DE2001580B2 - Kurzschlußbeseitigungseinrichtung für Stromversorgungsschaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Kurzschlußbeseitigungseinrichtungen für Stromversorgungsschaltungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs I. Eine derartige Schutzeinrichtung ist bekannt aus der DE-AS 12 69 715.

Stromversorgungsschaltungen dieser Art werden als Wechselrichter bezeichnet. Sie enthalten bei Ausführung in Brückenschaltung in Reihe geschaltete Thyristoren, die normalerweise abwechselnd leitend gemacht werden. Jedoch ist eine fehlerhafte Arbeitsweise der Stromversorgungsschaltung nicht auszuschließen, bei der beide Thyristoren gleichzeitig leiten. Dies ergibt sich entweder dadurch, daß einer der Thyristoren nicht richtig kommutiert oder daß ein fehlerhaftes Ansteuersignal zu einer falschen Zeit erscheint. Wenn dies auftritt, dann können die induktiven Schaltungslemente das Anwachsen des Stromes nicht verhindern, und die leitenden Thyristoren schließen die Klemmen der Stromversorgungsquelle kurz. Wenn der Kurzschluß nicht sofort behoben wird, dann zerstört der anwachsende Strom die Stromversorgungssehaltung. Das Problem derartiger Kurzschlüsse tritt insbesondere bei Hochspannungswechselrichtern auf, beispielsweise in solchen, die für kapazitive Lasten bei elektrostatischen Vorgängen verwendet werden. Dort können Lichtbogen auftreten, und diese Lichtbogen erzeugen vor allem elektromagnetische Störungen, die die normale zeitliche Steuerung durch die Steuerschaltungen unterbrechen. Selbst wenn man die Ansteuerschaltungen sorgfältig aufbaut und in geeigneter Weise abschirmt und wenn den Thyristoren Unterdrückungsschaltungen parallel geschaltet werden, damit die Spannungserhöhungen begrenzt sind, so können diese Abschirmungen und die Unterdrückungsschaltungen zwar den Störpegel, der für einen Kurzschluß der Stromversorgungsschaltung erforderlich ist, anheben, sie können jedoch die Störung selbst nicht vollständig ausschalten. Deshalb ist es bei Stromversorgungsschaltungen, insbesondere bei Hochspannungsstromversorgungsschaltungen bekannt, eine

Kurzschlußbesejtigungseinriclitung vorzusehen, die die Schaltvorrichtungen abschaltet, bevor die in den Schaltvom'chtiingen umgesetzte Energie Schäden hervorruft (DE-AS 12 69 715),

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine s KurzschlußbeseiUgungsejnrichtung zu schaffen, die sowohl augenblicklich auftretende Kurzschlüsse als auch sich wiederholende Kurzschlüsse einwandfrei und mit hoher Sicherheit beseitigen kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Kurzschlußbeseitigungseinrichtung der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Die erste bekannte automatische Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung arbeitet dann, wenn die beiden Thyristoren irrtümlicherweise gleichzeitig leitend sind und sie enthält eine Reihenimpedanz und einen Parallelkondensator, die zwischen das Netz und die Reihenschaltung geschaltet sind, wobei der Kondensator und die oben erwähnte Induktivität der Reihenschaltung einen Reihenresonanzkreis bilden, der auf eine Frequenz abgestimmt ist, die so ausgewählt ist. daß ein Rückwärtsstrom während eines Zeitabschnittes entsteht, der ausreicht, die kurzgeschlossenen Thyristoren nichtleitend zu machen. Diese Frequenz ist gewöhnlich wesentlich niedriger als die Frequenz der Kommutierungsschaltung. Die weitere und erfindungsgemäße Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung dient dazu, die Thyristoren bei einem wiederholten Kurzschluß abzuschalten, der auftritt, bevor der Kondensator der ersten Beseitigungsvorrichtung wieder aufgeladen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen weiteren Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nächstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Hochspannungswechselrichters mit einer ersten bekannten automatischen Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung, die anfangs Kurzschlüsse beseitigt.

