DE1948696C3

DE1948696C3 - Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Halbleiterwechselstromversorgungsaggregat auf ein gleichartiges Ersatz-Aggregat im Falle einer Störung

Info

Publication number: DE1948696C3
Application number: DE19691948696
Authority: DE
Inventors: Horst 4785 Belecke Scholz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-09-26
Filing date: 1969-09-26
Publication date: 1981-08-13
Also published as: DE1948696B2; DE1948696A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Halbleiterwechselstromversorgungsaggregat auf ein gleichartiges Ersatzaggregat im Falle einer Störung, wobei diese im Gleichlauf gehalten sind und bei dem zwischen Verbraucher und jedem der beiden Aggregate eine Reihenschaltung eines Energiespeichers, eines elektronischen Schalters und eines Schaltschützes liegt, sowie mittels Überwachungsorgane, die bei Störung des Stromversorgungsaggregates den Verbraucher an ein Bereitschaftsnetz oder das Ersatzaggregat umschalten und daraufhin vom gestörten Aggregat trennen.

Durch BE-PS 7 26 248 ist ein Umschaltverfahren mit den vorangehend angegebenen Merkmalen bekannt Nach diesem Verfahren wird in einem Störungsfall ein

lü Umschalten des Verbrauchers von einem regulären Wechselstromversorgungsaggregat auf ein gleichartiges Ersatzaggregat ermöglicht, bei dem die Ablösung der Versorgungsspannung oder des Versorgungsstromes durch die Ersatzspannung oder den Ersatzstrom

H praktisch unterbrechungsfrei erfolgt. Auch das Rückumschalten des Verbrauchers auf das wieder betriebsbereite reguläre Versorgungsaggregat kann nach diesem Verfahren vorgenommen werden. Die Überwachungsorgane sind zu diesem Zweck so eingerichtet, daß sie auf das Wiederkehren der Versorgungsspannung des regulären Versorgungsaggregates ansprechen und sodann ein überlapptes Schalten der in Reihenschaltung zwischen dem Verbraucher einerseits und den Aggregaten sowie einem Bereitschaftsnetz andererseits angeordneten elektronischen Schalter und Schaltschütze steuern, wodurch der Verbraucher vom Ersatzaggregat beispielsweise über das Bereitschaftsnetz an das reguläre Aggregat umgeschaltet werden kann.

Nun hat sich gezeigt, daß bei diesem Rückumschalten die Wechselspannung am Verbraucher vorübergehend unerwünscht absinken kann. Wird nämlich der Verbraucher von einem bei Belastungsänderung spannungskonstanten Netz auf ein spannungsnachgebendes Stromversorgungsaggregat, dessen Spannung daher nachgeregelt werden muß, geschaltet, dann liegt die Verbraucherspannung oft eine nicht erwünscht lange Zeit unterhalb der Sollspannung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, wodurch beim Rückumschaltvorgang das Absinken der Verbraucherspannung sowie auch die Zeitdauer ihres Nachregelns auf Sollwert in Grenzen gehalten wird, wobei unter Verwendung eines Zusatzbelastungs- oder Vorwiderstandes, der mittels eines Überbrückungsschützes im Stromkreis zu- und

Ί5 abschaltbar ist. eine stufenweise Belastungsänderung vorgenommen wird.

Es wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Zurückschalten des Verbrauchers von dem Ersatzaggregat oder Bereitschaftsnetz auf das

¹JO wieder betriebsbereite Halbleiterwechselstromversorgungsaggregat zunächst der elektronische Schalter und das Schaltschütz, die dem Versorgungsaggregat in Reihenschaltung mit dem Energiespeicher nachgeordnet sind, geschlossen werden und gleichzeitig ein

Überbrückungsschütz eines Zusatzbelastungswiderstands, der mit dem elektronischen Schalter und dem Schaltschütz in Reihenschaltung dem Bereitscnaflsnetz nachgeordnet ist, für eine stufenweise Belastungsänderung des Stromversorgungsaggregates geöffnet wird und sodann dieser netzseitige elektronische Schalter im Minimum des abklingenden Stromes aus dem spannungskonstanten Netz bei einem Stromnulldurchgang geöffnet wird.

