DE202016107108U1 - Vorrichtung zur sicherheitsrelevanten Abschaltung des Stromes einer über einen Thyristoren aufweisenden Leistungssteller stromversorgten Last - Google Patents

Vorrichtung zur sicherheitsrelevanten Abschaltung des Stromes einer über einen Thyristoren aufweisenden Leistungssteller stromversorgten Last Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur sicherheitsrelevanten Abschaltung des Stromes einer über einen Leistungssteller stromversorgten elektrischen Last, mit – einem Drehstromnetz (15), – einem an das Drehstromnetz angeschlossenen, mindestens ein antiparalleles Thyristorpaar (12, 13, 14) aufweisenden Leistungssteller (18), wobei einer der antiparallelen Thyristoren ein Strom zur Last leitender Thyristor (a) und der andere ein Strom von der Last ableitender Thyristor (b) ist, und – einer an die Ausgänge des Leistungsstellers (18) angeschlossene Last (16), – wobei zur Steuerung der Thyristoren des Leistungsstellers (18) eine Steuerung (2), ein erster Abschaltsignalgenerator (4) und ein zweiter Abschaltsignalgenerator (5) vorgesehen sind, – die Steuerung (2) zum Empfang eines ersten Abschaltbefehls (SPO1) und eines zweiten Abschaltbefehls (SPO2) und zur Bereitstellung von Zündimpulsen (Z1, ..., Z6) für die Thyristoren des Leistungsstellers ausgebildet ist, – der erste Abschaltsignalgenerator (4) zum Empfang des ersten Abschaltbefehls (SPO1) und zur Bereitstellung eines ersten Abschaltsignals (A1) für die Strom von der Last ableitenden Thyristoren des Leistungsstellers ausgebildet ist, – der zweite Abschaltsignalgenerator zum Empfang des zweiten Abschaltbefehls (SPO2) und zur Bereitstellung eines zweiten Abschaltsignals (A2) für die Strom zur Last leitenden Thyristoren des Leistungsstellers ausgebildet ist, – das einem Thyristor zugeordnete Abschaltsignal und die demselben Thyristor zugeordneten, von der Steuerung (2) ausgegebenen Zündimpulse jeweils einem UND-Glied (6, 7, 8, 9, 10, 11) zuführbar sind, an dessen Ausgang ein Steuersignal für den jeweiligen Thyristor ausgebbar ist, und – der erste Abschaltsignalgenerator (4) nach Empfang des ersten Abschaltbefehls (SPO1) das Abschaltsignal (A1) für die Strom von der Last ableitenden Thyristoren an die diesen Thyristoren zugeordneten UND-Glieder (6, 7, 8) ausgibt, um diese zu sperren, – der zweite Abschaltsignalgenerator (5) nach Empfang des zweiten Abschaltbefehls (SPO2) das Abschaltsignal (A2) für die Strom zur Last leitenden Thyristoren an die diesen Thyristoren zugeordneten UND-Glieder (9, 10, 11) ausgibt, um diese zu sperren, und – die Steuerung (2) nach Empfang des ersten und/oder des zweiten Abschaltbefehls die Ausgabe von Zündimpulsen für die Thyristoren einstellt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur sicherheitsrelevanten Abschaltung des Stromes einer über einen Thyristoren aufweisenden Leistungssteller stromversorgten Last.
