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DE4040247A1 - Schnellabschaltende stromrichter-gleichstromversorgung - Google Patents

Schnellabschaltende stromrichter-gleichstromversorgung

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Publication number
DE4040247A1
DE4040247A1 DE19904040247 DE4040247A DE4040247A1 DE 4040247 A1 DE4040247 A1 DE 4040247A1 DE 19904040247 DE19904040247 DE 19904040247 DE 4040247 A DE4040247 A DE 4040247A DE 4040247 A1 DE4040247 A1 DE 4040247A1
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DE
Germany
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fast
power supply
supply according
switching converter
parallel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19904040247
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English (en)
Inventor
Friedrich-Werner Dr Ing Thomas
Wolfgang Dipl Ing Sperzel
Horst Dipl Ing Landwehr
Johann Stuermer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Original Assignee
Leybold AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Leybold AG filed Critical Leybold AG
Priority to DE19904040247 priority Critical patent/DE4040247A1/de
Publication of DE4040247A1 publication Critical patent/DE4040247A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
    • H02H9/047Free-wheeling circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/125Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for rectifiers
    • H02H7/1257Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for rectifiers responsive to short circuit or wrong polarity in output circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/1552Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a biphase or polyphase arrangement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei elektrischen Verbrauchern, die über Stromversorgungen mit elektrischer Energie ver­ sorgt werden, treten bisweilen Kurzschlüsse auf, die dann, wenn keine besonderen Maß­ nahmen getroffen werden, zu Zerstörungen führen können. Besonders schwerwiegend sind diese Zerstörungen, wenn sie bei teuren Elektronenstrahlkanonen, Sputterkathoden oder Hochspannungs-Staubfilteranlagen auftreten.
Durch kurzzeitiges Ausschalten der Stromversorgung lassen sich diese Kurzschlüsse besei­ tigen, wobei die Unterbrechungszeit gerade so groß gewählt wird, daß die Entionisierung der Kurzschlußstrecke im Verbraucher erfolgt ist. Die Dauer der Unterbrechungszeit wird entweder aufgrund von Erfahrungswerten festgelegt oder meßtechnisch durch Erfassen der Beendigung des Stromflusses zum Verbraucher bestimmt.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei, daß beim Auftreten von Kurzschlüssen während des Betriebs keine Zerstörungen in der Stromversorgung hervorgerufen werden oder Sicher­ heitsorgane, wie Sicherungen oder Schutzschalter, ansprechen, welche die Unterbre­ chungszeit wesentlich verlängern oder den Betrieb völlig unterbrechen.
Werden für die Gleichstromversorgung Stromrichter eingesetzt, so werden diese Strom­ richter in der Regel durch Leistungshalbleiter gebildet. Der am meisten eingesetzte Leistungshalbleiter ist dabei der Thyristor.
Für die Gleichstromversorgung aus einem Drehstromnetz wird oft die Drehstrombrücken­ schaltung verwendet, bei der das Drehstromnetz an einer Dreieckschaltung liegt, während eine Sternschaltung mit ihren Ausgängen an einer Thyristor-Brücke liegt (F.Zach: Leistungselektronik, 2. Auflage, 1988, S. 558, Tafel 6.1, B6-Schaltung). Diese Drehstrom­ brückenschaltung ist auf das Netz synchronisiert und entnimmt diesem die erforderliche Leistung unmittelbar, d. h. ohne Zwischenverarbeitung durch einen Gleichstromzwischen­ kreis. Anstelle einer Thyristor-Brückenschaltung kann auch eine Brückenschaltung aus Dioden verwendet werden, wobei dann eine Drehstrom-Stellerschaltung (F. Zach, a. a. O., S. 203) der Dreieckschaltung oder einer Eingangs-Sternschaltung (R. Jäger: Leistungs­ elektronik, Grundlagen und Anwendungen, 2. Auflage, S. 71, Bild 4.15) ist. Diese Steller­ schaltung weist ihrerseits Thyristoren auf.
In beiden Fällen fließt ohne Anwendung einer Zwangslöschung beim Abschalten eines Thyristors der Strom so lange, bis er aufgrund des Nulldurchgangs der Netzspannung zu Null wird. Bis dieser Nulldurchgang auftritt, können bis zu 10 ms vergehen. Dies ist für manche Verbraucher zu lange. Bei Sputterplasmen, Elektronenstrahlkanonen und Elektro­ nenstrahlröhren können während 10 ms bereits irreparable Schäden auftreten, weshalb für diese Verbraucher eine sofortige Abschaltung, d. h. eine Abschaltung innerhalb von ca. 10 µs angestrebt wird.