F i g. 2a und 2b Lastspannungskurven für eine Schaltung, die ähnlich der nach Fig. 1 ist, mit der Ausnahme, daß der Reihenwiderstand nicht eingebaut ist und für eine Schaltung nach Fig. 1, bei der der Reihenwiderätand vorgesehen ist,

F i g. 3 eine erfindungsgemäß abgewandelte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1, die ferner eine weitere Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung aufweist, die Relais zum Schutz gegen sich wiederholende Kurzschlüsse enthält und

F i g. 4 eino Schaltungsanordnung ähnlich F i g. 3, die jedoch eine Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung mit Festkörperschaltungselementen enthält.

Die Gleichstromversorgung über dem Hochspan- M nungs-Wechselrichter nach Fig. 1 enthält eine anschnittgesteuerte Vollweg-Gleichrichterschaltung 11 mit zwei Eingangsklemmen 12 und 13, die mit einer Wechselstromquelle verbunden sind. Die anschnittgesteuerte Vollweg-Gieichrichterschaltung 11 gibt eine einstellbare Gleichspannung an ihren Ausgangsklemmen 14 und 15 ab und die unipolare Ausgangsspannung wird durch eine Filterschaltung geglättet, die mindestens einen Filterkondensator 16 enthält, der direkt zwischen die positive Ausgangsklemme 14 und die negative Ausgangsklemme 15 geschaltet ist, die jedoch gewöhnlich auch Induktivitäten oder Widerstände enthält. Diese Schaltungselemente bilden die Gleichstromversorgung für den Wechselrichter 17, Ein Widerstand 33b, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird, ist mit der Ausgangsklemme 14 in Reihe geschaltet und er weist eine Wechselrichter-Stromversorgungsklemme 14' auf.

Der Wechselrichter 17 kann zwar verschiedene Schaltungsanordnungen aufweisen, jedoch ist in der Zeichnung eine Vollweg-Gleichrichterbrückenschaltung dargestellt Der Wechselrichter enthält eine erste Reihenschaltung, die zwischen die Gleichstromversorgungsklemmen 14' und 15 geschaltet ist, und die einen Thyristor 18 oder einen anderen gesteuerten Siliziumgleichrichter aufweist, der in Reihe mit einer Kommutierungsinduktivität 19 geschaltet ist, und einen zweiten Thyristor 20 aufweist, sowie eine zweite Reihenschaltung, die in entsprechender Weise zwischen die Gleichstromversorgungsklemmen geschaltet ist und die einen dritten Thyristor 21 enthält der in Reihe mit einer weiteren Kommutierungsinduktivität 22 geschaltet ist und die ferner einen vierten Thyristor 13 aufweist Die Steuersignale, durch die die Thyristorer, ir bestimmter Reihenfolge, die noch beschrieben wird, leitend gemacht werden, werden in einer Ansteuerschaltung 24 erzeugt die nicht in Einzelheiten dargestellt ist, weil eine solche Ansteuerung bekannt ist. Um die Thyristoren 18 und 20 zu kommutieren, sind zwei Kommutierungskondensatoren 25 und 26 in Reihe zwischen die Gleichstromversorgungsklemmen 14' und 15 geschaltet und ihr Verbindungspunkt 27 ist mit der Mittelanzapfung 19c der Kommutierungsinduktivität 19 verbunden. Auf der anderen Seite der Brückenschaltung enthalten die Kommutierungsschaltungen für die Thyristoren 21 und 23 in ähnlicher Weise zwei in Reihe geschaltete Kommutierungskondensatoren 28 und 29. deren Verbindungspunkt 30 mit der Mittelanzapfung 22c der Kommutierungsinduktivität 22 verbunden ist. Diese Kommutierungsschaltungen arbeiten in bekannter Weise. Wenn beispielsweise der Thyristor 18 einen Stro^ zu der Last, die mit der Mittelanzapfung 19c der Kommutierungsinduktivität 19 verbunden ist, leitet, und der Thyristor 20 nicht leitend ist, dann lädt sich der Kommutierungskondensator 26 auf, so daß der Verbindungspunkt 27 sich etwa auf dem Potential der positiven Gleichstromversorgungsklemme 14' befindet. Um den Thyristor 18 zu kommutieren, wird der in Reihe geschaltete Thyristor 20 angesteuert, wodurch die Hälfte der Kommutierungsinduktivität 19, die zwischen die Mittelanzapfung 19c und die Anode des Thyristors 20 geschaltet ist, mit dem positiv aufgeladenen Kondensator 26 verbunden wird. Durch Spartransformatorwirkung wird das Ende der Kommutierungsinduktivität 19 neben der Kathode des Thyristors 18 auf ein Potential gebracht, das größer ist. als das der positiven Gleichstromversorgungsklemme 14', und es fließt ein Strom durch den Thyristor 18 in umgekehrter Richtung, bis der Thyristor 18 sperrt oder zu leiten aufhört. Eine Diode 20' und ein in Reihe dazu geschalteter Widerstand 20" bilden einen Aufnahmeweg für den sich ergebenden Strom ui.d die anderen drei Quadranten der Brücke haben ähnliche Rückführungs- und Aufnahme-Schaltungen.

