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Schaltungsanordnung eines fremdgeführten Stromrichters Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung eines fremdgeführten Stromrichters in Brückenschaltung.
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Es ist bekannt, einphasige, fremdgeführte Stromrichter im Wechselrichterbetrieb
mit Freilauf bei nichtlückendem Strom zu betreiben. Der Vorteil eines solchen Freilaufbetriebes
liegt darin, daß dem angeschlossenen Netz die geringst mögliche Blindleistung entnommen
wird. Die Funktion eines suchen fremdgeführten Stromrichters im Wechselrichterbetrieb,
im Folgenden nur noch Wechselrichter genannt, soll an Iland des in Fig. 1 dargestellten
fremdgeführten Stromrichters in Brückenschaltung dargestellt werden. Der fremdgeführte
WechseLrichter besteht aus den 4 Haupttyrisboren 1 bis 4, die im allgemeinen jeweils
eine Gruppe mehrerer Thyristoren sind. Je zwei Hauptthyristoren 1 und 2, bzw. 3
und 4 erhalten gleichzeitig Steuerimpulse
zur Einleitung des Stromflusses
über die Wicklung des Transformators 5. Diese gleichzeitigen Steuerimpulse werden
symmetrische Impulse genannt. Danach abgegebene Freilaufimpulse beenden den Stromfluß
durch die Transformatorwicklung 5 und leiten einen Freilaufkreis ein, der die Spannung
des Gleichstromgenerators 7 direkt an die Gleichstromdrossel 6 legt.
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Bei einer - durch die an der Transformatorwicklung 5 und am Gleichstromgenerator
7 angegebenen Polarität - vorhandenen Stromrichtung in Fig. 1 über die Hauptthyristoren
1 und 2 und die Transformatorwicklung 5 bewirkt die Impuls gabe auf den Hauptthyristor
4 die Einleitung des Freilaufstromes über die Hauptthyristoren 2und 4. Der Sinn
des Freilaufbetriebes ist es, die Wechselrichterspannung zu verändern und dabei
aber die symmetrischen Impulse in der Wechselrichterendlage zu belassen. Durch diese
Maßnahme wird bei nichtlückendem Strom geringst mögliche Blindleistung vom Wechselstromnetz
bezogen.
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Beim Betrieb des Wechselrichters mit lückendem Strom liegen jedoch
völlig andere Verhältnisse vor. Da der Freilaufimpuls gleichzeitig nur auf einen
Hauptthyristor gegeben wird, kommt der Freilauf bei lückendem Strom nicht zustande
und die Wechselrichterspannung ist höher als bei sonst gleichen Bedingungen aber
nichtlückendem Strom, Bei einem Ubergang vom liickenden in den nichtlückenden Bet
Betrieb durch Stromerhöhung erg ib sich eine plötzliche Absenkung der Wechselrichterspannung,
die einen unkontrollierten Stromanstieg zur Folge zur hat. der Stromkann hohe Werte
erreichen, die zum Kippen des Wechselrichters
oder zur Überstromabschaltung
führen, bevor der Stromregler des Wechselrichters eingreifen kann. Wenn ein schneller
Stromregler vorhanden ist, ist es auch denkbar, daß durch Instabilität an diesem
tbergangspunkt Reglerschwingungen verursacht werden. Zur Einleitung des Freilauf
stromes ist bei lückendem Strom die gleichzeitige Zuführung des Freilaufimpulses
auf beide an der Freilaufstromführung beteiligten Hauptthyristoren notwendig. Der
Impuls, der auf denjenigen Hauptthyristor gegeben wird, der bei nichtlückendem Strom
leitend wäre, wird im Folgenden zusätzlicher Freilaufimpuls" genannt.
