DE2856268C2 - Schutzeinrichtung für eine Gleichrichterschaltung - Google Patents
Schutzeinrichtung für eine GleichrichterschaltungInfo
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Description
D>e Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine
Gleichrichterschaltung, an deren Gleichstromausgang ein Glättungskondensator parallel geschaltet ist, wobei
zwischen den einen Anschlußpunkt des Glättungskondensators an den Gleichstromausgang und die Gleichrichterschaltung
eine Gleichstromdrossel eingeschaltet ist und über den Gleichstromausgang ein Laststromkreis
gespeist wird, und mit einem Halbleiterventil, welches bei einem Kurzschluß des Laststromkreises
angesteuert wird, um eine Entladung des Glättungskondensators über den Laststromkreis zumindest teilweise
zu verhindern.
Eine derartige Schutzeinrichtung ist bereits aus der DE-AS 14 88 859 bekannt Bei dieser bekannten
Schutzeinrichtung ist ein Glättungskondensator in Reihe mit einem auf Erhöhung des Kondensatorstromes
ansprechenden Überstromglied zwischen einer Gleichstromquelle und einem Wechselrichter vorgesehen. Die
Schutzeinrichtung ist speziell für Asynchronmotoren speisende Wechselrichter ausgelegt und dient dazu, den
Wechselrichter gegen die in den Motorwicklungen induzierten Spannungsspitzen in sich selbst zu schützen,
während an zweiter Stelle die Unterbrechung der Stromzufuhr von der Gleichstromquelle bzw. dem
Glättungskondensator steht Das wesentliche dieser
bekannten Schutzeinrichtung besteht darin, daß das Oberstromglied beim Ansprechen gleichzeitig mehrere
parallele Kreise von in Reihe zwischen Gleichspannungssammeischienen
liegenden Stromrichterelementen des Wechselrichters zttnaet und einen die Gleichstromquelle
abschaltenden Schalter auslöst Eine Wiedergewinnung der in dem Kondensator gespeicherten
elektrischen Energie ist dabei jedoch nicht möglich.
Aus der DEOS 16 63155 ist ein Verfahren zum
Schalten, Stellen oder Regeln von induktiven Laststromkreisen bekannt, die aus einem Wechselstromnetz
unter Ausnutzung der Ventilv:>-kung von Halbleiterbauelementen
gespeist werden. Dabei soüen durch geeignete Verfahrensschritte der Schutz der H *-"^terbauelemente
im Betriebsstromkreis enrich ι -erden,
ferner der Abbau der Induktivität in der Lasi und das schnelle Einschalten und Sperren der Halbleiterbauelemente
mitte's einer einzigen Schaltm .^gruppe verwirklicht
werden. Erreicht wird dV „ dadurch, daß während
des Anstieges jeder Halbwelle ^' 5 Kapazität parallel
zur Last auf einem Teilwert der Betriebssnannung über
einen Widerstand und ein erstes Halbieiterventil aufgeladen wird, daß anschließend währenu des
Abfallens der HalbweHe, die Kapazität über ein zweites
Halbleiterventil und über die Last entladen wird, und daß bei Abschaltung des Stromkreises der Induktionsstrom über das zweite Halbleiterventil zur Kapazität
geleitet wird, die sich anschließend über den Widerstand, das erste Halbleiterventil und die Last entlädt.
Mit anderen Worten wird zwar bei diesen bekannten Verfahren der Laststromkreis bei Auftreten eines
Überstroms von der in der Kapazität gespeicherten elektrischen Energie verschont, jedoch erfolgt bei
diesen bekannten Verfahren keine vollständige wirksame Trennung des Laststromkreises von der Kapazität
so daß also der Laststromkreis zumindest einen Teil der in der Kapazität gespeicherten Energie empfängt.
Darüber hinaus geht auch bei diesem bekannten Verfahren die in der Kapazität gespeicherte elektrische
Energie effektiv verloren, da sich effektiv die Kapazität über einen Widerstand, das erste Halbieiterventil und
die Last entlädt
Schließlich ist es aus der DE-PS 1128 485 in
Verbindung mit einer Schaltung zur Begrenzung der Amplitude einer Wechselspannung bekannt, gehütete
Dioden zu verwenden, die in Sperrichtung nur ein entsprechend begrenztes Nutzsignal durchlassen.