Ist der aus einem Wechselstromnetz ersatzweise gespeiste Verbraucher direkt über ein sogenanntes Netzschaltschütz, wie durch BE-PS 7 26 248 bekannt, mit dem Netz verbunden, das eine aus einem netzseitigen elektronischen Schalter, einem Zusatzbela-

stungswiderstand und einem Netzschütz gebildete Reihenschaltung überbrückt, so wird davon gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung beim Zurückumschalten auf ein betriebsbereites Stromversorgungsaggregat in der Weise Gebrauch gemacht, diß zunächst das Schaltschütz und der elektronische Schalter, die dein Stromversorgungsaggregat in Reihenschaltung nachgeordnet sind, geschlossen werden und gleichzeitig auch der zuvor geöffnete elektronische Schalter der Reihenschaltung, die dem Wechselstromnetz nachgeordnet ist, geschlossen wird, und daß anschließend das zuvor geschlossene Notschaltschütz und das Überbrükkungsschütz des Zusatzbelastungswiderstandes geöffnet werden und sodann der netzseitige elektronische Schalter im Minimum des abklingenden Stromes aus dem spannungskonstanten Netz bei einem Stromnulldurchgang geöffnet wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei oder mehrere in der Reihenschaltung des elektronischen Schalters und des Schaltschützer die dem Wechselstromnetz nachgeordnet ist, in Reihe angeordnete Zusatzbelastungswiderstände zu verwenden, welchen je ein Überbrückungsschütz zugeordnet ist, die während des Abklingens des Stromes aus dem Netz nacheinander geöffnet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 1 und 2 näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine aus einem Normalversorgungs-Wechselrichter und einem Wechselstrombereitschaftsnetz bestehende Wechselstromversorgungsanlage;

F i g. 2 veranschaulicht den Rückumschaltvorgang anhand von drei Diagrammen a) bis c), die den zeitlichen Verlauf der Verbraucherspannung und des einem Bereitschaftsnetz sowie dem Wechselrichter entnommenen Verbraucherstromes darstellt.

In Fig. 1 ist der Wechselrichter 1, dessen Energiespeicher mit 4, das Bereitschaftsnetz mit 2, der Verbraucher mit 3, der wechselrichterseitige elektronische Schalter mit 9, das dem Wechselrichter 1 zugeordnete Schaltschütz mit 8, der netzseitige elektronische Schalter mit 7, der Zusatzbelastungswiderstand mit R, dessen Überbrückungsschütz mit Sr, das Netzschütz mit 11 und das Notschaltschütz mit 12 bezeichnet. Die elektronischen Schalter 7 und 9 bestehen aus je zwei antiparallelgeschalteten Thyristoren pro Netzphase.

In F i g. 2 bedeuten:

U] die Verbraucherspannung, s. Diagramm a);

/2 der dem Bereitschaftsnetz entnommene Verbraucherstrom, s. Diagramm b);

/ι der dem Wechselrichter 1 entnommene Verbraucherstrom, s. Diagramm c).

Die weiteren Bezugszeichen sind im folgenden erläutert.

Infolge einer Störung des Wechselrichters 1 sei der Verbraucher 3 an das Bereitschaftsnetz 2 geschaltet worden. In diesem Zustand (vgl. F i g. 2, Diagramm a) und b) vor dem Zeitpunkt ίο) speist das Bereitschaftsnetz den Verbraucher mit einem über das geschlossene Überbrückungsschütz Sr und den ebenfalls geschlossenen elektronischen Schalter 7 und das Schaltschütz fließenden konstanten Strom i₂ ein, wobei die Verbraucherspannung Uz konstant ist und beispielsweise 220 V beträgt. Im Zeitpunkt fo wird durch ein Signal das Rückumschalten des Verbrauchers vom Bereitschaftsnetz 2 auf den wieder betriebsbereiten Wechselrichter 1, dessen Ausgangsspannung die gleiche Höhe wie H»·· Bereitschaftsnetz hat, eingeleitet Dabei werden gleichzeitig das Schaltschütz 8 und der elektronische Schalter 9 geschlossen, und das Überbrückungsschütz Sr wird geöffnet. Werden das Schaltschütz 3 und der wechselrichterseitige elektronische Schalter 9 etwas früher geschlossen als das Überbrückungsschütz 5« geöffnet wird, so liegt während einer kurzen Zeit At nach dem Beginn des Zurückschaltens noch die volle Spannung des Bereitschaftsnetzes am Verbraucher 3. Beim Einschalten des Zusatzbelastungswiderstandes R sinkt die Verbraucherspannung ein Stück weit ab (vgl. Diagramm a)), der Verbraucherteilstrom k beginnt abzunehmen, während der Wechselrichterstrom i\ von Null ausgehend zunimmt (s. Diagramm c)). Der Widerstand R kann so groß bemessen werden, daß die Verbraucherspannung beispielsweise nicht mehr als 10% absinkt.

Es wurde festgestellt, daß der aus dem Bereitschaftsnetz 2 entnommene Verbraucherteilstrom h den in Diagramm b) dargestellten Verlauf aufweist, d. h., daß er nach einer gewissen Zeit zunächst abklingt. Während dieser Zeit fließt ein nahezu konstanter Gesamtstrom /3.

