CH462312A - Stromrichterschaltung mit nur im stromlosen Zustand sperrbaren Ventilstrecken - Google Patents

Description

      Stromrichterschaltung    mit nur im     stromlosen    Zustand sperrbaren Ventilstrecken    Es     ist    schon lange     bekannt,    nur     im        stromlosen    Zu  stand sperrbare     Ventile,    z.

   B.     gittergesteuerte        Quecksil-          bemdampf-Entladun;gsgefässe,        etwa        in        Störungsfällen,    so  fort, d. h.

   ohne bei     Wechselstromspeisung    den     natür-          liahen        Strom-Null-Durchgang    abzuwarten, dadurch zu       sperren.,        dass    man ihnen einen ungeladenen oder mit       entsprechender    Polarität geladenen     Kondensator        paral-          leIsahaltet,    der das     Ventillurch    Absenkung bzw.

   Um  polung der     Spannung        wenigstens        eine    gewisse     Mindest-          zeit        (Freiwerdezeit)        hindurch        stromlos    und     damit    sperr  bat     macht.     



  Es ist     nun        auch    schon bekannt     (DP    944 619), bei       mehrphasä@gen        Gleichrichtern    mit nur     einem    Konden  sator das     Aussangen    zu     finden,        indem    man     diesen    jeder       'der    verschiedenen     Hauptentladungs,strecken    mittels     ent-          sprechend        vieler        steuerbarer,

          im        Störungsfall    freizu  gebender     Hüfsentladungsstrecken        paralllelschaltet.    Die       letzteren        können        dabei,    zu einem     mehranodigen        gitter-          gesteuerten        Löschs.tromrichter        zusamrnengefass    t sein,

         dessen        Anoden        mit    je     einer    Anode des Hauptgefässes       verbunden        sind.     



  Gegenstand der     Erfindung        ist    eine     Stromrichter-          schal        tunig,        vorzugsweise        Stromriohterbrückenschaltung,     mit     nur    im     istromlos    en Zustand     sperrbaren        Ventilstrek-          ken,    die     mindestens    einen     Löschkondensator        aufweist,

            welcher        durch        kurzzeitiges        künstliches        Süromlosmachen     der jeweils stromführenden Ventilstrecken diese, z. B.

         zum        Schutz    in     Störungsfällen,        rasch    sperrt, und zwar ist       die     Schaltung     gekennzeichnet    durch  die     Überbrückung    der in Reihe     mit    den     Ventilstrecken          liegenden        Transformatorinduktivität        mittels        für        den     Durchgang oder     die    Erzeugung des     Löschstromstosses          geeigneter     <RTI  

   ID="0001.0106">   Elemente.     



  Die     Erfindung        wird        mit        besonderem        Vorteil    bei       Stromrichtern        antigewandt,

          die    mit     Thyristoren        arbeiten     und     deshalb        nur        eine    sehr     geringe        überlastunigsfähigkeit          besitzen.    Zum     Schutz        solcher        Stromrichter        eingesetzte          Sahmeilzsicherun,

  gen        müssen        daher    eine     besonders        flinke          Charakterl!stik        haben,.        Störungen    im     Stromrich        terhetrieb,     die zu     Überströmen        führen,        müssen        also        sehr    rasch ab-    geschaltet     werden,

      wenn ein     Abschmelzen    der     Sicherun-          gen    und eine     damit        verbundene        längere        Betriebsstörung          vermieden    werden     soll.        Störungen    dieser Art     sind        über-          lastungen        bei        Gleich-    oder     Wedhselrichterbetrieb,

      Aus  fall der     Wechselspannung    bei     Weohs@elrichterbetrieb        und:          Störungen        in    der     Steuereinrichtung,        hervorgerufen    z. B.       durch    vorübergehende     Kurvenformfehler        in    der     Wech-          selspannung    oder     durch    Fehlimpulse.  



  In einer     Stromrichterschaltung        sind    .im     Prinzip    zwei       Induktivitäten        als        Energiespeicher        vorhanden:    Eine       gleichstromseitige        Ind        uktivität    (z. B.     Lasroinduktivität)     und eine     wechsel!gtrom;seitige        Induktivität    (z.

   B.     Trans-          formatorstreuinduktsvität).        Zwischen        beiden        befinden     sich die     Stromrichterventile,    deren     Strom    beiden ange  führten     Störungsfällen        abgeschaltet        werden        soll.        Unter          Anwendung    der     Erfindung    können     beiden        Induktivitä-          fien,

      also     nicht        nur    der     gleichstromseitigen,        sondern    auch       der        wechselstromseitigen,    Kondensatoren     mittels        Hilfs-          ventilen        zugeschaltet    werden, welche die Energie     der          Induktivitäten        unabhängig        voneinander    aufnehmen und  dabei die     Hauptventile        stromlos    machen.  