Die Lastschaltung ist zwischen die Mitieia.izapfungen 19c und 22c der Kommutierungsinduktivitäten geschaltet und enthält die Primärwicklung eines Spannungssparumformers 31, die iwit einem Dämpfungswiderstand 33a für Spannungsüberschwingungen in Reihe geschaltet ist. An die Sekundärwicklung des Spartransformators 31 ist eine kapazitive Last 22 angeschlossen, wir sie

beispielsweise bei verschiedenen elektrostatischen Verfahren verwendet wird. Elektrostatische Verfahren, die einen Hochspannungswechselrichter erfordern, sind beispielsweise das Überziehen eines Grundwerkstoffes mit abschleifenden Teilchen bei der Herstellung von ^r> Sandpapier oder elektrostatischer Reinigung zur Entfernung von Verunreinigungen aus der Luft. Die Schaltvorrichtungen des Wechselrichters 17 sind so gesteuert, daß etwa ein rechteckiges Ausgangssignal entsteht und die Wirkung der Lastschaltung ist induktiv. Im normalen Betriebszustand sind die Thyristoren 18 und 23 gleichzeitig für einen bestimmten Zeitabschnitt leitend, und wenn man den Thyristor 18 nicht leitend machen will, dann wird der in Reihe dazu geschaltete Thyristor 20 leitend gemacht, damit der Thyristor 18 in r> der oben beschriebenen Weise kommutiert. Der sich ergebende Strom fließt dann durch den Aufnahmcwep. der den Thyristor 23 und den mit der Diode 20' in Reihe geschalteten Widerstand 20" enthält. Um die zweite Hälfte eines Zyklus einzuleiten, wird der Thyristor 21 angesteuert, wodurch die Kommutierung des vorher leitenden Thyristors 23 eingeleitet wird und der Schaltungsweg wird über den Thyristor 20 fortgesetzt, so daß der Strom in dem Lastkreis in entgegengesetzter Richtung fließt. r>

Durch das Einfügen des Reihenwiderstandes 33a in den Lastkreis, wie es in Fig. I dargestellt ist. ist der Lastkreis gedämpft und das Überschwingen der Spannung an der Last ist vermindert. Wenn der Reihenwiderstand vorgesehen ist, dann entsteht eine t« Lastspannungsausgangskurve, wie sie in F i g. 2b dargestellt ist. Das Problem der Spannungsüberschwingungen und das Problem der Beseitigung eines Kurzschlusses lassen sich dadurch gemeinsam lösen, daß man den Reihenwiderstand 33a in zwei Teile aufteilt und dann r> den anderen Widerstand 336 in Reihe mit der positiven Klemme 14 der Gleichstromversorgungsquelle zwischen die Gleichstromversorgungsschaltung und den Wechselrichter 17 schaltet, um eine Trennung zwischen diesen Schaltungselementen zu erreichen. Es ist ferner ein Kurzschlußbeseitigungs-Kondensiitor 34 an die Gleichstromversorgungsklemmen 14' und 15 zwischen Widerstand 336 und den Wechselrichter 17 angeschlossen. Wenn ein Kurzschluß beispielsweise durch das gleichzeitige Leitendwerden der beiden in Reihe <·> geschalteten Thyristoren 18 und 20 auftritt, dann bilden der Kondensator 34 und die Kommutierungsinduktivität 19 einen Reihenresonanzkreis, der eine bestimmte Frequenz hat. so daß bei der zweiten Halbwelle der Schwingung ein Gegenstrom während eines genügend langen Zeitabschnittes auftritt, so daß die Thyristoren 18 und 20 kommutieren. Diese Kurzschlußbeseitigungsvorrichiung arbeitet automatisch und sie wirkt so, daß sie die in Reihe geschalteten Thyristoren nicht leitend macht, bevor ein großer Strom während eines genügend langen Zeitabschnittes besteht, so daß er schädlich sein könnte. Die Frequenz dieses Resonanzkreises der Kurzschluß-Beseitigungsschaltung sollte wesentlich niedriger sein, als die Frequenz der Wechselrichterkommutierungsschaltung, da sich herausgestellt hat, daß die Dauer des Rückwärtsstromes viel langer sein muß, als die bekannte Kommutierungszeit des Thyristoren, damit eine Kommutierung nach einem Kurzschluß vorgenommen wird. Die Kurzschlußströme sind natürlich wesentlich größer als die normalen Lastströme.

