DE3246057A1

DE3246057A1 - Einrichtung zur spannungsversorgung eines elektrofilters

Info

Publication number: DE3246057A1
Application number: DE19823246057
Authority: DE
Inventors: Gerhard 8520 Erlangen Dönig; Franz 6057 Dietzenbach Neulinger; Walter 8521 Uttenreuth Schmidt; Helmut 6056 Heusenstamm Schummer
Original assignee: Metallgesellschaft AG; Siemens AG
Current assignee: GEA Group AG; Siemens AG
Priority date: 1982-12-13
Filing date: 1982-12-13
Publication date: 1984-06-14
Also published as: EP0111794B1; DE3362565D1; EP0111794A1; ATE18514T1; JPS59115758A; JPS6110181B2; US4873620A

Description

METALLGESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Frankfurt/Main VPA 82 P 8 5 5 0 OE

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Berlin und München
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Einrichtung zur Spannungsversorgung eines Slektrofilters

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Im Regelfall werden heute Elektrofilter mit hoher Gleichspannung betrieben, die durch Gleichrichtung aus einem Wechselspannungsnetz erzeugt wird (vgl. z.B. Siemens-Zeitschrift 1971, Heft 9, S. 567 - 572). Es ist bekannt, dieser in Abhängigkeit von Filterkurzschlüssen regelbaren Gleichspannung noch weitere Spannungsimpulse zu überlagern (vgl. z.B. DE-OS 26 08 436 oder 30 27 172).

Es sind ferner bereits Pulsspannungsquellen zur Lieferung der Pulsspannung bekannt, bei der an eine Gleichspannungsquelle eine Antiparallelschaltung von Thyristor und Diode angeschlossen ist. Beim Zünden des Thyristors wird jedesmal der durch den Abscheider in Verbindung mit der Pulsspannungsquelle gebildete Schwingkreis angestoßen (vgl. z.B. DE-OS 26 08 436).

Beim Elektrofilter tritt normalerweise der Überschlag im Maximum oder kurz nach dem Maximum der Filterspannung auf, d.h. in der Zeitperiode, in der die Diode den Impulsstrom führt. Durch den Kurzschluß reißt nun die Schwingung sofort ab, d.h. die Diode sperrt. Damit liegt sofort wieder die volle Spannung am antiparallelgeschalteten Thyristor. Ist die Zeitdauer zwischen Loschung des Thyristors durch den Nulldurchgang des Stro-

Ch 2 Sie / 01.12.1982

H
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mes und Übernahme des Stromes durch die. Diode sehr gering, d.h. geringer als die Freiwerdezeit des Thyristors, so kann der Thyristor durch die wiederkehrende Spannung auch ohne Zündimpuls zünden. Da diese Zündung relativ langsam vonstatten geht, wird der Thyristor während dieser Zeit thermisch sehr hoch belastet und unter Umständen zerstört.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dafür zu sorgen, daß bei einem Überschlag oder Kurzschluß im Elektrofilter der Thyristor oder gegebenenfalls eine Reihen- und/oder Parallelschaltung von Thyristoren nicht beschädigt wird. Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Auf diese Weise wird die im Thyristor auftretende Verlustleistung begrenzt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert;

es zeigen:

Figur 1 ein Prinzipschaltbild der Spannungsversorgung, Figur 2 den Verlauf der Spannung am Abscheider bei ungestörtem Filterbetrieb,
Figur 3 in vergrößertem Maßstab den primärseitigen Impulsstrom und die sekundärseitige PuIsspannung, und

Figur 4 die Spannungs- und Stromverhältnisse nach Figur 3 bei einem Überschlag im Filter.

Ein Elektrofilter 5 wird in an sich bekannter Weise aus einem Hochspannungsgleichrichtergerät 6 gespeist, das an das Netz RS angeschlossen ist. Zur Regelung der

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Ausgangsspannung des Elektrofilters 5 in Abhängigkeit von Überschlägen, überstrom usw. ist eine Regeleinrichtung 7 vorgesehen, die nicht Gegenstand der Erfindung ist und beispielsweise näher in der vorgenannten Literaturstelle "Siemens-Zeitschrift" beschrieben ist.

