DE2856268A1

DE2856268A1 - Gleichstromversorgung

Info

Publication number: DE2856268A1
Application number: DE19782856268
Authority: DE
Inventors: Nagataka Seki
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1979-06-28
Also published as: DE2856268C2; CH634446A5; SE7813058L; SE436673B; US4212054A

Description

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Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

— £" ^, Registered Representatives

before the European Patent Office

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha,

Möhlstraße 37 Kawasaki-shi, Japan D-8000 München 80

Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

2 7. Dez. 1978

53P766-2

Gleichstromversorgung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Gleichstromversorgung mit Glättungskreis, bestehend aus einer Gleichstrom-Drossel und einem Parallel-Kondensator. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Gleichstromversorgung, die vor einem bei Lastkurzschluß (load short-circuiting) entstehenden überstrom geschützt ist.

Bei einer bisherigen Gleichstromversorgung der Art gemäß Fig. 1 wird ein Wechselstrom- oder -Spannungsausgang von einer Wechselstromversorgung 1 durch einen Thyristorgleichrichter 2 mit Thyristoren S1 bis S6 in einen Gleichstromausgang umgewandelt. Dabei werden die pulsierenden Komponenten des Gleichstromausgangs durch einen Glättungskreis aus einer Gleichstrom-Drossel(spule) 3 und einem Parallel-Kondensator 4 ausgefiltert, und der geglättete Gleichstromausgang wird an Klemmen 5 und 6 abgegeben. Die Gleichstromversorgung nach Fig. 1 wird im Betrieb häufig mit ihren Klemmen 5 und 6 an die Klemmen eines Wechselrichters 7 mit Hauptthyristoren S7 bis S10 sowie flywheel-Dioden D1-D4 (flywheel diodes) ange-

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schlossen, um einer Last 10 Wechselstrom zuzuführen.

Dabei ist der Lastleistungsfaktor (load power factor) des Wechselrichters 7 kleiner, weshalb der Ausgangsstrom der Gleichstromversorgung einen großen Anteil an Welligkeitskomponenten enthält. Aus diesem Grund wird die zwischen den Klemmen 5 und 6 auftretende Welligkeitsspannung durch Vergrösserung der Kapazität des Kondensators 4 verringert. Wenn beispielsweise ein Wechselrichter von 100 kVA mit einer Gleichstromversorgung von 200 V gekoppelt ist, muß der Kondensator 4 eine Größe von etwa 100.000 F besitzen. Wenn bei einer Gleichstromversorgung mit einem derart großen Kondensator 4 ein Kippen im Wechselrichter 7 auftritt, werden die Thyristoren S7 und S9 oder S8 und S10 im Wechselrichter 7 über die Klemmen 5 und 6 kurzgeschlossen, so daß ein übergroßer Entladungsstrom in die kurzgeschlossenen Thyristoren fließt, was möglicherweise zu einer Zerstörung der Thyristoren führt.

Ein Vorschlag zur Lösung dieses Problems findet sich in der JA-OS 45134/72, bei welcher im Fall eines Kippens des Wechselrichters die den letzteren bildenden Thyristoren sämtlich durchschalten, so daß ein vom Kondensator entladener überstrom auf eine Anzahl von Strombahnen oder -wegen aufgeteilt und somit der in einen einzigen Thyristor fließende Strom verringert wird. Bei einer anderen bisherigen Anordnung ist eine Gleichstrom-(Schmelz-)Sicherung zwischen dem Wechselrichter und der Entladungsschleife vorgesehen, wodurch der Stromfluß über letztere begrenzt wird.