  • Hintergrund
  • Es ist bereits bekannt, dass gewisse Abläufe eingehalten werden müssen, um eine rotierende Maschine im Sinne von von der EU erlassenen Maschinenrichtlinien sicher stillsetzen zu können. So ist zum Beispiel im Rahmen der Entwicklung einer Maschine eine Risikoanalyse notwendig, in welcher das Risiko abgeschätzt wird, das von der Maschine ausgeht. Durch diese Risikoanalyse findet man heraus, welche Sicherheitskategorie bzw. welcher Performance-Level (PL) für die Maschine notwendig ist, um einen die Maschine bedienenden Menschen nicht zu sehr zu gefährden. Andererseits kann man durch verschiedene Methoden ermitteln, welchen Performance-Level eine Maschine hat. Solange der Performance-Level der Maschine kleiner ist als der für die Maschine notwendige Performance-Level ist eine Nachbesserung notwendig, um das von der Maschine ausgehende Risiko zu verringern. In diesem Zusammenhang sind im Laufe der letzten Jahre verschiedene Normen veröffentlicht worden, in welchen ein Zertifizierungsprozess festgelegt ist. Zu diesen Normen gehören insbesondere die EN 61800-5-2 bzw. die IEC 62061 und die ISO 13849-1. Diese Normen betreffen den Bereich der funktionalen Sicherheit einer Maschine. Insbesondere ist in diesen Normen auch die Sicherheitsfunktion „Safe Torque Off“ (STO) beschrieben. Diese Sicherheitsfunktion gewährleistet bei Bedarf ein sicheres Abschalten der Maschine dadurch, dass die Maschine drehmomentfrei geschaltet wird.
  • In der EP 2 899 872 A1 ist ein Versorgungssystem für einen Gleichstromantrieb beschrieben, welches dazu vorgesehen ist, kontinuierlich Werte eines im Betrieb ausgangsseitig fließenden Stromes für den Gleichstromantrieb bereitzustellen.
  • Das Versorgungssystem umfasst einen von einer B6 Brückenschaltung mit 6 Halbleiterschaltern gebildeten Stromrichter für wenigstens einen richtungsabhängigen Zweiquadrantenbetrieb, wenigstens eine zugehörige pulsbasierte Ansteuervorrichtung, einen eingangsseitigen und einen ausgangsseitigen Anschluss für den Stromrichter sowie wenigstens eine mechanische Unterbrechungsvorrichtung für den ein- und/oder ausgangsseitigen Anschluss. Wird ein STO-Signal empfangen, dann wird ein unmittelbarer Wechsel des Stromrichterbetriebes in eine Wechselrichtergrenzlage durchgeführt. Dann erfolgt nach Ablauf eines mit dem Empfang des STO-Signals beginnenden ersten Zeitintervalls eine Unterbrechung einer Zuführung von Ansteuerenergie durch die Ansteuervorrichtung in den Stromrichter und ein Geben eines Unterbrechungssignals an die wenigstens eine mechanische Unterbrechungsvorrichtung für genau den Fall, dass nach Ablauf eines zweiten nachfolgenden Zeitintervalls der ausgangsseitig fließende Strom nicht unterhalb eines sicherheitskritischen Grenzwertes abgeklungen ist.
  • Zusammenfassung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, weitere Verwendungsmöglichkeiten für ein sicheres Abschalten bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur sicherheitsrelevanten Abschaltung des Stromes einer über einen Leistungssteller stromversorgten elektrischen Last, mit
    • – einem Drehstromnetz,
    • – einem an das Drehstromnetz angeschlossenen, mindestens ein antiparalleles Thyristorpaar aufweisenden Leistungssteller, wobei einer der antiparallelen Thyristoren ein Strom zur Last leitender Thyristor und der andere ein Strom von der Last ableitender Thyristor ist, und
    • – einer an die Ausgänge des Leistungsstellers angeschlossenen Last,
    • – wobei zur Steuerung der Thyristoren des Leistungsstellers eine Steuerung, ein erster Abschaltsignalgenerator und ein zweiter Abschaltsignalgenerator vorgesehen sind,
    • – die Steuerung zum Empfang eines ersten Abschaltbefehls (SPO1) und eines zweiten Abschaltbefehls (SPO2) und zur Bereitstellung von Zündimpulsen für die Thyristoren des Leistungsstellers ausgebildet ist,
    • – der erste Abschaltsignalgenerator zum Empfang des ersten Abschaltbefehls und zur Bereitstellung eines ersten Abschaltsignals für die Strom von der Last ableitenden Thyristoren des Leistungsstellers ausgebildet ist,
    • – der zweite Abschaltsignalgenerator zum Empfang des zweiten Abschaltbefehls und zur Bereitstellung eines zweiten Abschaltsignals für die Strom zur Last leitenden Thyristoren des Leistungsstellers ausgebildet ist,
    • – das einem Thyristor zugeordnete Abschaltsignal und die demselben Thyristor zugeordneten, von der Steuerung ausgegebenen Zündimpulse jeweils einem UND-Glied zuführbar sind, an dessen Ausgang ein Steuersignal für den jeweiligen Thyristor ausgebbar ist, und
    • – der erste Abschaltsignalgenerator nach Empfang des ersten Abschaltbefehls das Abschaltsignal für die Strom von der Last ableitenden Thyristoren an die diesen Thyristoren zugeordneten UND-Glieder ausgibt, um diese zu sperren,
    • – der zweite Abschaltsignalgenerator nach Empfang des zweiten Abschaltbefehls das Abschaltsignal für die Strom zur Last leitenden Thyristoren an die diesen Thyristoren zugeordneten UND-Glieder ausgibt, um diese zu sperren, und
    • – die Steuerung nach Empfang des ersten und/oder des zweiten Abschaltbefehls die Ausgabe von Zündimpulsen für die Thyristoren einstellt.