Bei einer bisherigen Gleichstromversorgung der Art gemäß F i g. 1 wird ein Wechselstrom- oder spannungsausgang
von einer Wechselstromversorgung 1 durch einen Thyristorgleichrichter 2 mit Thyristoren 51 bis
56 in einen Gleichstromausgang umgewandelt. Dabei werden die pulsierenden Komponenten des Gleichstromausgangs
durch einen Glättungskreis aus einer Gleichstrom-DrosseKsaule) 3 und einem Parallel-Kon·
densator 4 ausgefiltert, und der geglättete Gleichstromausgang wird an Klemmen 5 und 6 abgegeben. Die
Gleichstromversorgung nach Fig. 1 wird im Betrieb häufig mit ihren Klemmen 5 und 6 an die Klemmen eines
Wechselrichters 7 mit .Hauptthyrisioren S 7 bis SlO
sowie Freilauf-Dioden Dl — D4 angeschlossen, um
einer Last 10 Wechselstrom zuzuführen.
Dabei ist der Lastleistungsfaktor des Wechselrichters 7 kleiner, weshalb der Ausgangsstrom der Gleichstrom-Versorgung
einen gro3en Anteil an Welligkeitskomponenten
enthält Aus diesem Grund wird die zwischen den Klemmen 5 und 6 auftretende Welligkeitsspannung
durch Vergrößerung der Kapazität des Kondensators 4 verringert Wenn beispielsweise ein Wechselrichter von
100 kVA mit einer Gleichstromversorgung von 200 V gekoppelt ist, muß der Kondensator 4 eine Größe von
etwa 100 000 F besitzen. Wenn bei einer Gleichstromversorgung
mit einem derart großen Kondensator 4 ein Kippen im Wechselrichter 7 auftritt werden die
Tnyristoren 57 und 59 oder 58 und 510 im Wechselrichter 7 über die Klemmen 5 und β
kurzgeschlossen, so daß ein übergroßer Entladungsstrom in die kurzgeschlossenen Thyristoren fließt was
möglicherweise zu einer Zerstörung der Thyristoren führt
Ein Vorschlag zur Lösung dieses Problems findet sich in der JA-OS 45 134/72, bei welcher im Fall eines
Kippens des Wechselrichters die den letzteren bildenden
Thyristoren sämtlich durschalten, so daß ein vom Kondensator entladener Überstrom auf eine Anzahl
von Stromwegen aufgeteilt und somit der in einen einzigen Thyristor fließende Strom verringert wird. Bei
einer anderen bisherigen Anordnung ist eine Gleichstrom-(SchmeIz-)Sicherung
zwischen lier- Wechselrichter
und der Entladungsschleife vorgesehen, wodurch der StromfluE über letztere begrenzt wird.
Die erstgenannte Konstruktion benötigt eine Drosselspule)
zur Begrenzung eines Überstromflusses vom Kondensator in eine Entladungsschleife sowie einen
Stromsioßschlucker zum Absorbieren der beim Kommutieren im Wechselrichter auftretenden Spannungsspitzen.
Der an der Seite der Gleichstrom-Ausgangsklemme angeordnete Kondensator vermindert die
Impedanz an der Seite der Gleichstromversorgung. Die Anordnung der Drossel läuft dem Zweck der Verwendung
des Kondensators zuwider, weshalb eine Vergrößerung ihres Werts begrenzt ist so daß auch die
Begrenzung des Entladungsstroms ungenügend ist; bei einer Spule von etwa lOOkVA besitzt der Entladungsstrom beispielsweise einen großen Wert von 30 kA. Für
die zweitgenannte Anordnung ist bisher noch kein für eine sehr hohe Gleichspannung von z.B. 1,5—20 !"V
geeigneter Hochgeschwindigkeitsschalter entwickelt woroen. Eine übliche Hochgeschwindigkeitsischmelzjsicherung
benötigt mindestens 3 ms für die vollständige Stiomunterbrechung, so daß sie die Last möglicherweise
nicht genügend zu schützen vermag. Wenn bei einigen Lasten ein Lastkurzschluß wiederholt auftritt
muß die Stromversorgung von 100 μ5 augenblicklich
wieder einsetzen. Die derzeit verfügbaren Sicherungen können diese Aufgabe jedoch nicht erfüllen. Die
bisherigen Anordnungen haben sich also bezüglich der Probleme, die bei einem Kurzschluß o. dgl. durch einen
Überstrom hervorgerufen werden, als noch nicht voll zufriedenstellend erwiesen.
