DD286267A5 - Loescheinrichtung fuer einen thyristorschalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Loescheinrichtung fuer einen an einer Gleich-, Wechsel- oder Drehstromsammelschiene angeschlossenen Thyristorschalter, insbesondere fuer gesteuerte Gleichrichter oder Gleichstromsteller. Erfindungsgemaesz wird bei einer Loescheinrichtung fuer einen an einer Gleich-, Wechsel- oder Drehstromsammelschiene angeschlossenen Thyristorschalter mit nachgeordnetem Trenner, die einen Kondensatorauflade- und Loeschzweig aufweist, zwischen Anode des zu loeschenden Thyristorschalters und einer Minussammelschiene die Reihenschaltung einer Diode, eines ersten Thyristors, eines Widerstandes und eines zweiten Thyristors geschaltet. Weiterhin ist der Loeschkondensator mit der Kathode des Thyristorschalters und der Kathode des ersten Thyristors verbunden.{Loescheinrichtung; Thyristorschalter; Kondensatorauflade- und Loeschzweig; Verknuepfung; Diode; Thyristoren, steuerbar; Widerstand; Kondensator; Trenner; Minussammelschiene; gesteuerter Gleichrichter; Gleichstromsteller}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Löscheinrichtung für einen an einer Gleich-, Wechsel- oder Drehstromsammelschiene angeschlossenen Thyristorschalter, insbesondere für gesteuerte Gleichrichter oder Gleichstromsteller.

Charakteristik de« bekannten Standes der Technik

Bei der Energieversorgung von gleichstrombetriebenen Bahnen und 3ussen werden verstärkt Thyristorschalter eingesetzt, die das Umformen von Wechsel- in Gleichstrom und das Steuern und Schalten des Energieflusses übernehmen. Das Schalten des Energieflusses erfordert jedoch aufgrund der im Netz vorhandenen Induktivitäten zusätzliche Einrichtungen zum sicheren Löschen bzw. Abschalten derartiger Thyristorschalter. Dazu sind eine Vielzahl von Schaltungsanordnungen bekannt geworden. Eine bekannte Schaltung zum Löschen eines im Leistungsstrompfad befindlichen Thyristorschalters ist u. a. in der DE-PS 1216960 dargestellt. Die Unterbrechung des Gleichstrom-Energieflusses im steuerbaren Ventil erfolgt durch einen Kondensatorstromstoß, wozu parallel zum zu löschenden Thyristor ein Lösch- und Kondensatorumschwingkreis angeordnet ist. Der Löschkreis besteht hier aus der Reihenschaltung eines zweiten Thyristors und eines Löschkondensators, wobei parallel zum Kondensator ein aus Umschwingdrossel und Thyristor bestehender Umschwingkrei? geschaltet ist. Zusätzlich befindet sich im Lösch- und/oder Umschwingkreis eine Diode. Nachteilig an dieser Lösung ist einerseits der relativ hohe Bauelementeaufwand und andererseits die Notwendigkeit der Umladung des Kondensators zur Herstellung der Löschbereitschaft. Weiterhin ist oine Schaltungsanordnung bekannt (DE-OS 2406789), die einen an ein Drehstromnetz angeschlossenen halbgesteuerten Stromrichter in Drehstrombrückenschaltung mit oiner den Thyristoren des halbgesteuerten Stromrichters zugeordneten Löscheinrichtung zeigt. Die Löscheinrichtung besteht aus drei parallelen, an die Gleichspannungsklemmen des Stromrichters angeschlossenen, aus der Reihenschaltung eines Löschkondensators und eines Löschthyristors aufgebauten Löschzweigen sowie aus drei Ladethyristoren mit Widerständen und/oder Drosselspulen, die in Durchlaßrichtung vcr. je einer Phase des Drehstromnetzes zur Verbindung von Löschkondensator 'ind Löschthyristor je Löschzweig geschaltet sind. Nachteilig an dieser Lösung ist ebenfalls der hohe Gesamtaufwand an Bauelementen.

