NL8304306A

NL8304306A - Stroomvoedingsinrichting voor een wisselstroomverbruiker.

Info

Publication number: NL8304306A
Application number: NL8304306A
Authority: NL
Original assignee: Danfoss As
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1984-07-16
Also published as: DK569183A; GB8333520D0; FR2538187A1; IT8368313A0; DE3246706C2; CA1207022A; JPS6338934B2; CH663122A5; NO834669L; SE8306967D0; DE3246706A1; FR2538187B1; IT1160144B; JPS59122321A; GB2132828B; DK569183D0; SE8306967L; GB2132828A; US4574341A

Description

.; - + NO 32206 1

Stroomvoedingsinrichting voor een wisselstroomverbruiker.

De uitvinding heeft betrekking op een stroomvoedingsinrichting voor een wisselstroomverbruiker, voorzien van een transistoren en vrij-loopdioden in brugschakeling bezittende wisselrichter, een netgevoede gelijkrichter, een transistor-chopper tussen gelijkrichter en wissel-5 richter, een achter de chopper geschakelde afvlakschakeling met afvlak-spoel en afvlakcondensator, telkens een basisstuurschakelingen voor elke transistor van chopper en wisselrichter, een stroommeetweerstand voor de chopperstroom, een stroommeetweerstand in de stroomterugvoer-leiding van de wisselrichter, een pulsgever, een de pulsen van de puls-10 gever aan de wisselrichter-basisstuurschakeling toevoerende pulsverde-ler en een aan de chopper-basisstuurschakeling in afhankelijkheid van een bedrijfsgrootheid van de wisselrichter stuurpulsen toevoerende regelaar, waarbij aan de basisstuurschakelingen van chopper en wisselrichter in afhankelijkheid van een van de bijbehorende stroommeetweer-15 stand afgenomen overstroommeetsignaal een blokkeersignaal toegevoerd kan worden.

Bij een bekende inrichting van deze soort staat het, de regelaar, pulsgever en pulsverdeler bezittende stuurdeel in galvanische verbinding met het, de gelijkrichter, chopper en wisselrichter bezittende 20 hoogspanningsdeel. Hierbij bestaat het gevaar, dat de tot aan 600 Volt bedragende hoogspanning in het stuurdeel overgedragen wordt en dit stuurdeel eventueel niet aanrakingsveilig is. Een tussenschakeling van scheidingstransformatoren tussen stuurdeel en hoogspanningsdeel is kostbaar en verhoogt de vertraging van uitschakeling van chopper en 25 wisselrichter in geval van overstroom, daar de blokkeersignalen via de regelaar resp. pulsverdeler inwerken op de chopper resp. wisselrichter.

Het is verder bij een overeenkomstige stroomvoedingsinrichting zonder chopper en bijbehorende afvlakschakeling bekend om ter bescher-30 ming van de wisselrichtertransistoren de verbruikersstroom in elke fase op zich te meten en om alle wisselrichtertransistoren via het stuurdeel van de wisselrichter uit te schakelen. Hierbij is in elke uitgangsfase van de wisselrichter een stroommeetweerstand en in de stroomterugvoer-leiding van de wisselrichter een verdere meetweerstand opgenomen. Dit 35 brengt in het bijzonder bij een met meer dan twee fasen uitgeruste wisselrichter, aanzienlijke kosten aan meetweerstanden met overeenkomstige hoge verliezen met zich mee. Een galvanische scheiding tussen hoogspanningsdeel en stuurdeel is eveneens niet voorzien.

8304306 • t 2

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag om een stroomvoe-dingsinrichting van de in de aanhef genoemde soort aan te geven, waarbij een galvanische scheiding tussen stuurdeel en hoogspanningsdeel aangebracht en desondanks een snelle onderbreking van een overstroom, 5 bijv. bij overbelasting, door ontsteking van twee in serie gelegen transistoren, aardsluiting of kortsluiting, veilig gesteld is.

Volgens de uitvinding wordt aan deze opgave hierdoor voldaan dat de stuurpulsen voor de chopper en wisselrichtertransistoren aan de bijbehorende basisstuurschakeling via telkens een optokoppelorganen toege-10 voerd werden en dat tussen de optokoppelorgaan en de basisstuurschake-lingen voor de chopper en voor de met de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter verbonden transistoren van de wisselrichter telkens een poort ligt, waaraan bij overstroom het overeenkomstige blokkeersignaal toegevoerd kan worden.