Bei der Schaltung nach F i g. 1 kann ein wiederholter Kurzschluß auftreten, bevor der Kondensator 34 sich wieder erholt und auf seine ursprüngliche Polarität aufgeladen hat. Die Schaltungsanordnung nach F i g. 3 enthält eine weitere Kurzschlußbeseitigungsvorrich tung, die Relais enthält, die bei Kurzschluß wirksam wird, daß sie zeitweise die Gleichstromversorgungsschaltung dämpft oder abschaltet, und zwar während einer Zeit, die lang genug ist, daß der Strom durch die kurzgeschlossenen Thyristoren unter den Haltewerl absinkt, so daß diese Thyristoren nicht leitend werden. Diese sogenannte zweite Abwehrlinie ist durch die Verwendung von zwei elektromechanischen Relais verwirklicht, von denen eine auf das Zusammenbrechen der Spannung zwischen den Wechselrichterstromversorgungsklemmen 14' und 15 anspricht, während der andere dann anspricht, wenn die gesamte Gleichvcrsorgiingsspannung an dem Widerstand 336 auftritt. Lm Spannungsabfallwiderstand 37 ist mit einer Spule 38a des ersten Relais in Reihe an die Stromvcrsorgungsklemnien 14' und 15 geschaltet und es ist eine Zener-Diode 39 mit der Verbindiingsstellr /wiwhrn diesen beiden Schalungselementen verbunden, damit die Spannung, die an der Spule 38a in dem Bereich der Gleichspannungen auftritt, begrenzt ist. Die Kontakte 386 des ersten Relais sind mit einer Spule 40a des zweiten Relais in Reihe geschaltet und diese Reihcnschaltung ist wiederum an die beiden Enden des Widerstandes 336 angeschlossen. Unter normalen Bedingungen fließt ein Strom durch die Spule 38a und die Koiiakte 386 sind nicht leitend. Wenn ein wiederholter Kurzschluß auftritt, wird die Spule 38a nicht langer gespeist und die Kontakte 386 werden nun leitend, wodurch ein Strom durch die Spule 40a des /weiten Relais fließt, so daß seine Kontakte 406 schließen und die anschnittgcstcucrtc Glcichriehtcrschaltung 11 entsprechend abgeschaltet wird. Nach einem Zeitabschnitt, der ausreicht, die Kondensatoren 16 und 34 zu entladen, nimmt der Strom auf weniger als den halben Strom ab und die Thyristoren in der Wechselrichterschaltung 17 werden nicht leitend. Wie man aus F i g. 4 erkennt, kann die Bcscitigungsvorrichtung so angeordnet sein, daß die anschnittgesteuerte Gleichrichterschaltung Il automatisch wieder anläuft, wenn die beiden Relais in ihren ursprünglichen Arbeitszustand zurückkehren. Wenn die geschlossenen Kontakte für den Kondensator für langsamen Start der anschnittgesteuerten Gleichrichterschaltung H so wie es in Fig. 4 dargestellt ist. einen Nebenschluß bilden, dann muß die Zeitkonstanie der Relais und der Kondensatoren so aneinander angepaßt sein, daß das Absinken unter den Haltestrom auftritt, bevor der Kondensator für langsamen Start wieder voll eingeschaltet wird. Man erkennt, daß während nes normalen Starts, wenn keine Spannung an dem Wechselrichter anliegt, die anschnittgesteuerte Gleichrichterschaltung 11 nicht verzögert oder abgeschaltet wird, weil die Größe des Stromes, der durch den Widerstand 336 fließt, nicht ausreicht, die Kontakte 406 zu schließen.