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Ein Freilaufbetrieb des Wechselrichters bei lückendem Strom ist jedoch
auch mit zusätzlichen Freilaufimpulsen nicht ohne weiteres möglich, was anhand der
Fig. 1 näher erläutert werden soll. Zu einem bestimmten Zeitpunkt, an dem die zusätzln
hen Freilaufimpulse einsetzen sollen, liegt beispielsweise am Uhyristor 4 eine positive
und am Thyristor 2 eine negative Sperrspannung an. Beide Thyristoren 2 und 4 sollen
den Freilaufstrom führen. Wird aber auf einen Thyristor bei negativer Sperrspannung,
beispielsweise also auf den Thyristor 2, ein Steuerimpuls, der zusätzliche Freilaufimpuls,
gegeben-, so erhöht sich sein Sperrstrom. Bei- einer Reihenschaltung von Thyristoren
entsteht durch unterschiedliche Sperrströme eine ungleiche Spannungs aufteilung
zwischen den Thyristoren. Dies kann zu Schädigungen durch tiberspannung führen.
Die Sperrverluste können zur Zerstörung des Thyristors in der Nähe des Gitteranschlusses
führen. Deshalb ist bei Steuerimpulsen von mehr als 3 A kurzzeitiger höhe keine
negative Sperrspannung zulässig.
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Je nach Auslegung des Wechselrichters kann es daher erforderlich werden,
eine Einrichtung vorzusehen, die das gleichzeitige Auftreten von zusätzlichem Freilaufimpuls
und negativer Sperrspannung am Thyristor verhindert. Dazu sind beispielsweise Impulsverriegelungen
geeignet, die eine Impulsgabe nur bei positiver Thyristorspannung zulassen. Eine
derartige Impulsverriegelung hat jedoch die Nachteile, daß zur Impulserzeugung ein
getrennter Impulsgenerator erforderlich wäre, und daß Fehler der störungsanfälligen
Verriegelungsschaltungen zur Zerstörung der Thyristoren führen würden. Aufgabe der
Erfindung ist es daher, eine einfache und störungsfreie Schaltungsanordnung anzugeben,
bei der auf einen-durch lückenden Strom nichtleitend gewordenen Thyristor auch bei
negativer Sperrspannung ein zusätzlicher Freilaufimpuls gegeben werden kann, um
somit einen Wechselrichterbetrieb mit Freilauf bei lückendem Strom zu ermöglichen,
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß antiparallel zu den Hauptthyristoren
die zusätzliche Freilaufimpulse bei lückendem Strom erhalten, eine Reihenschaltung
äe einer Diode und äe eines Entladethyristors vorgesehen ist, und daß der zusätzliche
Freilaufimpuls auch den Entladethyristor ansteuert.
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Anhand eines in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiels
soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden.
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In Fig. 2 ist die Schaltung eines Wechselrichters in Brückenschaltung
für den Anschluß an ein Wechselstromnetz dargestellt.
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Fig. 3 zeigt eine Entladeeinrichtung bei zwei parallelgeschalteten
Thyristoren.
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Der in Fig. 2 dargestellte Wechselrichter besteht aus vier Hauptthyristoren
1 bis 4 in Brückenschaltung mit den beiden Hauptthyristorzweigen I und II und ist
über den Transformator 5 an ein Wechselstromnetz angeschlossen. Gleichstromseitig
sindein Gleichstromgenerator 7 und eine Gleichstromdrossel 6 vorgesehen. Parallel
zu den Hauptthyristoren 1 bis 4 sind Bedämpfungsglieder 12 bis 15 geschaltet, die
aus der Reihenschaltung äe eines Bedämpfungswiderstandes und eines Bedämpfungskondensatorsbestehen.
Parallel zu denjenigen Hauptthyristoren, die zur Einleitung des Freilaufbetriebes
bei lükkendem Strom einen zusätzlichen Freilaufimpuls erhalten sollen, liegt die
erfindungsgemäße Entladeeinrichtung, die aus der Reihenschaltung äe eines Entladethyristors
9 bzw. 11 und äe einer Diode 8 bzw. 10 besteht. Entladethyristor 9 bzw. 11 und Diode
8 bzw. 10 sind in entgegengesetzter Durchlaßrichtung zu den Hauptthyristoren geschaltet.