Die erstgenannte Konstruktion benötigt eine Drossel(spule) zur Begrenzung eines Uberstromflusses vom Kondensator in eine Endladungsschleife sowie einen Stromstoß- bzw. Wellenschlucker (surge absorber) zum Absorbieren der beim Kommutieren im Wechselrichter auftretenden Spannungspitzen. Der

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an der Seite der Gleichstrom-Ausgangsklemme angeordnete Kondensator vermindert die impedanz an der Seite der Gleichstromversorgung. Die Anordnung der Drossel läuft dem Zweck der Verwendung des Kondensators zuwider, weshalb eine Vergrößerung ihres Werts begrenzt ist, so daß auch die Begrenzung des Entladungsstroms ungenügend ist; bei einer Spule von etwa 100 kVA besitzt der Entladungsstrom beispielsweise einen großen Wert von 30 kA. Für die zweitgenannte Anordnung ist bisher noch kein für eine sehr hohe Gleichspannung von z.B. 1,5 - 20 kV geeigneter Hochgeschwindigkeitsschalter entwickelt worden. Eine übliche Hochgeschwindigkeits-(schmelz)sicherung benötigt mindestens 3 ms für die vollständige Stromunterbrechung, so daß sie die Last möglicherweise nicht genügend zu schützen vermag. Wenn bei einigen Lasten ein Lastkurzschluß wiederholt auftritt, muß die Stromversorgung nach 100 ns augenblicklich wieder einsetzen. Die derzeit verfügbaren Sicherungen können diese Aufgabe jedoch nicht erfüllen. Die bisherigen Anordnungen haben sich also bezüglich der Probleme, die bei einem Kurzschluß o.dgl. durch einen überstrom hervorgerufen werden, als noch nicht voll zufriedenstellend erwiesen.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Gleichstromversorgung, die einen durch einen Vorfall, etwa einen Lastkurzschluß, verursachten überstrom zu begrenzen vermag, ohne daß hierdurch ihre normalen Eigenschaften beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Gleichstromversorgung besteht aus einer Gleichstromdrossel und einem parallelgeschalteten Kondensator, mit dem eine Last verbunden ist, die zusammen mit dem Parallel-Kondensator einen geschlossenen Stromkreis bildet. Weiterhin sind eine In den geschlossenen Stromkreis aus dem Parallel-Kondensator und der Last eingeschaltete Diode mit solcher

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Polarität, daß sie einen Entladungsstrom vom Parallel-Kondensator zu sperren vermag, eine über die Diode geschaltete Hilfsstromversorgung zur Zufuhr von Strom in Durchlaßrichtung der Diode und eine über die Diode geschaltete Einrichtung vorgesehen, durch welche ein Lastkurzschluß-Vorfall festgestellt und daraufhin ein leitender Stromkreis zwischen dem Parallel-Kondensator und der Last unterbrochen (shut off) wird, wodurch ein in einen Kurzschlußkreis zwischen dem Parallel-Kondensator und der Last fließender überstrom gesperrt wird.

Aufgrund dieser Konstruktion benötigt die Gleichstromversorgung gemäß der Erfindung im Gegensatz zur bisherigen Gleichstromversorgung keine Drossel zur Begrenzung eines übergrossen Entladungsstroms im Lastkurzschlußkreis bzw. keinen Wellenschlucker zum Absorbieren von Spannungsspitzen beim Kommutieren des Wechselrichters. Infolgedessen ist bei einem Kurzschluß eine schnelle Entladung vom Parallel-Kondensator möglich. Darüber hinaus sperrt die erfindungsgemäße Vorrichtung mittels der Diode einen zu einem geschlossenen Stromkreis zwischen dem Parallel-Kondensator und der Last fließenden überstrom.

Ein zusammen mit der Diode einen geschlossenen Stromkreis bildende Hilfsstromversorgungsschaltung enthält gesteuerte Gleichrichterelemente, wobei ihr Durchschalten durch ein Torsteuerelement gesteuert wird. Wenn diese Anordnung in einer Hocnspannungs-Gleichstromschaltung verwendet wird, vermag sie den Stromkreis schnell (in einigen 10 \is) zu unterbrechen und schnell (in einigen 100 \is) zu schließen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Schaltbild einer bisherigen Gleichstromversorgung,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Lastkreises mit einem Wechselrichter, der mit der Gleichstromversorgung gemäß Fig. 1 verbunden ist,

Fig. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Gleichstromversorgung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 4 bis 9 Schaltbilder abgewandelter Ausführungsformen der Erfindung und

Fig. 10 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Schaltung nach Fig. 9.