Die automatische Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung, die in Fig.3 dargestellt ist, arbeitet mit einem Wechselrichter zusammen, der als Halbbrückenschaltung ausgebildet ist oder aber auch mit irgendeiner Schaltungsanordnung, die mindestens zwei Thyristoren aufweist, die mit Induktivitäten entweder zur Kommutierung oder zu anderem Zweck zwischen die Stromversorgungsklemmen in Reihe geschaltet sind Wenn man den Wechselrichter so ausbildet, daß er Kommutierungsschaltungen aufweist, die unabhängig von dem Kurzschluß-Beseitungs-Kondensator 34 sind.

dann können die Kommutierungsschaltungen so aufgebaut sein, daß sie ihre Aufgabe unabhängig von irgendeiner Kurzschluß-Beseitigung erfüllen. Ein Kurzschluß im Lastumformer ist geringfügig, wenn man die dabei auftretenden Ströme mit den Strömen vergleicht, J die bei einem Kurzschluß zweier in Reihe geschalteter Thyristoren auftreten und ein solcher Kurzschluß kann durch tfci bekannten Strombegrenzungsvorrichtungen in der Steuerschaltung gesteuert werden, so daß die Kommutierungsschaltung entsprechend aufgebaut sein kann. Ferner wurde schon darauf hingewiesen, daß die Lastströme, die gewöhnlich kommutiert werden, betrachtlich kleiner sind, als die Kurzschlußströme durch Kurzschluß von zwei in Reihe geschalteten Thyristoren und daß die Dauer der Stromumkehr innerhalb der ts bekannten Kommutierungszeiten liegt und diese Zeiten nicht überschreitet, wie es bei einem Kurzschluß-Beseitigungsstrom notwendig ist. Die Stromversorgungseinrichtung kann wesentlich freizügiger aufgebaut sein, wenn die Kommutierungsschaltung für die Thyristoren unabhängig von der Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung ist. Wenn auch die Verwendung der Reihenwiderstände 33a und 336 bei der dargestellten Schaltung zur Verminderung von Spannungsüberschwingungen in einer Hochspannungsstromversorgungsschaltung vorteilhaft sind, so ist im allgemeinen der Widerstand 33a nicht wesentlich und der Widerstand 33b könnte durch eine Induktivität ersetzt werden. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform wäre eine andere Art der Abtastung des Stromes durch das Impedanzelement erforderlich, beispielsweise ein Stromwandler. Auf jeden Fall besteht der Vorteil der Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung darin, daß sie automatisch arbeitet, ohne daß sie zu Beginn eines Arbeitsganges angesteuert werden muß und daß sie eine zweite »Abwehrlinie« bildet, wenn wiederholte Kurzschlüsse auftreten, bevor der Kondensator 34 wieder aufgeladen ist.

Jn Fig.4 ist eine Festkörperschaltung der Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung dargestellt, bei der Reihenwiderstände 33a und 33b wie in den F i g. 1 und 3 verwendet werden, die Spannungsüberschwingungen in einer Hochspannungsstromversorgungsschaltung zu dämpfen. Bei dieser Ausführungsform enthält die erste Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung den Kondensator 34, der entweder mit der Kommutierungsinduktivität 19 « oder der Kommutierungsinduktivität 22 (oder möglicherweise auch mit beiden) in Resonanz schwingt, was davon abhängt welche beiden Thyristoren kurzgeschlossen sind und diese erste Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung ist gleich der weiter oben beschriebenen Vorrichtung.