Zusätzlich ist noch eine Pulsspannungsquelle vorgesehen, die aus dem aus einem Drehstromnetz RST gespeisten Gleichrichter 1 mit gegebenenfalls steuerbaren HaIbleiterventilen 11, einem parallelgeschalteten Stützkondensator 12, einer Schaltungsanordnung 2 mit antiparallelgeschaltetem Thyristor 22 und Diode 21 und einem Impulstransformator 3 mit Primärwicklung 31 und Sekundärwicklung 32 besteht. Die an der Sekundärwicklung 32 abnehmbare Pulsspannung U_p wird über einen Koppelkondensator 4 dem Elektrofilter 5 zugeführt und liegt zusammen mit der vom Hochspannungsgleichrichtergerät kommenden Gleichspannung U-, am Filter 5.

Dem Thyristor 22 ist eine Zündschaltung 21 zugeordnet, die in periodischen Abständen, z.B. in einem periodischen Abstand T_p von 2 ms, Zündimpulse an den Thyri^ stör 22 liefert. Hierdurch wird der aus der Pulsspannungsquelle, d.h. den Bauteilen 12, 31, 32, Koppelkon- densator 4 und Elektrofilter 5 bestehende Reihenschwingkreis angestoßen. Hier durchfließt der mit i^ in Figur 3 bezeichnete Primärstrom die Primärwicklung 31 und induziert in der Sekundärwicklung 32 die mit U_p bezeichnete Pulsspannung. Die Überlagerung der Pulsspannung Up und der Hochgleichspannung U-, ergibt dann insgesamt den in Figur 2 gezeigten Spannungsverlauf am Elektrofilter, wobei z.B. die einzelnen Pulse eine Spannungsdauer von 200 nihaben.

Die Schwingung im Primärkreis verläuft im Normalbetrieb in der Weise, daß nach dem Zünden des Thyristors 22 zu-

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nächst dieser Thyristor den mit i™ bezeichneten Strom führt, bis nach dem Nulldurchgang der Strom von der Diode 21 übernommen wird. Durch diese Diode fließt dann der Strom i_D, der den zweiten Teil der Schwingung des Primärstromes i^ bildet. Geht der Diodenstrom i_Q wieder durch Null, so ist die Schwingung beendet, bis der Schwingungskreis wieder durch einen Zündimpuls an den Thyristor 22 angestoßen wird.

In Figur 4 sind die Verhältnisse bei einem Kurzschluß dargestellt. Wie ersichtlich, bricht zum Zeitpunkt t_fc infolge eines Überschlages die Spannung UV, zusammen und wird zu Null, Durch den Überschlag sperrt auch die Diode, so daß der Diodenstrom i^ ebenfalls nach Null geht und die Schwingung abreißt. Dies hat zur Folge, daß sofort wieder die volle Gleichspannung am Thyristor 22 liegt. Ist die Zeit, in der der Diodenstrom fließt, größer als die Freiwerdezeit des Thyristors 22, so zündet dieser nicht mehr. Anders ist es dagegen, wenn die Zeit t bis zum Verschwinden des Diodenstromes i^ kleiner ist als die erforderliche Freiwerdezeit t des Thyristors 22. In einem solchen Fall würde der Thyristor 22 wieder zünden, und zwar auch ohne Zündimpuls; Dieser Vorgang würde Jedoch relativ lange dauern, so daß der Thyristor thermisch überbelastet wird. Erfindungsgemäß wird daher die Zeitdauer t überwacht, in der der Diodenstrom i_D, d.h. die zweite Halbwelle des Primärstromes, fließt. Ist diese Zeit ΐ_χ kleiner als die Freiwerdezeit t des Thyristors 22, so wird dieser sofort wieder durch einen Zündimpuls gezündet, so daß er wieder den Strom übernehmen kann. Da infolge des Kurzschlusses auch die Gleichspannung am Elektrofilter auf Null reduziert wurde, ist dieser zusätzliche Spannungsimpuls ohne größere Auswirkung.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, wird zum Zwecke der Überwachung der Diodenstrom i_ö erfaßt. Hieraus wird ein