Gemäß Fig. 3 wird ein dreiphasiges Wechselstromausgangssignal einer Wechselstromversorgung 1 durch einen aus Thyristoren S1 - S6 bestehenden Gleichrichter 2 in einen Gleichstromoder -Spannungsausgang umgewandelt, der über eine Gleichstrom-Drossel 3 an Ausgangsklemmen 5 und 6 erscheint. Der Thyristor-Gleichrichter 2 und die Gleichstrom-Drossel 3 sind mit einer Gleichstromschaltung mit einem Kondensator 4 und einer Diode 21 parallelgeschaltet. Die Diode 21 ist dabei mit solcher Polarität geschaltet, daß sie einen Kurzschlußstrom in die Last sperrt, über die Diode 21 ist ein Gleichrichter 23 mit gesteuerten Gleichrichterelementen 26 und 27 zur Zufuhr eines Durchlaßrichtung-Stroms über eine Drossel 24 geschaltet. Die Drossel 23 ist an einen Transformator 22 angeschlossen, der weiterhin mit der Wechselstromversorgung 1 verbunden ist. Außerdem ist über die Diode 21 ein Spannungsdetektor bzw. -fühler 25 zur Feststellung einer Spannungsänderung geschaltet, die durch einen Vorfall, etwa einen Lastkurzschluß, entsteht. Der Transformator 22, der Gleichrichter 23, die Drossel 24, die Diode 21 und der Spannungsfühler 25 bilden gemeinsam eine Hilfsstromversorgung 20, die zusätzlich in der Stromversorgung nach Fig. 1 vorgesehen ist.

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Im Normalbetrieb der Vorrichtung entsteht ein Summen-Welligkeitsstrom Ir aus einem durch den Gleichrichter 2 erzeugten Welligkeitsstrom und einem weiteren Welligkeitsstronif der durch eine Last erzeugt wird, d.h. wenn der Wechselrichter 7 nach Fig. 2 an diese Vorrichtung angeschlossen ist. Bei einem Strom Io vom Gleichrichter 23 zur Drossel 24 bleibt die Anodenseite der Diode 21 positiv, und die Spannung über die Diode wird ebenfalls auf etwa 1 V gehalten. Unter Normalbedingungen vermag somit die erfindungsgemäße Stromversorgung, bei welcher die Diode 21 mit dem Kondensator 4 in Reihe geschaltet ist, mit etwa derselben Kennlinie zu arbeiten wie die Schaltung nach Fig. 1, bei welcher nur der Kondensator 4 an die Last angeschlossen ist. Wenn unter diesen Bedingungen z.B. ein Kurzschluß an der Lastseite auftritt/ wird die im Kondensator 4 gespeicherte Spannung mit solcher Polarität an die Diode angelegt, daß diese an der Kathode positiv wird. Hierdurch wird der Durchschaltstrom der Diode 21 blockiert, so daß ein durch den Kondensator 4, die Diode 21 und die Last gebildeter, geschlossener Stromkreis unterbrochen wird. Der zum kurzgeschlossenen Teil des Lastkreises fließende Strom ist daher nur die Summe aus dem über die Gleichstrom-Drossel 3 fließenden Strom und dem von der Drossel 24 über den Kondensator 4 fließenden Strom Io. Die Größe dieses Summenstroms übersteigt geringfügig den maximalen Laststrom unter Normalbedingungen, so daß er keine Zerstörung der Last, z.B. der den Wechselrichter bildenden gesteuerten Gleichrichterelemente zur Folge hat. Bei dieser Konstruktion wird zudem die bei einem solchen Vorfall über der Diode 21 erscheinende Spannung durch den Spannungsfühler 25 festgestellt, und das erfaßte Ausgangssignal (detected output) steuert die Tor-Zündwinkel der gesteuerten Gleichrichterelemente 26 und 27 des Gleichrichters 23 so an, daß letzterer invers arbeitet. Die Energie in der Drossel 3 wird mithin über den Thyristor-Gleichrichter 2 in der Wechselstromversorgung 1 rückgewonnen (regenerated). Die Energie des Kondensators 4 und der Drossel 24 wird über den Gleich-

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richter 23 und den Transformator 22 in der Wechselstromversorgung 1 regeneriert bzw. rückgewonnen. Auf diese Weise wird der bei einem solchen Vorfall entstehende Kurzschlußstrom schnell gedämpft.