Die zweite Kurzschlußbeseitigungsvorrichtung ist jedoch deshalb unterschiedlich, weil sie eine andere Möglichkeit zur Abfrage der Verminderung der Wechselrichterspannung auf Null und einer anderen Möglichkeit zur Abfrage der Spannung an dem Reihenwiderstand 336 verwendet. Die Wechselrichterspannung wird mit Hilfe einer Zener-Diode 43, die mit einem Widerstand 44 in Reihe geschaltet ist zwischen den Stromversorgungsklemmen 14' und 15 abgefragt und die normalerweise konstante Spannung an ihrem Verbindungspunkt die durch die Durchbruchsspannung der Zener-Diode 43 gegeben ist wird als ein Eingangssignal einem Differenzverstärker 45 zugeführt Der Differenzverstärker 45 wird über zwei Stromversorgungsklemmen 46 und 47 gespeist an denen die Spannung anliegt die durch den Reihenwiderstand 33b gegeben ist Die negative Gleichstromversorgungsklemme 47 ist mit der Klemme 14' verbunden, während die positive Gleichstromversorgungsklemme 46 über einen Widerstand 48 mit der Stromversorgungsklemme 14 verbunden ist und der Spannungsunterschied zwischen den beiden Stromversorgungsklemmen 46 und 47 wird auf einen gewünschten Wert durch eine Zener-Diode 49 begrenzt. Der andere Eingang des Differenzverstärkers 45 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen einem Widerstandsspannungsteiler verbunden, der zwei Widerstände 50 und 51 aufweist, die zwischen die Stromversorgungsklemmen 46 und 47 geschaltet sind. Die Werte dieser Schaltungselemente sind so ausgewählt, daß die beiden Eingangssignale für den Differenzverstärker 45 etwa den gleichen Wert haben und daß dementsprechend kein Ausgangssignal auftritt. Wenn jedoch die Wechselrichterspannung auf Null absinkt und der Kurzschlußstrom einen Spannungsabfall an dem Widerstand 33b erzeugt, dann entsteht sin unterschied zwischen dem zweiten Eingangssignal des Differenzverstärkers 45 und es wird ein Ausgangssignal erzeugt: Eine Schaltung zur Anzeige dieses Ausgangssignals enthält einen Transistor 52 mit einem pn-übergang, dessen Basiselektroden, von denen die eine über einen Basiswiderstand 53 mit der Stromversorgungsklemme 46 und die andere über eine Primärwicklung 54p eines Impulsumformers mit der Stromversorgungsklemme 47 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 52 mit einem pn-übergang ist mit der Verbindungsstelle einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 56 und einem Kondensator 57 verbunden, die wiederum mit dem Ausgang des Verstärkers 45 verbunden ist. Wenn ein Ausgangssignal am Differenzverstärker 45 auftritt, dann lädt sich der Kondensator 57 über den Aufladewiderstand 56 bis zu der Emitterspitzenspannung des Transistors 52 mit einem pn-Übergang mit einer Zeitkonstante auf, die es ermöglicht, daß die Schaltung unwirksam bleibt, während die erste Kurzschluß-Beseitigungsschaltung den Kurzschluß zu unterdrücken sucht. Der Transistor 52 mit einen? ¹V,- Übergang wird dann leitend, so daß sich der Kondensator 57 entlädt und einen Impuls in der Primärwicklung 54p des Impulstransformators erzeugt

Das Ausgangssignal, das von dem Impulsumformer erzeugt wird, und welches anzeigt daß der Kurzschlußzustand durch die Schwingungsentladung des Kondensators 34 noch nicht beseitigt ist und immer noch vorliegt, wird dazu verwendet die anschnittgesteuerte Gleichrichterschaltung 11 der Gleichstromversorgungsvorrichtung für den Wechselrichter 17 zeitweise abzuschalten. Es ist eine bekannte Schaltungsanordnung dargestellt die zwei Thyristoren 58 und 59 und zwei Dioden 60 und 61 aufweist Die Filterschaltung enthält zusätzlich zu dem Filterkondensator 16 eine in Reihe dazu geschaltete Fiiterinduktivität 62. Eine bekannte anschnittgesteuerte Ansteuerschaltung mit langsamem Start gibt Ansteuersignale an die damit verbundenen Torelektroden der gesteuerten Silizhimgleichrichter 58 und 59 ab, deren Phasenwinkel gegenüber der Wechselspannung, die durch die Stromversorgungsklemmen 12 und 13 zugeführt wird, verschoben ist jedoch ist in jeder Halbwelle nur ein Thyristor 58 oder 59 in positiver Richtung vorgespannt und leitend gemacht Eine Gleichstromversorgungsklemme 63 der anschnittgesteuerten Ansteuerschaltung ist direkt mit den miteinander verbundenen Kathodenelektroden der Thyristoren 58 und 59 verbunden, während die andere Gleichstromversorgungsklemme 64 von einem Spannungsabfallwiderstand 65 gespeist ist der mit den