       ,Die        Zeichnung    zeigt     in        Fiig.    1 als     Ausführungsbei-          spiel    einer erfindungsgemässen     Schaltung        eine        Brücken-          sahadtung    mit Motorlast.     Fiig.    2 zeigt eineinphasiges     Er-          satzsehaltbild    für     rdie        Schaltung        nach        Fig.    1.

   Der     Haupt-          stromkreis    ist in     Fig.    1 stark ausgezogen.  



  Ein     dreiphasiger        Stromnchtertransformator,    von dem  in     Fi'g.    1 nur die     Sekundärseite        gezeichnet    und     dessen          Streuinduktivität        in.        Füg.    2     mit    LaRTI ID="0001.0248" WI="6" HE="4" LX="1631" LY="2227">  und    in der     Brücken-          ischaltung    nach     Fig.    1     daher    mit 1/2 La bezeichnet ist,

    speist über     die        sechs        Haupt-Thyristoren        V1    bis     V6        einen          Gleichstrommotor    A mit der     Ankeninduktivität    LA.

   Die  ser     Lasti!nduktivität    Ist     durch    Freigabe des     Hilfsthyri-          stors        Hl    der     Kondensator        Cl        parallelschaltbar,

      der     mit-          itels        eines        Ladegerätes    G auf     eine    der     Durchlässigkeirts-          richbu.ng    des     Thyristors        Hl        entsprechende    und jener der       Ventile        V1    bis     VB        @entgegengerichtete        Gleichspannung          aufgeladen    ist.  



  Mit der bisher     beschriebenem    Anordnung     allein,        die          etwa    der     den        Gegenstand    der     DP    910 704     oderDP    910 924           bildenden        entspricht    und für die im     Ersatzschaltbild          Fig.2    die     Schaltelemente        L1,        L2,        H2    und     C2    wegzu  lassen     sind,

      wäre     eine        sofortige        Löschung    des     Strom-          richters    wegen der     Induktivität    im     Wechselstromkreis    La       (wirksame        Transformator-Streuinduktivität)        nicht        mög-          ltth,

          die    ja eine zur     sofortigen        Löschung    führende un  mittelbare     Parallelschaltung    des     Kondensators        Cl    an  das     Ventil    V     (Fig.    2) bzw.

   an d     ie        beenden    gerade     strom-          führenden        Ventile    der     Ventilgruppe        V1    bis     VE        (Fig.    1)       nicht        zustande        kommen    lässt.

       Auch        eine        verzögerte          Löschung        tritt    nur     unter        der        Bedingung        ein,        dass    der  vom     Kondensator        durch    La getriebene,

       dem        Laststrom    J       entgegengerichtete        anwachsende        Strom    den Wert von J       erreicht.        Berücksichtigt        man,    dass     des        anfänglich    auf die       Spannung    U     aufgeladene    Kondensator     C1        gleichzeitig          einen.        (ziem        Laststrom        gleichgerichteten)

          Strom        durch    die  aus     des        Ankerindukävität    LA     und        ;gegebenenfalls        wei-          teren        Induktivitäten        beistehende        Induktivität    L     (Fig.    2)  des     Gleächstromkreüses        treibt,        und        nimmt    man an,

   dass       die        elektromotorische    Kraft E der     Gleichstromlast    und       dies        Transformators    im     Schaltaugenblick        gleich.        gross          sind,    so     -ergibt        ,sich    für den     grössten        noch        abschaltbaren     Laststrom     die        Formel:

       
EMI0002.0105     
    Während des     Abschaltvorganges    erhöht sich der Last  Strom     zunächst    um den Betrag  
EMI0002.0108     
    Man     sieht,        dass    zur     Abschaltung        eines        grossen        Stromes     die     Kapazität    und die     Ladespannung        gross        sein        müssten.          Eine    grosse<U>Ladespannung</U> setzt     auch        eine        

  entsprechende          Sperrfähigkeit    der     Hauptventile    voraus.     Muss        eine          grosse        Sperrspannung        nur    wegen     der        Abschalteinrieh-          tung    vorgesehen werden, so     entstünden    dadurch oft zu  sätzliche Kosten.  



