DE1138462B - Schutzeinrichtung fuer Gleichrichter mit Halbleiterventilen - Google Patents

Schutzeinrichtung fuer Gleichrichter mit Halbleiterventilen

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DE1138462B
DE1138462B DES54571A DES0054571A DE1138462B DE 1138462 B DE1138462 B DE 1138462B DE S54571 A DES54571 A DE S54571A DE S0054571 A DES0054571 A DE S0054571A DE 1138462 B DE1138462 B DE 1138462B
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DE
Germany
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protection device
current
auxiliary amplifier
magnetic auxiliary
load
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Application number
DES54571A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Wolfgang Twachtmann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency 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
    • H02H7/10Emergency 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
    • H02H7/12Emergency 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
    • H02H7/125Emergency 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 rectifiers
    • H02H7/1257Emergency 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 rectifiers responsive to short circuit or wrong polarity in output circuit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

  • Schutzeinrichtung für Gleichrichter mit Halbleiterventilen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung für Gleichrichter mit Halbleiterventilen, wobei insbesondere an die Verwendung von Halbleiterventilen mit einem Halbleiter auf der Basis des Siliziums oder Germaniums -edaclit ist. Bei solchen Gleichrichtern, welche relativ hohe Ströme zu führen in der Lage sind, muß dafür Vorsorge getroffen werden, daß der Strom in den Halbleiterventilen nicht unzulässig hoch wird, da diese sonst unbrauchbar werden und dadurch g gebenenfalls andere Halbleiterventile in Mitleidenge schaft ziehen können.
  • Die Erfindung hat eine neuartige Schaltunor zum C Gegenstand, durch welche die hiermit entstehende Auf-,crabe eines Schutzes der Ventile sich in wirksamer und einwandfreier Weise lösen läßt, und zwar sowohl in solchen Fällen, wo die entstehende unzulässige Belastuno, der Halbleiterventile auf einen inneren Kurzschluß, d. h. auf Schäden an einem der Ventile selbst, zurückzuführen sind, als auch dann, wenn die Ursache ein äußerer Kurzschluß ist, z. B. ein Fehler in dem gespeisten Verbrauchernetz. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein den Gleichrichtern vorgeschaltetes Regeldrosselsystem über einen magnetischen Hil!!sverstärker mit einem durch seine Ausstattung mit einer überkritischen Rückkopplung bestimmten Kippverhalten abhängig, von der Höhe des Ausgangsbelastungsstromes der Gleichrichteranordnung mit Erreichen eines maximal zulässigen Belastungsstromwertes zur Begrenzung des Ausgangsstromes gesteuert wird. Als magnetisch steuerbare Regeldrosseln für die Speisung der Gleifchrichteranordnung und ebenso für den magnetischen Hilfsverstärker werden vorzugsweise Verstärker in Selbstsättigungsschaltung benutzt. Um hierbei dem magnetischen Hilfsverstärker, der die Regeldrosseln im Hauptstromkreis steuert, ein Kippverhalten zu geben, wird der Ausgang des Verstärkers i auf die Arbeitswicklungen C rückgekop - - p elt. Hierbei kann diesem magnetischen Hilfsverstärker in an sich bekannter Weise eine Vorbelastung gegeben werden, damit er stets seinen Magnetisierungsstrom führen kann. In Reihe mit den Vormagnetisierungswicklungen der Regeldrossein der Gleichrichteranordnung, die von dem Hilfsverstärker gespeist werden, kann ein zusätzlicher, gegebenenfalls einstellbarer Widerstand vorgesehen sein, um auf diese Weise eine Anpassung der Belastuno, für den Hilfsverstärker zu erreichen. Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung kann bei Anwendung einer geeignet bemessenen Steuerleistung an dem macnetischen Hilfsverstärker die Zeitkonstante für das Ansprechen der Strombe grenzung bis auf sehr geringe erwünschte Werte, z. B. in der Größenordnung von etwa 20 msec., herabgesetzt werden. Es ist für Stromversorgungsanlagen, in denen eine Spannungsregelungseinrichtung benutzt wird, bei welcher mit der zu regelnden Spannung eine durch die Differenz der gleichgerichteten Spannungen einer gesättigten Drossel und einer Luftspaltdrossel bestimmte Spannung verglichen wird und der Vergleichswert die Speisung der Steuerwicklung einer zur Regelung be- nutzten gleichstromvormagnetisierten Drosselspule bestimmt, über welche der zu regelnde Gleichrichter gespeist wird, bekannt, in Verbindung mit dieser Spannungsregelungseinrichtung eine Strombegrenzungsanordnunc, zu benutzen. Hierfür wird ein Hilfsgleichrichter verwendet, der dem von der Luftspaltdrossel gespeisten Gleichrichter parallel geschaltet ist und selbst über eine Drosselanordnung gespeist wird, die gegensinnig von einer annähernd konstanten Größe, nämlich z. B. der auf konstanten Wert geregelten Aus-, Cra ngsklemmenspannung der geregelten Gleichrichterailordnung, und vom Laststrom bzw. Verbraucherstrom oder dem Ladestrom der gespeisten Batterie vormagnetisiert wird.
  • Für die Speisung von Verbrauchern vom Charakter von Bogenlampen ist ein Stromversorgungsgerät bekanntgeworden, dessen Spannungsstromkennlinie bis zu einer gewissen Stromgrenze auf einem konstanten Spannungswert verläuft, bei Überschreitung dieser Stromgrenze jedoch rasch auf Null absinkt, so daß das Entstehen unerwünschter Kurzschlußströme vennieden wird, also gewissermaßen zunächst auf konstante Spannung, nach Überschreiten der genannten Stromgrenze jedoch auf konstanten Strom geregelt wird.
  • Ferner war eine Batterieladeeinrichtung bekannt, bei welcher die Speisung der Batterie über einen dem Gleichrichter vorgeschalteten Transduktor erfolgt, der seinerseits von einem Hilfstransduktor gesteuert wird, dessen Vormagnetisierung erstens über ein konstantes Stromgerät und ferner zweitens gegensinnig abhängig von der Batteriespannung erfolgt. In diesen zweiten Vormagnetisierungsstromkreis wird zur Strombegrenzung ein über einen Stromwandler vom Belastungskreis abgeleiteter Stromeinfluß eingeschleust, so daß der die Batterie speisende Strom selbsttätig auf einen Maximalwert begrenzt wird.
  • Bei diesen bekannten Anordnungen wurde jedoch nicht von einem magnetischen Verstärker mit Kippverhalten Gebrauch gemacht, um auf diese Weise im Sinne der Zielsetzung der vorliegenden Erfindung einen sehr schnell wirksam werdenden Schutz für die gegen stoßweise überlastungen sehr empfindlichen Halbleitergleichrichterelemente der Stromversorgungsanlage zu erreichen und diese damit jeweils betriebssicher und betriebstüchtig zu erhalten.
  • Eine beispielsweise Ausführung für die Anwendung der Erfindung zeigt die Schaltung der Zeichnung Fig. 1. In dieser Schaltung wird an den Klemmen 1, 2 und 3 von einem Drehstromnetz eine Gleichstrombrückenschaltung gespeist, welche durch die Ventile 4 bis 9 gebildet wird. Die Gleichstromausgangsklemmen der Brücke sind mit 10 und 11 bezeichnet. In den Zweigen der Brücke sind Drosseln 12 bis 17 angeordnet. An diesen Drosseln sind mit a jeweils die vom Laststrom durchflossenen Wicklungen, mit b, c und d Vormagnetisierungswicklungen bezeichnet. Die Wicklungen c dienen zur konstanten Vormagnetisierung der Drosseln. Mit Hilfe der Wicklungen d kann eine Vormaga--tisierung derDrosseln, abhängigvoneinerRegelgröße, z. B. abhängig von der Ausgangsgleichspannung der Anordnung herbeigeführt werden, was nicht besonders angedeutet ist. 18 und 19 bezeichnen die beiden Teildrosseln eines Hilfsmagnetverstärkers in Selbstsättigungsschaltung. Die vom Hauptstrom durchflossenen Arbeitswicklungen dieses Magnetverstärkers sind an den Teildrosseln jeweils mit a bezeichnet. Die Ventile des Magnetverstärkers tragen die Bezeichnun-"en 20 bis 23. über die Wicklung b der beiden Dros seln ist vom Gleichstromausgang des magnetischen Verstärkers über den Widerstand rückgekoppelt. An diesem Gleichstromausgang ist evtl. ein Vorbelastungswiderstand 30 vorgesehen, damit der Magnetverstärker stets seinen Magnetisierungsstrom führen kann. Vom GleiclistromausgangdesMagnetverstärkers werden die Wicklungen b der Regeldrosseln 12 bis 17 über einen Widerstand 29 mit Gleichstrom gespeist. Für eine konstante Vonnagnetisierung des magnetischen Hilfsverstärkers liegt an den Klemmen 25 und 26 eine Gleichspannung, so daß eine entsprechende, mittels desVorwiderstandes 31 einstellbare Vormagnetisierung des Magnetverstärkers an seinen Teildrosseln durch die Wicklungen c erfolgt. Im Gleichstrombelastungskreis der Trockengleichrichteranordnung liegt ein Widerstand 27. An dessen Klemmen sind über einen Widerstand 28 die Vormagnetisierungswicklungen d der beiden Teildrosseln 18 bzw. 19 des