WO2012143245A1 - Anordnung mit einem stromrichter - Google Patents

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WO2012143245A1 PCT/EP2012/056206 EP2012056206W WO2012143245A1 WO 2012143245 A1 WO2012143245 A1 WO 2012143245A1 EP 2012056206 W EP2012056206 W EP 2012056206W WO 2012143245 A1 WO2012143245 A1 WO 2012143245A1
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power converter
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thyristor
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Andreas STEIMEL
Matthias GORSKI
Volker Staudt
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with the Merkma len according to the preamble of claim 1.
  • a connected to a power grid converter can be destroyed by a short circuit on his DC ⁇ side in a very short time, for example, in only a few Mil lise Has, by the rapidly building up high short-circuit current. This is because normally found in converters power semiconductors are hardly overload capacity, as opposed to electric machines and are not oversized for cost reasons usually arrives ⁇ worth.
  • the invention is accordingly based on the object of specifying a An ⁇ order with a power converter, which ensures effective protection of the converter in the case of Gleichwoodsseiti- short circuit.
  • the invention provides that a short ⁇ normally open circuit is directly or indirectly connected to the AC side of the power converter, where ⁇ is suitable for the short-circuiting, in the case of a short circuit on the DC side of the power converter to generate an additional short circuit on the AC side of the power converter and As a result, the voltage applied to the change ⁇ voltage side of the power converter on or
  • An essential advantage of the arrangement according to the invention is that the power converter is very effectively prevented from destruction by the short-circuiting circuit provided on the AC side according to the invention. is protected. Occurs namely on the DC side of a short circuit, an additional short-circuit on the AC side is pre-call ⁇ by the short-circuiting device circuit so that the input side of the converter short ⁇ closed and an overcurrent within the converter un ⁇ terbunden is.
  • Another significant advantage of the arrangement according to the invention is that the protection of the power converter protective devices can be used on the AC side, which are anyway present in electrical engineering arrangements anyway. Usually in AC networks protective devices and protective devices are in the event of an overcurrent or a short circuit
  • the short-circuiting circuit has a DC circuit. comprising a thyristor integrated therein, which leads after ignition the short-circuit current for the additional short circuit.
  • Thyristors are very suitable for the short-circuiting circuit, since they can result in a very high short-circuit current for a relatively long period of time, which is greater than the usual disconnection time of protective devices in AC networks, without being destroyed themselves.
  • the power converter has at least three connection conductors for feeding in a multiphase AC voltage on its AC voltage side and the rectifier circuit is connected directly or indirectly to the at least three connection conductors.
  • the voltage applied to the rectifier circuit AC voltage is at least three-phase.
  • a polyphase configuration of the rectifier circuit ensures that the rectifier circuit can generate a DC voltage that is consistently so large that the thyristor remains on after a single ignition. This allows the thyristor, or continuously without interruption after linked with S ⁇ gen ignition (that game, for a period of time corresponding at least to the Zweifa ⁇ chen the period of the applied AC voltage at the input side ⁇ ) to remain switched on.
  • the rectifier circuit has a bridge circuit with two bridge connections, to which the thyristor Ristor is connected.
  • the rectifier circuit comprises two center-point circuits and the thyristor electrically connects the two center-point circuits to one another.
  • the assembly includes an ignition circuit which is connected to the DC side of the power converter in communication, and generates in the presence of a short circuit on the DC clamping ⁇ voltage side a firing signal for the thyristor ,
  • the power converter comprises at least two parallel-connected series circuits whose outer terminals form two DC voltage terminals of the power converter.
  • Each of the parallel-connected series circuits may, for example, each comprise at least two series-connected switching units.
  • each of the parallel-connected series circuits each comprising at least two series-connected inverter modules, which each have at least two switches and a capacitor ⁇ .
  • the invention also relates to a method for protecting a power converter, which has an AC ⁇ side and a DC side.
  • Figure 1 shows an embodiment of an arrangement
  • Figure 2 shows an embodiment of an inventive
  • Figure 4 shows an embodiment of an arrangement
  • Figure 5 shows an embodiment of an arrangement
  • FIG. 1 shows an arrangement 10 with a converter 20, which comprises an AC voltage side 21 and a DC voltage side 22.
  • the AC voltage side 21 of the power converter 20 is connected via inductors L to a
  • Switching device 30 is connected, via which the AC voltage side 21 of the converter 20 with a removable clamping ⁇ communicates voltage network 40th
  • the AC ⁇ network 40 may be any network such as a public power grid.
  • the power converter 20 is n-stranded on its AC voltage side 21 and has n connection conductors, which are identified by the reference symbols 50a, 50b, 50c and 50n.
  • FIG. 1 shows an ignition circuit 70 which, inter alia, comprises a current measuring device 71 with which direct current I is measured on the DC voltage side 22 of the power converter 20. Connected to the current measuring device 71 is an evaluation device 72 belonging to the ignition circuit 70, whose output is connected to the thyristor 62 of the short-circuiting circuit 60 and can transmit an ignition signal Z to the thyristor 62.
  • the arrangement 10 according to FIG. 1 can be operated, for example, as follows:
  • the converter 20 in the case of a short circuit on the DC side 22 in front of a cerium ⁇ interference is protected by the fact that the thyristor 62 of the short-circuiter circuit 60 on the AC voltage side 21 also causes a short circuit, through which the current Rich ⁇ ter 20 is almost switched off, although he remains initially connected to the AC voltage network 40.
  • the thyristor 62 is preferably dimensioned such that it can conduct the short-circuit current Ik on the AC side at least until the switching device 30 of the assembly 10 is triggered and the power converter 20 and the short-circuiting circuit 60 actually from the AC power 40 are disconnected.
  • protective devices are normally present which cause the switching device 30 to be triggered in a period of time. niger than 80 ms (corresponds to a duration of 4 period lengths of the AC voltage with an alternating voltage of 50 Hz).
  • Thyristors can be such dimen ⁇ sionieren easily that they can carry short-circuit currents of such metal removal nen.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of an arrangement 10, in which the power converter 20 comprises two power converter units 120 and 220.
  • the upper converter unit 120 in FIG. 2 forms the positive output "+" of the power converter 20 on the output side.