Oie Jer Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht
darin, eine Schutzeinrichtung für eine Gleichrichterschaltung der einga.igs genannten Art zu schaffen, die
einerseits einen vollständigen sicheren Schutz fo- einen
Laststromkreis gewährleistet, wenn in diesem ein abnormaler Zustand wie beispielsweise ein Kurzschluß
auftritt, und die andererseits dazu geeignet ist, die in einen Giättungskreis der Gleichrichterschaltung gespeicherte
elektrische Energie wiederzugewinnen, so daß diese effektiv nicht verloren geht
Ausgehend von der Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das Halbleiterventil aus einer einzigen Diode bssteht, die in den den Glättungskondensator
und die Last enthaltenden Stromkreis
5 6
eingeschaltet ist, daß eine thyristorgesteuerte Hilfs- Gleichrichter 2 erzeugten Welligkeitsstrom undI einem
stromversorgung zwischen Anode und Kathode der weiteren Welhgke.tsstrom derdurch e.ne Last erzeugt
Diode geschaltet ist, die während des normalen wird, d. h. wenn der Wechselrichter 7 nach Fi g. 2 an
Betriebes des Laststromkreises einen Stromfluß durch diese Vorrichtung angeschlossen ist Bei einem Stromi/o
die Diode aufrecht erhält, daß zwischen Anode und 5 vom Gleichrichter 23 zur Drossel 24 bleibt die
Kathie der Diode eine Einrichtung zur Feststellung Anodef.seite der Diode! 21 positiv und die^Spannung
eines Kurzschlusses des Laststromkreises geschattet ist, über die Diode wird ebenfalls auf etwa 1 V gehalten,
die die HilfsStromversorgung während eines Kurz- Unter Normdbedingungen vermag som.t die Stromverschlusses
des Lastsiromkreises in den Wechselrichter- sorgung, bei welcher die Diode 21 mit dem Kondensator
bereich steuert l0 * 'n Reihe geschaltet ist, mit etwa derselben Kennlinie
Die Schutzeinrichtung mit den Merkmalen nach der zu arbeiten wie die Schaltung nach Fi g. 1, faft welcher
Erfindung benötigt im Gegensatz zur bisherigen nur der Kondensator 4 an die Last angeschlossen ist
Gleichstromversorgung keine Drossel zur Begrenzung Wenn unter diesen Bedingungen z. B. ein Kurzschluß an
eines übergroßen Entladungsstroms im Lastkurzschluß- der Lastseite auftritt, wird die im Kondensator 4
kreis bzw keine Einrichtung zum Absorbieren von IS gespeicherte Spannung mit solcher■ Polar.taan die
Spannungsspitzen beim Kommutieren des Wechselrich- Diode angelegt daß diese an der Kathode posruv _w.rd
tcrs. Infolgedessen ist bei einem Kurzschluß eine Hierdurch w.rd der DurchschaltstromderDiode 21
schnelle Entladung des Kondensators möglich, dessen blockiert so daß ein durch d™ft ofe™*°J· ™!
Energie zurückgewonnen wird. Wenn die Schutzein- Diode 21 und d.e Last gebildeter, geschlossener
richtung nach de^ vorliegenden Erfindung beispie'swei- 20 Stromkreis unterbrochen wird. Ό**^
se in einer Hochspannungs-Gleichstromschaltung ver- senen Teil des Lasikreises n«?
