DE3347106C2 - - Google Patents
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- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
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- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
- H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
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- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Schaltungsanord
nung ist aus der DE-22 42 415 C2 bekannt.
Halbleiter-Stromrichterbrücken werden mit steuerbaren Halb
leiterschaltern wie z. B. Transistoren, Thyristoren oder GTO-
Schaltern ausgerüstet (gate turn off). Sie dienen der Erzeu
gung von Wechselspannungen, insbesondere für Fahrmotoren, aus
einem Gleichstromnetz und können auch Energie an das Gleich
stronnetz zurückspeisen, wenn die Fahrmotoren im Bremsbetrieb
zu Generatoren werden. Man kennt einphasige und mehrphasige,
insbesondere dreiphasige Stromrichterbrücken. Ein Wechselstrom
anschluß, der stets zwischen zwei Halbleiterschaltern der
Brücke liegt, kann entweder, wenn einer der Halbleiterschalter
leitend ist, an dem ersten Pol der Gleichspannungsquelle lie
gen, oder, wenn der andere Halbleiterschalter leitend ist, am
anderen Pol. Durch geeignete Ansteuerung der Halbleiterschalter
wird vermieden, daß gleichzeitig beide Halbleiterschalter eines
Zweiges leitend sind, da dann ein Kurzschluß zwischen den bei
den Polen der Gleichspannungsquelle vorliegen würde.
Für einen ordnungsgemäßen Betrieb einer solchen Brücke ist
es wichtig, daß die die Halbleiter-Schalter durchfließenden Ströme vor
bestimmte Grenzwerte einhalten und daß Schutzmaßnahmen schnell
ergriffen werden, wenn der Strom an irgendeinem Punkt der Brücke
einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Dies kann nicht nur
der Fall sein, wenn zwei Halbleiter-Schalter eines Brückenzweiges gleich
zeitig leitend sind, sondern auch dann, wenn ein Wechselstrom
anschluß versehentlich an Erde gelangt oder wenn zwei Wechsel
stromanschlüsse miteinander in Kontakt kommen (Lastwiderstand
wird Null).
Aus der obengenannten DE-22 42 415 C2 ist eine Schaltungsan
ordnung zum Schutz eines Wechselrichters bekannt, der in jedem
Brückenzweig zwei Drosseln in Reihe mit je einem der Halblei
terschalter besitzt. An jede Drossel ist eine Erfassungsspule
induktiv angekoppelt, wobei diese Spulen so geschaltet sind,
daß sich die Spannungen an den Erfassungsspulen eines Wechsel
richterbrückenzweiges beim gleichzeitigen Anliegen einer
Spannung an den Drosselspulen addieren. Wegen der in die
Messung hineinwirkenden Drosseln erfolgt die Erfassung von
Durchzündungen langsamer, als dies für den Schutz der Brücke
vielfach erforderlich wäre.
Die DE-OS 20 55 265 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Erfas
sung von Durchzündunden der Brücke mit zwei Drosseln in Reihe
mit je einem Brückenschalter in jedem Brückenzweig und zwei
diesen zugeordneten Meßwandlern. Diese Schaltungsanordnung
kann nur Durchzündungen erfassen, nicht dagegen Erdschlüsse.
Außerdem ist sie nicht gleichermaßen im generatorischen wie im
motorischen Betrieb der Brücke wirksam.
Schließlich ist noch die DT-25 41 701 B2 zu nennen, die eine
Einrichtung zur Erfassung von Kommutierungsstörungen bei einem
einphasigen Wechselrichter zeigt. Hier mißt ein erster Meß
wandler den Laststrom, und ein anderer die Ströme in zwei je
einem der Brückenzweige zugeordneten Brückenschaltern. Auch in
dieser Einrichtung können nur Kurzschlüsse im motorischen
Betrieb erfaßt werden.
Um alle Fehlermöglichkeiten zu berücksichtigen, und um
auch die für die normale Regelung der Frequenz oder der Spannung
nötigen Informationen zu bekommen, müßte man in jedem Brücken
zweig drei Wandler vorsehen, und zwar einen zur Überwachung
des Stroms in jedem der beiden Halbleiter-Schalter und einen dritten zur
Überwachung des Laststroms, der vom Wechselstromanschluß zur
Last bzw. dem Verbraucher fließt. Jedem dieser Wandler muß
dann ein Signalauswerteschaltkreis mit einem Komparatorver
stärker nachgeschaltet sein, der nur dann ein Signal liefert,
wenn der zu überwachende Strom eine vorgegebene Schwelle über
schreitet.