  • the lower converter unit 220 in FIG. 2 forms the negative terminal "-" of the power converter 20.
  • the two converter units 120 and 220 are connected via inductors L to a switching device 30 which is connected to an AC voltage network 40.
  • the arrangement 10 according to FIG. 2 furthermore has a short-circuiting circuit 60, which comprises two center-point circuits 63 and 64 as well as a thyristor 62.
  • the thyristor 62 electrically connects the two center circuits 63 and 64 with each other.
  • the alternating voltage sides of the two converter units 120 and 220 or the alternating voltage side of the converter 20 formed by these two converter units is n-string, so that a multiphase AC voltage is applied to the short-circuiting circuit 60.
  • the diodes D of the two center circuits 63 and 64 direct the multi-phase applied to the short-circuiting circuit 60 on the input side AC voltage equal, so that at the thyristor 62 continuously or consistently a positive DC voltage U is applied.
  • the thyristor 60 will permanently conduct a current, as long as the multiphase AC voltage of the AC voltage network 40 is applied to the short-circuiting circuit 60.
  • an ignition circuit 70 Connected to the thyristor 62 of the short-circuiting circuit 60 is an ignition circuit 70 which monitors the DC side 22 of the power converter 20 for the occurrence of a short circuit on the DC side.
  • the ignition ⁇ circuit 70 may comprise, for example, a current measuring device 71 and an evaluation device 72, as has already been explained in connection with FIG. 1
  • the evaluation device 72 of the ignition circuit 70 will generate an ignition signal Z, with which the thyristor 62 is ignited. Since - as already explained - to the thyristor 62 is always present a po ⁇ sitive DC voltage U, the thyristor will cause a short circuit on the AC side of the converter 20 permanently after a single ignition 62nd The short-circuit current on the AC side is from
  • the two converter units 120 and 220 of the power converter 20 are effectively protected by the short-circuiting circuit 60 in the event of a short circuit on the DC side 22, namely, the thyristor 62 after a single ignition in the event of a short circuit on the
  • FIG. 3 shows an arrangement 10 with a power converter 20, a switching device 30, an AC voltage network 40 and a short-circuiting device 60.
  • the power converter 20 is a three-strand two-phase mains converter which comprises three series connections R 1, R 2 and R 3.
  • Each of the three series circuits Rl, R2 and R3 has two outer terminals, one of which is connected to the positive terminal of the power converter 20 and the other in each case to the negative terminal of the power converter 20.
  • Each of the three series circuits Rl, R2 and R3 has, in the embodiment according to Figure 3 each have two ge ⁇ switched in series switch units, which are identified by the reference numeral 320th Each switching unit 320 has one
  • Switch 321 for example in the form of a transistor (eg., IGBT: I_nsulated Gate Bipolar Transistor) and a diode 322 connected in parallel.
  • the switch 321 of the Wenneinhei ⁇ th 320 are driven out of phase by a not shown in the Figure 3 control unit of the power converter 20 to the DC voltage to erzeu ⁇ gene on the DC voltage side 22nd
  • the short-circuiting circuit 60 comprises a bridge circuit 61, to whose terminals 61a and 61b a thyristor 62 is connected.
  • the thyristor 62 is connected to an ignition circuit 70 in the case of a short circuit on the DC side the power converter 20 generates a firing signal Z, to ignite the Thy ⁇ RISTOR 62nd
  • the converter 20 in the embodiment shown in Fi gur ⁇ is three strands 3, is located on the short-circuiter circuit 60 to a three-phase AC voltage. This ensures that a positive external DC voltage is applied to the thyristor 62 at each time point U, so that a short-circuit current Ik will flow through the thyristor 62 to be linked with S ⁇ gen ignition by the ignition circuit 70 permanently, as long as the three-phase AC voltage present on the AC side is.
  • the power converter 20 is protected from destruction, because the power converter 20 is quasi off for lack of external power.
  • the short-circuit current Ik will be detected by a protective device not shown on the AC side and not shown in FIG. 3, so that after a relatively short time the switching device 30 will be opened and both the short-circuiting circuit 60 and the power converter 20 will be disconnected from the AC voltage network 40 ,
  • the embodiment according to FIG. 3 corresponds to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2.
  • each converter module 420 includes two switches 421, two diodes 422 and a capacitor 423rd
  • the outer terminals of the three series circuits R1, R2 and R3 form the plus terminal "+” and the minus terminal "-" of the power converter 20.
  • the switch 421 of the converter modules 420 are out of phase driven by a not shown in the Figure 4 control unit of the power converter 20 to generate on the DC clamping voltage side ⁇ 22 is a DC voltage.
  • a short-circuiting circuit 60 On the AC side of the power converter 20, a short-circuiting circuit 60 is connected, which comprises two center-point circuits 63 and 64, which are electrically connected to each other by a thyristor 62. With the short-circuiter circuit 60 is an ignition circuit 70 in compound 20 generates a firing signal Z for the Thy ⁇ RISTOR 62 in the event of a short circuit on the DC clamping ⁇ voltage side of the converter, whereby the alternating voltage side of the converter is shorted 20th
  • Switching off the three-phase AC voltage on the AC side of the power converter 20 is done by the switching device 30, which separates the power converter 20 and the short-circuiting circuit 60 from the AC mains 40 as soon as protective devices, which are not shown in the figure 4, are triggered due to the short-circuit current Ik.
  • FIG. 5 shows an embodiment which substantially corresponds to the arrangement according to FIG. In difference to the figure 4 is in the arrangement of Figure 5 a
  • Protective device 500 on the AC side of the converter present the output side is connected to the switching ⁇ device 30 and a measuring device 80 in connection.
  • the protective device 500 monitors the AC voltage side and the alternating voltage network 40 for errors and switches the switching device 30 when it detects a short circuit or other relevant fault on the alternating voltage side clamping ⁇ .
  • the protection device 500 is in communication with the ignition circuit 70, so that it will receive the ignition signal Z from this once a fault has been detected on the DC side.
  • 500 already switch off the switching device 30, the Schutzeinrich ⁇ tung, when the thyristor 62 is turned on and the short circuit current Ik is triggered on the alternating voltage side.