miteinander verbundenen Kathoden von zwei entsprechend gepolten Dioden 66 und 67 verbunden ist, von denen die eine mit der Wechselstromversorgungsklemme 12 und die andere mit der Wechselstromversorgungsklemme 13 verbunden ist, und die zusammen einen Vollweggleichrichter bilden. Eine Zener-Diode 77 ist vorzugsweise zwischen die Klemmen 63 und 64 geschaltet D"; anschnittgesteuerte Ansteuerschaltung enthält ferne·¹ einen Transistor 68 mit einem p„-Übergang, der mit einem Basiswiderstand 69 zwischen die Klemmen 63 und 64 in Reihe geschaltet ist. Die Emitterelektrode des Transistors 68 mit einem p„-Übergang ist mit der Verbindungsstelle mit einer ersten Reihen-ÄC-Schaltung verbunden, die einen Widerstand 70 und einen Kondensator 71 aufweist und die Verbindungsstelle dieser beiden Schaltelemente ist wiederum über eine Diode 72 mit der Verbindungsstelle einer zweiten Reihen-ÄC-Schaltung für langsamen Start verbunden, die einen einstellbaren Widerstand 73 und einen Kondensator 74 aufweist. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung beginnt der Widerstand 73 für langsamen Start die Kondensatoren 71 und 74 wieder aufzuladen, bevor die Halbwelle beendet ist, wodurch das Zeitstromausgangssignal des Gleichrichters erhöht wird. Die Schaltungsanordnung wird keinen vorzeitigen Ansteuerimpuls erzeugen, wenn nicht der Kondensator für langsamen Start durch den einstellbaren Widerstand 73 aufgeladen ist Er kann zeitweise in der Phase für ei*n spätes Ansteuern zurückverschoben werden, dadurch daß der Kondensator für langsames Starten entladen wird. Eine Diode 72' hindert den