Das vollständige Abklingen des Verbraucherteilstromes /2 wird nun dazu ausgenutzt, um die antiparallelgeschalteten Thyristoren des netzseitigen elektronischen Schalters 7 in Nulldurchgang des Stromes h selbsttätig zu löschen. Die Zündimpulse für die Thyristoren des elektronischen Schalters 7 werden daher, noch bevor der Strom /2 Null wird, unterbrochen bzw. weggenommen. Es hat sich gezeigt, daß bei Aufrechterhaltung der Zündimpulse der Strom h ähnlich wie der Strom /Ί nach dem Zeitpunkt to wieder zunimmt. Die Zündimpulse

« können in bekannter Weise, z. B. mit Hilfe einer von einem Zeitglied oder einem Stromwandler gesteuerten elektronischen Schalteinrichtung unterbrochen bzw. von den Thyristoren weggenommen werden. Nachdem im Zeitpunkt Λ die Thyristoren des elektronischen Schalters 7 gelöscht worden sind, speist der Wechselrichter 1 den Verbraucher 3, wobei die Verbraucherspannung den gewünschten Sollwert um_c„„ aufweist. Im Zeitpunkt fi ist daher der Zurückschaltvorgang beendet. Nach diesem Zeitpunkt kann dann das Überbrückungsschütz Sr wieder geschlossen werden.

Da nach dem Einschalten des Zusatzbelastungswiderstandes R der Strom /2 vollständig abklingt und die Thyristoren des elektronischen Schalters 7 gelöscht werden, ergibt sich der Vorteil, daß die dynamische Belastung (Belastungsänderung) des Wechselrichters 1 und das Absinken der Verbraucherspannung erheblich geringer werden, als wenn das Rückumschalten ohne

Zusatzbelastungswiderstand vorgenommen würde.

Es können mit dem netzseitigen elektronischen Schalter und dem netzseitigen Schaltschütz auch mehrere Zusatzbelastungswiderstände in Reihe geschaltet sein, welchen je ein Überbrückungsschütz zugeordnet ist, die während des Zeitraumes, in dem der Netzstrom abklingt, einzeln nacheinander hiiizugeschaltet werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch anwendbar zur Umschaltung eines Verbrauchers von einem nachgiebigen Stromversorgungsaggregat auf ein eben solches Ersatzstromversorgungsaggregat, beispielsweise zur Umschaltung von Wechseln hter zu Wechselrichter.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Halbleiterwechselstromversorgungsaggregat auf ein gleichartiges Ersatzaggregat im Falle einer Störung, wobei diese im Gleichlauf gehalten sind und bei dem zwischen Verbraucher und jedem der beiden Aggregate eine Reihenschaltung eines Energiespeichers, eines elektronischen Schalters und eines Schaltschützes liegt, sowie mittels Überwachungsorgane, die bei Störung des Stromversorgungsaggregates den Verbraucher an ein Bereitschaftsnetz oder das Ersatzaggregat umschalten und daraufhin vom gestörten Aggregat trennen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zurückschalten des Verbrauchers von dem Ersatzaggregat oder Berekschaftsnetz auf das witder betriebsbereite Halbleiterwechselstromversorgungsaggregat (1) zunächst der elektronische Schalter (9) und das Schaltschütz (8), die dem Versorgungsaggregat (1) in Reihenschaltung mit dem Energiespeicher (4) nachgeordnet sind, geschlossen werden und gleichzeitig ein Oberbrükkungsschütz (Sr) eines Zusatzbelastungswiderstandes (R), der mit dem elektronischen Schalter (7) und dem Schaltschütz (11) in Reihenschaltung dem Bereitschaftsnetz (N) nachgeordnet ist, für eine stufenweise Belastungsänderung des Stromversorgungsaggregates (1) geöffnet wird und sodann dieser netzseitige elektronische Schalter (7) im Minimum des abklingenden Stromes fa) aus dem spannungskonstanten Netz bei einem Stromnulldurchgang geöffnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, unter Verwendung eines der Reihenschaltung, die dem Bereitschaftsnetz nachgeordnet ist, parallel schaltbaren Notschaltschützes, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Schaltschütz (8) und der elektronische Schalter (9), die dem Stromversorgungsaggregat in Reihenschaltung nachgeordnet sind, geschlossen werden und gleichzei'ig auch der zuvor geöffnete elektronische Schalter (7) der Reihenschaltung, die dem Bereitschaftsnetz nachgeordnet ist, geschlossen wird, und daß anschließend das zuvor geschlossene Notschaltschütz (12) und das Überbrückungsschütz (Sr) des Zusatzbelastungswiderstandes (R) geöffnet werden und sodann der netzseitige elektronische Schalter (7) im Minimum des abklingenden Stromes fa) aus dem spannungskonstanten Netz bei einem Stromnulldurchgang geöffnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung mehrerer in der Reihenschaltung (7, R, 11) in Reihe angeordneter Zusatzbelastungswiderstände (R_n), welchen je ein Überbrükkungsschütz (Sr„) zugeordnet ist, die während des Abklingens des Stromes (i₂) aus dem Netz nacheinander geöffnet werden.