  • Such a connection between the protective device 500 and the ignition circuit 70 leads to a gain in speed, since the protective device 500 does not first have to detect the short-circuit current Ik on the AC side, but can react directly.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich u. a. auf eine Anordnung mit einem Stromrichter (20), der eine Wechselspannungsseite (21) und eine Gleichspannungsseite (22) aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Kurzschließerschaltung (60) mittelbar oder unmittelbar mit der Wechselspannungsseite (21) des Stromrichters (20) in Verbindung steht, wobei die Kurzschließerschaltung (60) geeignet ist, im Falle eines Kurzschlusses auf der Gleichspannungsseite (22) des Stromrichters (20) einen zusätzlichen Kurzschluss auf der Wechselspannungsseite (21) des Stromrichters (20) zu erzeugen und dadurch die an der Wechselspannungsseite (21) des Stromrichters (20) anliegende ein- oder mehrphasige Wechselspannung zu reduzieren.

Description

Beschreibung
Anordnung mit einem Stromrichter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit den Merkma len gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein an ein Energieversorgungsnetz angeschlossener Stromrichter kann durch einen Kurzschluss auf seiner Gleichspannungs¬ seite in sehr kurzer Zeit, beispielsweise in nur wenigen Mil lisekunden, durch den sich schnell aufbauenden hohen Kurzschlussstrom zerstört werden. Dies liegt daran, dass die in Stromrichtern üblicherweise vorhandenen Leistungshalbleiter im Gegensatz zu elektrischen Maschinen kaum überlastfähig sind und aus Kostengründen in der Regel auch nicht nennens¬ wert überdimensioniert werden.
Unabhängig von der Topologie sind die meisten Stromrichter nicht in der Lage, einen gleichspannungsseitigen Kurzschluss ström zu begrenzen oder gar abzuschalten. Übliche Leistungsschalter, die auf der Wechselspannungsseite zum Schutz des Wechselspannungsnetzes vorhanden sind, weisen üblicherweise AbschaltZeiten in der Größenordnung von 40 ms (entspricht zwei Periodendauern einer 50Hz-Wechselspannung) auf und sind somit viel zu langsam, um einen Stromrichter effektiv schützen zu können.
Ein wirksamer Schutz der Stromrichter ist zurzeit nur mit Halbleiter- oder Sprengsicherungen möglich. Solche Halbleiter- oder Sprengsicherungen sind jedoch sehr kostspielig und weisen zudem den großen Nachteil auf, dass sie nach einmali¬ ger Auslösung manuell getauscht werden müssen und ein von einer Abschaltung betroffener Stromrichter somit nicht kurzfristig bzw. automatisch wieder eingeschaltet werden kann.
Die Problematik, Stromrichter vor Kurzschlüssen auf der Gleichspannungsseite zu schützen, ist bei heutigen Anwendun¬ gen in der Regel nicht so relevant, da die meisten elektro- technischen Anlagen mit sehr kurzen ausgangsseitigen Gleichstromverbindungen an die Gleichstromlast gekoppelt sind, so dass ein Kurzschluss auf der Gleichspannungsseite sehr un¬ wahrscheinlich ist. Werden jedoch Stromrichter, wie dies in Zukunft wahrscheinlich häufiger zu erwarten sein wird, mit längeren Leitungen verbunden, um eine Gleichstromenergieübertragung zwischen räumlich getrennten Anlagen zu ermöglichen, so steigt die Kurzschlusswahrscheinlichkeit stark an. Bei¬ spielsweise können Gleichstromleitungen, die mit dem Stromrichter gekoppelt sind, im Rahmen von Baggerarbeiten oder sonstigen Baumaßnahmen geschädigt oder gekappt werden, so dass ein Kurzschluss auf der Gleichspannungsseite auftreten kann .
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine An¬ ordnung mit einem Stromrichter anzugeben, die einen wirksamen Schutz des Stromrichters im Falle eines gleichspannungsseiti- gen Kurzschlusses sicherstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Kurz¬ schließerschaltung mittelbar oder unmittelbar mit der Wechselspannungsseite des Stromrichters in Verbindung steht, wo¬ bei die Kurzschließerschaltung geeignet ist, im Falle eines Kurzschlusses auf der Gleichspannungsseite des Stromrichters einen zusätzlichen Kurzschluss auf der Wechselspannungsseite des Stromrichters zu erzeugen und dadurch die an der Wechsel¬ spannungsseite des Stromrichters anliegende ein- oder
mehrphasige Wechselspannung zu reduzieren.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, dass der Stromrichter durch die erfindungsgemäß vorgesehene, an der Wechselspannungsseite anliegende Kurzschließerschaltung sehr effektiv vor einer Zerstörung ge- schützt wird. Tritt nämlich auf der Gleichspannungsseite ein Kurzschluss auf, so wird durch die Kurzschließerschaltung ein zusätzlicher Kurzschluss auf der Wechselspannungsseite her¬ vorgerufen, so dass die Eingangsseite des Stromrichters kurz¬ geschlossen und ein Überstrom innerhalb des Stromrichters un¬ terbunden wird.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass zum Schutz des Stromrichters Schutzeinrichtungen auf der Wechselspannungsseite genutzt werden können, die bei elektrotechnischen Anordnungen regelmäßig sowieso vorhanden sind. Üblicherweise befinden sich in Wechselspannungsnetzen Schutzgeräte und Schutzeinrichtungen, die im Falle eines Überstromes oder eines Kurzschlusses
Schalthandlungen ausführen, um das Wechselspannungsnetz abzuschalten. An dieser Stelle setzt die Erfindung an. Wird nämlich ein auf der Gleichspannungsseite vorhandener Kurzschluss mit Hilfe der Kurzschließerschaltung auf die Wechselspannungsseite des Stromrichters transferiert, so wird auch auf der Wechselspannungsseite ein Überstrom auftreten, der mit Hilfe der auf der Wechselspannungsseite vorhandenen Schalt¬ einrichtungen zeitnah abgeschaltet werden kann. Es ist somit mit der erfindungsgemäßen Anordnung nicht nötig, Schalteinrichtungen zum Abschalten der elektrotechnischen Anlage sowohl auf der Wechselspannungsseite als auch auf der Gleich¬ spannungsseite vorzusehen. Vielmehr reicht es aus, die ent¬ sprechenden Schalteinrichtungen lediglich auf der Wechselspannungsseite vorzusehen, da nämlich im Falle eines Kurz¬ schlusses auf der Gleichspannungsseite bei der erfindungsge¬ mäßen Anordnung ebenfalls ein Kurzschluss auf der Wechsel¬ spannungsseite hervorgerufen wird, der zu einem Abschalten der elektrotechnischen Anlage durch die Schalteinrichtungen auf der Wechselspannungsseite führen wird. Schutzeinrichtun¬ gen auf der Gleichspannungsseite sind zudem erheblich aufwän¬ diger und teurer als solche auf der Wechselspannungsseite.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung ist vorgesehen, dass die Kurzschließerschaltung eine Gleich- richterschaltung mit einem darin integrierten Thyristor um- fasst, der nach Zündung den Kurzschlussstrom für den zusätzlichen Kurzschluss führt. Thyristoren sind für die Kurzschließerschaltung sehr geeignet, da sie für eine relativ lange Zeitspanne, die größer ist als die übliche Abschaltzeit von Schutzeinrichtungen in Wechselspannungsnetzen, einen sehr hohen Kurzschlussstrom führen können, ohne selbst zerstört zu werden .
Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Stromrichter auf seiner Wechselspannungsseite mindestens drei Anschlussleiter zum Einspeisen einer mehrphasigen Wechselspannung aufweist und die Gleichrichterschaltung mittelbar oder unmittelbar mit den mindestens drei Anschlussleitern in Verbindung steht. Vorzugsweise ist die an der Gleichrichterschaltung anliegende Wechselspannung zumindest dreiphasig. Bei einer mehrphasigen Ausgestaltung der Gleichrichterschaltung ist gewährleistet, dass die Gleichrichterschaltung eine Gleichspannung erzeugen kann, die durchgängig so groß ist, dass der Thyristor nach einem einmaligen Zünden eingeschaltet bleibt. Dies ermöglicht es dem Thyristor, nach einem einmali¬ gen Zünden kontinuierlich bzw. unterbrechungsfrei (also bei¬ spielsweise für eine Zeitspanne, die mindestens dem Zweifa¬ chen der Periodendauer der eingangsseitig anliegenden Wechselspannung entspricht) eingeschaltet zu bleiben. Mit anderen Worten wird im Falle einer mehrphasigen Ausgestaltung der Gleichrichterschaltung erreicht, dass die an dem Thyristor der Kurzschließerschaltung anliegende Spannung nicht so schwanken wird, dass der Thyristor nach einem einmaligen Zünden von allein wieder ausgehen kann. Im Falle einer mehrphasigen Gleichrichterschaltung wird nämlich stets eine Phase - bezogen auf die Polarität des Thyristors - eine positive Spannung führen, die ausreichend groß ist, dass der Strom- fluss durch den Thyristor aufrecht erhalten bleibt, ohne dass dieser erneut gezündet werden müsste.
Vorzugsweise weist die Gleichrichterschaltung eine Brückenschaltung mit zwei Brückenanschlüssen auf, an die der Thy- ristor angeschlossen ist. Alternativ wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Gleichrichterschaltung zwei Mittelpunktschaltungen umfasst und der Thyristor die zwei Mittelpunkt¬ schaltungen elektrisch miteinander verbindet.
Um ein Auslösen der Kurzschließerschaltung in sehr kurzer Zeit zu gewährleisten, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Anordnung eine Zündschaltung umfasst, die mit der Gleichspannungsseite des Stromrichters in Verbindung steht und bei Vorliegen eines Kurzschlusses auf der Gleichspan¬ nungsseite ein Zündsignal für den Thyristor erzeugt.
Mit Blick auf die Ausgestaltung des Stromrichters wird es al vorteilhaft angesehen, wenn der Stromrichter zumindest zwei parallel geschaltete Reihenschaltungen umfasst, deren äußere Anschlüsse zwei Gleichspannungsanschlüsse des Stromrichters bilden .
Jede der parallel geschalteten Reihenschaltungen kann beispielsweise jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Schalteinheiten umfassen. Dabei wird vorzugsweise jede der parallel geschalteten Reihenschaltungen jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Stromrichtermodule umfassen, die jeweils mindestens zwei Schalter und einen Kondensator auf¬ weisen.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Schützen eines Stromrichters, der eine Wechselspannungs¬ seite und eine Gleichspannungsseite aufweist.