15 Door de optokoppelorganen wordt op eenvoudige manier een veilige galvanische scheiding tussen stuurdeel en hoogspanningsdeel bereikt zodat het stuurdeel aanrakingsveilig is. In de handel gebruikelijke optokoppelorganen spreken wel naar verhouding langzaam aan zodat er vertra-gingstijden van ongeveer zes tot tien microseconden kunnen ontstaan, 20 waarbinnen de transistoren door een overstroom reeds vernietigd kunnen zijn. Door de tussenschakeling volgens de uitvinding van de poorten tussen die optokoppelorganen en basisstuurschakelingen, die bij de met de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter verbonden wisselrichtertransistoren enerzijds en bij de chopper-transistor anderzijds behoren, 25 kan het bij overstroom opgewekte blokkeersignaal voor deze transistoren om het stuurdeel lopen. Dit geeft een zeer geringe uitschakelvertra-ging. Daar er telkens twee wisselrichtertransistoren in elke brugtak in serie liggen, is het in wezen voldoende wanneer alleen de met de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter verbonden wisselrichter-30 transistoren uitgeschakeld (geblokkeerd) worden. Dit vermindert de kosten voor wat betreft tussengeschakelde poorten.

Bij voorkeur wordt ervoor gezorgd, dat het wisselrichterstroom-meetsignaal aan een drempelwaardetrap toegevoerd wordt, die het blokkeersignaal bij overstroom opwekt en dat signaal via een eerste mono-35 stabiel omklapelement aan de poorten van de met de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter verbonden wisselrichtertransistoren toevoert. Daar het monostabiele omklapelement pas na een vooraf bepaalde looptijd, die groter is dan de afschakelvertraging van de wisselrichter, terugklapt en een inschakelsignaal opwekt, is gewaarborgd, dat de 40 wisselrichter niet direkt maar pas na deze looptijd weer ingeschakeld 8304306 « « 3 wordt, teneinde te vermijden dat de wisselrichter reeds een inschakel-* signaal verkrijgt voordat hij volledig uitgeschakeld is.

Vervolgens kan het blokkeersignaal van de uitgang van het eerste monostabiele omklapelement via een optokoppelorgaan aan een tweede mo-5 nostabiel omklapelement toegevoerd worden, via welke het blokkeersignaal verlengd en aan een blokkeeringang van de pulsverdeler alsmede aan een de stuurpulsen van de regelaar overdragende poort toegevoerd wordt. Hierbij wordt gelijktijdig met de afgifte van een blokkeersignaal aan de met de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter verbonden wissel-10 richtertransistoren een blokkeersignaal aan de overige wisselrichter-transistoren alsmede aan de chopper afgegeven. Hierbij kunnen de basis-stuurschakelingen, zoals gebruikelijk, een minimale inschakeltijd en een minimale uitschakeltijd van de wisselrichtertransistoren veilig stellen. Toch wordt vermeden dat er een te hoge uitschakelvertraging 15 ontstaat, zoals dat bij een kortsluiting aan de ingangszijde van de verbruiker het geval zal zijn, wanneer deze kortsluiting direkt na het begin van een minimale inschakeltijd optreedt. Wanneer alleen de met de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter verbonden transistoren geblokkeerd zouden worden, zou de minimale inschakeltijd toegevoegd wor-20 den aan de inherente uitschakelvertraging van deze transistoren. Wanneer daarentegen ook de overige transistoren aanvullend geblokkeerd worden, wordt die transistor van de overige transistoren, die de totale stroom van de met hem in serie gelegen transistoren voert, juist niet met de minimale inschakeltijd bedreven, zodat ook in dit geval slechts 25 een relatief korte uitschakelvertraging zeker gesteld is daar de vertraging van het blokkeersignaal op de weg via het stuurdeel kleiner is dan de minimale inschakeltijd. Na afloop van de looptijd van de tweede monostabiele multivibrator, die ongeveer 0,5 seconden kan bedragen, wordt de wisselrichter opnieuw ingeschakeld, en wanneer de oorzaak voor 30 de overstroom intussen verdwenen is, wordt het bedrijf ongehinderd voortgezet.

Hierbij is het voordelig wanneer de herinschakeling van de chopper verder vertraagd wordt ten opzichte van de herinschakeling van de wisselrichter. Dit wordt hierdoor gerealiseerd dat er tussen het tweede 35 monostabiele omklapelement en de, de stuurpulsen van de regelaar overdragende poort een inschakelvertragingselement is opgenomen. Wanneer de oorzaak voor de overstroom bij de herinschakeling van de wisselrichter nog niet ondervangen is, treedt opnieuw een uitschakeling op. Dit kan meerdere malen herhaald worden, waarbij eventueel de afvlakcondensator 40 geleidelijk ontladen wordt voordat de chopper opnieuw ingeschakeld 8304306 ♦ * 4 wordt.

