DE885882C

DE885882C - Verfahren zum Ausserbetriebsetzen von Wechselrichtern

Info

Publication number: DE885882C
Application number: DES4750D
Authority: DE
Inventors: Paul Dr-Ing Schnecke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-02-26
Filing date: 1942-02-26
Publication date: 1953-08-10
Also published as: FR897352A

Description

Einen Wechselrichter kann man bekanntlich im Gegensatz zum Gleichrichter nicht einfach dadurch außer Betrieb setzen, daß man seine Steuerelektroden mit einem Sperrpotential beaufschlagt. Es ist vielmehr erforderlich, den Gleichstromkreis und, falls es sich um eine Störung im Wechselrichter handalt, auch noch den Wechselstromkreis zu unterbrechen. Diese Methode erfordert, wenn es sich um große Leistungen oder um sehr hohe Gleichspannungen handelt, einen erheblichen Aufwand. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich in diesem Fall, wenn verlangt wird, daß der Wechselrichter unmittelbar nach Beseitigung der Störung, die zum Abschalten geführt hat, wieder eingeschaltet wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Außerbetriebsetzung eines Wechselrichters, das praktisch trägheitslos arbeitet, eine sofortige Wiedereinschaltung ermöglicht und nur einen sehr geringen Aufwand zu seiner Durchführung fordert. Das erfindungsgeimäße Verfahren besteht darin, daß bei gleichzeitiger Beaufschlagung der Entladungsstrecken mit einem sperrenden Steuerpotential den Wechselspannungen sämtlicher Phasen negative Spannungsimpulse von solcher Größe überlagert werden, daß die Wechselspannung im Stromkreis der gerade brennenden Entladungsstrecke vorübergehend den Wert der Gleichspannung überschreitet. Die Wirkung dieses Verfahrens möge an Hand der Fig. ι der Zeichnung erläutert werden. Dort sind über der Nullinie die negativen Halbwellen der Phasenspannungen U₁ ν und w des Wechselrichtertransformators aufgetragen. Wenn die Zündung der

Folgeanode jeweils um den Winkel α vor dem Schnittpunkt der beiden Phasenspannungskurven erfolgt, so ergibt sich für die Gegen-EMK, die der Wechselrichter auf der Gleichstromseite liefert, der stark ausgezogene Kurvenzug. Die mit U^_m bezeichnete punktierte Linie stellt den Mittelwert der Gegen-EMK dar. Dieser Mittelwert muß, wie es auch gezeichnet ist, um einen bestimmten Betrag kleiner sein als die Klemmenspannung Uq des ίο Gleichstromnetzes. Die Differenz Ue~U_Wm dient zur Deckung der inneren Spannungsabfälle des Wechselrichters.

XJm den Wechselrichter zu löschen, wird nun, wie schon erwähnt, den Phasenspannungen ein kurzzeitiger negativer Spannungsimpuls überlagert. In der Zeichnung ist angenommen, daß der Spannungsimpuls U_L gerade in die Brennzeit der Phase U fällt. Es wird dann die Gegenspannung des Wechselrichters in ihrem zeitlichen Verlauf so·" verzerrt, daß sie die Klemmenspannung des Gleichstromkreises Uq kurzzeitig, und zwar im vorliegenden Fall während der Zeit T₁ überschreitet. Die den anderen Phasen überlagerten Spannungsimpulse sind für die hier beabsichtigte Wirkung ohne Bedeutung, da diese Phasen ohnehin nicht stromführend sind und ihre Spannungskurvenform während dieser Zeit für das Arbeiten des Wechselrichters gleichgültig ist. Dadurch, daß die Gegenspannung die Gleichstromklemmenspannung überschreitet, wird, wenn die Zeit T hinreichend groß ist, die gerade brennende Entladungsstreckej das ist in diesem Fall also die der Phase u, zum Erlöschen gebracht. Ihre Steuerelektrode gewinnt damit ihre Sperrwirkung wieder, und die betreffende Anode kann, wenn die Steuerelektrode gleichzeitig oder kurz vorher mit Sperrpotential beaufschlagt wurde, nicht von neuem wieder zünden. Die anderen Anoden werden ebenfalls gesperrt, so daß der Wechselrichter augenblicklich außer Betrieb gebracht wird. Der Verlauf des Stromes ist durch die schraffierte Kurve wiedergegeben. Es ist angenommen, daß der Gleichstrom vollkommen geglättet ist, so daß er keinerlei Schwankungen aufweist. In dem Augenblick, in dem die Gegen-EMK infolge des Spannungsimpulses Ui die Gleichstromklemmenspannung Uq überschreitet, beginnt der Strom Jq abzunehmen, verschwindet jedoch infolge der Induktivitäten nicht augenblicklich. Es bedarf vielmehr, um ihn bis auf Null zu bringen, eines gewissen Spannungszeitintegrals, welches der vorher vorhandenen, treibenden Spannung entgegenwirkt. Der Nulldurchgang des Stromes möge nach einer ZeitT₂ erreicht sein. Es ist klar, daß dies überhaupt nur dann eintritt, wenn nach Ablauf von T₂ die resultierende Spannung in dem betreffenden Phasenstromkreis sich noch nicht wieder umgekehrt hat. Es muß also dafür gesorgt werden, daß auf jeden Fall das Zeitintervall T größer ist als der größtmögliche Wert von T₂. Dies ist bei der Bemessung der den Löschimpuls liefernden Spannungsquelle zu berücksichtigen. Es muß mit anderen Worten bei einem gegebenen Höchstwert des Gleichstromes das durch die horizontal schraffierte Dreiecksfläche dargestellte löschende Spannungszeitintregal einen bestimmten Mindestwert innehalten.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestaltet sich sehr einfach, wenn man die löschenden Spannungsimpulse auf induktivem Wege in die Phasenstromkreise einführt. Dabei kann als Spannungsquelle für die Lieferung dieser Impulse ein vorgeladener Kondensator dienen, da es ja nur auf eine kurzzeitige Stromabgabe ankommt. Man kann aber auch als Spannungsquelle beispielsweise das Wechselstromnetz selbst oder irgendeinen - anderen Spannungserzeuger benutzen.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar dienen hier zur Einführung der Löschimpulse besondere Hilfstransformatoren. Der Haupttransformator des Wechselrichters ist mit ι bezeichnet. 2 sind die Entladungsgefäße, deren gemeinsame Kathode an den Minuspol ii2> des Gleichstromkreises angeschlossen ist, während der Sternpunkt der wechselrichterseitigen Wicklung des Transformators 1 den Pluspol 11 des Gleichstromkreises bildet. An 11 und 12 möge beispielsweise eine mit hochgespanntem Gleichstrom arbeitende Kraftübertragungsleitung angeschlossen sein. In die Stromkreise der Entladungsgefäße 2 sind nun noch die Sekundärwicklungen 3 von kleinen Hilfstransformatoren eingeschaltet, deren Primärwicklungen 6 untereinander parallel und über eine Hilfsschalteinrichtung 5 und einen Dämpfungswiderstand 8· an den Kondensator 4 angeschlossen sind. Die Hilfsschalteinrichtung 5 wird im vorliegenden Fall durch ein steuerbares Gas- oder Dampfentladungsgefäß gebildet, kann aber auch andersartig ausgestaltet sein. 8 kann entweder ein Ohmscher Widerstand bzw. eine Drossel oder auch eine Kombination aus beiden sein. Man kann mit diesem Widerstand die Entladezeit des Konden-. sators 4 beeinflussen. Der Kondensator 4 ist über einen Entladewiderstand 9 an eine Hilf sgleichstromquelle 7 angeschlossen, die ihn mit den angegebenen Vorzeichen auflädt. Wichtig ist dabei die Tatsache, daß die ganze Löscheinrichtung mit Ausnahme der Sekundärwicklungen 3 der Hilfstransformatoren nur Niederspannung zu führen braucht. Es ist deshalb möglich, den Stromkreis des Kondensators an eine Erdung 10 anzuschließen.