Die Erfindung löst die Aufgabe, die Anzahl der Wand
ler und der diesen nachgeordneten Auswerteschaltkreise deut
lich zu verringern, ohne daß wichtige Informationen dabei ver
lorengingen.
Diese Aufgabe wird durch die Schaltungsanordnung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bezüglich
von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird
auf die Unteransprüche verwiesen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand dieses bevorzugten Aus
führungsbeispiels mithilfe der Zeichnung näher erläutert, die
das Schaltbild einer Halbleiter-Stromrichterbrücke mit der erfin
dungsgemäßen Schaltungsanordnung zeigt.
Hier handelt es sich um eine dreiphasige Stromsichterbrücke die
aus einer Gleichspannungsquelle mit einem positiven Gleich
spannungspol 1 und einem negativen Gleichspannungspol 2 ge
speist wird und die drei Ausgangsklemmen R, S und T besitzt.
Die Last besteht aus drei Impedanzen 3, 4 und 5 in Dreieck
schaltung wie dargestellt, oder in Sternschaltung. Hier handelt
es sich beispielsweise um drei Statorwicklungen eines asynchronen
Drehstrommotors.
Jede Drehstrombrücke besitzt bekanntlich drei Zweige mit je
zwei Halbleiterschaltern 6 und 7 bzw. 8 und 9 bzw. 10 und 11.
Die Schalter sind als Transistoren, Thyristoren oder GTO-Schal
ter ausgebildet. Parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke jedes Halbleiter-
Schalters liegt eine Diode 12 bis 17, über die im Bremsbetrieb
ein Strom fließt. Der Wechselstromanschluß R bzw. S bzw. T
liegt in jedem Zweig zwischen den beiden Halbleiterschaltern.
Im Normalbetrieb werden die Basiselektroden der Transistoren
6 bis 11 zyklisch so angesteuert, daß der Wechselstromanschluß
eines Zweiges entweder am positiven Pol 1 oder am negativen
Pol der Gleichspannungsquelle hängt. Durch ein geeignetes
Schaltprogramm ergibt sich zwischen den drei Wechselstrom
anschlüssen ein symmetrisches Drehstromsystem, dessen Zei
gerdiagramm ein gleichseitiges Dreieck bildet.
Zur Erfassung der Ströme in den einzelnen Teilen der Stromrich
terbrücke sind insgesamt drei Wandler 18 bis 20 vorgesehen,
und zwar ein Hallwandler für jeden Zweig. Durch das zentrale
Loch des Wandlers führen zwei Leitungen hindurch, nämlich
einerseits die Verbindungsleitung des mit dem positiven Pol
1 verbundenen Halbleiter-Schalters zum Wechselstromanschluß und anderer
seits die Verbindungsleitung vom Wechselstromanschluß zum an
deren Halbleiter-Schalter desselben Zweiges. Die beiden Leitungen sind
durch den Wandler so hindurchgeführt, daß, wenn beide Halbleiter-Schalter
des Zweiges gleichzeitig leitend sind, sich deren Ströme in
der Wirkung im Wandler addieren. Der Innenaufbau des Wandlers,
insbesondere dessen Sekundärseite, ist nicht im einzelnen dar
gestellt, da es sich hier um klassische Bauteile handelt. Aus
gangsseitig besitzt jeder Wandler drei Anschlüsse 21, 22, 23,
an denen Spannungen in Abhängigkeit von der Amplitude und der
Polarität der aus den beiden Primärschleifen zusammengesetzten
Ströme abgreifbar sind.
Da im Normalbetrieb die beiden Halbleiter-Schalter eines Zweiges oder die
beiden Dioden eines Zweiges nie gemeinsam zugleich stromfüh
rend sind, läßt sich an den Ausgangsklemmen eines Wandlers stets
der richtige Spitzenwert des Primärstroms erfassen. Dieser Wert
läßt sich also zur Spannungsfrequenzregelung der Brücke und da
mit zur Strombegrenzungsregelung des Stromrichters heranziehen.