       Ordnet    man nun     aber        noch        einen        zweitem    Konden  sator C2 an, der,     gegebenenfalls    nach     Zündung        eines          ihm        vorgeschaltüien        steuerbaren        Hilfsventiles        (Thyri-          stors)    H2,

   die     Induktivität    des     Wechselstromkreises          übewbrückt    und so für     rasche    Vorgänge     praktisch        un@          wirksam    macht, so     entfällt    das     oben        ;

  genannte        Hindernis          für    eine sofortige     Löschung        durch        Kondensatorstoss.     Die     beiden        Hilfsventile        für    die Abschaltung Hl     und    H2       werden    bei     einer        Störung        gleichzeitig        gezündelt    und jedes       übernimmt    den momentan     fliessenden    Laststrom.

   Die       Differenz        der    beiden     Kondensatorspannungen        liegt        im          (ersten    Augenblick     ads        Sperrspannung    an     den    beiden     zu          löschenden        Venülen        deg        Brückenschaltung.    Der     Strom          in    den     Hauptvenä2en        V1        bis    V6     

  klingt    dadurch sehr  rasch     auf        Null    ab. Um eine dauernde     Sperrung    der     Ven-          tile    zu     ermöglichen,    müssen     natürlich    die     Steuereealeiktro-          'den    vom     Löschaugenblick        an,    oder schon kurz     vorher,          im        Sperrsinn        beaufschlägt    werden.     Bedingung    für     eine          ;

  dauernde        Spearung,dürah        die        Steuerelektroden    ist,     dass     die     Kondlensatorentladung        die        Venitilstreake        mindestens          für    die als     Freiwerdezeit        bezeichnete        Zeitspanne        durch          Spannungsherabsetzung    bzw.     Umpolung        stromlos    macht.

    Berücksichtigt man     -die        in        Fiag.    2 mit L1 und L2     bezeich-          neten        Leitungsinduktivitäten,        nimmt    man     fenmer        die          Kondensatorspannungen        U1    und U2     abzüglich        .der        kon-          istanben        Gegenspannungen    (Motor-     und        Transformator            EMK)

      an, so     gilt        unter        der        Voraussetzung,        dass        L1    und  L2     klein        gegenüber    La und LA sind,     für    die Zeit t,       wä'hr'end    der die     Ventile    eine negative     Anodenspannung          aufweisen,     
EMI0002.0261
    Die Kondensatoren C1 und C2 können     verhältnismässig          ldeim    sein,

   da sie     praktisch    nur     Urach    der     verlangten          Freüwemd'ezeit        bemessen        werden    und     kaum    von La und  LA     abhängen.    Die Ladespannung     U1    für den     Kondien-          sartor    Cl     muss    nicht     :

  sehr        hoch        sein,    da nur die     Diffe-          renz        U1-U2        massgebend    ist. (Zum     Beispiel    könnte also       nicht        nur        U2,        sondern    bei     negativem        Wert    von     U2    auch       U,    Null     sein.)    Man sieht     aber        auch,

          dass        der        Zeitverlust,     der durch das     Vorhandensein        der        Leiitungsinduktivität          zustandekommt,        in    erster     Linie    durch     eine        grössere        Dif-          ferenz    der     Kondensatorspannungen        U1    und U2     ausge-          ülchen    werden kann.

   Da also nur     die        Differenz    der       Ladespannungen    für Cl     und    C2     mass        ,gebend    ist, ,genügt  es, nur     e'ine'n        Kondensator        aufzuladen,    Cl     oder    C2     (mit-          ;

  tels        Ladeigerät    G, für den     anderen    Kondensator     Entlade-          widerstand    W),     bzw.        kann        man    beide     Kondensatoren     mit     umgekehrter    Polarität     aufladen.        Man        kann        auch    den       Hi#lfsthyristor    H2     weglassen,

      wodurch der     Kondensator     C2     allerdings    über     die    Dioden Dl     bis    D6 aufgeladen       wird    und die zum Löschen     verfügbare        Spannungsdiffe-          renz        kleiner    wird.  



       ;Das        Hilfsventil    H2 und die Dioden D1 bis D6     füh-          ren        nur        sehr        kurze        Zeit    Strom     und        daher        kann        ihre          Überlastungsfähigkelt        weitgehend    in     Ansprach    genom  men werden.

       Kühlkörper        sind    nicht     erforderlich.        Parallel          ,zum        Kondensator    C1     ist    oft ein     Parallelweg        notwendig          (vorzugsweise    aus einer Diode D und     evtl.        einem    Wider  stand R bestehend), um zu vermeiden, dass der Konden  sator Cl .auf     eine    zu hohe Spannung mit     umgekehrter          Polarität        aufgeladen    wird.