  • Durch eine derartige Vorrichtung wird in vorteilhafter Weise eine Sicherheitsfunktion für elektrische Widerstandslasten bereitgestellt, die in unterschiedlichen Lastkonfigurationen aufgebaut sein können und welche aus einem Drehstromnetz über einen antiparallel geschaltete Thyristoren aufweisenden Leistungssteller stromversorgt werden.
  • Diese Sicherheitsfunktion bewirkt in vorteilhafter Weise, dass bei Bedarf sicher verhindert wird, dass ein weiterer Stromfluss in die Last erfolgt. Dadurch wiederum unterbleibt eine weitere Erwärmung der Last, die möglicherweise bis zu deren Zerstörung führen könnte.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die gewünschte sicherheitsrelevante Abschaltung des in die Last fließenden Stromes auch bei einem Ausbleiben eines der beiden Abschaltbefehle gewährleistet ist, da auch in diesem Falle einer der beiden Thyristoren jedes Thyristorpaares stromlos geschaltet wird, weil der jeweils andere Abschaltbefehl entweder alle Strom zur Last leitenden Thyristoren oder alle Strom von der Last ableitenden Thyristoren der antiparallelen Thyristorpaare und damit jeweils das gesamte antiparallele Thyristorpaar stromlos schaltet.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann der Leistungssteller 3 Thyristorpaare aufweisen. Diese Konfiguration ermöglicht es in vorteilhafter Weise, eine Last dreiphasig mit Strom zu versorgen, wobei jedem Thyristorpaar ein Phasenstrom individuell zugeordnet ist und jedes Thyristorpaar individuell steuerbar ist.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann der Leistungssteller 2 Thyristorpaare aufweisen. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, eine Last bei reduziertem Thyristorsteueraufwand dreiphasig mit Strom zu versorgen.
  • Die Generierung und Ausgabe der Abschaltbefehle kann in vorteilhafter Weise von einer übergeordneten Steuerung vorgenommen werden. Dies hat den Vorteil, dass in der übergeordneten Steuerung vorliegende Informationen, die eine Abschaltung des zur elektrischen Last fließenden Stromes erforderlich machen, bei der Generierung der Abschaltbefehle berücksichtigt werden können.
  • Die übergeordnete Steuerung kann in vorteilhafter Weise mit der Steuerung verbunden und dazu ausgebildet sein, Fehlerhinweissignale von der Steuerung zu empfangen und die Abschaltbefehle als Reaktion auf den Empfang der von der Steuerung empfangenen Fehlerhinweissignale zu generieren. Dies hat den Vorteil, dass auch von bzw. in der Steuerung erkannte Fehler bei der Generierung der Abschaltbefehle berücksichtigt werden können.