Vervolgens kan in door overstromen in gevaar gebrachte stroomke-tens een stroombegrenzingsspoel opgenomen zijn die voor een begrenzing van de stroom en van de stijgsnelheid daarvan binnen de uitschakelver-5 traging zorgdraagt.

Zo kan er elke uitgangsleiding van de wisselrichter een stroombegrenzingsspoel opgenomen zijn. Deze begrenst de stijgsnelheid van de stroom in het geval van aardsluiting of kortsluiting aan de zijde van de verbruiker.

10 De stroombegrenzingsspoelen tussen wisselrichter en verbruiker kunnen eventueel weggelaten worden wanneer er in de toevoerleidingen van de gelijkrichter overeenkomstig bemeten vonkontstoringssmoorspoe-len opgenomen zijn en er in serie met de afvlakcondensator een stroombegrenzingsspoel opgenomen is. De vonkontstoringssmoorspoelen zijn in 15 het bijzonder in het geval van aardsluiting aan de zijde van de verbruiker van voordeel. De stroombegrenzingsspoel in serie met de afvlakcondensator begrenst eveneens de stijgtoename van de ontlaadstroom van de condenstor in het geval van een doorontsteking van twee in serie gelegen wisselrichtertransistoren als gevolg van uitwendige stoorpulsen. 20 In het geval van aardsluiting aan de zijde van de verbruiker kan er een 'hoge laadstroom door de afvlakcondensator via een vrijloopdiode van de wisselrichter vloeien. Daarom zal er in serie met de afvlakcon-densator een stroommeetweerstand opgenomen zijn die verbonden is met de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter en waarvan de spanningsaf-25 val eveneens aan de drempelwaarde trap als verder stroommeetsignaal toegevoerd wordt. Hierbij kan een aardsluiting aan de zijde van de verbruiker die tot een te hoge laadstroom van de afvlakcondensator leidt, ook dan voor een afschakeling van de wisselrichter gebruikt worden wanneer deze aardsluitstroom niet via de in de stroomterugvoerleiding van 30 de wisselrichter opgenomen stroommeetweerstand vloeit. Op grond van de bewaking van de laadstroom van de vlakcondensator kunnen ook de stroombegrenzingsspoelen tussen wisselrichter en verbruiker resp. eventueel aanwezige vonkontstoringsspoelen aan de ingangszijde van de gelijkrichter voor een kleine verzadigingsstroom uitgevoerd worden, als 35 zonder deze laadstroombewaking.

Vervolgens kan de in serie met de afvlakcondensator gelegen stroombegrenzingsspoel door een serieschakeling van een diode en een ohmse weerstand overbrugd worden, waarbij de anode van de diode aan de zijde van de stroomtoevoerleiding van de wisselrichter ligt. Hierbij 40 kan de bij kortsluiting in de wisselrichter door de ontlaadstroom van 8394308 * »” 5 de afvlakcondensator in de stroombegrenzingsspoel opgeslagen energie na het afschakelen van de wisselrichter via de aan de stroombegrenzingsspoel parallel gelegen serieschakeling onder vermijding van overspanning ontladen worden.

5 De uitvinding en de verdere uitvoeringen daarvan zullen aan de hand van de tekening van een voorkeursuitvoering nader worden toegelicht.

De tekening toont .een stroomvoedingsinrichting en een door deze gevoede, meerfasige inductieve wisselstroomverbruiker 1, die hier een 10 driefasen asynchrone motor is.

De stroomvoedingsinrichting bevat een uit het driefasige wissel-stroomnet R, S, T met geaard nulpunt 0 gevoede driefasige gelijkrich-ter 2 in brugschakeling, die een afgevlakte gelijkspanning opwekt. Verder bevat de inrichting een wisselrichter 3, een tussen gelijkrichter 2 15 en wisselrichter 3 in de stroomtoevoerleiding van de wisselrichter 3 opgenomen chopper 4 en een achter de chopper 4 geschakelde afvlakscha-keling 5.

De wisselrichter 3 bevat zes vereenvoudigd als schakelaar weergegeven transistoren Tl tot T6 in brugschakeling met telkens een antipa-20 rallel geschakelde vrijloopdiode Dl tot D6.

De chopper 4 bevat eveneens een vereenvoudigd als schakelaar weergegeven transistor T7 met een antiparallel geschakelde vrijloopdiode D7 en een in serie geschakelde stroommeetweerstand 6.