wendet wird, vermag sie den Stromkreis sehr schnell (in die Summe aus dem über
bh und schne"(in dnigen ksütxäs
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen and Weiter- 25 Summenstroms übersteigt geringfügig den maxima en
** erßeben sich aus den sä^^sä Sää
Tm folgender wird die Erfindung anhand von bildenden gesteuerten Gleichrich.erelemente zur Folge
Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung hat Bei di^er Konstrukt.on wirdzudem,die bei einem
5Ü£Ä*zum stand der Technik näher * ÄÄÄSSSÄ
n unter Hinweis auf di g
Äzum stand der Technik näher
Schild einer bisherigen Gleichstrom
Fig 2 ein Schaltbild eines Lastkreises mit einem richters 23 so an. daß letzterer invers arbeitet Die
Wechselrichter, der mit der Gleichstromversorgung 35 Energie in der Drossel 3 wird mithin über den
gemäß F i™1Verbunden ist, Thyristor-Gleichrichter 2 in die Wechselstromversor-
F i g. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer gung 1 rückgewonnen. Die Energie des Kondensators; 4
Gleichstromversorgung mit Merkmalen nach der Und der Drossel 24 wird über den Gleichrichte,231 und
Erfindung den Transformator 22 in der Wechselstromversorgung
F i g. 4 bis 7 Schaltbilder abgewandelter Ausführungs- « 1 regeneriert bzw. rückgewonnen Auf diese.Weise wird
formen der Erfindung, und der bei einem solchen Vorfall entstehende Kurzschluß-
F i g. 8 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbei- strom schnell gedampft
spiels der Schaltung nach F i g. 7. Die Anordnung gemäß den Bezugsze.ch«i2te»
Gemäß F i g. 3 wird ein dreiphasiges Wechselstrom- wirkt nur bei einer, insbesondere der ersten Halbwelle,
ausgangssignäi einer Wechselstromversorgung 1 durch 45 Die in Fig. 4 dargestellte Ausfuhrungsform unter-
einfnaus-ÄyristorenSl-SebestehendenGleichrich- scheidet sich von derjenigen nach F.g.3 dadurch daß
ter 2 in einen Gleichstromspannungsausgang umgewan- die Diode 2ί ι η der H.Ifsstromversorgung 20 mit solcher
delt der über eine Gleichstrom-Drossel 3 an den Polarität.η d.e Laststromstrecke eingeschaltet ist daß
Ausgangskiemiren 5 und 6 erscheint Der Thyristor- der Entladungsstrom vom .^™«-™"™?""™.*
Gleichrichter 2 und die Gleichstrom-Drossel 3 sind mit 50 blockiert bzw. gesperrt wird, daß inM&*£f*nJ*
einer Gleichstromsrtaltung mit einem Kondensator 4 Polarität jedes der gesteuerten GIe.chrichtere e ,ente
und einer Diode 21 parallelgeschaltet Die Diode 21 ist 26 und 27 und ihre Verbindung geändert sind und daß
daÜmit solcher Pdaritäf geschaltet, daß sie einen anstelle des ^"^'^"^ λ™^^
Kurzschlußstrom in die Last sperrt Ober die Diode 21 Gleichrichter 28 mit Dioden D1 bis D 6 vorgesehen ist
ist ein Gleichrichter 23 mit gesteuerten Gleichrichter- 55 Be, der Ausfuhrungsform gemäß F1 g. 4 ist der über die
elemenren 26 und 27 zur Zufuhr eines Durchlaßrich- Drossel 24 fließende StronUo etwas größer^gewahtak
tung-Stroms über eine Drossel 24 geschaltet Die der maximale Laststrom der Wdl.gkeitsstrom enthalt
DrogsseI24isianeinenTransformator22angeSchIossen. und über den Lastkreis fließt »«f "^jJJ
der weiterhin mit der Wechselstromversorgung 1 zum Lastkreis wird bei Lastkurzschluß durch die Diode
%*££?£. Außerdem ist über die Diode 2! ein eo 21 gesperrt so daß der zum kurzgesch^ossenen Ted
Stromfühler 25 zur Feststellung eines Kurzschlusses fließende Strom auf die Summe des über die
geTcSerdeHmTaststromkrers entsteht Der Trans- Gleichstrom-Drossel 3 fließenden Stroms und des über
forTator 22, der Gleichrichter 23. die Drossel 24. die den Kondensator 4 zur Drossel 24 fließenden Stroms
DSiundderStromfühler25biIden gemeinsam eine begrenzt ist Da h.erbe, jedoch a.e Dioden,28
Ssstromversorgung 20. die zusätzlich in der Strom- 65 vorgesehen sind, kann d.e Energie der Gleichstrom-
versoSngnach Fig 1 vorgesehen ist Drossel 3 in der Wechselstromversorgung 1 nicht
im NoSbetrieb der Vorrichtung entsteht ein regeneriert bzw. rückgewonnen werden, weshdb
Summen Welligkeitsstrom Ir aus einem durch den zwischen der Wechselstromversorgung 1 und dem
7 8
Dioden-Gleichrichter 28 ein Schutzschalter 29 angeord- führt zum Zünden bzw. Durchschalten des Thyristors 35,
net ist, der bei Rückgewinnung von Energie offen ist. so daß der Gleichstrom von der Gleichstromversorgung
Gemäß F i g. 4 ist die Wechselstromversorgung an die 36 durch die im Kondensator 34 gespeicherte Spannung
Primärwicklung des Transformators 22 angeschlossen. gesperrt wird. Die in der Drossel 24, im Kondensator
Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform der 5 und in der Gleichstrom-Drossel 3 enthaltene Energie
Erfindung, bei welcher eine Diode 21 mit solcher wird auf ähnliche Weise wie vorher in der Wechsel-Polarität
mit dem Kondensator 4 in Reihe geschaltet ist, stromversorgung 1 rückgewonnen. Die Begrenziingsdäß
ein Kurzschlußstrom im geschlossenen Stromkreis [funktion für einen Überstrom bei Lastkurzschlüß ist
aus dem Fs/allel-Kondensator 4 und einer Last gesperrt 'vorher bereits beschrieben worden. Bei Stromabschalwird.