  • Des Weiteren kann die Vorrichtung eine Überwachungseinheit aufweisen, die zur Messung der an den Ausgängen des Leistungsstellers fließenden Ströme ausgebildet ist und bei einem Abweichen der gemessenen Ströme von jeweiligen Sollwerten ein Fehlerhinweissignal an die übergeordnete Steuerung ausgibt. Dies hat den Vorteil, dass die Stromversorgung der Last überwacht werden kann und beim Auftreten eines Fehlers von der übergeordneten Steuerung eine sichere Abschaltung des die Last versorgenden Stromes durch Ausgabe von Abschaltbefehlen in die Wege geleitet werden kann. Insbesondere kann sowohl während des Normalbetriebes als auch nach erfolgter Abschaltung des Stromes mittels der Überwachungseinheit überprüft werden, ob korrekte Stromwerte vorliegen. Im Normalbetrieb fließen durch die beiden Thyristoren eines Thyristorpaares Ströme entgegengesetzter Richtung, aber übereinstimmender Stromwerte. Ist die Differenz zwischen den gemessenen Stromwerten hingegen größer als ein zulässiger Differenzbetrag, dann liegt ein Fehler vor. Dieser wird in Form eines geeigneten Fehlerhinweissignals von der Überwachungseinheit an die übergeordnete Steuerung gemeldet, die -sofern notwendig- geeignete Gegenmaßnahmen in die Wege leitet, insbesondere eine Bereitstellung von Abschaltbefehlen, aufgrund welcher durch eine Unterbrechung der Steuerung der Thyristoren ein weiterer Stromfluss durch die Thyristoren verhindert wird.
  • In vorteilhafter Weise kann der erste Abschaltsignalgenerator mit dem zweiten Abschaltsignalgenerator verbunden sein, so dass die beiden Abschaltsignalgeneratoren sich gegenseitig überwachen. Auch dies ermöglicht eine Ausgabe eines Fehlerhinweissignals an die übergeordnete Steuerung.
  • Bei der Last handelt es sich vorzugsweise um eine elektrische Widerstandslast, die eine von mehreren möglichen vorgegebenen Lastkonfigurationen aufweist. Beispielsweise weist die Last Ohmsche Widerstände auf, die sternförmig oder dreieckförmig miteinander verschaltet sind. Eine Anwendung der Erfindung kann folglich bei unterschiedlichen Widerstandskonfigurationen erfolgen.
  • In vorteilhafter Weise kann die Last ein- oder mehrphasig stromversorgt werden. Folglich kann die Erfindung vielseitig eingesetzt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
  • 1 eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur sicherheitsrelevanten Abschaltung des Stromes einer über einen Leistungssteller stromversorgten Last,
  • 2 eine Skizze eines ersten Ausführungsbeispiels für eine Lastkonfiguration,
  • 3 eine Skizze eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine Lastkonfiguration,
  • 4 eine Skizze eines dritten Ausführungsbeispiels für eine Lastkonfiguration und
  • 5 eine Skizze eines vierten Ausführungsbeispiels für eine Lastkonfiguration.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die 1 zeigt eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur sicherheitsrelevanten Abschaltung des Stromes einer über einen Leistungssteller 18 stromversorgten Last 16, wobei dieser Leistungssteller 3 Thyristorpaare 12, 13 und 14 aufweist, von denen jedes 2 antiparallel geschaltete Thyristoren a und b enthält.
  • Die dargestellte Vorrichtung weist ein Drehstromnetz 15 auf, welches an seinem Ausgang erste Stromphasensignale U1, V1 und W1 bereitstellt. Diese werden über den Leistungssteller 18, an dessen Ausgängen zweite Stromphasensignale U2, V2 und W2 vorliegen, an eine Last 16 zur deren Stromversorgung weitergegeben. Bei der Last 16 handelt es sich um eine elektrische Last, insbesondere eine Widerstandslast. Alternativ dazu kann es sich bei der Last 16 auch um eine Induktivitäten und/oder Kapazitäten aufweisende Last handeln.
  • Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Last 16 um eine Widerstandslast handelt und dass es sich bei dieser Widerstandslast um dreieckförmig geschaltete Widerstände oder um sternförmig geschaltete Widerstände handelt.