Obgleich nicht dargestellt, kann der Gleichrichter 23 zur Erleichterung der Energierückgewinnung durch eine Kombination aus einem Niederspannungsgleichrichter für die Diode 21 und einem regenerierenden Gleichrichter mit erhöhter Spannung ersetzt werden.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 3 dadurch, daß die Diode 21 in der HilfsStromversorgung 20 mit solcher Polarität in die Laststromstrecke eingeschaltet ist, daß der Entladungsstrom vom Parallel-Kondensator 4 blockiert bzw. gesperrt wird, daß infolgedessen die Polarität jedes der gesteuerten Gleichrichterelemente 26 und 27 und ihre Verbindung geändert sind und daß anstelle des Thyristor-Gleichrichters 2 ein Dioden-Gleichrichter 28 mit Dioden D1 bis D6 vorgesehen ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der über die Drossel fließende Strom Io etwas größer gewählt als der maximale Laststrom, der Welligkeitsstrom enthält und über den Lastkreis fließt. Dieser Uberstromfluß zum Lastkreis wird bei Lastkurzschluß durch die Diode 21 gesperrt, so daß der zum kurzgeschlossenen Teil fließende Strom auf die Summe des über die Gleichstrom-Drossel 3 fließenden Stroms und des über den .Kondensator 4 zur Drossel 24 fließenden Stroms Io begrenzt ist. Da hierbei jedoch die Dioden 28 vorgesehen sind, kann die Energie der Gleichstrom-Drossel 3 in der Wechselstromversorgung 1 nicht regeneriert bzw. rückgewonnen werden, weshalb zwischen der Wechselstromversorgung 1 und dem Dioden-Gleichrichter 28 ein Schutzschalter 29 angeordnet ist, der bei Rückgewinnung von Energie offen ist.

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Gemäß Fig. 4 ist die Wechselstromversorgung an die Primärwicklung des Transformators 22 angeschlossen. Gemäß Fig. 5 kann eine Gleichstromversorgung 30 so geschaltet sein, daß sie die Gleichstrom-Drossel 3 und den Parallel-Kondensator 4 über den Schutzschalter 29 mit Gleichstrom speist.

Fig. 6 zeigt' eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Diode 21 mit solcher Polarität mit dem Kondensator 4 in Reihe geschaltet ist, daß ein Kurzschlußstrom im geschlossenen Stromkreis aus dem Parallel-Kondensator 4 und einer Last gesperrt wird. In einer HilfsStromversorgung sind ein Thyristor 32, eine Niederspannung-Gleichstromquelle und eine Drossel 24 derart in Reihe geschaltet, daß ein Durchlaßstrom durch die Diode 21 hindurch fließen kann. Ein weiterer Thyristor 35 mit dem Thyristor 32 entgegengesetzter Polarität und eine Diode 33 sind in Reihe geschaltet. Eine Reihenschaltung aus der Diode 33 und den Thyristoren 32 und 35 ist parallel zur Ausgangsklemme des Thyristor-Gleichrichters 2 geschaltet. Ein Kondensator 34 ist zwischen die Thyristoren 33 und 35 eingeschaltet. Ein über die Diode 21 geschalteter Spannungsfühler 25 dient zur Feststellung einer Sperrspannung bei Lastkurzschluß.

Bei dieser Konstruktion fließt im Normalzustand der Gleichstrom Io von der Gleichstromversorgung 31 über einen geschlossenen Stromkreis aus der Drossel 24, der Diode 21 und dem Thyristor 32. Der Kondensator 34 wird über die Diode 33 mit der'maximalen Ausgangsspannung des Thyristor-Gleichrichters 2 aufgeladen. Wenn unter diesen Bedingungen ein Kurzschluß auftritt, wird die Sperrspannung über die Diode 21 vom Spannungsfühler 25 festgestellt bzw. abgegriffen, wobei die Fühlspannung den Thyristor 35 durchschaltet. Gleichzeitig bewirkt sie eine Torsteuerung der Thyristoren im Gleichrichter 2, um letzteren dabei invers arbeiten zu lassen. Beim Durchschalten des Thyristors 35 wird die im Kondensator 34 gespeicherte