Bei einem Betrieb des Wechselrichters mit Freilauf bei nichtlückendem Strom erhalten
diejenigen Hauptthyristoren einen Freilaufimpuls, die den Freilaufstrom bei nichtlückendem
Strom führen sollen. Beim Wechselrichterbetrieb mit lückendem Strom ist die negative
Sperrspannung des jeweiligen zur Einleitung des Freilaufs angesteuerten Hauptthyristors
2 oder 3 durch das Verhältnis der Spannungsaufteilung zwischen Bedämpfungsgliedern
12 bis 15 bedie und nur kurzzeitig vorhanden (ca. 50 bis 200/los). Durch die erfindungsgemäße
Entladeeinrichtung parallel zu den Hauptthyristoren
2 und 3 ist
es nun möglich, die Umladung zwischen den Bedämpfungsgliedern 12 bis 15 der Hauptthyristoren
1 bis 4 so zu steuern, daß die negative Sperrspannung an demäenigen Hauptthyristor,
der den zusätzlichen Freilaufimpuls erhält, in kürzester Zeit nach Abgabe des zusätzlichen
Freilaufimpulses abgebaut wird. Zu diesem Zweck wird gleichzeitig mit Abgabe des
zusätzlichen Freilaufimpulses auf den Hauptthyristor 2 oder 3, der den Freilauf
strom führen soll, auch dessen antiparallel geschalteter Entladethyristor 9 oder
11 angesteuert.
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Die in dem Schaltungsbeispiel der Fig. 2 dargestellte Beschaltung
eines Hauptthyristors äe eines Hauptthyristorzweiges I und II bedingt, daß der Freilaufstrom
abwechselnd in den Hauptthyristorzweigen 1 und II fließt und somit zu einer gleichmäßigen
thermischen Belastung der Hauptthyristoren 1 bis 4 führt. Es ist selbstverständlich
auch möglich, den Freilaufstrom in nur einem der beiden Hauptthyristorzweige I und
II, z. B. im Hauptthyristorzweig II zu führen. Dazu muß dann parallel zum Hauptthyristor
4 die erfindungsgemäße Entlade einrichtung geschaltet werden.
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Der Betrieb eines selbstgeführten Wechselrichters mit Freilauf bei
lückendem Strom zur Speisung beispielsweise eines Drehstromnetzes ist in gleicher
Weise wie am beschriebenen Beispiel zur Speisung eines Wechselstromnetzes möglich.
Es ist lediglich darauf zu achten, daß denjenigen Thyristoren eine Entladeeinrichtung
parallel zu schalten ist, an denen bei Abgabe des zusätzlichen Freilaufimpulses
eine negative Sperrspannung anliegt.
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Die Hauptthyristoren des Wechselrichters bestehen im allgemeinen aus
mehreren in Reihe- und parallelgeschalteten Thyristoren, um höhere Ströme'und Sperrspannungen
zu ermöglichen.
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Bei einer Anordnung mehrerer parallelgeschalteter Thyristoren ist
es möglich, Entladethyristoren dadurch einzusparen, daß man eine Schaltungsanordnung
nach Fig. 3 wählt.
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In Fig. 3 sind zwei- parallelgeschaltete Thyristoren 16 und 17 dargestellt,
die durch zwei vorgeschaltete Drosseln 18 und 19 voneinander getrennt sind und denen
je eine Bedämpfungseinrichtung 23 und 24 parallelgeschaltet ist0 Antiparallel zu
den Thyristoren 16 bzw. 17 ist jeweils eine Diode 20 bzw. 21 geschaltet. In Reihe
zu den Dioden 20 und 21 und in gleicher Durchlatrichtung gepolt befindet sich ein
gemeinsamer Entladethyristor 22, der gleichzeitig mit der Abgabe des zusätzlichen
Freilaufimpulses auf die Thyristoren 16 und 17 einen Impuls erhält und somit den
Abbau der negativen Sperrspannung an den Thyristoren 16 und 17 einleitet.
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7 Seiten Beschreibung 2 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen mit 3
Figuren