In einer HilfsstromVersorgung sind ein Thyristor «HjLing kann jedoch die Lastseite zwangsweise ktirzge-32,
eine Niederspannung-Gleichstromqueile 31 und eine schlossen werden, um die im Kondensator gespeicherte
Drossel 24 derart in Reihe geschaltet, daß ein Energie an der Stromversorgungsseite zurückzugewin-Durchlaßstrom
durch die Diode 21 hindurch fließen nen.
kann. Ein weiterer Thyristor 35 mit dem Thyristor 32 Eine weitere Ausführungsform der Gleichstromverentgegengesetzter
Polarität und eine Diode 33 sind in 15 sorgung ist in Fig. 7 dargestellt, wobei der Schaltungs-Reihe
geschaltet Eine Reihenschaltung aus der Diode aufbau der Gleichstromquelle und des Lastkreises dem
33 und den Thyristoren 32 und 35 ist parallel zur vorher beschriebenen Aufbau entspricht und daher
Ausgangsklemme des Thyristor-Gleichrichters 2 ge- nicht näher erläutert ist. Im geschlossenen Stromkreis
schaltet. Ein Kondensator 34 ist zwischen die Thyristo- mit dem Kondensator 4 und der Last 7 ist eine Diode 80
ren 33 und 35 eingeschaltet Ein über die Diode 21 20 mit einer der Richtung des Laststroms h entgegengegeschaiteter
Stromfühler 25 dient zur Feststellung eines setzten Polarität vorgesehen. Neben der Diode ist eine
Sperrstroms bei Lastkurzschluß. Hilfsstromversorgung 20 mit Strombegrenzungs- und
Bei dieser Konstruktion fließt im Normalzustand der Stromkreisunterbrechungsfunktion vorgesehen. In der
Gleichstrom Io von der Gleichstromversorgung 31 über Hilfsstromversorgung wird der über einen Schutzschal-
einen geschlossenen Stromkreis aus der Drossel 24, der 25 ter 81 und einen Trenntransformator 82 zugeführtc
Diode 21 und dem Thyristor 32. Der Kondensator 34 Wechselstrom durch den Thyristor-Gleichrichter 83 in
wird über die Diode 33 mit der maximalen Ausgangs- einen Gleichstrom umgewandelt. Ein an den Gleichrich-
spannung des Thyristor-Gleichrichters 2 aufgeladen. ter 83 angeschlossener, geschlossener Stromkreis aus
Wenn unter diesen Bedingungen ein Kurzschluß auftritt, der Diode 80, einem GTO- bzw. Vollsteuergate-Thyri-
4vird der Sperrstrom über die Diode 21 vom 30 stör 84 und einer Drossel 85 liefert einen Durchschalt-
Stromf hler 25 festgestellt bzw. abgegriffen, wobei die strom zur Diode 80. Ein Thyristor 86 ist mit solcher
Fühlspannung den Thyristor 35 durchschaltet Gleich- Polarität über die Drossel 85 geschaltet, daß der Strom
zeitig bewirkt sie eine Torsteuerung der Thyristoren im Ic gesperrt wird. Der Strom Ic vom Thyristor-Gleich-
Gleichrichter 2, um letzteren dabei invers arbeiten zu richter 33 ist größer gewählt als der Laststrom //. (d. h.
lassen. Beim Durchschalten des Tnyristors 35 wird die 31 Ic
< Il), so daß der Strom Ic zur Diode 80
im Kondensator 34 gespeicherte Spannung als Sperr- durchgelassen wird. Dabei liegt die Spannung an der
spannung an den Thyristor 32 angelegt, so daß dieser Diode in der Größenordnung von 1 V; der Laststrom
sperrt. Infolgedessen wird der beim Lastkurzschluß von der Haupt-Gleichstromversorgung fließt in den
entstehende Überstrom durch die Diode 21 gesperrt, so Lastkreis.
daß kein Überstrom in den geschlossenen Stromkreis *° Wenn unter diesen Bedingungen ein Lastkurzschluß
aus Kondensator 4 und Last fließt. Gleichzeitig wird die auftritt, erhöht sich der Laststrom, bis er den
in der Drossel 24 und im Kondensator 4 enthaltene Durchlaßstrom Ic durch die Diode 80 übersteigt, so daß
Energie an der Stromquellenseite regeneriert bzw. die Beziehung IL Ic zutrifft Dabei stellt der Stromfühler
rückgewonnen und zwar über einen Stromkreis von der 25 den Sperrstrom zwischen beiden Klemmen der
Stromversorgung 1 über den Thyristor-Gleichrichter 2, 45 Diode 80 fest, wodurch die Abnormalität im Lastkreis
die Diode 33, den Thyristor 35, die Gleichstromversor- festgestellt wird. Durch das Fühlerausgangssignal wird
gung 31, die Drossel 24, den Kondensator 4, den der GTO-Thyristor 84 gesperrt und damit der
Kurzschlußkreis und den Thyristor-Gleichrichter 2 zur Stromkreis geschlossen, welcher die Diode 80, den
Stromversorgung 1. Dabei wird die Energie der GTO-Thyristor 84 und die Drossel 85 umfaßt, so daß der
Gleichstrom-Drossel 3 über den Thyristor-GIeichrich- 5° Gleichstrom Ic vom Thyristor-Gleichrichter 83 hinter
2 ebenfalls in der Wechselstromquelle 1 rückgewon- durchfließen kann. Infolgedessen wird der Strom Ic zu
nen. Null, und der Laststrom Il wird durch die Diode 80
Bei der in F ig. 6 dargestellten abgewandelten blockiert und daher augenblicklich zu Null reduziert. An
Ausführungsform der Erfindung sind die Gleichstrom- diesem Zeitpunkt läuft der durch die Drossel 85
Versorgung 31 und der Thyristor 32 nach F i g. 5 durch 55 geflossene Strom im geschlossenen Stromkreis mit dem
eine steuerbare Gleichstromversorgung 36 mit einem Thyristor 86 und der Drossel 85 um, wenn ein
Thyristor mit der angegebenen Polarität ersetzt Die Einschaltimpuls an dem Thyristor 86 angelegt worden
Gleichstromversorgung 36 bildet zusammen mit der ist Die Drossel 86 liefert daher in keinem Fall einen
Drossel 24 und der Diode einen geschlossenen Überstrom.
Stromkreis. Bei der Schutzeinrichtung nach F ig. 6 fließt 60 Wenn der Ladestrom Il in den Normalzustand
der Gleichstrom von der Gleichstromversorgung 36 in zurückkehrt, wird der Thyristor 84 durch Anlegung
Durchlaßrichtung über die Diode 21 durch die Spule 24, eines Eirschaltimpulses wieder durchgeschaltet, so daß
und der Gleichstromausgang wird an einen zwischen die an den augenblicklich durchgeschalteten Thyristor 86
Klemmen 5 und 6 eingeschalteten Lastkreis angelegt eine Sperrspannung angelegt und dieser Thyristor
Ein bei einem Kurzschluß auftretender Überstrom wird 6S sofort wieder gesperrt wird. Der geschlossene Strom-
durch die Diode 21 gesperrt, und der durch die Diode kreis mit dem Thyristor-Gleichrichter 83, der Diode 80,
fließende Sperrstrom wird durch den Stromfühler 25 dem GTO-Thyristor 84 und der Drossel 85 geht somit
festgestellt bzw. abgegriffen. Das Fühlerausgangssignal wieder in den Leit- oder Durchschaltzustand über, so
daß der von der Gleichstromversorgung zum Lastkreis fließende Laststrom //. seinen normalen Zustand
aufrechterhalten kann.