Die Zusatzwicklung auf dem Haupttransformator "» kann, wenn dieser als Fünfschenkeltransformator ausgebildet ist, auch auf den von Hauptwicklungen freien Transformatorschenkeln untergebracht werden. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Der Transformator 13 besitzt fünf Schenkel, von denen zwei nur die Wicklungen 14 bzw. 15 tragen. Diese sind wiederum wie vorher an den Stromkreis des Kondensators 4 angeschlossen. Da die Wicklungen und 15 hinsichtlich ihrer induzierenden Wirkung auf die Hauptwicklung des Transformators einander vollkommen gleich stehen, kann man in diesem Fall beide Wicklungen von getrennten Spannungsquellen her speisen. Man kann also beispielsweise zwei Kondensatoren vorsehen. Die Impulse können dann über die beiden Wicklungen kurz nacheinander gegeben werden, so daß die Sicherheit, mit der die

Löschwirkung erzielt wird, auf das Doppelte erhöht wird. Es kann auch die Höhe der Impulse, die über die beiden Hilfswicklungen 14 und 15 gegeben werden, verschieden gewählt werden. Weiterhin kann man die Schaltung auch so ausbilden, daß je nachdem, ob der Wechselrichter im normalen Betrieb oder im Störungsfall abgeschaltet wird, nur eine der beiden Wicklungen oder beide gleichzeitig 1)eaufschlagt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Außerbetriebsetzen von Wechselrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Beaufschlagung der Entladungsstrecken mit einem sperrenden Steuerpotential den Wechselspannungen sämtlicher Phasen negative Spannungsimpulse von solcher Größe überlagert werden, daß die Wechselspannung im Stromkreis der gerade brennenden Entladungsstrecke vorübergehend den Wert der aufgedrückten Gleichspannung überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsimpulse auf induktivem Wege in die Phasenstromkreise eingeführt werden.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den Entladungsstrecken Hilfstransformatoren geschaltet sind, deren parallel geschaltete Primärwicklungen über eine insbesondere als steuerbare Entladungsstrecke ausgebildete Hilfsschalteiinrichtung an einer den Löschimpuls liefernden Spannungsquelle liegen.

4. Einrichtung zur Durchführung des V'erfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Löschimpulse liefernde Spannungsquelle an besondere Wicklungen des Wechselrichtertransformators angeschlossen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Wechselrichtertransformators als Fünfschenkeltransformator die Hilfswicklungen zur Übertragung der Löschimpulse auf den beiden freien Sehenkein des Transformators angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Lieferung der Löschimpulse dienende Spannungsquelle durch einen vorgeladenen Kondensator gebildet wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hilfswicklungen einzeln an Spannung gelegt werden können.

8. Einrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hilfswicklungen zum Außerbetriebsetzen des Wechselrichters kurz nacheinander an Spannung gelegt werden.

9. Einrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschalten normaler Ströme nur die eine, beim Abschalten von Kurzschlüssen dagegen beide Hilfswicklungen an Spannung gelegt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen