DE3129910C2

DE3129910C2 - Anordnung zur Minderung der Überspannungsbeanspruchung der Thyristoren und Schalter eines Direktumrichters

Info

Publication number: DE3129910C2
Application number: DE19813129910
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dipl.-Ing. 1000 Berlin Fink
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-07-25
Filing date: 1981-07-25
Publication date: 1985-07-04
Also published as: DE3129910A1

Abstract

Zur Verminderung der Spannungsbeanspruchung der Thyristoren und Schaltelemente eines Steuerumrichters ist zwischen die Sternpunkte (9, 10) des Umrichters und der Last ein Kurzschließer (18) geschaltet, der im Überspannungsfall bei gleichzeitigem Abschalten eines Reglers für die Sternspannung betätigt wird. Die Überwachung auf Überspannung erfolgt durch Erfassung der Sternspannung.

Description

— ein Überspannungserfassungglied (12,13,14) an den einzelnen Thyristoren (21) und/oder Schaltern (11) und/oder zwischen den Sternpunklen (9,10).

— einen durch das Überspannungserfassungsglied (12, i-J, 14) bei Überspannung auslösbaren Kurzschließer (18) zwischen den Siernpunkten (9,10) und

— eine ebenfalls bei Überspannung tätig werdende Sperreinrichtung (Kippstufe 20) für den Sternspannungsreglcr.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschließer (18) bei jeder Schalterbewegung einschaltbar ist.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch ge^nnzeichnei, daß der Kurzschließer (18) durch steuerbare Halhleitersrhalter gebildet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei einer Last, die durch eine in "er Erregung steuerbare Maschine gebildet ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine bei Schließen des Kurzschlicßers (18)teilentregbarist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. gekennzeichnet durch ein Stromdauercrfassungsglied (19) fur den Strom durch den Kurzschließer (18), das über eine Kippstufe (20) den Stcrnspannungsregler einschaltet, wenn der KurzschlußsiroTi abgeklungen ist

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Steucrumrichier ist aus dem Buch von Heumann »Grundlagen der Leistungsclcktronik«, B. G. Teubner. Stuttgart. 1975. Seite 109 bekannt.

In der Zeichnung ist in F i g. 1 ein Prinzipschallbild eines dreiphasigen Steuerumrichters gezeigt. Der Steuerumrichter besteht aus drei im Stern geschalteten Teilstromrichtern I. 2, 3. die mit einem speisenden Netz über Transformatoren 4, 5, 6 verbunden sind. Die Teilstromrichter 1, 2, 3 sind als antiparallel arbeitende Umkehrstromnchter ausgebildet und speisen cmc Last 8. Der Stcrnpunkt 10 vum Slcuerumrichter urul der Slcrnpunkt 9 der Last sind nicht miteinander verbunden, so daß zwischen ihnen die Stcrnspannung U» besteht. Die Phasenspannung U\ der Last 8 ergibt sich somit aus der Differenz der Spannung U₁/ ι am mit dieser Phase verbundenen Teilstromrichtcr 1 und der Stcrnspannung U_n.

Im ungestörten Betriebszustand entsprich! die Spannungsbeanspruchung der Thyristoren des Sleucrumrichten. und der Schalter, über die der Sieuerumrichicr mit der l^isl verbunden ist, ungefähr der Spannungsbeanspruchung bot einem slromrichtergespcistcn Gleichstromantrieb mit vergleichbarer ideeller Leerlaufspannung und vergleichbarer Maschinenspannung, im Störungsfall können jedoch Spannungen auftreten (/. B. am Schalter), die sich aus der Summe der verketteten Lastspannung Um und den Spannungen Ui an den Teilstromrichtern zusammensetzen.

