each a display circuit is connected and that, secondly, a second, as well as the first polarized, semiconductor diode (18, 28, 38) the electronic switching means (19) of the common trigger circuit is connected in parallel. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherungselementen von parallelen Stromzweigen jeweils einer Phase des Stromrichters ein Anzeigestromkreis über einen Summierungsimpulsübertrager bekannter Art mit für diese Sicherungselemente gesonderten Eingangswicklungen und einer gemeinsamen Ausgangswicklung zugeordnet ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that securing elements of parallel Current branches of one phase of the converter each have a display circuit via one Summation pulse transformer of known type with separate input windings for these fuse elements and is assigned to a common output winding. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswicklung eines Impulsübertragers (13, 23, 33) zusätzlich dn ohmscher Widerstand und der Ausgangswicklung eine mit der ersten (14, 24, 34) und der zweiten Halbleiterdiode (18, 28, 38) gleichsinnig gepolte Zenerdiode (Z 1, Z2, Z3) parallelliegen.3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the input winding of a pulse transformer (13, 23, 33) additionally dn ohmic resistance and the output winding one with the first (14, 24, 34) and the second semiconductor diode (18, 28, 38 ) Zener diodes (Z 1, Z2, Z3) with the same polarity are parallel. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Flip-Flop-Schaltkreise als elektronische Schaltmittel (19, 15, 25, 35) des Auslösestromkreises sowie auch der Anzeigestromkreise verwendet sind.4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that flip-flop circuits as electronic Switching means (19, 15, 25, 35) of the tripping circuit and also of the display circuits are used. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Leuchtdioden (17, 27, 37) als Anzeigeorgane der Anzeigestromkreise verwendet sind.5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that light-emitting diodes (17, 27, 37) as Display organs of the display circuits are used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2506949A1 (en) * 1981-03-05 1982-12-03 Westinghouse Electric Corp FUSE CUTTING DETECTOR WITH CONTINUOUS USEFUL EFFECT AND EXCITATOR COMPRISING SAME
DE3515773A1 (en) * 1985-05-02 1985-09-19 Grundmann, Ernst H., 4005 Meerbusch Electronic fuse monitor

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