De afvlakschakeling 5 bevat een afvlakspoel 7, een afvlakcondensa-25 tor 8, in serie met de afvlakcondensator 8 een stroombegrenzingsspoel 9 en een ohmse stroommeetweerstand 10 alsmede voor de spoel 7 een vrijloopdiode D8, waarvan de anode verbonden is met de stroomterugvoerlei-ding van de wisselrichter. Verder bevat de inrichting parallel aan de stroombegrenzingsspoel 9 een serieschakeling van een diode 11 en een de 30 dlodestroom begrenzende ohmse weerstand 12. De anode van de diode 11 ligt aan de positieve potentiaal voerende stroomtoevoerleiding van de wisselrichter 3 en aan de stroommeetweerstand 10 tussen de afvlakcondensator 8 en de negatieve potentiaal voerende stroomterugvoerleiding van de wisselrichter 3.

35 In de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter 3 is een verdere stroommeetweerstand 13 opgenomen.

In de toevoerleidingen van de gelijkrichter 2 is telkens een vonk-ontstoringssmoorspoel 14, 15, 16 en in de uitgangsleidingen van de wisselrichter 3 is telkens een stroombegrenzingsspoel 17, 18 en 19 opgeno-40 men. Met KI en K2 zijn schakelaars aangeduid die mogelijke kortsluitwe- 8304306 6 gen symboliseren.

De stroomvoedingsinrichting heeft verder een regelaar 20 die de werkelijke waarde van een bedrijfsgrootheid van de wisselrichter 3, de bedrijfsspanning of de bedrijfsstroom daarvan, vergelijkt met een nomi-5 nale waarde en in afhankelijkheid van het resultaat van de vergelijking stuurpulsen voor de chopper 4 opwekt. Deze stuurpulsen worden aan de transistor T7 via een poort 21, hier een verknopingselement met INHI-BIT-functie, een optokoppelorgaan 22, een poort 23, hier een verkno-pingselement met EN-functie, en een basisstuurschakeling 24 toegevoerd. 10 De stuurpulsen sturen de sleutelverhoudlng van de chopper 4 zodanig dat de door de afvlakschakeling 5 gevormde gemiddelde waarde van de uit-gangsspanning van de chopper 4 een waarde benadert die overeenkomt met de nominale waarde van de bedrijfsgrootheid van de wisselrichter 3.·

Een van de stroommeetweerstand 6 afgenomen stroommeetsignaal wordt 15 aan een drempelwaardetrap 25 toegevoerd. Bij het optreden van overstroom overschrijdt het stroommeetsignaal de drempelwaarde van de drempelwaardetrap 25. Deze trap wekt daarop een blokkeersignaal op dat de poort 23 en daarmede de overdracht van verdere stuurpulsen naar de chopper 4 blokkeert. De chopper 4 neemt hierbij de aangegeven toestand 20 in, waarin hij de voedingsspanning van de wisselrichter 3 afschakelt (onderbreekt).

Dë frequentie van de wisselrichter 3 wordt door een pulsgever 26 bepaald, waarvan de stuurpulsen via een pulsverdeler 27, zes verdere optokoppelorganen 28 en zes verdere basisstuurschakelingen 29 aan de 25 bases van de transistoren Tl tot T6 van de wisselrichter 3 toegevoerd worden en deze transistoren zodanig sturen, dat zij de verbruiker 1 met een driefasige, gemiddeld bij benadering sinusvormige wisselspanning voeden, waarbij steeds tenminste drie transistoren van de wisselrichter, die niet in serie liggen, elkaar overlappend cyclisch doorgestuurd 30 (ingeschakeld) worden.

De van de stroommeetweerstanden 10 en 13 afgenomen stroommeetsignalen worden aan een verdere drempelwaardetrap 30 toegevoerd, die een blokkeersignaal opwekt wanneer het ene of andere van de aan hem toegevoerde stroommeetsignalen of beide de met een overstroom overeenkomsti-35 ge drempelwaarde overschrijdt resp. overschrijden. Hierbij heeft de drempelwaardetrap ten behoeve van een positief en een negatief aan de weerstand 10 gemeten overstroomsignaal telkens een vergelijker. Het blokkeersignaal wordt via een monostabiel omklapelement 31 aan de ene ingang van poorten 32 toegevoerd, die telkens tussen die optokoppelor-40 ganen 28 en basisstuurschakelingen 29 opgenomen zijn, die bij de met de 8-3 0 4 3 0 6 7 stroomterugvoerleiding van de wisselrichter 3 verbonden wisselrichter-transistoren T2, T4 en T6 behoren. Door dit blokkeersignaal worden de poorten 32 geblokkeerd, zodat er aan de transistoren T2, T4 en T6 geen stuurpulsen meer toegevoerd en'deze transistoren geblokkeerd worden en 5 wel tenminste zo lang als overeenkomt met de duur van het door het mo-nostabiele omklapelement 31 opgewekte blokkeersignaal dat ongeveer vijftien mikroseconden bedraagt en langer is dan de ongeveer 5 tot 10 mikroseconden bedragende afschakelvertraging van de wisselrichter met inbegrip van de basisstuurschakelingen 29.

10 Het blokkeersignaal van het monostabiele omklapelement 31 wordt verder via een optokoppelorgaan 33 en een tweede monostabiel omklapelement 34 aan een blokkeeringang van de pulsverdeler 27 toegevoerd, die daarop alle aan de transistoren Tl tot T6 van de wisselrichter 3 toegevoerde stuurpulsen blokkeert zodat de wisselrichter 3 volledig uitge-15 schakeld wordt. De duur van het door het monostabiele omklapelement 34 opgewekte blokkeersignaal is langer dan die van het door het monosta-biele omklapelement 31 opgewekte blokkeersignaal en bedraagt ongeveer 0,5 seconden. Het uitgangssignaal van het monostabiele omklapelement 34 wordt verder via een, een tijdconstante van ongeveer 0,2 seconden be-20 zittend vertragingselement 35, dat de achterflank van het blokkeersignaal vertraagt, aan een blokkeeringang van de poort 21 toegevoerd. De poort 21 blokkeert daarop de overdracht van de stuurpulsen van de regelaar 20 aan de chopper 4 en hiermede eveneens de chopper.

De basisstuurschakelingen 24 en 29 zorgen er verder voor dat een 25 minimale inschakelduur en een minimale uitschakelduur van de transistoren Tl tot T7 niet onderschreden wordt.

Tijdens bedrijf kan een stroom bij aardsluiting (schakelaar K2 gesloten) via verschillende stroomketens vloeien: a) wanneer bijvoorbeeld de transistor T2 doorgestuurd (ingeschakeld) 30 is: van aarde via K2, spoel 17, transistor T2, stroomeetweer- stand 13, gelijkrichter 2 en vonkontstoringssmoorspoel 16 naar de fase T, die op dit moment negatieve potentiaal ten opzichte van aarde heeft. De stijgsnelheid van deze kortsluitstroom wordt door de spoelen 16 en 17 begrensd. Het van de weerstand 13 35 afgenomen stoorimneetsignaal bewerkstelligt via de drempelwaarde- trap 30, het monostabiele omklapelement 31 en de poort 32 via de kortste weg (onder omloop van de elementen 33, 34, 27, 28) dat de transistoren T2, T4 en T6 uitgeschakeld worden zodat de kortsluitstroom onderbroken wordt; 40 b) wanneer bijvoorbeeld de transistor Tl ingeschakeld en bijvoor-

83 0 4 3 0 S

Γ 8 beeld de transistor T2 uitgeschakeld is: van de positieve pool van de gelijkrichter 2, via de stroomtoevoerleiding van de wissel- richter 3, de transistor Tl en de spoel 17 naar aarde. Deze 5 stroom wordt niet door de weerstanden 10 en 13 gedetecteerd maar alleen door de weerstand 6. Deze stroom neemt als gevolg van de afvlakspoel 7, die een zeer grote zelfinductie in vergelijking tot die van de spoelen 14 tot 19 heeft, slechts langzaam toe. Bereikt de stroom voor het verdwijnen van de kortsluiting de drem-10 pelwaarde van de trap 25, dan blokkeert deze via de poort 23 en de basisstuurschakelilng 24 via de kortste weg de chopper 4, die daarop de stroom onderbreekt; c) wanneer bijvoorbeeld de transistor T2 uitgeschakeld en de tussen-ketenspanning lager is dan de spanning tussen aarde en stroom-15 terugvoerleiding van de wisselrichter: van aarde via de stroombegrenzingsspoel 17, de vrijloopdiode Dl, de afvlakcon-densator 8 en de gelijkrichter 2 naar de fase T.

Het geval c) is het meest kritische daar het niet door afschake-ling van de wisselrichter 3 of van de chopper 4 kan worden ondervangen. 20 Deze stroom wordt daarom door de weerstand 10 gedetecteerd. De span-ningsval aan de weerstand 10 bewerkstelligt via de bouwelementen 30 tot 35 en 21 dat de chopper 4 en alle transistoren Tl tot T6 uitgeschakeld worden zodat er niet nog een extra aardsluitstroom via een wisselrich-ter-transistor, die volgend ingeschakeld zou worden, kan vloeien.

25 Wanneer de transistor T2 bij ingeschakelde transistor Tl door van buiten ingekoppelde stoorpulsen in de geleidende toestand gestuurd wordt, kan- de condenstor 8 zich via de beide transistoren Tl en T2 ontladen. Deze ontlaadstroom wordt door de spoel 9 begrensd en wordt door het van de weerstand 13 afgenomen overstroommeetsignaal, dat via de 30 elementen 30, 31, 32, 29 direkt de transistoren T2, T4, T6 blokkeert, onderbroken. Na de onderbreking ontlaadt de in de spoel 9 opgeslagen energie zich via de diode 11 en de weerstand 12.

Het blokkeersignaal van de drempelwaardetrap 30 blokkeert via de elementen 31, 33, 34 en 27 ook de transistoren Tl, T3, T5 en via de 35 elementen 35 en 21 ook de chopper 4. Gebonden aan de vertraging van de optokoppelorganen 22, 28 en 33 worden de transistoren Tl, T3, T5 en de chopper 4 door het blokkeersignaal van de drempelwaardetrap 30 echter wat later uitgeschakeld dan de transistoren T2, T4, T6. Wanneer er gelijktijdig ook overstroom via de stroommeetweerstand 6 vloeit, wordt 40 echter ook de chopper 4 kortstondig via de drempelwaardetrap 25 afge- 8304305 9 schakeld.

Aan de andere kant worden de transistoren Tl, T3, T5 en de chopper 4, gebonden door de extra tijdconstanten van de elementen 34 en 35, wat later dan de transistoren T2, T4 en T6 weer Ingeschakeld en wel het 5 laatst de chopper 4. Is er bij het herinschakelen nog overstroom aanwezig, dan wordt een nieuwe uitschakeling teweeg gebracht. Deze processen herhalen zich zo lang tot de overstroom ondervangen is.

De grootste uitschakelvertraging ontstaat wanneer dlrekt na het inschakelen van een der transistoren T2, T4 en T6 een aardsluiting op-10 treedt. Daar de basisstuurschakelingen 24 en 29 een minimale inschakel en minimale uitschakelt!jd teweeg brengen, is de grootste uitschakelvertraging gelijk aan de som van geheugen- en afvaltijd van de transistoren T2, T4 en T6 en de minimale inschakeltijd. Ondanks deze uitschakelvertraging treedt er geen schade op daar bij een verloop van de 15 aardsluitstroom van aarde via bijvoorbeeld de diode D2 en de transistor T2 tenminste twee van de spoelen 14 tot 19 gedurende deze tijd voor stroombegrenzing zorgdragen. Ook is een verloop van de aardsluitstroom bij geopende (uitgeschakelde) chopper 4 mogelijk vanaf de positieve pool van de gelijkrichter 2 via de laadcondensator daarvan, de stroom^ 20 terugvoerleiding van de wisselrichter 3, de weerstand 10, de afvlakcon-densator 8, de spoel 9, de geleidende transistor. Tl en de.spoel 17 naar aarde. Deze stroom wordt aanvullend door de spoel 9 begrensd.

Bij kortsluiting van een verbruikerswikkeling, dus bijvoorbeeld bij gesloten schakelaar KI, ontlaadt de condenstor 8 zich via de 25 spoel 9 en twee wisselrichtertransistoren, dus in dit voorbeeld via de transistoren Tl en T4. Deze ontlaadstroom wordt voor wat betreft zijn stijgsnelheid tenminste door de spoel 9 begrensd, en wordt door de weerstanden 10 en 13 gedetecteerd en onderbroken. Ofschoon er bij deze wisselrichter 3 gedurende elke halve golf van de aaneengeschakelde wis-30 selrichter-uitgangsspanning altijd tenminste drie transistoren gelijktijdig ingeschakeld zijn, is het voldoende slechts telkens een transistor, die de totale stroom voert, uit te schakelen. Vloeit de stroom voor de kortsluiting (KI gesloten) bijvoorbeeld a) via de transistoren Tl, T4 en T5 of b) via de transistoren Tl, T4 en T6, dan is het 35 voldoende om in het geval a) de transistor T4 en om in het geval b) de transistor Tl uit te schakelen (te blokkeren). In het geval b) zou de transistor T6 echter direkt voor het optreden van de kortsluiting juist ingeschakeld kunnen zijn. Als gevolg van de voorziene minimale inschakeltijd, die ongeveer vijftien microseconden bedraagt, zou daarom de 40 transistor T6 deze kortsluiting gedurende deze tijd in stand houden. De 8 3 Ö 4 r " * 10 β * ft ♦ langste ultschakelvertraglng vla de weg, waarin de elementen 30, 31, 33, 34, 27, 28 en 29 liggen, bedraagt echter slechts tien microsecon-den. Eventueel zal de transistor Tl reeds eerder, doordat hij via de genoemdè weg geblokkeerd wordt, de kortsluiting onderbreken. Daarom 5 heeft het voordeel om het blokkeersignaal van de drempelwaardetrap 30 niet alleen aan de onderste transistoren T2, T4 en T6 van de wissel-richterbrug, maar ook aan de bovenste transistoren Tl, T3 en T5 toe te voeren.

Daar de spoelen 17 tot 19 altijd met de vonkontstoringsspoelen 14 10 tot 16 of met de begrenzingsspoel 9 samenwerken, kunnen de spoelen 17 tot 19 weggelaten worden wanneer de spoelen 9 en 14 tot 16 overeenkomstig groter bemeten zijn. Zo zal de zelfinductie van de spoelen 9 en 14 tot 16 in de grootteorde van 200 tot 300μΗ liggen, wanneer de spoelen 17 tot 19 ontbreken.

15 Aan de andere kant behoeven de spoelen op grond van de automa tische kortstondige afschakeling slechts voor een geringere verzadi-gingsstroom ten opzichte van het geval uitgevoerd te worden, dat kort-of aardsluitstromen alleen door spoelen begrensd worden. De spoelen behoeven de stroomtoename slechts kortstondig te begrenzen tot de over-20 stroomweg onderbroken wordt (ongeveer 10 microseconden). D.w.z. tot er een onderbreking via de een of andere stroombewaking opgetreden is, moeten de spoelen niet in verzadiging gaan, daar zij dan niet meer begrenzend werken. Zonder stroombewaking zouden de spoelen zeer groot moeten zijn teneinde een stroomtoename tot een zeer grote waarde te 25 vermijden. In het onderhavige geval moeten zij echter elke gevaarlijke stroomtoename slechts zo lang te vertragen tot een afschakeling opgetreden is.

De beide tijdelementen 34 en 35 dienen ervoor om na een foutuit-schakeling de wisselrichter 3 en de chopper 4 automatisch weer in te 30 schakelen. Nadat de wisselrichtertransistoren geblokkeerd zijn, bestaat er geen overstroom meer. Het monostabiele omklapelement 31 geeft aan het einde van zijn looptijd (van ongeveer 15psec) een herinschakel-signaal af, en na ongeveer 0,5 seconden geeft het monostabiele omklapelement 34 eveneens een inschakelsignaal af zodat de wisselrichter weer 35 ingeschakeld wordt. Wanneer er verder geen overstroom optreedt (bijv. kortsluiting), wordt na een verdere periode van ongeveer 0,2 seconden via het vertragingselement 35 de chopper 4 opnieuw ingeschakeld. Zou de fout verder duren, dan is na het uitschakelen van de chopper 4 de rest-spanning van de afvlakcondensator 8 voldoende groot om een kortsluit-40 stroom te bewerkstelligen die zo groot is dat de gehele wisselrichter 3 8304305 * Τ' 11 weer uitgeschakeld wordt. Dit herhaalt zich tot de spanning aan de af-vlakcondensator zover afgenomen is dat de stroom, die bij het inschakelen van de wisselrichter 3 optreedt, geen uitschakeling meer veroorzaakt. De wisselrichter blijft dan ingeschakeld, en na ongeveer 0,2 se-5 conden wordt de chopper 4 weer in bedrijf gesteld. Hierna wordt de af-vlakcondensator 8 opnieuw via de smoorspoel 7 opgeladen. Zodra de spanning aan de afvlakcondensator 8 weer in staat is een kortsluitstroom op te wekken, worden de wisselrichter 3 en de chopper 4 weer uitgeschakeld. Dit spel kan zich meerdere malen herhalen.

10 Zonder de vertraging van de herinschakeling van de chopper 4 zal deze de smoorspoel 7 bij elke uitschakeling van de wisselrichter als gevolg van kortsluiting opladen. De smoorspoel 7 moet dan telkens opnieuw ontladen worden. Deze herhaalde ontlading van de smoorspoel zal een verhoogde spanning aan de afvlakcondensator teweeg brengen daar de 15 energietoevoer uit de smoorspoel 7 groter is dan het energieverbruik door de kortsluiting. Na meerdere uitschakelingen zullen de halfgeleiderelementen van de wisselrichter door overspanning in gevaar gebracht worden.

