DE3835869A1 - Anordnung zum starten eines wechselrichters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Star­ ten eines Wechselrichters, der von einer halbgesteuerten Drehstrombrücke, bestehend aus Thyristoren und Dioden und einem Überspannungsschutz, bestehend aus zusätzli­ chen Dioden und einem Kondensator mit Entladewiderstand, und einem aus Drossel und Kondensator bestehenden Zwi­ schenkreis versorgt wird und der in seinem Lastkreis über einen Transformator eine als Reihenresonanzkreis ausgebildete Last speist.

Bekannt ist, einen Reihenschwingkreis als Last über ei­ nen Trenntransformator aus einem Wechselrichter mit Strom zu versorgen. Der Wechselrichter wird dabei bei­ spielsweise über eine halbgesteuerte Brücke aus einem Drehstromnetz betrieben. Schutzschaltungen innerhalb der Drehstrombrücke gegen Überspannungen sind bekannt.

Bekannt ist, mit mehreren zusätzlichen Dioden die halb­ gesteuerte Drehstrombrücke zu einer vollständigen Gleichrichterbrücke zu ergänzen und den gemeinsamen Aus­ gang der Gleichrichterbrücke über einen Kondensator mit parallelem Entladewiderstand an ein gemeinsames Minus- Potential zu führen. Die Energie einer auftretenden Überspannnung wird dabei von dem Kondensator aufgenom­ men. Der Kondensator wird beim Zuschalten des Drehstrom­ netzes auf die Scheitelspannung des Netzes aufgeladen. Bei auftretenden Spannungsspitzen aus dem Netz bzw. Kom­ mutierungsüberspannungen fließt Ladestrom in den Konden­ sator. Die Energie der Spannungsspitzen erhöht die La­ dung des Kondensators. Die Ladung wird anschließend über den Parallelwiderstand wieder abgebaut. Eine derartige Schaltung schützt die Gleichrichterbauteile vor Über­ spannung aus dem Netz und der Kommutierung.

Das Starten eines Wechselrichters mit einer Serienreso­ nanzlast, die über einen Trenntransformator angesteuert wird, erfolgt nicht immer sicher, weil der Transforma­ torkern nach einem vorausgegangenen Ausschalten in einer nicht bestimmten Remanenzlage bleibt. Die nicht defi­ nierte Remanenzlage kann beim Wiedereinschalten zu einem steilen Stromanstieg führen, der größer ist, als der Nennstrom der Anlage. Dieser hohe Einschaltstrom kann dadurch verringert werden, daß der Transformatorkern durch eine von außen zuführbare kleine Spannung in eine bestimmte Richtung vormagnetisiert wird. Dies ist sehr aufwendig.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung aufzuzeigen, die auf einfache Art ein sicheres Starten eines Wechselrichters zur Versorgung eines aus Serien­ schwingkreis und Transformator bestehenden Lastkreises gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine Ausgestaltung ist aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist be­ sonders der geringe Aufwand, mit dem ein sicheres Star­ ten des Wechselrichters auch bei ungünstigen Bedingungen erreicht wird. Durch den aus Teilerwiderstand, Schalter, Diode und bereits vorhandenen Zwischenkreiskondensator gebildeten zusätzlichen Ladekreis kann der Wechselrich­ ter sicher gezündet werden. Dazu wird keine zusätzlich von außen zugeführte Spannung verwendet, sondern eine bereits in einem Überspannungsschutz der Drehstrombrücke vorhandene Spannung eingesetzt.

Weitere Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt dabei eine halbgesteuerte Drehstrom­ brücke mit Überspannungsschutz, einen Zwischenkreis, einen Wechselrichter in vereinfachter Darstellung und eine über einen Transformator gespeiste Last.

Eine halbgesteuerte Drehstrombrücke besteht aus drei Thyristoren T 1, T 2, T 3 und drei Dioden D 1, D 2, D 3 und einer dazu parallel zwischen Plus- und Minus-Potential geleg­ ten Freilaufdiode D 7. Da schon drei Dioden vorhanden sind, kann durch weitere drei Dioden D 4, D 5, D 6 die feh­ lende Hälfte eines Überspannungsschutzes aufgebaut wer­ den. Am Ausgang der Dioden D 4, D 5, D 6, an einer gemeinsa­ men Sammelschiene 4, ist ein Kondensator C 1 nach Minus- Potential gelegt. Parallel zum Kondensator C 1 ist in üblicher Weise ein Widerstand R 1 zur Entladung ange­ schlossen. Der Kondensator C 1 wird beim Zuschalten der Spannung L 1, L 2, L 3 des eingangsseitigen dreiphasigen Drehstromnetzes auf den Scheitelwert der Netzspannung aufgeladen. Die Zeitkonstante der Bauglieder R 1/ C 1 wird erheblich größer als die Netzperiodendauer gewählt. Eine derartige Schaltung ist bekannt.

An diese Drehstrombrücke schließt sich ein Zwischen­ kreis, bestehend aus einer Drossel DR 1 und einem Konden­ sator C 2 an. Dieser als Filter wirkende Zwischenkreis dient zur Verringerung von Netzrückwirkungen und zur Begrenzung des Ladestroms.