  • Der in der 1 gezeigte Leistungssteller 18 weist 3 Thyristorpaare 12, 13 und 14 auf. Jedes dieser Thyristorpaare hat zwei antiparallel zueinander geschaltete Thyristoren a und b, wobei es sich beim jeweiligen Thyristor a um einen Strom zur Last leitenden Thyristor und beim Thyristor b um einen Strom von der Last ableitenden Thyristor handelt. Am Eingang des Thyristorpaares 12 liegt das Stromphasensignal U1 an. Am Ausgang des Thyristorpaares 12 wird das Stromphasensignal U2 bereitgestellt. Am Eingang des Thyristorpaares 13 liegt das Stromphasensignal V1 an. Am Ausgang des Thyristorpaares 13 wird das Stromphasensignal V2 bereitgestellt. Am Eingang des Thyristorpaares 14 liegt das Stromphasensignal W1 an. Am Ausgang des Thyristorpaares 14 wird das Stromphasensignal W2 bereitgestellt.
  • Die Steuerung der Thyristoren wird von einer Steuerung 2 durchgeführt, welche im Normalbetrieb der Vorrichtung Zündimpulse Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 und Z6 für die Thyristoren des Leistungsstellers 18 ausgibt.
  • Soll aufgrund einer Störung eine weitere Stromzufuhr an die Last 16 bzw. ein weiterer Stromfluss zur Last 16 sicher verhindert werden, dann werden von einer übergeordneten Steuerung 1 Abschaltbefehle SPO1 und SPO2 an eine Eingangsklemme 3 der Vorrichtung ausgegeben und über diese Eingangsklemme 3 an die Steuerung 2 weitergeleitet. Des Weiteren wird der Abschaltbefehl SPO1 auch an einen ersten Abschaltsignalgenerator 4 und der Abschaltbefehl SPO2 an einen zweiten Abschaltsignalgenerator 5 weitergeleitet.
  • Bei den Abschaltsignalgeneratoren 4 und 5 handelt es sich um Hardware, die dazu ausgebildet ist, den jeweils angelieferten Abschaltbefehl in ein Abschaltsignal bzw. Sperrsignal für ein nachgeschaltetes UND-Glied umzuwandeln, so dass dieses für von der Steuerung 2 ausgegebene Zündimpulse sicher blockiert wird. Dadurch ist eine weitere Steuerung der Thyristoren unterbunden, wodurch wiederum sichergestellt ist, dass keine weitere Stromversorgung der Last 16 erfolgt, d.h. dass der Stromfluss zur Last 16 abgeschaltet ist.
  • Insbesondere kann der Abschaltsignalgenerator 4 als Reaktion auf den Empfang des Abschaltbefehls SPO1 an seinem Ausgang ein Abschaltsignal A1 zur Verfügung stellen, welches jeweils einer Eingangsklemme der UND-Glieder 6, 7 und 8 zugeführt wird. Dadurch werden die UND-Glieder 6, 7 und 8 für eventuelle Zündimpulse an der jeweils anderen Eingangsklemme des UND-Gliedes 6, 7 und 8 undurchlässig. Dies führt dazu, dass die Strom von der Last ableitenden Thyristoren b der Thyristorpaare 12, 13 und 14 nicht mehr gezündet werden, so dass kein weiterer Stromfluss durch diese Thyristoren b erfolgen kann.
  • Des Weiteren kann der Abschaltsignalgenerator 5 als Reaktion auf den Empfang des Abschaltbefehls SPO2 an seinem Ausgang ein Abschaltsignal A2 zur Verfügung stellen, welches jeweils einer Eingangsklemme der UND-Glieder 9, 10 und 11 zugeführt wird. Dadurch werden die UND-Glieder 9, 10 und 11 für eventuelle Zündimpulse an der jeweils anderen Eingangsklemme der UND-Glieder 9, 10 und 11 undurchlässig. Dies führt dazu, dass die Strom zur Last leitenden Thyristoren a der Thyristorpaare 12, 13 und 14 nicht mehr gezündet werden. Hierdurch ist sichergestellt, dass kein weiterer Stromfluss durch diese Thyristoren a erfolgen kann.
