DE3118284C2 - Anordnung zum Schutz von Brücken mit steuerbaren Halbleitern gegen Über- und Kurzschlußströme - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage, in der ein Stromerzeuger über eine Gleichrichterbrücke und eine Stromrichterbrücke ein Drehstromnetz versorgt. Bei einem Kurzschluß im Netz kippt der Wechselrichter bzw. seine Sicherungen brennen ab. Die Folge ist ein Kurzschluß im Gleichstromzwischenkreis. Ein zu einem Schnellschalter parallelliegender Widerstand begrenzt den Strom auf Nennstrom. Den durch diese Schutzmaßnahme bedingten Mehraufwand an Ventilen und deren Elektronik will die Erfindung vermeiden durch Parallelschaltung einer Reihenschaltung aus Widerstand und steuerbarem Halbleiter zu wenigstens zwei steuerbaren Halbleitern der Stromrichterbrücke. Stromwandler je Phase ermitteln eine Überschreitung des Stromgrenzwertes und veranlassen die Einschaltung einer Löscheinrichtung und des Begrenzungswiderstandes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Anlage, in der ein Stromerzeuger über eine Gleichrichterbrücke und eine nachgeschaltete Stromrichterbrücke ein Drehstromnetz versoigt, wird bei einem Kurzschluß im Netz infolge des Zusammenbrechens der Spannung auf kleine Werte der Wechselrichter kippen bzw. seine Sicherungen abbrennen. Dabei wird es dann auch zu einem Kurzschluß im Gleichstromzwischenkreis kommen, da für das Löschen der gezündeten Ventile der Kommutierungsstrom fehlt. Der Sicherungsausfall läßt sich vermeiden, wenn ein Schnellschalter nach dem Kippen des Wechselrichters öffnet und einen Parallelwiderstand in die Kurzschlußbahn einführt, der annähernd Nennstrom führen kann, wie in DE-OS 15 88 462 beschrieben ist.

Eine solche Anlage ist beispielsweise auf Schiffen zu finden, deren Drehstrombordnetz von einem Wellengenerator versorgt wird, in solchen Anlagen wird der Netzkurzschluß zusätzlich von der Blindleistungsma

schine gespeist, da der Wellengenerator wegen seiner hohen transienten Reaktanz nicht dazu in der Lage ist Da die Netzspannung Null ist, ist der Wechselrichter gekippt und der Wellengenerator kurzgeschlossen. Mit der Einschaltung des Parallelwiderstandes in den Gleichstromkreis mit Hilfe des Schnellschalters wird zugleich eine Entregung des Wellengenerators eingeleitet Ohne den eingeschalteten Schutzwiderstand würde der Kurzschlußstrom in voller Höhe über die steuerbaren Ventile und die Dioden des Gieichstromkreh.es fließen und diese zerstören.

Durch den eingeschalteten Parallelwiderstand wird jedoch der Strom auf Nennstrom begrenzt Nach Abklingen des Stromes auf einen ungefährlichen Wert wird die Erregung des Wellengenerators wiedei eingeleitet, der Schnellschalter geschlossen und der Wechselrichter kann seinen normalen Betrieb wieder aufnehmen.

Diese Schutzmaßnahme bedeutet einen erhöhten Aufwand an Ventilen und deren Elektronik für den Schnellschalter, zusätzliche Gleichstromwandler und eine höhere Ausfallwahrscheinlichkeit der Gesamtanlage.

Weiterhin geht aus der DE-AS 26 43 856 eine Anordnung zum Schutz eines Stromrichters gegen Überstrom hervor, der als motorseitiger Stromrichter eines Spannungs-Zwischenkreis-Umrichters eine Drehfeldmaschine speist Eine Zündeinrichtung versorgt die steuerbaren Ventile des Stromrichters mit vorgegebener Taktfrequenz und in zyklischer Reihenfolge mit Zündimpulsen. Durch Löschimpulse werden die steuerbaren Venti-Ie nach Ablauf einer Einschaltdauer wieder gelöscht Der Ausgangssirom des Stromrichters wird mittels eines Strommeßgliedes erfaßt und auf eine Steuereinrichtung gegeben, die bei einem unzulässigen Überstrom die Einschaltdauer der steuerbaren Ventile reduziert. Hierdurch soll insbesondere bei Mehrmaschinenantrieben die Möglichkeit geschaffen werden, eine gestörte Maschine selektiv abzuschalten und die anderen Maschinen im Betrieb zu belassen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung dev eingangs erwähnten Art zu schaffen, die keine zusätzlichen Verluste während des Betriebes verursacht und eine höhere Betriebssicherheit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in dem Unteranspruch angegeben.

In der Anordnung nach der Erfindung werden die Thyristoren so eingesetzt, daß sie nicht dauernd, sondem nur im Fehlerfall strommäßig belastet werden, so daß keine zusätzlichen Verluste durch den Wechselrichter bei der Leistungsübertragung entstehen. Auch können aufwendige Gleichstromwandler und Entkopplungsdrosseln entfallen. Schließlich wird nur noch die halbe Anzahl von Sicherungen für die Stromrichterbrücke benötigt

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Stromrichterbrücke mit einzelnen Löscheinrichtungen und

Fig.2 eine Stromrichterbrücke mit einer gemeinsamen Löscheinrichtung.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Gleichrichterbrücke bezeichnet, die an einen nicht dargestellten Stromerzeuger angeschlossen ist. Die Phasenleitungen sind mit R, 5 und T angegeben. An die Gleichrichterbrücke 1 ist eine Stromrichterbrücke 2 angeschlossen, die aus den Thyristoren Th 1 bis Th 6 besteht. Die Brücke 2 wird nur durch drei