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Spannung als Sperrspannung an den Thyristor 32 angelegt, so daß dieser sperrt. Infolgedessen wird der beim Lastkurzschluß entstehende Überstrom durch die Diode 21 gesperrt, so daß kein überstrom in den geschlossenen Stromkreis aus Kondensator 4 und Last fließt. Gleichzeitig wird die in der Drossel 24 und im Kondensator 4 enthaltene Energie an der Stromquellenseite regeneriert bzw. rückgewonnen, und zwar über einen Stromkreis von der Stromversorgung 1 über den Thyristor-Gleichrichter 2, die Diode 33, den Thyristor 35, die Gleichstromversorgung 31, die Drossel 24, den Kondensator 4, den Kurzschlußkreis und den Thyristor-Gleichrichter 2 zur Stromversorgung 1. Dabei wird die Energie der Gleichstrom-Drossel 3 über den Thyristor-Gleichrichter 2 ebenfalls in der Wechselstromquelle 1 rückgewonnen.

Bei der in Fig. 7 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform der Erfindung sind die Gleichstromversorgung 31 und der Thyristor 32 nach Fig. 6 durch eine Gleichstromversorgung 36 mit einem Thyristor mit der angegebenen Polarität ersetzt. Die Gleichstromversorgung 36 bildet zusammen mit der Drossel 24 und der Diode einen geschlossenen Stromkreis. Den Teilen von Fig. 5 entsprechende Teile sind mit denselben Bezugsziffern wie dort bezeichnet und daher nicht näher erläutert. Bei der Vorrichtung nach Fig. 7 fließt der Gleichstrom von der Gleichstromversorgung 36 in Durchlaßrichtung über die Diode 21 durch die Spule 24, und der Gleichstromausgang wird an einen zwischen die Klemmen 5 und 6 eingeschalteten Lastkreis angelegt. Ein bei einem Kurzschluß auftretender überstrom wird durch die Diode 21 gesperrt, und die an der Diode auftretende Sperrspannung wird durch den Spannungsfühler 25 festgestellt bzw. abgegriffen. Das Fühlerausgangssignal führt zum Zünden bzw. Durchschalten des Thyristors 35, so daß der Gleichstrom von der Gleichstromversorgung 36 durch die im Kondensator 34 gespeicherte Span-

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nung "gesperrt wird. Die in der Drossel 24, im Kondensator und in der Gleichstrom-Drossel 3 enthaltene Energie wird auf ähnliche Weise wie vorher in der Wechselstromversorgung 1 rückgewonnen. Die Begrenzungsfunktion für einen Überstrom bei Lastkurzschluß ist vorher bereits beschrieben worden. Bei Stromabschaltung kann jedoch die Lastseite zwangsweise kurzgeschlossen werden, um die im Kondensator gespeicherte Energie an der Stromversorgungsseite zurückzugewinnen.

Wenn die Gleichstromversorgung bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3, 5, 6 und 7 nicht der Thyristor-Gleichrichter, sondern der Dioden-Gleichrichter nach Fig. 4 oder eine Batterie ist, wird der Kondensator schnell aufgeladen, wenn die Gleichspannung unmittelbar an seine beiden Seiten angelegt wird. Infolgedessen erfährt der Kondensator aufgrund einer überladung eine Verkürzung seiner Betriebslebensdauer, wobei ein unnötiger Stromstoß in einen Eingangsschutzschalter oder den Dioden-Gleichrichter fließt. Eine Möglichkeit zur Vermeidung dieses Problems ist in Fig. 8 veranschaulicht. Dabei ist eine weitere Wicklung 30 an die Sekundärwicklung des Transformators sowie über den Thyristor 40 und die Drossel 24 an den Kondensator 4 angeschlossen. Wenn der Wechselrichter nach Fig. 7 als Last an die Klemmen 5 und 6 angeschlossen ist, wird ein geschlossener Stromkreis über die Dioden D4 und D2 des Wechselrichters 7, den Kondensator C4, die Drossel 24 und die Sekundärwicklung 40 des Transformators 22 geschlossen, so daß der Kondensator 4 voraufgeladen wird.