  • Ein Vorteil der in der 1 dargestellten Vorrichtung besteht darin, dass selbst dann, wenn einer der Abschaltbefehle SPO1 oder SPO2 ausfällt, eine sichere Abschaltung des Stromflusses durch die Thyristoren zur Last gewährleistet ist, da es zur Unterbrechung dieses Stromflusses ausreichend ist, wenn entweder der Thyristor a oder der Thyristor b des jeweiligen Thyristorpaares keinen Strom führen kann.
  • Zusätzlich zur Bereitstellung der Abschaltsignale A1 und A2 durch die Abschaltsignalgeneratoren 4 und 5 sorgt auch die Steuerung 2 für ein Abschalten des Stromflusses durch die Thyristoren, indem sie als Reaktion auf den Empfang der Abschaltbefehle SPO1 und/oder SPO2 und unter Verwendung von Firmware keine weiteren Zündimpulse an ihren Ausgängen bereitstellt. Dies erfolgt zeitverzögert zur Bereitstellung der Abschaltsignale A1 und A2.
  • Zur Überwachung des Betriebes der Vorrichtung ist eine Überwachungseinheit 17 vorgesehen. Diese führt vorzugsweise sowohl im Normalbetrieb der Vorrichtung als auch nach der Ausgabe der Abschaltbefehle eine Messung der in den Zuleitungen zur Last 16 fließenden Ströme I1, I2 und I3 durch. Im Normalbetrieb der Vorrichtung sind die durch die Thyristoren a und b eines Thyristorpaares fließenden Ströme zwar entgegengesetzt gerichtet, weisen aber übereinstimmende Stromwerte auf. Dies wird von der Überwachungseinheit erkannt, die daraufhin eine entsprechende Information an die übergeordnete Steuerung 1 ausgibt. Ergibt die genannte Strommessung hingegen, dass die durch die Thyristoren a und b eines oder mehrerer Thyristorpaare fließenden Ströme jeweils unterschiedliche Stromwerte haben, beispielsweise aufgrund eines Defektes eines der Thyristoren, dann erkennt die Überwachungseinheit 17 das Vorliegen eines Fehlers und sendet ein zugehöriges Fehlerhinweissignal F1 an die übergeordnete Steuerung 1. Diese wiederum stellt daraufhin die obengenannten Abschaltbefehle SPO1 und SPO2 zur Verfügung, durch welche – wie es oben beschrieben wurde – eine sichere Abschaltung des weiteren Stromflusses durch die Thyristoren zur Last erfolgt. Dadurch wird eine Überhitzung der Last sicher verhindert.
  • In diesem Fehlerzustand der Vorrichtung wird die Messung der Ströme I1, I2 und I3 mittels der Überwachungseinheit 17 fortgesetzt. Die gemessenen Stromwerte müssen jeweils 0 sein, da ein Stromfluss durch die Thyristoren unterbrochen ist. Dies wird durch die Überwachungseinheit 17 erkannt und an die übergeordnete Steuerung 1 gemeldet.
  • Des Weiteren erfolgt auch in der Steuerung 2 eine Fehlerüberwachung. Erkennt die Steuerung 2 beispielsweise, dass eine Fehlbedienung der Vorrichtung vorliegt, dann gibt die Steuerung 2 ein Fehlerhinweissignal F2 aus, welches der übergeordneten Steuerung 1 mitgeteilt wird. Diese wiederum leitet geeignete Gegenmaßnahmen in die Wege, beispielsweise eine Ausgabe der Abschaltbefehle SPO1 und SPO2.
  • Eine weitere Fehlerüberwachung erfolgt dadurch, dass sich die Abschaltsignalgeneratoren 4 und 5 gegenseitig überwachen. Erkennt beispielsweise der Abschaltsignalgenerator 4 nach dem Empfang des Abschaltbefehls SPO1, dass vom Abschaltsignalgenerator 5 kein Abschaltbefehl empfangen wurde, dann meldet er dies der übergeordneten Steuereinheit 1. Ein sicheres Abschalten des durch den Leistungssteller 18 zur Last 16 fließenden Stromes ist jedoch auch in diesem Falle sichergestellt, da dieses sichere Abschalten bereits durch die Ausgabe des Abschaltsignals A1 an die jeweils erste Eingangsklemme der UND-Glieder 6, 7 und 8 gewährleistet ist.