Sicherungen 3 bis 5 in der positiven Brückenhälfte geschützt In dieser Schutzanordnung sind für die Thyristoren Th 4 bis Th 6 je eine an sich bekannte Löscheinrichtung 6 bis 8 vorgesehen. Diese liegen zwischen den Phasenleitungen (R', S', T) und der Minusleitung 9. Die Löscheinrichtungen können so ausgebildet sein, wie für die Löscheinrichtung 6 näher angegeben ist. Sie besteht aus einem Umschwingkreis mit einem Löschkondensator C, einer Löschdrossel LDi und einem Ladetransformator LTr, der .-.us einer Primärwicklung und drei Sekundärwicklungen besteht und sekundärseitig jeweils über eine Diode D den Kondensator C auflädt Über normale Stromwandler SW in den Phasenleitungen /?'. 5'und T'oder einen gemeinsamen Gleichstromwandler CW im Zwischenkreis wird der Strom überwacht Parallel zu mindestens zwei Löscheinrichtungen, im dargestellten Beispiel zu den Lösciieinrichtungen 7 und 8, ist je eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R und einem Thyristor Th 7 bzw. Th 8 gelegt. Diese Reihenschaltung liegt zwischen den Phasenleitungen R'und S' sowie der Minusleitung 9.

Bei Erreichen einer maximaler! Stromgrenze von etwa 1,5 - Is wird über die Stromwandler SW, e^:-ie Maximalwert-Auswahlschaltung 10, einen einstellbaren Trigger 1! und einen Impulsformer 12 ein Zündimpuls erzeugt, der die gleichzeitige Zündung der Thyristoren LTh in den Löscheinrichtungen 6 bis 8 und der Thyristoren 77? 7 und Th 8 zur Dämpfung des Stromes durch die Widerstände R veranlaßt. Gleichzeitig werden die Zündimpulse für die Thyristoren 777 4 bis 77? 6 unterdrückt und ihre Steueranschlüsse an Systemmasse gelegt Damit wird verhindert, daß ein eventuell anstehender Zündimpuls zu einer Wiederzündung der Thyristoren führt. Zugleich wird ein Signal zur Entregung des Stromerzeugers gegeben.

Das Abklingen des gedämpften Kurzschlußstromes wird durch Messen des Spannungsabfalls an den Widerständen R erfaßt und führt nach Erreichen eines Minimalwertes entsprechend dem Nennstrom /yvzur Freigabe der Erregung des Stromerzeugers und der erneuten Zündung der rhyristoren Th 4 bis Th 6 des Wechselrichters. Nach Durchzünden der Thyristoren Th 4 und ThS erlöschen die parallelliegenden Thyristoren 77? 7 und 77) 8 von selbst.

In Fig.2, in der bereits erwähnte Bauteile dasselbe Bezugszeichen erhalten, ist dem Stromrichter 2 eine gemeinsame Löscheinrichtung 13 zugeordnet Sie ist zu den Phasen R', S' und T' wechselstromseitig über die Dioden D\ bis D 3 gesperrt und mit Drosseln DrV, DrS'und Dr/?'je Phase zur Löschstromaufteilung versehen. Den Thyristoren Ti; 5 und Th 6 ist je eine Reihenschaltung aus einem Dämpfungswiderstand R und einem Thyristor Th 7 bzw. 7ή 8 parallel zugeordnet. Zur Stromerfassung in den Phasen R'.S'und T'mit Hilfe der Stromwandler 5Wist wiederum eine Schaltungsanordnung 10 bis 12 vorgesehen, wie in F i g. 1 dargestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Schutz eines Wechselrichters in Drehstrom-Brückenschaltung in einem Stromrichter-Umformer gegen Über- und Kurzschlußströme, welcher Stromrichter-Umformer aus einem Drehstromerzeuger über einen Gleichstromzwischenkreis ein Drehstromnetz versorgt mit einer Zündeinrichtung, die die Thyristoren des Wechselrichters durch Zündimpulse zündet, und mit einer Löscheinrichtung, die die Thyristoren nach Ablauf einer Einschaltdauer jeweils durch Löschimpulse wieder löscht, wobei eine Löscheinrichtung zur Anwendung kommt, die einen Ladetransformator aufweist an dessen Sekundärwicklung eine Diode und ein Löschkondensator sowie ein die Löschung einleitender steuerbarer Halbleiter angeschlossen sind, ferner mit einem Strommeßglied für den Aüsgangsstrom des Wechselrichters und mit einer von diesem beaufschlagten Steuereinrichtung, die bei einem unzuiässig hohen Überstrom ύνϊ Zündimpuise wirkungslos macht, insbesondere für Wellengenerator-Anlagen an Bord von Schiffen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zweien der Thyristoren (Th 4, Th 5, Th 6) der negativen Brückenhälfte des Wechselrichters }t eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (R) und einem Thyristor (Th 7, Th 8) parallel geschaltet ist, und daß bei Überstrom neben der Unterdrückung der Zündimpulse für die Thyristoren (Th 4, Th 5, 777 6) diese gleichzeitig über die Löscheinrichtung gelöscht und die Thyristoren (Th 7, ThS) in den parallelen Widerstandszweigen leitend gemacht werden, bis der Strom auf ungefährliche Werte abgesenkt is;, un^ daß nach ausreichender Wartezeit die steuerbaren Halbleiter der negativen Brückenhälf te erneut Zündirnpulse erhalten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Thyristoren (Th 4—Th 6) der negativen Brückenhälfte eine gemeinsame Löscheinrichtung (13) zugeordnet ist, und daß eine gleichmäßige Löschstromverteilung auf die drei Phasen durch drei Luftspaltdrosseln (DrR', DrS', DrV) erzwungen wird.