Bezüglich eines solchen Verfahrens ist erfindungsgemäß vorge sehen, dass die Gleichspannungsseite des Stromrichters auf einen Kurzschluss hin überwacht wird und im Falle eines Kurz Schlusses auf der Gleichspannungsseite ein zusätzlicher Kurz schluss auf der Wechselspannungsseite des Stromrichters er¬ zeugt wird und dadurch die an der Wechselspannungsseite des Stromrichters anliegende ein- oder mehrphasige Wechselspan¬ nung reduziert wird. Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die Vorteile der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung verwiesen, da die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens denen der erfindungsgemäßen Anordnung im Wesentlichen entsprechen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit
einem n-strängigen Stromrichter und einer Kurzschließerschaltung, die eine Brückenschaltung um- fasst ,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Anordnung mit einem n-strängigen Stromrichter sowie einer Kurzschließerschaltung, die zwei Mittelpunktschaltungen umfasst, ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit einem dreisträngigen Zweipunkt-Netzstromrichter so- wie einer Kurzschließerschaltung mit Brückenschal- tung,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit
einem dreisträngigen modularen Mehrpunktstromrichter und einer Kurzschließerschaltung, die zwei Mittelpunktschaltungen umfasst und
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit
einem dreisträngigen modularen Mehrpunktstromrichter sowie einer Schutzeinrichtung, die mit der Wechselspannungsseite des Stromrichters und einer Zündschaltung auf der Gleichspannungsseite des Stromrichters in Verbindung steht. In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet . In der Figur 1 erkennt man eine Anordnung 10 mit einem Stromrichter 20, der eine Wechselspannungsseite 21 sowie eine Gleichspannungsseite 22 umfasst. Die Wechselspannungsseite 21 des Stromrichters 20 ist über Induktivitäten L an eine
Schalteinrichtung 30 angeschlossen, über die die Wechselspan- nungsseite 21 des Stromrichters 20 mit einem Wechselspan¬ nungsnetz 40 in Verbindung steht. Bei dem Wechselspannungs¬ netz 40 kann es sich um ein beliebiges Netz handeln, beispielsweise um ein öffentliches Energieversorgungsnetz. Wie sich in der Figur 1 erkennen lässt, ist der Stromrichter 20 auf seiner Wechselspannungsseite 21 n-strängig und weist n-Anschlussleiter auf, die mit den Bezugszeichen 50a, 50b, 50c sowie 50n gekennzeichnet sind. An diese n-Anschlussleiter ist eine Kurzschließerschaltung 60 angeschlossen, die eine aus Dioden bestehende Brückenschaltung 61 mit zwei Anschlüs¬ sen 61a und 61b sowie einen Thyristor 62 umfasst, der an die beiden Anschlüsse 61a und 61b der Brückenschaltung 61 angeschlossen ist. In der Figur 1 ist darüber hinaus eine Zündschaltung 70 erkennbar, die unter anderem eine Strommesseinrichtung 71 umfasst, mit der Gleichstrom I auf der Gleichspannungsseite 22 des Stromrichters 20 gemessen wird. An die Strommesseinrichtung 71 ist eine zu der Zündschaltung 70 gehörende Auswert- einrichtung 72 angeschlossen, die ausgangsseitig mit dem Thyristor 62 der Kurzschließerschaltung 60 in Verbindung steht und ein Zündsignal Z an den Thyristor 62 übermitteln kann.
Die Anordnung 10 gemäß Figur 1 lässt sich beispielsweise wie folgt betreiben:
Tritt auf der Gleichspannungsseite 22 des Stromrichters 20 ein Kurzschluss auf, beispielsweise weil ein Baufahrzeug eine an den Stromrichter 20 angeschlossene Gleichstromleitung gekappt hat, so wird ein Kurzschlussstrom I durch die Strommesseinrichtung 71 der Zündschaltung 70 fließen. Ein solcher Kurzschlussstrom I wird von der Auswerteinrichtung 72 erkannt werden. Sobald der Kurzschlussstrom I einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird die Auswerteinrichtung 72 ein Zündsignal Z erzeugen und den Thyristor 62 auf der Wechselspannungsseite 21 des Stromrichters 20 zünden.
An dem Thyristor 62 wird aufgrund der Brückenschaltung 61, die an die Wechselspannungsseite 21 angeschlossen ist, stets eine positive Gleichspannung U anliegen, so dass nach einem einmaligen Zünden des Thyristors 62 dauerhaft ein Kurzschlussstrom Ik durch den Thyristor 62 fließen wird. Durch diesen Kurzschlussstrom Ik durch den Thyristor 62 wird auch die Wechselspannungsseite 21 des Stromrichters 20 kurzge¬ schlossen, so dass der Kurzschlussstrom I auf der Gleichspannungsseite 22 des Stromrichters 20 mangels Speisung von der Wechselspannungsseite reduziert werden wird und vorzugsweise auf Null zusammenbrechen wird.
Zusammengefasst wird also der Stromrichter 20 im Falle eines Kurzschlusses auf der Gleichspannungsseite 22 vor einer Zer¬ störung dadurch geschützt, dass der Thyristor 62 der Kurzschließerschaltung 60 auf der Wechselspannungsseite 21 ebenfalls einen Kurzschluss hervorruft, durch den der Stromrich¬ ter 20 quasi abgeschaltet wird, obwohl er zunächst mit dem Wechselspannungsnetz 40 verbunden bleibt.
Um eine Zerstörung der Kurzschließerschaltung 60 zu vermeiden, wird der Thyristor 62 vorzugsweise derart dimensioniert, dass er den Kurzschlussstrom Ik auf der Wechselspannungsseite zumindest so lange führen kann, bis die Schalteinrichtung 30 der Anordnung 10 ausgelöst wird und der Stromrichter 20 sowie die Kurzschließerschaltung 60 tatsächlich von dem Wechselspannungsnetz 40 getrennt werden. Üblicherweise sind bei Wechselspannungsnetzen Schutzeinrichtungen vorhanden, die ein Auslösen der Schalteinrichtung 30 in einer Zeitspanne von we- niger als 80 ms (entspricht bei einer Wechselspannung von 50 Hz einer Dauer von 4 Periodenlängen der Wechselspannung) ermöglicht. Thyristoren lassen sich ohne Weiteres derart dimen¬ sionieren, dass sie Kurzschlussströme für derartige Zeitspan- nen tragen können.
Aufgrund der Beaufschlagung mit der Gleichspannung U durch die Brückenschaltung 61 wird der Thyristor 62 also nach einem einmaligen Zünden durch das Zündsignal Z eingeschaltet und stromführend bleiben, und zwar solange, bis die Schaltein¬ richtung 30 abgeschaltet wird. Ein erneutes oder wiederholtes Zünden ist normalerweise nicht erforderlich, wäre aber zur Erhöhung der Sicherheit problemlos möglich. Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung 10, bei der der Stromrichter 20 zwei Stromrichtereinheiten 120 und 220 umfasst. Die in der Figur 2 obere Stromrichtereinheit 120 bildet ausgangsseitig den Plus-Ausgang "+" des Stromrichters 20. Die in der Figur 2 untere Stromrichterein- heit 220 bildet den Minus-Anschluss "-" des Stromrichters 20.
Die beiden Stromrichtereinheiten 120 und 220 sind über Induktivitäten L an eine Schalteinrichtung 30 angeschlossen, die mit einem Wechselspannungsnetz 40 in Verbindung steht.
Die Anordnung 10 gemäß Figur 2 weist darüber hinaus eine Kurzschließerschaltung 60 auf, die zwei Mittelpunktschaltungen 63 und 64 sowie einen Thyristor 62 umfasst. Der Thyristor 62 verbindet elektrisch die beiden Mittelpunktschaltungen 63 und 64 miteinander.