  • Die 2 zeigt eine Skizze eines ersten Ausführungsbeispiels für eine Lastschaltung 16. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel sind 3 Ohmsche Widerstände dreieckförmig miteinander verschaltet und die Verbindungspunkte zweier Widerstände mit einem jeweils zugehörigen Anschluss eines Phasenstromes am Ausgang des Leistungsstellers 18 direkt verbunden.
  • Die 3 zeigt eine Skizze eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine Lastschaltung 16. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind 3 Ohmsche Widerstände dreieckförmig miteinander verschaltet und die Verbindungspunkte zweier Widerstände jeweils über einen Transformator mit einem jeweils zugehörigen Anschluss eines Phasenstromes am Ausgang des Leistungsstellers 18 gekoppelt.
  • Die 4 zeigt eine Skizze eines dritten Ausführungsbeispiels für eine Lastschaltung 16. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel sind 3 Ohmsche Widerstände sternförmig miteinander verschaltet und der jeweils andere Anschluss der Widerstände ist direkt mit einem jeweils zugehörigen Anschluss eines Phasenstromes am Ausgang des Leistungsstellers 18 direkt verbunden.
  • Die 5 zeigt eine Skizze eines vierten Ausführungsbeispiels für eine Lastschaltung 16. Bei diesem vierten Ausführungsbeispiel sind 3 Ohmsche Widerstände sternförmig miteinander verschaltet. Der jeweils andere Anschluss zweier dieser Widerstände ist direkt mit einem jeweils zugehörigen Anschluss eines Phasenstromes am Ausgang des Leistungsstellers 18 direkt verbunden. Der andere Anschluss des dritten Widerstandes ist direkt mit dem Ausgang des Drehstromnetzes verbunden, an welchem der Phasenstrom W bereitgestellt wird. Bei diesem vierten Ausführungsbeispiel umfasst der Leistungssteller 18 lediglich 2 Thyristorpaare, die jeweils 2 antiparallele Thyristoren aufweisen.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Last 16 jeweils dreiphasig angesteuert. Alternativ dazu ist es auch möglich, die Last beispielsweise ein- oder zweiphasig anzusteuern.
  • Des Weiteren kann es sich bei der Last auch um eine induktive Last oder um eine kapazitive Last handeln.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Übergeordnete Steuerung
    2
    Steuerung
    3
    Eingangsklemme
    4
    Abschaltsignalgenerator
    5
    Abschaltsignalgenerator
    6
    UND-Glied
    7
    UND-Glied
    8
    UND-Glied
    9
    UND-Glied
    10
    UND-Glied
    11
    UND-Glied
    12
    Erstes antiparalleles Thyristorpaar
    13
    Zweites antiparalleles Thyristorpaar
    14
    Drittes antiparalleles Thyristorpaar
    15
    Drehstromnetz
    16
    Last
    17
    Überwachungseinheit
    18
    Leistungssteller
    a
    Strom zur Last leitender Thyristor
    b
    Strom von der Last ableitender Thyristor
    F1
    Fehlerhinweissignal
    F2
    Fehlerhinweissignal
    SPO1
    Abschaltbefehl
    SPO2
    Abschaltbefehl
    Z1
    Zündimpuls
    Z2
    Zündimpuls
    Z3
    Zündimpuls
    Z4
    Zündimpuls
    Z5
    Zündimpuls
    Z6
    Zündimpuls
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2899872 A1 [0003]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • EN 61800-5-2 [0002]
    • IEC 62061 [0002]
    • ISO 13849-1 [0002]