to In den F i g. 2a, b der Zeichnung sind diese Verhältnisse im einzelnen aufgezeigt. Solange ein Strom fließt, fallen alle genannten Spannungen an im Kreis befindlichen (nicht gezeigten) Widerständen ab. Erst wenn ein Schaltelement im Stromkreis versucht, diesen zu unterbrechen, erscheint die Summe aller treibenden Spannungen ab Strom Null als wiederkehrende Spannung an diesem F.icment. In Fig.2a ist dieser Zustand für einen sich öffnenden Schalter 11 und in Fig.2b bei sonst leitenden Thyristoren für einen noch im Spcrrzusland gczeigten Thyristor 21 dargestellt. Eine Auslegung der Thyristoren der Teüstfornrichlcr 1,2,3 und der Schalter 11 in der Verbindung der Teilstromrichter 1, 2, 3 zur Last 8 nach der zuvor erwähnten Maximalbeanspruchung ist sehr aufwendig. Ein Überspannungsschutz der Bauteile mit aktiven oder passiven Elementen (LZ-Dioden. Schutzthyristoren o. ä.) ist weg?η ihrer großen Anzahl ebenfalls sel.r aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs angegebenen Art derart auszugestalten, daß unter geringem Aufwand die Spannungsbeanspruchung der Thyristoren und Schalter des Steuerumrichters nicht über diejenige des ungestörten Be-Iriebszustands hinausgeht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Durch den aktiven Kurzschluß der Sternpunkle werden vorteilhaft die Teilschaltungen entkoppelt; Reihenschaltungen der Spannungen «ind damit für den Störungsfall ausgeschlossen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung soll im folgenden für ein Ausführungsbeispicl anhand der F i g. 3 der Zeichnung erläutert werden.

Entsprechend F i g. 3 ist der Sternpunkt 10 der hier nicht gezeigten Tcilsiromnchter mit dem Sternpunkt 9 der hier ebenfalls nicht gezeigten Last durch einen Kurzschließer 18 verbunden. Der Kurzschließer 18 besteht aus zwei gegenparallel geschalteten Thyristoren, die von einem Dauerimpulsge¹ r 16 über zwei Dauerimpulsübertragcr 17 gesteuert werden. Der Daucrimijulsgeber 16 wird von einem Signalspeicher 15 im Falle einer auftretenden Überspannung an den Thyristoren 21 der Teilstromrichter 1,2, 3 bzw. Schalter 11 (s. F i g. 2) aktiviert.

Die Erfassung piner Überspannung erfolgt vorz.ugsweisc durch Überwachung der Sternspannung, da diese erst mit den im gestörten Betrieb auftretenden Unsymmetricn der Spannungen in der Schaltung gebildet wird.

hl) Zu diesem /weck ist ein Hrfassungsglied 13 vorgesehen.

daß die Spannung /wischen den Sternpunklen 9 und 10

erfaßt und im Falle der Überspannung an den Signalspeichcr 15 meldet.

Gestrichelt angedeutet sind weitere in der Funktion

b^r> gleichwertige Möglichkeiten, die Übcrspannungsmcldungcn zusätzlich oder auch für sich allein auf den Signalspcichcr 15 gegeben werden können. Zum einen kann die Spannung an den einzelnen Thyristoren (21 in

Fig.2) mittels eines Überspannungserfassungsgliedes 12 ermittelt werden, zum anderen kann ein Oberspannungserfassungsglied 14 an den Schaltern (11 der F i g. 2) vorgesehen sein.

Der Kurzschließer 18 kann zusätzlich auch bei jeder Bewegung des Schalters 11, die dem Signalspeicher 15 gemeldet wird, eingeschaltet werden.

Mit dem Zünden des !Oirzschließers 18 muß der (nicht gezeigte) Sternspannungsregler gesperrt werden. Zu diesem Zweck wird eine Kippstufe 20 vom Signalspeicher 15 im Oberspannungsfalle zugleich mit dem Dauerimpulsgeber 16 geschaltet

Zum Entsperren des Sternspannungsreglers ist ein Stromdauererfassungsglied 19 zwischen die Sternpunkte 9 und 10 geschaltet, daß einen Impuls auf die Kippstufe 20 gibt, wenn der Kurzsch'ußstrom abgeklungen ist.

Ist die Last eine Maschine, in deren Erregung eingegriffen vs erden kann, ist es günstig mit dem Einschalten des Kurzschließers 18 gleichzeitig (durch Teilentregung) die Maschinenspannung abzusenken.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

JO

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Verminderung der Oberspannungsbeanspruchung der Thyristoren eines durch im Stern geschaltete Teilstromrichtcr gebildeten Steuerumrichters und der Schalter, über die der Steuerumrichter mit einer mehrphasigen im Stern geschalteten Last verbunden ist, wobei ein Slernspannungsregler für die Sternspannung zwischen den im Normalbetrieb nicht miteinander verbundenen Sternpunkten von Last und Steuerumrichter vorgesehen ist, gekennzeichnet durch