Die Wechselspannungsseiten der beiden Stromrichtereinheiten 120 und 220 bzw. die Wechselspannungsseite des durch diese beiden Stromrichtereinheiten gebildeten Stromrichters 20 ist n-strängig, so dass an der Kurzschließerschaltung 60 eine mehrphasige Wechselspannung anliegt. Die Dioden D der beiden Mittelpunktschaltungen 63 und 64 richten die an der Kurzschließerschaltung 60 eingangsseitig anliegende mehrphasige Wechselspannung gleich, so dass an dem Thyristor 62 kontinuierlich bzw. durchgängig eine positive Gleichspannung U anliegt. Sobald also der Thyristor 60 einmalig gezündet worden ist, wird er dauerhaft einen Strom führen, und zwar so lange, wie an der Kurzschließerschaltung 60 die mehrphasige Wechselspannung des Wechselspannungsnetzes 40 anliegt.
Mit dem Thyristor 62 der Kurzschließerschaltung 60 steht eine Zündschaltung 70 in Verbindung, die die Gleichspannungsseite 22 des Stromrichters 20 auf das Auftreten eines Kurzschlusses auf der Gleichspannungsseite überwacht. Hierzu kann die Zünd¬ schaltung 70 beispielsweise eine Strommesseinrichtung 71 und eine Auswerteinrichtung 72 umfassen, wie dies bereits im Zusammenhang mit der Figur 1 erläutert worden ist.
Im Falle eines Kurzschlusses auf der Gleichspannungsseite 22 wird die Auswerteinrichtung 72 der Zündschaltung 70 ein Zündsignal Z erzeugen, mit dem der Thyristor 62 gezündet wird. Da - wie bereits erläutert - an dem Thyristor 62 stets eine po¬ sitive Gleichspannung U anliegt, wird der Thyristor 62 nach einem einmaligen Zünden dauerhaft einen Kurzschluss auf der Wechselspannungsseite des Stromrichters 20 hervorrufen. Der Kurzschlussstrom auf der Wechselspannungsseite wird von
Schutzeinrichtungen, die der Übersicht halber in der Figur 2 nicht dargestellt sind, erkannt werden, so dass die Schalt¬ einrichtung 30 der Anordnung 10 nach einer gewissen Zeit abgeschaltet werden wird. Nach einem Abschalten der Schalteinrichtung 30 bricht die mehrphasige Wechselspannung an der Kurzschließerschaltung 60 zusammen, so dass der Thyristor 62 wieder abgeschaltet werden wird.
Zusammengefasst werden die beiden Stromrichtereinheiten 120 und 220 des Stromrichters 20 durch die Kurzschließerschaltung 60 im Falle eines Kurzschlusses auf der Gleichspannungsseite 22 effektiv geschützt, da nämlich der Thyristor 62 nach einem einmaligen Zünden im Falle eines Kurzschlusses auf der
Gleichspannungsseite dauerhaft einen Kurzschlussstrom auf der Wechselspannungsseite des Stromrichters 20 hervorrufen wird, wodurch der Stromrichter 20 vor einer Überlastung geschützt wird. Das Abschalten der an der Wechselspannungsseite des Stromrichters 20 anliegenden mehrphasigen Wechselspannung erfolgt durch die Schalteinrichtung 30 verzögert, sobald eine in der Figur 2 nicht dargestellte Schutzeinrichtung den von dem Thyristor 62 hervorgerufenen Kurzschlussstrom erkannt und ein entsprechendes Abschaltsignal erzeugt hat.
Die Figur 3 zeigt eine Anordnung 10 mit einem Stromrichter 20, einer Schalteinrichtung 30, einem Wechselspannungsnetz 40 sowie einer Kurzschließereinrichtung 60.
Bei dem Stromrichter 20 handelt es sich um einen dreisträngi- gen Zweipunkt-Netzstromrichter, der drei Reihenschaltungen Rl, R2 und R3 umfasst. Jede der drei Reihenschaltungen Rl, R2 und R3 weist jeweils zwei äußere Anschlüsse auf, von denen jeweils einer mit dem Plus-Anschluss des Stromrichters 20 und der jeweils andere mit dem Minus-Anschluss des Stromrichters 20 verbunden ist.
Jede der drei Reihenschaltungen Rl, R2 und R3 weist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 jeweils zwei in Reihe ge¬ schaltete Schalteinheiten auf, die mit dem Bezugszeichen 320 gekennzeichnet sind. Jede Schalteinheit 320 weist einen
Schalter 321, beispielsweise in Form eines Transistors (z. B. IGBT: I_nsulated Gate Bipolar Transistor) sowie eine parallel geschaltete Diode 322 auf. Die Schalter 321 der Schalteinhei¬ ten 320 werden von einer in der Figur 3 nicht gezeigten Steuereinheit des Stromrichters 20 phasenversetzt angesteuert, um auf der Gleichspannungsseite 22 die Gleichspannung zu erzeu¬ gen .
In der Figur 3 lässt sich erkennen, dass die Kurzschließerschaltung 60 eine Brückenschaltung 61 umfasst, an deren An- Schlüssen 61a und 61b ein Thyristor 62 angeschlossen ist. Der Thyristor 62 steht mit einer Zündschaltung 70 in Verbindung, die im Falle eines Kurzschlusses auf der Gleichspannungsseite des Stromrichters 20 ein Zündsignal Z erzeugt, um den Thy¬ ristor 62 zu zünden.
Da der Stromrichter 20 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fi¬ gur 3 dreisträngig ist, liegt an der Kurzschließerschaltung 60 eine dreiphasige Wechselspannung an. Dies stellt sicher, dass an dem Thyristor 62 zu jedem Zeitpunkt eine positive äußere Gleichspannung U anliegt, so dass nach einem einmali¬ gen Zünden durch die Zündschaltung 70 dauerhaft ein Kurzschlussstrom Ik durch den Thyristor 62 fließen wird, solange die dreiphasige Wechselspannung auf der Wechselspannungsseite vorhanden ist. Durch diesen Kurzschlussstrom Ik durch den Thyristor 62 wird der Stromrichter 20 vor einer Zerstörung geschützt, weil der Stromrichter 20 mangels äußerer Speisung quasi abgeschaltet ist.