Fig.8 zeigt eine Abwandlung der Hilfsstromversorgüng
20 von Fig.7. Dabei ist ein GTO- bzw. Vollcteuergate-Thyristor 87 mit der dargestellten
Polarität zwischen die Anode der Diode 80 und die Kathode des GTO-Thyristors 84 eingeschaltet. Bei
dieser Schaltungsanordnung zirkuliert der Gleichstrom Ic vom Thyristor-Gleichrichter 83 im Normalzustand
des Lastkreises über die Diode 80, den GTO-Thyristor 84 und die Drossel 85 in dieser Reihenfolge» Bei einem
Kurzschluß des Lastkreises wird ein Sperrstrom durch die Diode 80 durch den Stromfühler 25 festgestellt,
wobei ein Ein- oder Durchschaltimpuls an den GTO-Thyristor 84 angelegt wird. Gleichzeitig wird ein
Durchschaltimpuls des GTO-Tyhristors 87 aufgeprägt, wodurch zusammen mit dem Thyristor-Gleichrichter 83
und der Drossel 85 ein geschlossener Stromkreis
hergestellt wird. Bei dieser Schaltungsanordnung wird
der Kuszschlußstrom Il durch die Diode 80 gesperrt,
und der Gleichstrom lc vom Thyristor-Gleichrichter 83
zirkuliert über den GTO-Thyristor 87 und die Drossel 85. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Laststrom
Il wieder zugeführt wird, erfolgt die Torsteuerung in der Weise, daß der GTO-Thyristor 87 gesperrt und der
Thyristor 84 durchgeschaltet wird. Bei dieser Torsteuerung fließt der Gleichstrom /cbei gesperrtem Laststrom
Il weiter, so daß letzterer schneller ansteigt als bei der Ausführungsform nach F i g. 7.
Die Hilfs-Gleichstromversorgung braucht nur eine
Spannung von einigen Volt bis zu einem Mehrfachen von 10 V, entsprechend ungefähr '/κ»— Ά«» der
Spannung der Haupt-Gleichstromversorgung, zu besitzen. Vom Standpunkt der Aushaltespannung bestehi
also kein Problem bezüglich des Schutzes für die Diode 80 und die GTO-Thyristoren 84,86 und 87.
Claims (6)
1. Schutzeinrichtung für eine Gleichrichterschaltung, an deren Gleichstromausgang ein Glättungskondensator
parallel geschaltet ist, jvobei zwischen den einen Anschlußpunkt des Giättungskondensators
an den Gleichstromausgang und die Gleichrichterschaitung
eine Gieichstromdrosse! eingeschaltet
ist und über den Gluichstromausgang ein
Laststromkreis gespeist wird, und mit einem Halbleiterventil, welches bei einem Kurzschluß des
Laststromkreises angesteuert wird, um eine Entladung des Glättungskondensators über den Laststromkreis
zumindest teilweise zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterventil
aus einer einzigen Diode (21) besteht, die in den den Glättungskondensator (4) und die Last (7)
enthaltenden Stromkreis eingeschaltet ist, daß eine thyristorgesteuerte HilfsStromversorgung (20) zwischen
Anode und Kathode der Diode (21) geschaltet ist, die währui.d des normalen Betriebes des
Laststromkreisos (7) einen Stronfluß durch die
Diode (21) aufrecht erhält daß zwischen Anode und Kathode der Diode (21) eine Einrichtung (25) zur
Feststellung eines Kurzschlußes des Laststromkreises geschaltet ist, die die HilfsStromversorgung (20)
während eines Kurzschlußes des Laststromkreises (7) in den Wechselrichterbereich steuert.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25) einen
Stromfühler 7T Feststellung einer Sperrspannung über die Diode (21) aufweist
3. Schutzeinrichtung nach An*nruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HilfsStromversorgung (20)
eine Reihenschaltung umfaßt, <ii? zwischen die Ausgangsklemmen der Gleichrichterschaltung (2)
eingeschaltet ist und aus einer Diode (33) und einem ersten Thyristor (32), die ihrerseits in Durchlaßrichtung
geschaltet sind, und einem zweiten Thyristor (35) besteht der dem ersten Thyristor (32)
entgegengesetzt gepolt ist daß zwischen die Kathode des zweiten Thyristors (35) und die Anode
der Diode (21) eine Reihenschaltung aus einer Gleichstromversorgung (31) und einer Drossel (24)
eingeschaltet ist, die einen ümiauikreis zwischen
dem zweiten Thyristor (35) und der Diode (21) bildet, daß ein Kondensator (34) an beiden Seiten mit den
Anoden von erstem und zweiten Thyristor (35, 32) verbunden ist, und daß ein Stromfühler (25)
vorgesehen ist. der über die Diode (21) geschaltet ist und eine Sperrspannung über dieser Diode (21)
feststellt, um auf der Grundlage des Fühlerausgangssignals die in der Drossel enthaltene Energie in der
Wechselstromversorgung zu regenerieren bzw. zurückzugewinnen (F i g. 5).