Eine weitere bekannte Anordnung zum zwangsweisen Löschen eines Thyristors wird in der DE-PS 3529068 beschrieben. Diese Anordnung verwendet einen Kommutierungskreis, der aus einem dem zu löschenden Thyristor gleichsinnig parallel geschalteten, abschaltbaren Halbleiter (GTO-Thyristor) mit einem in Reihe liegenden, aus einer über eine Drossel entkoppelten separaten Spannungsquelle nachladbaren Löschkondensaior besteht. Ein Nachteil dieser Anordnung bestoht darin, daß für Aufbzw. Nachladung des Löschkondensators eine separate Nachladeeinrichtung erforderlich ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung tat es, mit minimalem Bauelementeaufwand eine Erhöhung der Funktionssichcrheii von nichtperiodisch arbeitenden Thyristorschaltern zu erreichen.

-2- 286 267 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufwandsarme Löscheinrichtung für einen an einer Gleich-, Wechsel- oder DrehstromsaiTi.nelcchiene angeschlossenen Thyristorschalter mit nachgeordnetem Trenner zu realisieren, die unter Verwendung einer eii?en Auflade- und Löschzweig enthaltenden Kondensatorlöscheinrichtung eine polaritätsgerechte Aufladung des Löschkondensators aus dem speisenden Netz sowie eine hohe Löschbereitschaft ermöglicht. Ausgehend von einer Löscheinrichtung für einen an einer Gleich-, Wechsel- od-r Drehstromsammelschieno angeschlossenen Thyristorschalter mit nachgeordnetem Trenner, die einen aus einem Löschkondensator und Thyristor bestehenden Löschzweig sowie einen Kondensatoraufladezweig aufweist, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Anode des zu löschenden Thyristorschalters und einer Minussammeischiene die Reihenschaltung einer in Stromdurchlaßrichtung gepolten Diode und eines ersten Thyristors, eines Widerstandes sowie eines zweiten in Stromdurchlaßrichtung gepolten Thyristors geschaltet ist. Erfindungsgemäß ist waiterhin der Löschkondensator einerseits mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Kathode des Thyristorschaltet s und des nachgeordneten Trenners sowie andererseits mit der Kathode des ersten Thyristors verknüpft.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, wenn anstelle der Diode ein Thyristor bzw. für den zweiten Thyristor ein abschaltbarter Thyristor oder ein Transistor eingesetzt wird. Zur Erhöhung der Spannungs- bzw. Strombelastbarkeit können die in der Löscheinrichtung eingesetzten Thyristoren, Dioden und Kondensatoren jeweils mehrfach in Reihe und/oder parallel geschaltet werden. Gemäß einer Weiterbildung de / Erfindung ist vorgesehen, daß die Löschkondensatorspannung .ständig überwacht und bei einer Grenzwertunterschreitung die erneute Aufladung des Kondensators vorgenommen wird.

Ausführungsbelsplel Die Erfindung soll an sinem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1: die erfindungsgemäße Löscheinrichtung in einer an ein Drehstromsammelschienensystem angeschlossenen

Streckenabgangszelle eines schematisch dargestellten Gleichrichterunterwerkes zur Energieversorgung • gleichstromgespeister Triebfahrzeuge und Fig. 2: oine vorteilhafte Variante der erilndungsgemäßen Löscheinrichtung nach Fig. 1.

Gemäß der Fig. 1 speist ein mit einem Stromrichtertransformator 10 verbundenes Drehstromsammelschienensystem 11 eine Anzahl von Streckenabgängen bzw. Streckenabgangszellen A1 bis An. Weiterhin existiert eine Umgehungssammelschiene 9,

die bei Ausfall einer der Streckenabgangszellen A1,..., An die Speisung des jeweiligen Streckenabschnittes entweder durcheinen benachbarten Abzweig oder durch einen hier nicht dargestellten Streckenersatzab'.weig gestattet. Jede

Streckenabgangszelle enthält hierzu einen mit der Umgehungssammelschiene 9 verbundenen Trenner 14. Darüber hinaus ist

eine Minussammeischiene 8 vorgesehen, die mit einer in jeder Abgengszelie A1,..., An angeordneten Freilaufdiode 13 Teileines Freilaufzweiges ist.