magnetischen Hilfsverstärkers angeschlossen. Die Richtung der Magnetisierungen, welche von den einzelnen Wicklungen an C, dem magnetischen Hilfsverstärker erzeugt wird, ist durch eingetragene Pfeile angedeutet. Erreicht die Spannung an dem Widerstand 27 zufolge eines zu hoch ansteigenden Belastungsstromes einen vorbestimmten oberen Grenzwert, so wird der magnetische Hilfsverstärker plötzlich aus seinem gesperrten Zustand in den Zustand seines Durchlasses umgesteuert. Hierdurch wird eine entsprechende Speisung der Wicklungen b an den Drosseln 12 bis 17 herbeigeführt, so daß das von den Regeldrosseln übernommene Spannungszeitintegral ansteigt und dadurch die Aus-Crangsspannung an den Klemmen 10 und 11 herabgesetzt wird. Hierdurch sinkt die Spannung an dem Widerstand 27 ab, bis der magnetische Hilfsverstärker wieder unwirksam wird. Dieser Vorgang wiederholt sich, so daß eine Regelung um einen gewissen vorbestimmten höchsten Mittelwert stattfindet. Statt des Widerstandes 27 kann auch ein Gleichstromwandler zur Erfassung des Laststromes benutzt werden.
  • Zur näheren Erläuterung ist in der Fig. 2 noch ein Schaubild gezeigt. In diesem ist über der Steuermagnetisierung J.,t des magnetischen Hilfsverstärkers dessen Ausgangsspannung UL aufgetragen. In diesem Schaubild bezeichnet J, eine konstante Vormagnetisierung des Magnetverstärkers, während durch den Pfeil Jt angedeutet ist, in welcher Richtung eine zusätzliche Magnetisierung dieses Verstärkers, abhängig vom Ansteigen des Belastungsstromes, z. B. am Widerstand 27, stattimdet. Beim Ansteigen dieses Stro-mes J" wird die Kennlinie im linken unteren Teil sinngemäß nach rechts durchlaufen, bis ein bestimmter Punkt P, erreicht ist. Bei einem weiteren Ansteigen .des Steuermagnetisierungsstromes Jt kippt der Magnetverstärker, d. h., er springt in seiner Arbeitsweise auf den Punkt P., der Kennlinie. Sinkt zufolge der Regelwirkung de; Regeldrosseln der Strom im Belastungskreis wieder ab, so wird die obere Kennlinie nach links durchlaufen. Sobald der Punkt P3 erreicht worden ist, kippt der Magnetverstärker auf den linken unteren Teil der Kennlinie zum Punkt P4.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schutzeinrichtung für Gleichrichter mit Halbleiterventilen, insbesondere solchen auf der Basis eines Halbleiters aus Germanium oder Silizium, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Gleichrichtern vorgeschaltetes Regeldrosselsystem über einen magnetischen Hilfsverstärker mit einem durch seine Ausstattung mit einer überkritischen Rückkopplung bestimmten Kippverhalten abhängig von der Höhe des Ausgangsbelastungsstromes der Gleichrichteranordnung mit Erreichen eines maximal zulässigen Belastungsstromwertes zur Begrenzung des Ausgangsstromes gesteuert wird.
  2. 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetischer Hilfsverstärker ein solcher mit Selbstsättigung benutzt wird, von dessen Gleichstromausgang eine Rückkopplungswicklung gespeist wird. 3. Schutzeinrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gleichstromausgang des magnetischen Hilfsverstärkers eine Vorbelastung vorgesehen ist, damit derVerstärker dauernd seinen Magnetisierungsstrom führt. 4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichstromausgangskreis ein Widerstand vorgesehen ist, an welchem lastabhängig die Spannung für die Steuerung des magnetischen Hilfsverstärkers abgenommen wird. 5. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lastabhängige Steuerung des magnetischen Hilfsverstärkers über einen den Laststrom messenden Gleichstromwandler erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 946 371; deutsche Auslegeschrift S 29853 VIII b / 21 d2 (bekanntgemacht am 12. 1. 1956); Siemens-Zeitschrift, 1953, H. 2, S. 62 bis 73; Elektro-Po#st, 1953, Nr. 11, S. 196.
DES54571A 1957-07-30 1957-07-30 Schutzeinrichtung fuer Gleichrichter mit Halbleiterventilen Pending DE1138462B (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE946371C (de) * 1939-10-14 1956-08-02 Siemens Ag Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung von Gleichrichtern mittels vormagnetisierter Drosseln

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE946371C (de) * 1939-10-14 1956-08-02 Siemens Ag Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung von Gleichrichtern mittels vormagnetisierter Drosseln

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