   Bei     Wechselrichterbetrieb    ist       ,dieser        Widerstand    auf     alle        Fälle        notwendig        und        muss          kurzzeitig    den     vollen    Strom     führen    können.

   Im     Falle          'einer    Stromabschaltung     muss        gleichzeitig    die     Gleich-          spannung        abgeschaltet        werden    (bzw.     die        Maschine    ent  regt     worden),    wodurch .die     EMK    und damit der Strom  rasch absinkt.

   Der     Widerstand    braucht     also    nur     für     kurzzeitige Einschaltung (einige Zehntelsekunden)     be-          messen    zu werden und -die     Hilfsventile        Hl    und D     be-          nö'ti;gen    praktisch keine     Kühlkörper.     



       Die        Abschalteinrichtung    kann von jedem     beliebigen          Störvorgang        ausgelöst        werden.        Gleichzeitig    muss auf     die          Hauptventile        Sperrsmgnal    :gegeben werden, :

  so     dass    sie       nach        .dem        Stromloswerden        tatsächlich    auch die Sperr  fähigkeit     wiedererlangen        können.        Praktisch        wird    die       Absohalteinrichtung        in        erster        Linie        @durch        Überstrom     ,ausgelöst.

   In     vielen        Fällen    ist eine     zusätzliche        Auslösung     ,durch     Uhterspannung        zweckmässig,    da     unter    Umständen       bei    .zu     niedriger        Netzspannung    der     Abschaltkondensator          nicht        richtig    aufgeladen     isst.    Auch     bei        Wechselrichte;

  r-          betriab    ist     die        Abschaltung    durch     Unterspannung        .gün-          Stig,        @da        hiebeü        bereits        abgeschaltet    wird, bevor der ,sonst       unvermeidliche        überstrom        auftritt.  

Claims (1)

1. .PATENTANSPRUCH Stromriahterschalltuug mit nur im stromiesen Zu stand sperrbaren Ventilstrecken, die mindestens einen Löschkondensator aufweist, welcher durch kurzzeitiges ,künstliches Stromlosmachen .der jeweils strornfühmenden Venilsitrecken )diese nasch sperrt, ,

   gekennzeichnet durch die überbrückung der in Reihe mit -den Ventilstrecken (V1 _ E) liegenden Transformatorinduktivität (La) mittels für den Durchgang oder .die Erzeugung des Löschstrom- stosses geeigneter Elemente (C2, H2,

   D1 _ s). UNTERANSPRÜCHE 1. Strommichterschaltung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichneit, dass an den Transformator ausser ,den gesteuerten Hauptventilstrecken (V1 _ 6) in ;

   gleicher Schaltung, insbesondere in Brückenschaltung, auch un- ge@steuerte Hilfsventils trecken (Dl _ @) angeschlossen sind, die gleichstromseitig zu einem Kondensator (C2) führen.

   2. Stromrichterschaltung nach Unteranspruch 1, da- ,durch gekennzeichnet, dass dem Kondensator (C2) ein für das Löschen stromdurchlässig zu machendes steuer- bares Hilfsventil (H2) vorgeschaltet ist, wobei der Kon- densator (C2)

   durch einen Entladewilderstand (W) über brückt bzw. zwecks Verwendung As Löschkondensator mit entsprechender Polariltät aufladbar isst. 3.

   Stromrichtersehaltunig nach Patentanspruch oder einem der vorangehenden Unteransprüche, dadurch ge- kenuzeichmet, dass auch die Induktivitäten (LA, A, L) des Gleichstromkreises, welche der Last selbst anhaften oder durch eine Glättungsdrosselspule gebildet isind,

   durch ein für den Durchgang oder die Erzeugung des Läschstromstosses geeignetes, aus einem Kondensator oder einem gesteuerten oder ungesteuerten Ventil oder einer Kombination aus Kondensator und Ventil be- stehendes Elehnent (Cl, Hl)

   überbrückt sind. 4. Stromrichterschaltung nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass einem die Induktivitäten (LA, A, L) des Gleichstromkreises bei der Löschung überbrückenden Kondensator (Cl) eine Diode allein oder eine Dio.de (D)

   in Reihe mit einem Widerstand (R) parallelgeschaltet Ist. 5. Stromrichterschaltung nach Unteranspruch 3, da- durch gekennzeichnet, dass einem bei Zündung eines ihm vorgeschalteten @steuerbaren Hilfsventiles (Hl) die Induktivitäten (LA, A, L)

   des Gleichstromkreises über brückenden Kondensator (Cl) zum Zwecke seiner Ver- wendung als Löschkondensator ein Ladegleichrichter (G) mit entsprechender Polarität parallelgeschaltet ist.