Eine weitere Ausführungsform der Gleichstromversorgung ist in Fig. 9 dargestellt, wobei der Schaltungsaufbau der Gleichstromquelle und des Lastkreises dem vorher beschriebenen Aufbau entspricht und daher nicht näher erläutert ist. Im geschlossenen Stromkreis mit dem Kondensator 4 und der Last 7 ist eine Diode 80 mit einer der Richtung des Laststroms I_

entgegengesetzten Polarität vorgesehen. Neben der Diode ist

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eine HilfsStromversorgung 20 mit Strombegrenzungs- und Stromkreisunterbrechungsfunktion vorgesehen. In der Hilfsstromversorgung wird der über einen Schutzschalter 81 und einen Trenntransformator 82 zugeführte Wechselstrom durch den Thyristor-Gleichrichter 83 in einen Gleichstrom umgewandelt. Ein an den Gleichrichter 83 angeschlossener, geschlossener Stromkreis aus der Diode 80, einem GTO- bzw. Vollsteuergate-Thyristor 84 und einer Drossel 85 liefert einen Durchschaltstrom zur Diode 80. Ein Thyristor 86 ist mit solcher Polarität über die Drossel 85 geschaltet, daß der Strom Ic gesperrt wird. Der Strom Ic vom Thyristor-Gleichrichter 33 ist größer gewählt als der Laststrom I_T (d.h. Ic ζ I_), so daß der

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Strom Ic zur Diode 80 durchgelassen wird. Dabei liegt die Spannung an der Diode in der Größenordnung von 1 V; der Laststrom von der Haupt-Gleichstromversorgung fließt in den Lastkreis . '

Wenn unter diesen Bedingungen ein Lastkurzschluß auftritt, erhöht sich der Laststrom, bis er den Durchlaßstrom Ic über die Diode 80 übersteigt, so daß die Beziehung I-r> Ic zutirfft. Dabei stellt der Spannungsfühler 25 die Sperrspannung zwischen beiden Klemmen der Diode 80 fest, wodurch die Abnormalität im Lastkreis festgestellt wird. Durch das Fühlerausgangssignal wird der GTO-Thyristor 84 gesperrt und damit der Stromkreis geschlossen, welcher die Diode 80, den GTO-Thyristor 84 und die Drossel 85 umfaßt, so daß der Gleichstrom Ic vom Thyristor-Gleichrichter 83 hindurchfliessen, kann. Infolgedessen wird der Strom Ic zu Null, und der Laststrom I_T wird durch die Diode 80 blockiert und daher augenblicklich zu Null reduziert. An diesem Zeitpunkt läuft der durch die Drossel 85 geflossene Strom im geschlossenen Stromkreis mit dem Thyristor 86 und der Drossel 85 um, wenn ein Einschaltimpuls an den Thyristor 86 angelegt worden ist. Die Drossel 86 liefert daher in keinem Fall einen überstrom.

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Wenn der Laststrom I₁. in den Normalzustand zurückkehrt, wird der Thyristor 84 durch Anlegung eines Einschaltimpulses wieder durchgeschaltet, so daß an den augenblicklich durchgeschalteten Thyristor 86 eine Sperrspannung angelegt und dieser Thyristor sofort wieder gesperrt wird. Der geschlossene Stromkreis mit dem Thyristor-Gleichrichter 83, der Diode 80, dem GTO-Thyristor 84 und der Drossel 85 geht somit wieder in den Leib- oder Durchschaltzustand über, so daß der von der Gleichstromversorgung zum Lastkreis fließende Laststrom I_ seinen normalen Zustand aufrechterhalten

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Fig. 10 zeigt eine Abwandlung der HilfsStromversorgung 20 von Fig. 9. Dabei ist der mit der Drossel 85 nach Fig. 8 parallelgeschaltete Thyristor 86 weggelassen, während ein GTO- bzw. Vollsteuergate-Thyristor 87 mit der dargestellten Polarität zwischen die Anode der Diode 80 und die Kathode des GTO-Thyristors 84 eingeschaltet ist. Bei dieser Schaltungsanordnung zirkuliert der Gleichstrom Ic vom Thyristor-Gleichrichter 83 im Normalzustand des Lastkreises über die Diode 80, den GTO-Thyristor 84 und die Drossel 85 in dieser Reihenfolge. Bei einem Kurzschluß des Lastkreises wird eine Sperrspannung über der Diode 80 durch den Spannungsfühler 25 festgestellt, wobei ein Ein- oder Durchschaltimpuls an den GTO-Thyristor 84 angelegt wird. Gleichzeitig wird ein Durchschaltimpuls dem GTO-Thyristor 87 aufgeprägt, wodurch zusammen mit dem Thyristor-Gleichrichter 83 und der Drossel 85 ein geschlossener Stromkreis hergestellt wird. Bei dieser Schaltungsanordnung wird der KurzSchlußstrom I_T durch die Diode 80 gesperrt, und der Gleichstrom Ic vom Thyristor-Gleichrichter 83 zirkuliert über den GTO-Thyristor 87 und die Drossel 85. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Laststrom I wieder zugeführt wird, erfolgt die Gate- oder Torsteuerung in der Weise, daß der GTO-Thyristor 87 gesperrt und der Thyristor 84 durchgeschaltet wird. Bei dieser Torsteuerung fließt der Gleichstrom Ic bei gesperrtem Laststrom I_T weiter.

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so daß letzterer schneller ansteigt als bei der Ausführungs· form nach Fig. 9.

Die Hilfs-Gleichstromversorgung braucht nur eine Spannung 'von einigen Volt bis zu einem Mehrfachen von 10 V, entsprechend ungefähr 1/100 - 1/1000 der Spannung der Haupt-Gleichstromversorgung, zu besitzen. Vom Standpunkt der Aushaltespannung besteht also kein Problem bezüglich des Schutzes für die Diode 80 und die GTO-Thyristoren 84, 86 und 87.

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Claims

Patentansprüche

F1.1 Gleichstromversorgung mit einer Gleichstrom-Drossel, einem Parallel-Kondensator und einem mit letzterem verbundenen Lastkreis, gekennzeichnet durch eine Diode, die in einen geschlossenen Stromkreis aus dem Parallel-Kondensator und dem Lastkreis mit solcher Polarität eingeschaltet ist, daß sie einen Entladungsstrom vom Parallel-Kondensator blockiert bzw. sperrt, und durch eine HilfsStromversorgung, die über die Diode geschaltet ist und einen Durchschaltstrora liefert, wenn sich der Lastkreis in einem Normalzustand befindet, in welchem der Gleichstromausgang der Gleichstromversorgung zum Lastkreis fließt, und die weiterhin einen an den geschlossenen Stromkreis aus dem Parallel-Kondensator, dem Lastkreis und der Diode angeschlossenen Spannungsfühler aufweist, um einen abnormalen Zustand des Lastkreises festzustellen und den in der Diode fließenden Laststrom in Abhängigkeit vom Fühlerausgangssignal zu sperren.
2. Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HilfsStromversorgung einen mit einer

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Wechselstromversorgung gekoppelten Thyristor-Gleichrichter, eine zusammen mit letzterem und der Diode einen geschlossenen Stromkreis bildende Drossel und einen über die Diode geschalteten Stromfühler zur Feststellung einer Sperrspannung über die Diode aufweist.
3. Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode mit dem Parallel-Kondensator in Reihe geschaltet ist und daß der Lastkreis mit der Gleichstromausgangsklemme eines mit der Diode verbundenen Glättungskreises verbunden ist.
4. Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode in einen Lastkreis eingeschaltet ist, der mit der Gleichstromausgangsklemme des Glättungskreises verbunden ist.
5. Gleichstromversorgung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündsteuerwinkel der Transistoren des Thyristor-Gleichrichters so steuerbar sind, daß die in der Reihen-Drossel des Glättungskreises und in der Drossel der Hilfsstromversorgung enthaltene Energie in Abhängigkeit vom Meß- oder Fühlerausgangssignal des Spannungsfühlers zur Feststellung einer Sperrspannung über die Diode aufgrund eines Kurzschlusses des Lastkreises in der Wechselstromversorgung regenerierbar bzw. rückgewinnbar ist.
6. Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HilfsStromversorgung eine Reihenschaltung umfaßt, die zwischen die Ausgangsklemmen des Gleichrichters eingeschaltet ist und aus einer Diode und einem ersten Thyristor, die ihrerseits in Durchlaßrichtung geschaltet sind, und einem zweiten Thyristor besteht, der dem ersten Thyristor entgegengesetzt gepolt ist, daß zwischen die Kathode des zweiten Thyristors und die Anode der Diode eine Reihenschaltung aus einer Gleichstromversorgung und