Jede der analog ausgeführten Streckenabgangszellen A1 bis An enthält einen anodenseitig mit der Drehstronisammelschiene 11 gekoppelten Thyristorschalter 1. Dieser Thyristorschalter 1 ist gemäß Anwendungofall als Thyristor-Drehstrom-Halbblock ausgeführt und bildet mit Rückloiterdioden 12 (Diodenstern) eine halbgesteuerte Drehstrombrückenschaltung. Weiterhin Ist zwischen Anode bzw. den Anoden des Thyristorschalter«; 1 und der Minussammeischiene 8 einer in Stromdurchlaßrichtung gepolten Diode 2 (hier als Diodenstern 2 ausgeführt), eines in Stromdurchlaßrichtung gopolten Thyristors 3, eines Widerstandes 4 und eines in Stromdurchlaßrichtung gepolten Thyristors 5 geschaltet. Der Löschkondensator 6 ist einerseits mit dem Kathodenanschluß des Thyristorblocks 1 (gemeinsamer Verbindungspunkt von Thyristorblock 1 und Trenner 7) und andererseits mit der Kathode des Thyristors 3 verbunden. Die Funktionsweise der Löscheinrichtung für den Thyristorblock 1 soll am Beispiel der Strockenabgangszelle A1 nachstehend

verdeutlicht werden.

Eine sichere und qualitätsgerechte Abschaltung des Thyristorblocks 1, z. B. bei Auftreten eines Kurzschlusses bzw. bei Überlastströmen, setzt die Löschbereitschaft des Löschkondensators 6 voraus. Vor Inbetriebnahme des Streckenabganges bzw.

der Streckenabgangszelle A1 ist dabei der Trenner 7 geöffnet. Zur Aufladung des Löschkondensators 6 müssen nun der

Thyristorschalterblock 1 und der Thyristor 5 gezündet werden. Die zur Aufladung des Kondensators benötigte Energie wird also

aus dem speisenden Netz 11 entnommen. Nach dem (polaritätsgerechten) Ladevorgang sperren der Thyristorshalter 1 und der

Thyristor 5, womit die Löschbereitschaft hergestellt ist. Der Trenner 7 kann nunmehr geschlossen werden. Danach werden die Thyristoren 1 gezündet. Die Ladespannung des Kondensators 6 wird ständig von einer hier nicht dargestellten Ansteuereinrichtung überwacht, wobei bei Unterschreiten eines festgelegten Schwellenwertes der Löschkondensator β durch Zünden des Thyristors 5 nachgeladen wird. Nach erfolgter Auf- bzw. Nachladung sperrt dieser Thyristor. Die Abschaltung des Streckenabganges A1 erfolgt durch Sperren der Zündimpulse für den Thyristorblock 1 und Zünden des Thyristors 3. Danach wird der Trenner 7 geöffnet. Dor Kondensator 6 kann dann wieder in der beschriebenen Art und Weise auf

die zum Löschen notwendige Spannung aufgeli den Werden. Der Widerstand 4 dient zur Begrenzung des Ladestromes.

Die o.g. Ansteuereinrichtung muß darüber hinaus sichern, daß die Aufladevorgänge zum Herstellen der Löschbereitschaft

zeitlich getrennt von Löschvorgängen verlaufen.

Die Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Varia/ue der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung nach Fig. 1. Anstelle des Diodensterns 2 wird

ein Thyristorstern 2.1 eingesetzt, wo jurch der Thyristor 3 entfallen kann. Das Abschalten der Streckenabgangszelle A1 wird beidieser Variante durch Sperren der Zündimpulse für den Thyristorschalter 1 und durch Zünden der Thyristoren 2.1vorgenommen.