Zu den möglichen Fehlern, die in einer solchen Brücke auftre
ten können, zählen die Erd- oder Hochspannungsschlüsse eines
oder mehrerer der Wechselstromanschlüsse, die Lastschlüsse
zwischen zwei Wechselstromanschlüssen und solche Schaltfehler,
bei denen beide Halbleiterschalter eines Zweiges gleichzeitig
leitend sind. Alle diese Fälle führen zu einer deutlichen Er
höhung der Ausgangsspannung mindestens eines der Wandler 18
bis 20, so daß Schutzmaßnahmen schnell ergriffen werden können.
Durch die Erfindung wird also die Anzahl der Wandler und der
ihnen nachgeschalteten Auswerteschaltkreise deutlich verringert,
ohne daß ein Informationsverlust eintritt. Vielmehr werden
nach wie vor alle möglichen Fehlerkriterien erfaßt.
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung zur polaritätsgerechten Erfassung der
Ströme in einer Halbleiter-Stromrichterbrücke mit zwei Gleich
stromanschlüssen, zwischen denen pro Wechselstromphase je ein
aus zwei Halbleiterschaltern in Reihe bestehender Zweig liegt,
wobei der Wechselstromanschluß jeweils zwischen den beiden
zugeordneten Halbleiterschaltern angeordnet ist, von denen im
Normalbetrieb stets höchstens einer stromführend ist, wobei
mittels Meßwandlern in beiden Halbleiterschaltern eines Zwei
ges fließende Ströme erfaßt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß in jedem Zweig ein Meßwandler (18, 19, 20) so eingefügt
ist, daß sowohl der Strom, der vom ersten Gleichstromanschluß
(1) durch den ersten Halbleiterschalter (6, 8, 10) zum Wech
selstromanschluß (R, S, T), als auch der Strom, der vom Wech
selstromanschluß durch den zweiten Halbleiterschalter (7, 9,
11) zum zweiten Gleichstromanschluß (2) fließt, im Wandler
erfaßt wird, und zwar derart, daß, wenn beide Halbleiterschal
ter gleichzeitig leitend sind, sich deren Ströme in der Wir
kung addieren und der Wandler ein stärkeres Meßsignal erzeugt
als im Fall nur eines leitenden Halbleiterschalters.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Wandler (18, 19, 20) mit einer Primärschleife
zwischen einem der Halbleiterschalter (6, 8, 10) und dem
Wechselstromannschluß (R, S, T) und mit einer zweiten Primär
schleife zwischen dem Wechselstromanschluß und dem anderen
Halbleiterschalter (7, 9, 11) angeschlossen ist.
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler ein Hallwandler (18,
19, 20) ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833347106 DE3347106A1 (de) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | Schaltungsanordnung zur polaritaetsgerechten erfassung der stroeme in einer halbleiter-umrichterbruecke |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833347106 DE3347106A1 (de) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | Schaltungsanordnung zur polaritaetsgerechten erfassung der stroeme in einer halbleiter-umrichterbruecke |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3347106A1 DE3347106A1 (de) | 1985-07-04 |
DE3347106C2 true DE3347106C2 (de) | 1992-01-09 |
Family
ID=6218169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833347106 Granted DE3347106A1 (de) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | Schaltungsanordnung zur polaritaetsgerechten erfassung der stroeme in einer halbleiter-umrichterbruecke |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3347106A1 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4321040A1 (de) * | 1993-06-24 | 1995-01-05 | Deutronic Electronik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Strommessung in Brückenschaltungen |
US8619445B1 (en) | 2013-03-15 | 2013-12-31 | Arctic Sand Technologies, Inc. | Protection of switched capacitor power converter |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1081129B (de) * | 1958-10-01 | 1960-05-05 | Bbc Brown Boveri & Cie | Anordnung zur Kreisstromueberwachung bei Stromrichteranlagen in Kreuzschaltung |
GB1287989A (de) * | 1969-11-10 | 1972-09-06 | ||
DE2242415C2 (de) * | 1972-08-29 | 1982-06-03 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Schaltungsanordnung zum Schutz eines Wechselrichters |
US3916287A (en) * | 1974-03-25 | 1975-10-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | Overload protection for a DC to AC conversion apparatus including an N-phase inverter |
DE2541701C3 (de) * | 1975-09-18 | 1978-04-20 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Einrichtung zur Erfassung von Kommutierungsstörungen bei einem Wechselrichter |
US4309735A (en) * | 1979-10-30 | 1982-01-05 | Harnischfeger Corporation | Protective circuits for converter-supplied D.C. motor |
-
1983
- 1983-12-27 DE DE19833347106 patent/DE3347106A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3347106A1 (de) | 1985-07-04 |
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