An diesen Zwischenkreis ist ein Wechselrichter 1 ange­ schaltet, der über einen Trenntransformator 2 eine Last 3 ansteuert. Die Last 3 besteht beispielsweise aus Spule und Kondensator und ist als Resonanzkreis ausgebildet. In der Zeichnung wurden diese Bauteile nur im Block­ schaltbild dargestellt.

Beim Starten des Wechselrichters 1 kann es durch die Remanenz in dem Trenntransformator 2 zu einem erhöhten Einschaltstrom kommen, der die im Wechselrichter ange­ ordneten und in der Zeichnung nicht gezeigten Thyristo­ ren und Dioden zerstören kann. Eine vor dem Start des Wechselrichters definierte Remanenzlage des Trenntrans­ formators 2 verhindert einen steil ansteigenden Strom im Wechselrichter.

Die Erfindung geht aus von dem Potential des aufgelade­ nen Kondensators C 1, der in Verbindung mit dem paralle­ len Entladewiderstand R 1 als Kurzschlußschutz verwendet wird. Erfindungsgemäß wird also eine bei einer Dreh­ strombrücke mit Überspannungsschutz vorhandene Spannung abgegriffen und damit der schon vorhandene Zwischen­ kreiskondensator aufgeladen.

Dazu ist der Entladewiderstand R 1 aufgeteilt in zwei einzelne Widerstände oder in ein Potentiometer. Der Mit­ telabgriff des geteilten Widerstandes ist über einen Schalter S und eine in Durchlaßrichtung betriebene Diode D 8 auf den Zwischenkreiskondensator C 2 geschaltet.

Diese Anordnung arbeitet wie folgt:

Beim Startvorgang wird der Schalter S geschlossen. Über den geteilten Widerstand R 1 (Spannungsteilerwiderstand) , den geschlossenen Schalter S und die Diode D 8 wird der Zwischenkreiskondensator C 2 auf eine relativ kleine Spannung aufgeladen. Danach werden nicht dargestellte Thyristoren im Diagonalzweig des Wechselrichters gezün­ det, so daß der Strom aus dem Zwischenkreiskondensator C 2 über den Wechselrichter 1 und den Transformator 2 nach Minus-Potential fließen kann. Der Kern des Trans­ formators 2 wird dadurch in eine bestimmte Richtung vor­ magnetisiert.

Nach Abklingen der Spannung aus dem Kondensator C 2 geht der Strom durch den Transformator 2 zu Null. Die nicht dargestellte Zündvorrichtung erkennt dies und schaltet die Thyristoren T 1, T 2, T 3 der Drehstrombrücke durch. Da­ durch wird der Zwischenkreiskondensator C 2 auf die volle Betriebsspannung aufgeladen und anschließend die andere Diagonale des Wechselrichters 1 durchgeschaltet, so daß der Wechselrichter 1 startet. Nach dem Startvorgang wird der Schalter S geöffnet.

Der in der Zeichnung nur andeutungsweise dargestellte Wechselrichter 1 besteht in bekannter Weise aus zwei Diagonalen, die aus Thyristoren mit antiparallelen Frei­ laufdioden gebildet werden, so daß der Stromfluß einmal durch die eine Diagonale und einmal in Gegenrichtung durch die andere Diagonale geschaltet wird. Diese Ar­ beitsweise eines Wechselrichters ist aber bekannt und hier von untergeordneter Bedeutung, denn die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Wechselrichter si­ cher zu starten.

Claims (3)

1. Anordnung zum Starten eines Wechselrichters, der von einer halbgesteuerten Drehstrombrücke, bestehend aus Thyristoren (T 1, T 2, T 3) und Dioden (D 1, D 2, D 3) und einen Überspannungsschutz, bestehend aus zusätzlichen Dioden (D 4, D 5, D 6) und einem Kondensator (C 1) mit Entladewider­ stand (R 1), und einem aus Drossel (DR 1) und Kondensator (C 2) bestehenden Zwischenkreis versorgt wird und der in seinem Lastkreis über einen Transformator (2) eine als Reihenresonanzkreis ausgebildete Last (3) speist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand (R 1) geteilt ist und von seinem Teilungspunkt aus über einen Schalter (S) und eine in Durchlaßrichtung betriebene Diode (D 8) am Pluspol des Zwischenkreiskondensators (C 2) angeschlossen ist.

2. Anordnung zum Starten eines Wechselrichters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Startvorganges der Schalter (S) geschlossen ist und nach Aufladung des Kondensators (C 1) und gesperrter halbge­ steuerter Drehstrombrücke eine Teilspannung über den ge­ teilten Widerstand (R 1) und den geschlossenen Schalter (S) und die Diode (D 8) auf den Zwischenkreiskondensator (C 2) geleitet wird, und daß anschließend eine Diagonale des Wechselrichters (1) durchgeschaltet und damit den Transformator (2) in eine bestimmte Richtung vormagneti­ siert, daß nach Entladung des Zwischenkreiskondensators (C 2) der Strom durch die eine Diagonale des Wechsel­ richters (1) zu Null wird, so daß über die jetzt durch­ geschaltete halbgesteuerte Drehstrombrücke der Zwischenkreiskondensator (C 2) auf volle Betriebsspannung aufgeladen wird und der Wechselrichter (1) über die andere Diagonale startet, und daß anschließend der Schalter (S) geöffnet wird.

3. Anordnung zum Starten eines Wechselrichters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewi­ derstand (R 1) als Potentiometer ausgebildet ist.