DE1638592C3 - Anordnung zur Schnellentregung eines induktiven Stromverbrauchers - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Schnellentregung eines induktiven Stromverbrauchers, der über einen Stromrichter mit gesteuerten Ventilen an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, mit mindestens einem Kondensator, der über einen Schalter dem Gleichstromausgang des Stromrichters parallel schaltbar ist.

Es ist aus der f 1 anzösischen Patentschrift 13 11 479 bekannt, daß die gesteuerten Ventile eines Stromrichters dadurch gelöscht werden können, daß ein am Eingang des Stromrichters liegender Kondensator über ein gesteuertes Hilfsventil in Sperrichtung der Ventile entladen wird. Eine solche Anordnung benötigt eine Hilfsspannung zur Aufladung des Kondensators.

Aus der deutschen Patentschrift 7 34 822 ist es bekannt, zur Schnellentregung einer vom Arbeitsstrom durchflossenen Erregerspule dieser über einen Schalter einen Kondensator parallel zu schalten, welcher über die Betriebsspannungsquelle (vgl. F i g. 3) oder über eine zusätzliche Spannungsquelle (vgl. F i g. 8) min einer zur Betriebsspannung entgegengesetzten Polarität aufgeladen wird. Zur Einleitung der Schnellentregung wird der Schalter geschlossen, so daß sich der Kondensator mit einem Strom, der iii Gegenrichtung zum Arbeitsstrom fließt, über die Erregerspule entladt

Zs der deutschen Auslegeschrift 10 99 062 ist es schließlich bekannt, zwei in gegenüberliegenden Zweieen einer Brückenschaltung angeordnete Kondensatoren zunächst in Hintereinanderschaltung aus einer Gleichspannungsquelle zu laden und anschließend in Parallelschaltung durch Zündung von zwei in den anderen beiden Zweigen der Brückenschaltung angeordneten Ventilen auf eine Last zu entladen. An der Last steht hierbei nur die halbe Spannung der Gleichspannungsquelle zur Verfügung, so daß eine solche Schaltung als Anordnung zur Schnellentregung wenig geeignet ist .

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte Anordnung so auszugestalten, daß man bei der Aufladung des Kondensators ohne besondere Spannungsquelle auskommt und daß im Störungsfall eine Entladung dennoch ohne Verzögerung durch Ladewiderstände vonstatten gehen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Gleichstromausgangsklemmen des Stromrichters über zwei für die Löschung der gesteuerten Ventile bemessene Kondensatoren miteinander verbunden sind, die jeweils in gegenüberliegenden Brükkenzweigen einer Brückenschaltung angeordnet sind, und daß in den beiden anderen Brückenzweigen jeweils ein Ladewiderstand und in der Brückendiagonale ein im Störungsfall durchgesteuertes Ventil enthalten ist.

Während des Betriebes des Stromrichters werden die Kondensatoren über die Ladewiderstände aus dessen Ausgangsspannung aufgeladen. Eine besondere Spannungsquelle für die Aufladung ist also nicht erforderlich. Im Störungsfall (z. B. bei Ausfall der Netzwechselspannung) wird das gesteuerte Ventil gezündet, und die dadurch in Reihe geschalteten Kondensatoren entladen sich über die gesteuerten Ventile des Stromrichters so daß diese erlöschen. Im Entladeweg der Kondensatoren liegt dabei keiner der beiden Ladewiderstände, so daß die Löschung unverzögert vonstatten geht. Anschließend laden sie sich weiter um über den induktiven Stromverbraucher, beispielsweise die Erregerwicklung einer elektrischen Maschine, so daß dieser in wenigen Millisekunden entregt wird. Auch hierbei sind die Ladewiderstände nicht beteiligt. Wird der Stromrichter wieder in Betrieb genommen, so erhalten die Kondensatoren wieder eine zur Löschung der Ventile des Stromrichters geeignete Ladung.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.

Ein elektrischer Stromverbraucher 2, beispielsweise die Erregerwicklung einer elektrischen Maschine oder eines Elektromagneten für einen Nennstrom /von beispielsweise 200 A bei einer Gleichspannung von beispielsweise 350 V, ist an die Gleichstromausgangsklemmen P und N eines Stromrichters 3 mit gesteuerten Ventilen 4, insbesondere Thyristoren, angeschlossen, der von einem Wechselspannungsnetz mit den Phasen R, Sund Tgespeist werden soll.

Ist als Stromverbraucher 2 beispielsweise die Erregerwicklung des Wellengenerators eines Schiffes vorgesehen, der über eine Umrichteranordnung das Drehstrom-Bordnetz speist, so muß bei einer Störung im Bordnetz oder bei einem Kurzschluß im Umrichter die Erregung des Generators ohne Verzögerung auf

Null gebracht werden. Zu diesem Zweck ist dem Gleichstromausgang des Stromrichters 3 eine Anordnung von Kondensatoren 5, 6 und 7 in Reihe mit gesteuerten Ventilen, insbesondere Thyristoren 8 und 9, parallel geschaltet. Die Thyristoren 8 und 9 sind jeweils in der Diagonale einer Brückenschaltung 10 bzw. 11 angeordnet, in deren gegenüberliegenden Brückenzweigen jeweils einer der Kondensatoren 5 bzw. 6 bzw. 7 angeordnet ist Die anderen Brückenzweige enthalten jeweils einen Ladewiderstand 13 bis 16.