/ 8304306

Claims

1. Stroomvoedingsinrichting voor een wisselstroomverbruiker, voorzien van een transistoren en vrijloopdioden in brugschakeling bezittende wisselrichter, een netgevoede gelijkrichter, een transistor-chopper 5 tussen gelijkrichter en wisselrichter, een achter de chopper geschakelde afvlakschakeling met afvlakspoel en afvlakcondensator, telkens een basisstuurschakeling voor elke transistor van chopper en wisselrichter, een stroommeetweerstand voor de chopperstroom, een stroommeetweerstand in de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter, een pulsgever, een . 10 de pulsen van de pulsgever aan de wisselrichter-basisstuurschakelingen toevoerende pulsverdeler en een aan de chopper-basisstuurschakeling in afhankelijkheid van een bedrijfsgrootheid van de wisselrichter stuur-pulsen toevoerende regelaar, waarbij aan de basisstuurschakelingen van chopper en wisselrichter in afhankelijkheid van een van de bijbehorende 15 stroommeetweerstand afgenomen overstroommeetsignaal een blokkeersignaal toegevoerd kan worden, met het kenmerk, dat de stuurpulsen voor de chopper en wisselrichtertransistoren (T1-T7) aan de bijbehorende basisstuurschakeling (24, 29) via telkens een optokoppelorgaan (22, 28) toegevoerd worden en dat er tussen de optokoppelorganen (22, 28) en de ba- 20 sisstuurschakelingen (24, 29) voor de chopper en voor de met de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter verbonden transistoren (T2, T4, T6) van de wisselrichter (3) telkens een poort (23, 32) is opgenomen, waaraan bij overstroom het overeenkomstige blokkeersignaal toegevoerd kan worden.

2. Stroomvoedingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het wisselrichterstroommeetsignaal aan een drempelwaardetrap (30) toegevoerd wordt, die het blokkeersignaal bij overstroom opwekt en via een eerste monostabiel omklapelement (31) aan de poorten (32) van de met de stroomterugvoerleiding van de wisselrichter verbonden wissel- 30 richtertransistoren (T2, T4, T6) toevoert.

3. Stroomvoedingsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het blokkeersignaal van de uitgang van het eerste monostabiele omklapelement (31) via een optokoppelorgaan (33) aan een tweede monostabiel omklepelement (34) toegevoerd kan worden, door welke het blokkeer- 35 signaal verlengd en aan een blokkeeringang van de pulsverdeler (27) alsmede aan een, de stuurpulsen van de regelaar (20) overdragende poort (21) toegevoerd wordt.

4. Stroomvoedingsinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat tussen het tweede monostabiele omklapelement (34) en de, de 40 stuurpulsen van de regelaar (20) overdragende poort (21) een inschakel- 8304306 *- s vertragingselement (35) is opgenomen.

5. Stroomvoedingsinrichting volgens een der conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat in door overstromen in gevaar gebrachte stroomke-tens een stroombegrenzingsspoel (9, 14-19) is opgenomen.

6. Stroomvoedingsinrichting volgens een der conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat in elke uitgangsleiding van de wisselrichter (3) een stroombegrenzingsspoel (17-19) is opgenomen.

7. 'Stroomvoedingsinrichting van een der conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat in de toevoerleidingen van de gelijkrichter (2) vonk- 10 ontstoringssmoorspoelen (14-16) zijn opgenomen en in serie met de af-vlakcondensator (8) een stroombegrenzingsspoel (9) is opgenomen.

8. Stroomvoedingsinrichting volgens een der conclusies 1 tot 7, met het kenmerk, dat in serie met de afvlakcondenstor (8) een stroom-meetweerstand (10) is opgenomen, die met de stroomterugvoerleiding van 15 de wisselrichter (3) verbonden is en waarvan de spanningsval als verder stroommeetsignaal aan de drempelwaardetrap (30) wordt toegevoerd.

9. Stroomvoedingsinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de in serie met de afvlakcondensator (8) opgenomen stroombegrenzingsspoel (9) door een serieschakeling van een diode (11) en een ohmse 20 weerstand (12) overbrugd is, waarbij de anode van de diode (11) aan de zijde van de stroomtoevoerleiding van een wisselrichter (3) is opgenomen. 83 0 4 3 0 0