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einer Drossel eingeschaltet ist, die einen Umlaufkreis zwischen dem zweiten Thyristor und der Diode bildet, daß ein Kondensator an beiden Seiten mit den Anoden von erstem und zweitem Thyristor verbunden ist, und daß ein Spannungsfühler vorgesehen ist, der über die Diode geschaltet ist und eine Sperrspannung über diese Diode feststellt, um auf der Grundlage des Fühlerausgangssignals die in der Drossel enthaltene Energie in der Wechselstromversorgung zu regenerieren bzw. zurückzugewinnen.
7. Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HilfsStromversorgung eine zwischen die Ausgangsklemmen des Gleichrichters eingeschaltete Reihenschaltung aus einer Gleichstromversorgung mit einer Diode und einem ersten Thyristor, die in Durchlaßrichtung gepolt sind, und einem dem ersten Thyristor entgegengesetzt gepolten Thyristor, eine Drossel(spule), die zwischen eine Last der Gleichstromversorgung mit den Thyristoren zur Bildung eines Umlaufkreises zwischen der Gleichstromversorgung mit den Thyristoren und der Diode eingeschaltet ist, einen Kondensator, der an seinen beiden Enden mit der Anode des ersten Thyristors bzw. der Plusklemme der die Thyristoren enthaltenden Gleichstromversorgung verbunden ist, und einen zwischen die beiden Klemmen der Diode eingeschalteten Spannungsfühler umfaßt, um eine Sperrspannung über die Diode festzustellen und die Energie auf der Grundlage des Fühlerausgangssignals in der Wechselstromversorgung zu regenerieren bzw. zurückzugewinnen.
8. Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HilfsStromversorgung einen mit der Wechselstromversorgung verbundenen und ein Gleichstrom-Ausgangssignal liefernden Thyristor-Gleichrichter, eine zwischen die Kathode der Diode und die Anode des Thyristor-Gleichrichters eingeschaltete Reihenschaltung mit einem GTO-

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bzw. Vollsteuergate-Thyristor und einer Drossel, die zwischen Kathode des GTO-Thyristors und die Anode des Thyristor-Gleichrichters eingeschaltet ist und zusammen mit letzterem sowie der Diode einen Umlaufkreis bildet, einen über die Drossel geschalteten Thyristor und einen Spannungsfühler umfaßt, der zwischen beide Elektroden der Diode geschaltet ist, um eine Sperrspannung über die Diode festzustellen und einen Umlaufstrom im Umlaufkreis auf der Grundlage des Fühlerausgangssignals zu steuern und dabei einen Laststromfluß durch die Diode zu sperren.
9. Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HilfsStromversorgung einen mit der Wechselstromversorgung verbundenen und ein Gleichstrom-Ausgangssignal liefernden Gleichrichter, eine zwischen die Kathode der Diode und die Anode des Thyristors eingeschaltete Reihenschaltung aus einem ersten GTO- bzw. Vollsteuergate-Thyristor, der an die Kathode der Diode angeschlossen ist, und einer zwischen dieKathode des ersten GTO-Thyristors und die Anode des Thyristor-Gleichrichters eingeschalteten Drossel, so daß ein den Thyristor-Gleichrichter und die Diode beinhaltender Umlaufkreis gebildet wird, einen zwischen die Kathode des ersten GTO-Thyristors und den zweiten GTO-Thyristor eingeschalteten weiteren GTO-Thyristor sowie einen zwischen die beiden Elektroden der Diode eingeschalteten Spannungsfühler zur Feststellung einer Sperrspannung über der Diode und zur Steuerung eines Umlaufstroms im Umlaufkreis auf der Grundlage der festgestellten Spannung umfaßt, um einen Laststromfluß durch die Diode zu sperren.

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