s Kondensator 74 daran, während der normalen Leitfähigkeit des Transistors 68 mit einem p„-Übergang zu entladen. Zu diesem Zweck ist ein normalerweise nicht leitender Transistor 76 zu dem Kondensator 74 parallel geschaltet, dessen Kollektorelektrode mit der Klemme 64 über einen Widerstand 75 verbunden ist. Die Sekundärwicklung 54f des Impulsumformers ist mit dem Basis-Emitter-Übergang des Transistors 76 verbunden. Durch die Erzeugung eines Impulses in der Primärwicklung 54p des Impulsumformers, wodurch angezeigt wird, daß die Wechselrichterspannung auf Null abgefallen ist, wird ein Stromimpuls richtiger Polarität gebildet, der den Transistor 76 leitend macht, wodurch der Kondensator 74 mit langsamem Start entladen wird und die anschnittgesteuerte Gleichrichterschaltung 11 un terdrückt wird, bis der Kondensator 74 für langsamen Start wieder aufgeladen ist. Der Vorgang der Unterdrückung der anschnittgesteuerten Gleichrichterschaltung 11 und das Abschalten der Gleichstromversorgungsschaltung des Wechselrichters 17 geschieht zeitweise und diese Schaltung wird selbst wieder in Betrieb genommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   U Kurzschlußbeseitigungseinrichtung für Stromversorgungsschaltungen mit mindestens zwei Reihenschaltungen mit mindestens je einem Festkör- per-Thyristor, der mit einer Induktivität in Reihe zwischen zwei Klemmen einer Stromversorgungsquelle geschaltet ist, die wiederum an einer Spannungsquelle angeschlossen ist, mit einem Lastkreis, der mit einem Punkt der Reihenschaltung zwischen den Thyristoren verbunden ist, mit einer Ansteuerschaltung zum abwechselnden Leitendmachen der Thyristoren, mit einer die Induktivität enthaltenden Kommutierungsvorrichtung zum Abschalten der Thyristoren nach der leitenden Periode is und mit einer ersten Kurzschlußabschaltvorrichtung, die bei gleichzeitigem Leitendwerden beider Thyristoren wirksam ist und die eine Impedanz aufweist, die zwischen die Stromvcrsorgungsquelle und die Reihenschaltung geschaltet ist, sowie einen Kondensator, der an die Klemmen der Stromversorgungsquelle angeschlossen ist, wobei sein eines Ende zwischen der Impedanz und der Reihenschaltung angeschlossen ist, wobei der Kondensator und die Induktivität auf eine Reihenresonanzfrequenz abgestimmt sind, die so ausgewählt ist, daß im Kurzschlußfall ein Rückwärtsstrom während eines Zeitabschnittes fließt, der genügend lang ist, daß die kurzgeschlossenen Thyristoren nicht leitend werden, und mit einer weiteren Kurzschlußabschaltvorrichtung, die erst nach einem wiederholten Kurzschluß, bei dem die erste Kurzschlußabschaltvorrichtung ihren ursprünglichen Zustand noch nicht wieder erreicht hat, wirksam wild, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere K.^rzschlußabschalt- J5 vorrichtung zum Abschalten der Thyristoren erstens eine Schaltung (37,38a, 39 oder 43,44) zum Abtasten der Spannung 0 zwischen den Klemmen der Stromversorgungsquelle vorgesehen ist und daß zweitens eine die Spannung an der Impedanz (33b) abtastende, auf die Verminderung der Spannung zwischen den Stromversorgungsklemmen auf 0 und die Spannung an der Impedanz ansprechende Schaltung (38ύ, 40a oder 45, 54p) angeordnet ist, welche über ein zeitweises Abschalten der Strom-Versorgungsquelle für ein Absinken des Stroms unter den Haltewert der Thyristoren sorgt.
2. 2. Kurzschlußbeseitigungseinrichtung für Stromversorgungsschaltungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsquelle als so anschnittgesteuerte Gleichrichterschaltung (58, 59, 60, 61) mit einer Ansteuerschaltung (63 bis 75) ausgebildet ist und daß die weitere Kurzschlußabschaltvorrichtung Schaltelemente (54s, 76) enthält, die auf wiederholte Kurzschlüsse derart ansprechen, daß sie die Ansteuerschaltung der anschnittgesteuerten Gleichrichterschaltung zeitweise abschalten.
3. 3. Kurzschlußbeseitigungseinrichtung für Stromversorgungsschaltungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Abtastung der Spannung 0 zwischen den Klemmen der Stromversorgungsquelle (11) einen Widerstand (37) aufweist, der mit der Parallelschaltung einer Zenerdiode (39) mit der Spule (3&a) eines ersten elektromechanischen Relais in Reihe geschaltet ist, daß die Schaltung zur Abtastung der Spannung an der Impedanz (33öjden bei Normalbetrieb offenen Kontakt (38ft; des ersten Relais enthält, der mit der Spule (40a; des zweiten elektromechanischen Relais in Reihe geschaltet ist und daß die Schaltungsanordnung, die auf eine Verminderung der Spannung zwischen den Klemmen der Stromversorgungsquelle auf 0 ebenso wie auf die Spannung an der Impedanz {33b) anspricht, die Kontakte (40i>; des zweiten Relais enthält, die mit der Stromversorgungsquelle (11) 'verbunden sind,
4. 4. Kurzschlußbeseitigungseinrichtung für Stromversorgungsschaltungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Abtasten der Spannung 0 zwischen den Klemmen der Stromversorgur.gsquel-Ie (11) einen Widerstand (44) aufweist, der mit einer Zenerdiode (43) in Reihe geschaltet ist, daß die Schaltung zur Abtastung der Spannung an der Impedanz (336J eine Widerstands-ZenerJiodenschaltung (48,49) aufweist, daß die Schaltungsanordnung, die auf eine Verminderung der Spannung zwischen den Klemmen der Stromversorgungsquelle auf 0 und auf die Spannung an der Impedanz (33b) anspricht, einen Differenzverstärker (45) aufweist, der ein Ausgangssignal erzeugt, welches an die Stromversorgungsquelle (11) übertragen wird (54p, 54sJL