DE2807999A1

DE2807999A1 - Kurzschlusschutz fuer transistorwechselrichter

Info

Publication number: DE2807999A1
Application number: DE19782807999
Authority: DE
Inventors: Georg Beinhold; Manfred Krumm
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-02-23
Filing date: 1978-02-23
Publication date: 1979-08-30

Description

Kurzschlußschutz für Transistorwechselrichter
Die Erfindung bezieht sich auf eie Schaltungsanordnung zum Scnutz eines aus einer niederohmigen Gleichspannungsquelle gespeisten Transistorwechselrichters gegen Kurzschlüsse.
Bekannt ist es aus dem Buch von Heumann/Stumpe "Thyristoren, Eigenschaften und Anwendungen", B. G. Teubner, Stuttgart 1969, Seiten 312/313 durch das Kapitel 8.2. Überstromschutz, bei Thyristoranlagen im Kurzschlunstromkreis im ungünstigsten Störungsfall noch so viel Induktivität vorzusehen daß die für den zu schützenden Thyristor zulässige Stromanstiegsgeschwindigkeit nicht überschritten wird. Außerdem. muß zum Schutz des jeweiligen Thyristors seine Belastbarkeitsgrenze, die durch die Temperatur gegeben ist, bei der er seine Sperrfähigkeit in positiver Sperrichtung verliert, eingehalten werden. Diese Belastbarkeitsgrenze Ist maßgebend, wenn der Thyristor durch Sperrung des Steuerimpulses geschützt werden soll.
Die zuvor beschriebenen Maßnahmen lassen sich nicht bohne Probleme auf Wechselrichter übertragen, wenn hier als Halbleiterschalter Transistoren eingesetzt werden, da bei Transistoren - anders als bei Thyristoren - der zulässige Strorriomentanwert nur wenig über dem dauernd zulässigen liegt. Besonders bei Transistorwechselrichtern in einem Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis kann der Kurzschlußstrom wesen des als sehr niederohmige Gleichspannungsquelle wirkenden Zwischenkreiskondensators schnell außerordentlich hohe Werte annehmen.
Die Erfindung bezweckt, die Transistoren rechtzeitig vor den hohen Kurzschlußströmen zu schützen, ohne daß bei einem Strom in negativer Richtung Überspannungen am Wechseirichter auftreten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei Uberscnreiten eines bestimmten Strommaximalwertes den Transistoren ein Sperrsignal zu geben, so daß diese den Überstrom abschalten.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung für die einganges angegebene Schaltungsanordnung gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei einem internen Wechselrichterkurzschluß oder bei Klemmenkurzschluß wird die Anstlegsgeschwindigkeit des Kurz schlußstromes durch die Drossel derart begrenzt, daß der über eine gewisse Zeit zulässige erhöhte Strom durch den bzw. die zu schützenden Transistoren nicht überschritten wird. Beim momentanen Überschreiten des vorgegebenen Maximalwertes des Kurzschlußstromes erfolgt die Sperrung aller Transistoren, so daß dann auch die Zeit, während derer der erhöhte Strom durch die Transistoren fließen darf, eingehalten wird. Die zu der die Stromanstiegsgeschwindigkeit begrenzenden Drossel parallelgeschaltete Diode gibt der den Wechselrichter speisenden Gleichspannungsquelle die Eigenschaft, in positiver Stromrichtung (durch die Drossel) mit einer Serieninduktivität zu wirken, bei negativer Stromrichtung aber niederohmig zu bleiben, so daß trotz der erhöhten Induktivität im Stromkreis tterspannungen am Wechselrichter vermieden werden.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist durch die im Patentanspruch 2 gekennzeichnete Lehre gegeben.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnung für ein Ausführungsbeispiel im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigen Figur 1 als Diagramm den Verlauf des Kurzschlußstromes I über der Zeit t und Figur 2 ein Prinzipschaltbild des Ausführungsbeispiels Gemäß dem Diagramm der Figur 1 fließt der Nennstrom INENN bis zum Kurzschlußzeitpunkt t1 über die zu schützenden Trar.-sistoren. Vom Zeitpunkt t1 des Kurzschlusses am bzw. im Wechselrichter steigt der Kurzschlußstrom entsprechend dem Verhältnis der von der Gleichspannungsquelle gelieferten Spannung U zu der im Kurzschlußkreis vorhandenen Induktivität L an. Diese Induktivität ist gemäß der Erfindung durch eine Drosselspule bestimmt, die die Stromanstiegsgeschwindickeit d i = U d t L in gewünschter Weise begrenzt. Überschreitet der Momentanwert des Kurzschlußstromes zum Zeitpunkt t2 einen vorgegebenen Maximalwert IMAX SOLL, erfolgt eine Sperrung der zu schützenden Transistoren, so daß der Kurzschlu3strom.
absinkt und somit den eine Zerstörung der Transistoren bewirkenden Stromwert 1G zum Zeitpunkt t3 nicht mehr erreicht.
Der erhöhte Strom, der zwischen den Zeitpunkten t1 und t4 über die Transistoren des Wechselrichters fließt, ist durch die Drossel und den Sperrzeitpunkt t2 so bemessen, daß er während dieser Zeit keine Schädigung der Transistoren bewirkt, weil die Transistoren generell während einer kurzen Zeit (die größer als die Zeit t4 -t1 ist) geringfügig mit höherem Strom belastbar sind.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zum Schutz eines aus einer niederohmigen Gleichspannungsquelle gespeisten Transistorwechselrichters gegen Kurzschlüsse, gekennzeichnet durch eine den Anstieg des Kurzschlußgleichstromes begrenzende Drosselspule (1), die in negativer Richtung des Gleichstromes durch eine Diode (n) überbrückt ist, sowie eie Vorrichtung die bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwertes des Kurzschlußgleichstromes alle Tranzistor des Wechselrichters (WR) sperrt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem Shunt (s) im Gleichstromkreis, einer Vergleichseinrichtung und einer Signalstufe (k) besteht, die über einen schnellen Potentialtrennwandler (o) mit den Basisanschlüssen der Transistoren des Wechselrichters (WR) verbunden ist.