4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Drossel (24) direkt zwischen
die Anode der Diode (21) und der Kathode des zweiten Thyristors (35) geschaltet ist, daß der erste
Thyristor durch eine steuerbare Gleichstromversorgung (36) ersetzt ist und daß der Kondensator (34)
mit seinem einen Anschluß an die Verbindung zwischen der Diode (33) und der Anode des
Thyristors (35) angeschlossen ist (F i g. 6).
5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HilfsStromversorgung (20)
einen mit der Wechselstromversorgung verbundenen und ein Gleichstrom-Ausgangssignal liefernden
Thyristor-Gleichrichter (83), eine zwischen die Kathode der Diode (80) und die Anode des
Thyristor-Gleichrichters (83) eingeschaltete Reihenschaltung mit einem GTO- bzw. Vollsteuergate-Thyristor
(84) und einer Drossel (85), die zwischen Kathode des GTO-Thyristors (84) und die Anode des
Thyristor Gleichrichters (83) eingeschaltet ist und zusammen mit letzterem sowie der Diode einen
Umlaufkreb bildet einen über die Drossel (85) geschalteten Thyristor (86) und einen Stromfüi ler
umfaßt der zwischen die Anschlüsse der Diode (80) geschaltet ist um eine Sperrspannung über der
Diode festzustellen und einen Umiaufstrom im Umlaufkreis auf de.' Giundlage des Fühlerausgangssignals
zu steuern und dabei einen Laststromfluß durch die Diode (21) zu sperren (F i g. 7).
6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die HilfsStromversorgung einen
mit der Wechselstromversorgung verbundenen und ein Gleichstrom-Ausgangssignal liefernden Gleichrichter,
eine zwischen die Kathode der Diode und die Anode des Thyristor-Gleichrichters (83) eingeschaltete
Reihenschaltung aus einem ersten GTO- bzw. Vollsteuergate-Thyristor (84), der an die Kathode
der Diode (80) angeschlossen ist und einer zwischen die Kathode des ersten GTO-Thyristors (84) und die
Anode des Thyristor-Gleichrichters (83) eingeschalteten Drossel (85), se daß ein den Thyristor-Gleichrichter
(83) und die Diode (80) beinhaltender Umlaufkreis gebildet wird, einen zwischen die
Kathode des ersten GTO-Thyristors (84) und die Anode der Diode (80) eingeschalteten weiteren
GTO-Thyristor (87) sowie einen zwischen die beiden Anschlüsse der Diode (80) eingeschalteten Siromfühier
(25) zur Feststellung einer Sperrspannung über der Diode (80) und zur Steuerung eines
Umlaufstroms im Umlaufkreis auf der Grundlage der festgestellten Spannung umfaßt, um einen
Laststromfluß durch die Diode f80) zu sperren (F ig. 8).
Applications Claiming Priority (2)
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| JP52156469A JPS5932996B2 (ja) | 1977-12-27 | 1977-12-27 | 直流電源装置 |
| JP3707278A JPS54129344A (en) | 1978-03-30 | 1978-03-30 | Protective device for dc power source |
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Family Applications (1)
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- 1978-12-27 CH CH1319478A patent/CH634446A5/de not_active IP Right Cessation
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