Während des Betriebes des Stromrichters 3 werden die Kondensatoren 5 bis 7 von einem Teil des Gleichstromes über die Ladewiderstände 13 bis 16 aufgeladen. Die Kapazität der Kondensatoren 5 bis 7 von beispielsweise jeweils 1000 μΡ ist entsprechend gewählt. Werden im Störungsfal! die Thyristoren 8 und 9 von einer geeigneten Schutzeinrichtung gezündet, so sind die Kondensatoren 5 bis 7 über die Thyristoren 8 und 9 miteinander in Reihe geschaltet, und die Reihenschaltung ist dem Ausgang des Stromrichters 3 sowie dem Stromverbraucher 2 parallel geschaltet. Am Gleichrichterausgang liegt somit die Summe der Spannungen der Kondensatoren 5 bis 7. Diese entladen sich nach der Zündung der Thyristoren 8 und 9 über die stromführenden Ventile 4 des Stromrichters 3, so daß diese sofort erlöschen. Zur Begrenzung des Stromanstiegs kann der Entladekreis vorteilhafterweise noch eine Begrenzungsdrossel 18 enthalten.

Nach dem Erlöschen der Ventile 4 lädt der Strom, der infolge der Induktivität des Stromverbrauchers 2 weiterfließt, die Kondensatoren 5 bis 7 um. Er kommutiert dann auf einen Widerstand 21, der auch ein Varistor sein kann und in einem Parallelstrompfad angeordnet ist. Der Strom im Stromverbraucher 2 klingt entsprechend der Größe der Induktivität und der Größe des eingefügten Widerstandes 21 ab.

Mit einem Varistor oder einem ähnlichen spannungsabhängigen Element als Widerstand 21 im Parallelstrompfad erhält man eine annähernd konstante Gegenspannung. Mil dieser Anordnung wird eine Spannungsspitze nach dem Erlöschen der Ventile 4 des Stromrichters 3 weitgehend vermieden. Die Kondensatoren 5 bis 7 brauchen deshalb nicht die volle Feldenergie nach dem Erlöschen der Ventile 4 aufzunehmen, und ihre Kapazität kann entsprechend gering gehalten werden.

Falls die Gleichspannung Nulldurchgänge enthalten kann, was im allgemeinen bei ungenügender Glättung oder im Wechselrichterbetrieb des Stromrichiers 3 der Fall ist, kann zweckmäßigerweise in Reihe mit den Ladewiderständen 13 bis 16 jeweils noch ein ungesteuertes Ventil 23 bis 26 angeordnet sein. Diese Anordnung hat denVorteil, daß die Kondensatoren 5 bis 7 jeweils annähernd auf den Scheitelwert der gesteuerten Gleichspannung aufgeladen werden. Somit ist die Schnellentregung des Stromverbrauchers 2 auch beim Gleichspannungsmittelwert Null am Ausgang des Stromrichters 3 möglich.

Im Ausführungsbeispiel ist eine Anordnung mit drei Kondensatoren 5 bis 7 vorgesehen. Unter Umständen würde auch eine Anordnung mit den beiden Kondensatoren 5 und 6 der Brückenschaltung 10 zur Erzielung des technischen Effektes ausreichen. Eine Anordnung mit den dargestellten drei Kondensatoren 5 bis 7 unter Umständen noch mit weiteren Kondensatoren hat aber den Vorteil, daß im Zündzeitpunkt der Ventile 8, 9 die Scheitelspannung des Stromrichters 3 wesentlich überschritten wird und somit die Löschung der Ventile 4 und die Schnellentregung des Stromverbrauchers 2 auch bei geringer Aussteuerung der Ventile 4 sichergestellt ist.

Ein besonderer Vorteil der Anordnung nach der Erfindung besteht darin, daß durch entsprechende Bemessung der Ladewiderstände 13 bis 16 eine Ladezeit der Kondensatoren 5 bis 7 erreicht werden kann, die kürzer ist als die Aufbauzeit des Feldes im Stromverbraucher 2. Die Anordnung ist somit nach einem Störungsfall sofort wieder betriebsbereit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Anordnung zur Schnellentregung eines induktiven Stromverbrauchers, der über einen Stromrichter mit gesteuerten Ventilen an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, mit mindestens einem Kondensator, der über einen Schalter dem Gleichstromausgang des Stromrichters parallel schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromausgangsklemmen (P, N) des Stromrichters (3) über zwei für die Löschung der gesteuerten Ventile (4) bemessene Kondensatoren

   (5,6) miteinander verbunden sind, die jeweils in gegenüberliegenden Brückenzweigen einer Brückenscha'tung (10) angeordnet sind, und daß in den beiden anderen Brückenzweigen jeweils ein Ladewiderstand (13,14) und in der Brückendiagonale ein im Störungsfall durchgesteuertes Ventil (8) enthalten ist. *>

   2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den Widerständen (13, 14) jeweils ein in Flußrichtung des Gleichstromes gepoltes ungesteuertes Ventil (23 bis 26) vorgesehen ist.

   3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromausgangsklemmen (P, N) des Stromrichters (3) über eine Reihenschaltung eines Widerstandes (21) mit einem in Sperrichtung des Gleichstromes gepolten ungesteuerten Ventil (20) miteinander verbunden sind.

   4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstand (21) ein spannungsabhängiger Widerstand vorgesehen ist.

   5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kondensatoren (5, 6) in einem Brückenzweig einer weiteren Brückenschaltung (11) mit gleichem Aufbau angeordnet ist, derart, daß nach dem Zünden der gesteuerten Ventile (8,9) in den beiden Brückendiagonalen die Reihenschaltung der Kondensatoren (5 bis

   7) an die Gleichstromausgangsklemmen (P, N) des Stromrichters (3) angeschlossen ist.