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Rechtecksignal in einer Kippschaltung 82 erzeugt, dessen Breite t dem Abstand der Nulldurchgänge des Stromes i_n entspricht. Dieses Signal stößt eine monostabile Kippstufe 83 an, die innerhalb einer Zeit wieder zurückkippt, die in etwa der Freiwerdezeit t des Thyristors 22 entspricht. Das Ausgangssignal dieser Kippstufe zusammen mit dem Ausgangssignal der Kippstufe 82 liegen an einer Logikschaltung 84, in der verglichen wird, ob das der Stromflußdauer t entsprechende Signal größer oder klei-

Ji.

ner ist als. die in der monostabilen Kippstufe 83 eingestellte Freiwerdedauer t . Steht das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 83 noch an, während das Ausgangssignal der Stufe 82 bereits verschwunden ist, d.h. ist die Dauer t zwischen denNulldurchgängen des Dioden-

Ji.

stromes geringer als die Freiwerdezeit t , so spricht eine Logikschaltung 84 an und gibt auf einen Speicher

85 ein Setzsignal. Dieser Speicher gibt über Leitung

86 an die Zündschaltung 21 einen sofortigen Befehl zur Zündung des Thyristors 22 und blockiert dann für eine von den Filterbetriebswerten abhängige Zeit die Abgabe weiterer Zündimpulse durch die Zündschaltung 21. Die erneute Freigabe der Zündschaltung 21 kann dabei z.B. so getroffen werden, daß, wenn durch die Regelung 7 die Gleichspannung am Filter wieder ein bestimmtes Maß erreicht hat, das Gedächtnis 85 umgesetzt wird und die Zündschaltung 21 dadurch freigegeben wird.

Zusätzlich ist es auch noch möglich, die Zahl der pro Zeiteinheit anfallenden zusätzlichen Zündimpulse in einem Zähler 9 zu summieren und, wie durch Leitung 91 angedeutet, gegebenenfalls sodann die Pulsfrequenz zu ändern. Alternativ ist es auch möglich, die Amplitude der Pulse durch entsprechende Aussteuerung des Gleich richtergerätes 1 und/oder die Höhe der Gleichspannung

durch entsprechende Aussteuerung des Hochspannungs-

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gleichrichtergerätes 6 zu verändern.

4 Patentansprüche
4 Figuren

Leerseite

Claims

Patentansprüche

VPA 82 P 8 5 5 0OE

Einrichtung zur Spannungsversorgung eines Elektrofilter

a) mit einem das Filter speisenden Hochspannungsgleichrichtergerät, das abhängig von Überschlägen regelbar ist,

b) einer Pulsspannungsquelle, bei der an eine Gleichspannungsquelle eine Antiparallelschaltung von Thyristor und Diode in Reihe mit der Primärwicklung eines Pulstransformators angeschlossen sind, dessen Sekundärwicklung seinerseits mit dem Filter verbunden ist,

c) und mit einer dem Thyristor zugeordneten Zündschaltung, die periodisch den Thyristor zündet, so daß jedesmal der durch das Filter in Verbindung mit der Pulsspannungsquelle gebildete Schwingkreis angestoßen wird und der Strom in der Primärwicklung eine Periode schwingen kann,
gekennzeichnet:

d) durch die sofortige Abgabe eines Zündimpulses an den Thyristor (22), wenn die Dauer des durch die Diode (21) fließenden Primärstromes kleiner als eine von

_^ der Thyristorschonzeit abhängige Zeit ist, und

e) durch eine anschließende Sperrung der Zündschaltung für eine vom Filterzustand abhängige Zeit.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Diodenstrom (i ) proportionale Spannung in eine entsprechende Recht eckspannung umgeformt wird, daß die Rechteckspannung zusammen mit dem Ausgangssignal einer durch die Rechteckspannung angestoßenen monostabilen Kippstufe (83) an einer Logikschaltung (84) liegt, die ein die Zündschaltung steuerndes Gedächtnis setzt (85), wenn die Dauer der Rechteckspannung kleiner als die Kippzeit

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der Kippstufe (83) ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gedächtnis (85) durch ein Signal der das Hochspannungsgleichrichtergerät (6) abhängig von den Überschlagen steuernden Regeleinrichtung (7) rücksetzbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-"lOkennzeichnet, daß die Zahl der zusätzlichen Zündimpulse in einer vorgegebenen Zeit erfaßt und zur Aussteuerung der Periodendauer und/oder der Amplitude der Pulsspannung und/oder der Amplitude der Gleichspannung dient.