Der Kurzschlussstrom Ik wird von einer auf der Wechselspannungsseite vorhandenen und in der Figur 3 nicht gezeigten Schutzeinrichtung erkannt werden, so dass nach relativ kurzer Zeit die Schalteinrichtung 30 geöffnet werden wird und sowohl die Kurzschließerschaltung 60 als auch der Stromrichter 20 von dem Wechselspannungsnetz 40 getrennt werden wird. Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 und 2.
Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung 10 mit einem dreisträngigen modularen Mehrpunktstromrichter 20. Der Stromrichter 20 umfasst drei Reihenschaltungen Rl, R2 und R3, in denen beispielhaft jeweils vier Stromrichtermodule 420 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Es lässt sich erken¬ nen, dass jedes Stromrichtermodul 420 jeweils zwei Schalter 421, zwei Dioden 422 sowie einen Kondensator 423 umfasst.
Die äußeren Anschlüsse der drei Reihenschaltungen Rl, R2 und R3 bilden den Plus-Anschluss "+" und den Minus-Anschluss "-" des Stromrichters 20. Die Schalter 421 der Stromrichtermodule 420 werden von einer in der Figur 4 nicht gezeigten Steuereinheit des Stromrichters 20 phasenversetzt angesteuert, um auf der Gleichspan¬ nungsseite 22 eine Gleichspannung zu erzeugen.
An der Wechselspannungsseite des Stromrichters 20 ist eine Kurzschließerschaltung 60 angeschlossen, die zwei Mittelpunktschaltungen 63 und 64 umfasst, die durch einen Thyristor 62 elektrisch miteinander verbunden sind. Mit der Kurzschließerschaltung 60 steht eine Zündschaltung 70 in Verbindung, die im Falle eines Kurzschlusses auf der Gleichspan¬ nungsseite des Stromrichters 20 ein Zündsignal Z für den Thy¬ ristor 62 erzeugt, wodurch auch die Wechselspannungsseite des Stromrichters 20 kurzgeschlossen wird.
Da die Wechselspannungsseite der Anordnung 10 dreisträngig ist, wird an der Kurzschließerschaltung 60 eine dreiphasige Wechselspannung anliegen, so dass - aufgrund der Gleichrichtung durch die beiden Mittelpunktschaltungen 63 und 64 - an dem Thyristor 62 stets eine ausreichend große Gleichspannung U anliegt und im Falle eines einmaligen Zündens des Thy¬ ristors 62 durch die Zündschaltung 70 ein dauerhafter Kurzschlussstrom auf der Wechselspannungsseite des Stromrichters 20 fließen wird, und zwar solange, bis die dreiphasige Wech¬ selspannung abgeschaltet worden ist. Durch diesen dauerhaften Kurzschlussstrom Ik durch den Thyristor 62 wird der Stromrichter 20 im Falle eines Kurzschlusses auf der Gleichspan¬ nungsseite zuverlässig vor einer Zerstörung geschützt.
Das Abschalten der dreiphasigen Wechselspannung auf der Wechselspannungsseite des Stromrichters 20 geschieht durch die Schalteinrichtung 30, die den Stromrichter 20 und die Kurzschließerschaltung 60 von dem Wechselspannungsnetz 40 trennt, sobald Schutzeinrichtungen, die in der Figur 4 nicht gezeigt sind, aufgrund des Kurzschlussstromes Ik ausgelöst werden.
Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das der Anordnung gemäß der Figur 4 im Wesentlichen entspricht. Im Unterschied zu der Figur 4 ist bei der Anordnung gemäß Figur 5 eine
Schutzeinrichtung 500 auf der Wechselspannungsseite des Stromrichters vorhanden, die ausgangsseitig mit der Schalt¬ einrichtung 30 und einer Messeinrichtung 80 in Verbindung steht. Die Schutzeinrichtung 500 überwacht die Wechselspannungsseite bzw. das Wechselspannungsnetz 40 auf Fehler und schaltet die Schalteinrichtung 30 aus, wenn sie einen Kurz- schluss oder andere relevante Fehler auf der Wechselspan¬ nungsseite erkennt.
Darüber hinaus steht die Schutzeinrichtung 500 mit der Zündschaltung 70 in Verbindung, so dass sie von dieser das Zündsignal Z erhalten wird, sobald ein Fehler auf der Gleichstromseite erkannt worden ist. Somit kann die Schutzeinrich¬ tung 500 die Schalteinrichtung 30 bereits abschalten, wenn der Thyristor 62 eingeschaltet wird und der Kurzschlussstrom Ik auf der Wechselspannungsseite ausgelöst wird. Eine solche Verbindung zwischen der Schutzeinrichtung 500 und der Zündschaltung 70 führt zu einem Geschwindigkeitsgewinn, da die Schutzeinrichtung 500 nicht erst den Kurzschlussstrom Ik auf der Wechselspannungsseite detektieren muss, sondern unmittel' bar reagieren kann.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung mit einem Stromrichter (20), der eine Wechselspannungsseite (21) und eine Gleichspannungsseite (22) auf- weist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- eine Kurzschließerschaltung (60) mittelbar oder unmittelbar mit der Wechselspannungsseite (21) des Stromrichters (20) in Verbindung steht,
- wobei die Kurzschließerschaltung (60) geeignet ist, im
Falle eines Kurzschlusses auf der Gleichspannungsseite (22) des Stromrichters (20) einen zusätzlichen Kurzschluss auf der Wechselspannungsseite (21) des Stromrichters (20) zu erzeugen und dadurch die an der Wechselspannungsseite (21) des Stromrichters (20) anliegende ein- oder mehrphasige Wechselspannung zu reduzieren.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Kurzschließerschaltung (60) eine Gleichrichterschaltung mit einem darin integrierten Thyristor (62) umfasst, der durch Zünden den Kurzschlussstrom (Ik) für den zusätzlichen Kurzschluss führt.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- der Stromrichter (20) auf seiner Wechselspannungsseite (21) mindestens drei Anschlussleiter (50a-50n) zum Einspeisen einer mehrphasigen Wechselspannung aufweist,
- die Gleichrichterschaltung mittelbar oder unmittelbar mit den mindestens drei Anschlussleitern (50a-50n) in Verbindung steht und
- der Thyristor (62) nach einem einmaligen Zünden den Kurzschlussstrom (Ik) kontinuierlich unterbrechungsfrei für eine Zeitspanne führt, die mindestens dem Zweifachen der Periodendauer der eingangsseitig anliegenden Wechselspannung entspricht.
4. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Gleichrichterschaltung eine Brückenschaltung (61) umfasst und der Thyristor (62) an zwei Anschlüsse (61a, 61b) der Brückenschaltung (61) angeschlossen ist.
5. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 1-4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Gleichrichterschaltung zwei Mittelpunktschaltungen (63, 64) umfasst und der Thyristor (62) die zwei Mittelpunktschal¬ tungen verbindet.
6. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche 2-5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Anordnung eine Zündschaltung (70) umfasst, die mit der Gleichspannungsseite (22) des Stromrichters (20) in Verbin¬ dung steht und bei Vorliegen eines Kurzschlusses auf der Gleichspannungsseite (22) ein Zündsignal (Z) für den Thy¬ ristor (62) erzeugt.
7. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Stromrichter (20) zumindest zwei parallel geschaltete Reihenschaltungen (Rl, R2, R3) umfasst, deren äußere An- Schlüsse zwei Gleichspannungsanschlüsse des Stromrichters (20) bilden.
8. Anordnung nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
jede der parallel geschalteten Reihenschaltungen (Rl, R2, R3) jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Schalteinheiten (320) umfasst.
9. Anordnung nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
jede der parallel geschalteten Reihenschaltungen (Rl, R2, R3) jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Stromrichtermo- dule (420) umfasst, die jeweils mindestens zwei Schalter (421) und einen Kondensator (423) umfassen.
10. Verfahren zum Schützen eines Stromrichters (20) , der eine Wechselspannungsseite (21) und eine Gleichspannungsseite (22) aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Gleichspannungsseite (21) des Stromrichters (20) auf einen Kurzschluss hin überwacht wird und
- im Falle eines Kurzschlusses auf der Gleichspannungsseite
(22) ein zusätzlicher Kurzschluss auf der Wechselspannungs¬ seite (21) des Stromrichters (20) erzeugt wird und dadurch die an der Wechselspannungsseite (21) des Stromrichters (20) anliegende ein- oder mehrphasige Wechselspannung redu- ziert wird.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015168830A1 (en) * 2014-05-04 2015-11-12 Abb Technology Ag Fault protection in converter-based dc distribution systems
EP3001552A1 (de) * 2014-09-23 2016-03-30 Alstom Technology Ltd Spannungsquellenwandler und Steuerung dafür
DE102015202243A1 (de) * 2015-02-09 2016-08-11 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung für eine Bahnstromversorgung und Verfahren zum Betrieb der Anordnung
US9419428B2 (en) 2014-05-15 2016-08-16 Abb Technology Ag Protection device for DC collection systems
EP3145042A1 (de) * 2015-09-16 2017-03-22 WE Tech Solutions Oy Wellengeneratoranordnung eines schiffes
US9748762B2 (en) 2014-03-21 2017-08-29 Abb Schweiz Ag Method and apparatus for the protection of DC distribution systems
US9762047B2 (en) 2015-06-16 2017-09-12 Abb Technology Ltd. Technologies for zonal fault protection of DC distribution systems
DE102017102807A1 (de) 2017-02-13 2018-08-16 Woodward Kempen Gmbh Schutzvorrichtung für Schaltanlage

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080225559A1 (en) * 2007-03-15 2008-09-18 Noboru Yanada Switching-mode power supply
WO2010025758A1 (de) * 2008-09-05 2010-03-11 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung mit einem umrichter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080225559A1 (en) * 2007-03-15 2008-09-18 Noboru Yanada Switching-mode power supply
WO2010025758A1 (de) * 2008-09-05 2010-03-11 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung mit einem umrichter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JARED CANDELARIA ET AL: "VSC-HVDC system protection: A review of current methods", POWER SYSTEMS CONFERENCE AND EXPOSITION (PSCE), 2011 IEEE/PES, IEEE, 20 March 2011 (2011-03-20), pages 1 - 7, XP031870640, ISBN: 978-1-61284-789-4, DOI: 10.1109/PSCE.2011.5772604 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9748762B2 (en) 2014-03-21 2017-08-29 Abb Schweiz Ag Method and apparatus for the protection of DC distribution systems
WO2015168830A1 (en) * 2014-05-04 2015-11-12 Abb Technology Ag Fault protection in converter-based dc distribution systems
US10693293B2 (en) 2014-05-04 2020-06-23 Abb Schweiz Ag Fault protection in converter-based DC distribution systems
US9419428B2 (en) 2014-05-15 2016-08-16 Abb Technology Ag Protection device for DC collection systems
EP3001552A1 (de) * 2014-09-23 2016-03-30 Alstom Technology Ltd Spannungsquellenwandler und Steuerung dafür
DE102015202243A1 (de) * 2015-02-09 2016-08-11 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung für eine Bahnstromversorgung und Verfahren zum Betrieb der Anordnung
US9762047B2 (en) 2015-06-16 2017-09-12 Abb Technology Ltd. Technologies for zonal fault protection of DC distribution systems
EP3145042A1 (de) * 2015-09-16 2017-03-22 WE Tech Solutions Oy Wellengeneratoranordnung eines schiffes
CN106549361A (zh) * 2015-09-16 2017-03-29 WE Tech公司 一种船舶的轴发电机装置
CN106549361B (zh) * 2015-09-16 2020-02-14 WE Tech公司 一种船舶的轴发电机装置
DE102017102807A1 (de) 2017-02-13 2018-08-16 Woodward Kempen Gmbh Schutzvorrichtung für Schaltanlage
DE102017102807B4 (de) * 2017-02-13 2020-09-10 Woodward Kempen Gmbh Windenergieanlage aufweisend eine elektrische Schaltanlage
DE102017102807B9 (de) * 2017-02-13 2020-11-19 Woodward Kempen Gmbh Windenergieanlage aufweisend eine elektrische Schaltanlage

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