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur sicherheitsrelevanten Abschaltung des Stromes einer über einen Leistungssteller stromversorgten elektrischen Last, mit – einem Drehstromnetz (15), – einem an das Drehstromnetz angeschlossenen, mindestens ein antiparalleles Thyristorpaar (12, 13, 14) aufweisenden Leistungssteller (18), wobei einer der antiparallelen Thyristoren ein Strom zur Last leitender Thyristor (a) und der andere ein Strom von der Last ableitender Thyristor (b) ist, und – einer an die Ausgänge des Leistungsstellers (18) angeschlossene Last (16), – wobei zur Steuerung der Thyristoren des Leistungsstellers (18) eine Steuerung (2), ein erster Abschaltsignalgenerator (4) und ein zweiter Abschaltsignalgenerator (5) vorgesehen sind, – die Steuerung (2) zum Empfang eines ersten Abschaltbefehls (SPO1) und eines zweiten Abschaltbefehls (SPO2) und zur Bereitstellung von Zündimpulsen (Z1, ..., Z6) für die Thyristoren des Leistungsstellers ausgebildet ist, – der erste Abschaltsignalgenerator (4) zum Empfang des ersten Abschaltbefehls (SPO1) und zur Bereitstellung eines ersten Abschaltsignals (A1) für die Strom von der Last ableitenden Thyristoren des Leistungsstellers ausgebildet ist, – der zweite Abschaltsignalgenerator zum Empfang des zweiten Abschaltbefehls (SPO2) und zur Bereitstellung eines zweiten Abschaltsignals (A2) für die Strom zur Last leitenden Thyristoren des Leistungsstellers ausgebildet ist, – das einem Thyristor zugeordnete Abschaltsignal und die demselben Thyristor zugeordneten, von der Steuerung (2) ausgegebenen Zündimpulse jeweils einem UND-Glied (6, 7, 8, 9, 10, 11) zuführbar sind, an dessen Ausgang ein Steuersignal für den jeweiligen Thyristor ausgebbar ist, und – der erste Abschaltsignalgenerator (4) nach Empfang des ersten Abschaltbefehls (SPO1) das Abschaltsignal (A1) für die Strom von der Last ableitenden Thyristoren an die diesen Thyristoren zugeordneten UND-Glieder (6, 7, 8) ausgibt, um diese zu sperren, – der zweite Abschaltsignalgenerator (5) nach Empfang des zweiten Abschaltbefehls (SPO2) das Abschaltsignal (A2) für die Strom zur Last leitenden Thyristoren an die diesen Thyristoren zugeordneten UND-Glieder (9, 10, 11) ausgibt, um diese zu sperren, und – die Steuerung (2) nach Empfang des ersten und/oder des zweiten Abschaltbefehls die Ausgabe von Zündimpulsen für die Thyristoren einstellt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungssteller (18) 3 Thyristorpaare aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungssteller (18) 2 Thyristorpaare aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) die Ausgabe der Zündimpulse zeitlich nach der Ausgabe der Abschaltsignale (A1, A2) einstellt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine übergeordnete Steuerung (1) aufweist, die zur Generierung und Ausgabe der Abschaltbefehle (SPO1, SPO2) ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die übergeordnete Steuerung (1) mit der Steuerung (2) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, Fehlerhinweissignale (F2) von der Steuerung (2) zu empfangen und die Abschaltbefehle (SPO1, SPO2) als Reaktion auf den Empfang der von der Steuerung (2) empfangenen Fehlerhinweissignale (F2) zu generieren.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Überwachungseinheit (17) aufweist, die zur Messung der an den Ausgängen des Leistungsstellers (18) fließenden Ströme (I1, I2, I3) ausgebildet ist und bei einem Abweichen der gemessenen Ströme von jeweiligen Sollwerten ein Fehlerhinweissignal (F1) an die übergeordnete Steuerung (1) ausgibt.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschaltsignalgenerator (4) mit dem zweiten Abschaltsignalgenerator (5) verbunden ist und die beiden Abschaltsignalgeneratoren sich gegenseitig überwachen.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Last eine elektrische Widerstandslast ist und eine vorgegebene Lastkonfiguration aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Last Ohmsche Widerstände aufweist, die sternförmig oder dreieckförmig miteinander verschaltet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur ein- oder mehrphasigen Ansteuerung der Last ausgebildet ist.
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