Der Vorteil dieser Schaltung Im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestellten Löscheinrichtung ist, daß der Aufiadevorgang zum Horstellen der Löschbereitschaft parallel zu einem Löschvorgang erfolgen kann. Während des Ladevorganges ist der Thyristor δ

leitend.

Nach Löschen de« Thyristorschalters 1 und Öffnen des Trenners 7 wird der durch die Thyristoren 2.1, den Widerstand R und den Thyristor 5 fließende Strom durch Sperren der Zündimpulse für die Thyristoren 2.1 und 5 unterbrochen. Die Thyristoren 2.1

sperren im natürlichen Stromnulldurchgang.

Bei beiden Löscheinrichtungen (Fig. 1 und 2) darf die Löschung des jeweiligen Streckenabganges A1,..., An durch die Ansteuereinheit nur eingeleitet werden, wenn der Betrag der Kondensatorspannung größer als der festgelegte Schwellwert ist

und die notwendige Polarität vorliegt.

Durch Einsatz eines Transistors statt des Thyristors 5 oder durch Einsatz eines abschaltbaren Thyristors (in der Schaltung nicht

dargestellt) in der in Fig. 2 dargestellten Schaltung kann das Schaltverhalten des jeweiligen Streckenabganges A1,..., An weiterverbessert werden. Der Transistor bzw. der abschaltbare Thyristor wird während des Abschaltens des Abzweiges gesperrt.

Wird statt des Thyristors 6 in Fig. 1 ein Transistor oder ein abschaltbarer Thyristor eingesetzt, kann das Abschalten des Abzweiges A1,..., An auch während des Ladevorganges erfolgen. Gleichzeitig mit Einleitung des Abschaltvorganges durch Zünden des Thyristors 3 wird der Transistor bzw. der abschaltbare Thyristor gesperrt. Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere der geringe Bauelementeaufwand, eine schnelle und polaritätsgerechte Aufladung

dec Löschkondensators aus dem speisenden Netz, die kontinuierliche Ladungserhaltung für den Löschkondensator bei Einsatzeines Transistors anstelle des Thyristors 5 sowie die Möglichkeit der Löschung parallel zum Nachladevorgang, wenn anstatt der

Dioden 2 Thyristoren 2.1 eingesetzt werden.

Claims (5)

1. Löscheinrichtung für einen Thyristorschalter, der an einer Gleich-, Wechsel- oder Drehstromsammelschiene angeschlossen und dem ein Trenner nachgeordnet ist, insbesondere für gesveuerte Gleichrichter oder Gleichstromsteller, wobei die Löscheinrichtung einen aus einem Löschkondensator und einen Thyristor bestehenden Löschzweig sowie einen Kondensatoraufladezweig enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anode des zu löschenden Thyristorschalters (1) und einer Minussammeischiene (8) die Reihenschaltung einer in Stromdurchlaßrichtung gepolten Diode (2) und eines ersten Thyristors (3), eines Widerstandes (4) sowie eines zweiten in Stromdurchlaßrichtung gepolten Thyristors (5) geschaltet ist und daß der Löschkondensator (6) einerseits mit der Kathode des ersten Thyristors (3) und andererseits mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Kathode des Thyristorschalters (1) und des Trenners (7) verknüpft ist.

2. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (2) ein Thyristor (2.1) ist oder daß mehrere Dioden (2) bzw. Thyristoren (2.1) kathodenseitig verknüpft sind.

3. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (5) ein abschaltbarer Thyristor oder ein Transistor ist.

4. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (2), die Kondensatoren (6) und die Thyristoren (2.1,3 und 5) jeweils mehrfach in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.

5. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Löschkondensator (6) ständig überwacht und bei Unterschreitung eines definierten Grenzwertes eine erneute Aufladung vorgenommen wird.