Um Thyristoren bereits vor dem Nulldurchgang der Netzspannung abschalten zu können, ist es bekannt, eine sogenannte Zwangslöschung durchzuführen. Hierbei wird eine entspre­ chend aufbereitete Gegenspannung an einen Thyristor gelegt, wodurch der Thyristorstrom praktisch sofort erlischt.
Eine schnelle und direkte Abschaltung einer Stromversorgung ist auch mittels abschalt­ barer Leistungshalbleiter möglich, beispielsweise mittels Gate-Turn-Off-Thyristoren (GTOs) oder mittels Isolated-Gate-Bipolar-Transistoren (IGBTs).
Es ist bereits eine Einrichtung für die Stromversorgung bekannt, bei welcher der Stromfluß sehr schnell mittels GTO-Thyristoren gesperrt wird (EP-A2-02 49 083 = US-A 47 87 023). Diese GTO-Thyristoren bilden hierbei Steller, die vor die Phasen des Dreiecks einer Dreieck-Stern-Schaltung geschaltet sind. Mittels Meßfühlern, die auf Überströme auf der Wechselstrom-Primärseite ansprechen, werden diese GTO-Thyristoren gesteuert.
Ein grundsätzliches Problem bei der Schnellabschaltung mittels GTOs, IGBTs oder ähn­ lichen Schaltelementen besteht in der Beherrschung der von den induktiven Teilen der Schaltung erzeugten Überspannungen, die zur Zerstörung von Leistungshalbleitern und signalverarbeitenden Halbleitern führen können.
Weiterhin ist ein Hochspannungsgleichrichter bekannt, der im Zusammenhang mit PVD- Beschichtungsprozessen verwendbar ist und ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein kann (EP-A1-03 83 962) . Jede Stufe weist hierbei einen Gleichrichter mit nachgeschaltetem Glättungskondensator, einen zur Regelung der Ausgangsspannung dienenden ersten Schal­ ter, eine zur Glättung der Stromwelligkeit bestimmte Drossel, einen zur Glättung der Aus­ gangsspannung bestimmten Kondensator und einen in Abhängigkeit von auftretenden Überströmen gesteuerten zweiten Schalter auf. Über den Ausgang einer solchen Stufe ist jeweils eine Freilaufdiode geschaltet, und die Glättungsdrossel ist durch den jeweiligen zweiten Schalter auf einen ersten Freilaufkreis umschaltbar, wobei vor jeder Abschaltung des jeweiligen zweiten Schalters der zugehörige erste Schalter für eine vorbestimmte kurze Zeitdauer in den leitenden Zustand gebracht und dann abgeschaltet wird.
Nachteilig ist bei diesem Hochspannungsgleichrichter, daß die zur Glättung der Stromwel­ ligkeit bestimmte Drossel im Betrieb starke Geräusche entwickelt. Außerdem treten bei Frequenzen, die höher als 1 kHz liegen, erhöhte Verlustleistungen auf. Hinzu kommt, daß der technische Aufwand durch die Verwendung von drei getrennten Stufen relativ hoch ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, für sehr schnell abschaltende Stromversorgungen eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine Zerstörung von Halb­ leitern in diesen Stromversorgungen mit geringem technischen Aufwand verhindert.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß es trotz einer Schnellabschaltung und trotz vorhandener Induktivitäten, in denen sich Überspannungen bilden können, nicht zu Zerstörungen von Halbleitern kommt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im fol­ genden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schnellabschaltende Stromversorgung mit einer Ausgangsgleichspannung kleiner als ca. 1000 Volt;
Fig. 2 eine Variante der schnellabschaltenden Stromversorgung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine schnellabschaltende Stromversorgung mit einer hohen Ausgleichs­ spannung;
Fig. 4 eine Variante der Stromversorgung gemäß Fig. 3.
In der Fig. 1 ist eine Drehstrombrückenschaltung 1 dargestellt, deren drei Eingänge 2 bis 4 an einer nicht dargestellten Drehstromquelle liegen. Die drei Eingänge sind mit den drei Phasen 5 bis 7 einer Dreieckschaltung 8 verbunden, welche die Primärwicklung eines Transformators bildet, dessen Sekundärwicklung drei im Stern geschaltete Phasen 9 bis 11 besitzt. Jede dieser Phasen 9 bis 11 ist mit der Drehstrombrückenschaltung 1 verbunden, die aus drei Parallelzweigen besteht, von denen jeder Zweig zwei in Reihe geschaltete Thyristoren 12, 13; 14, 15; 16, 17 aufweist. Im einzelnen ist die Phase 9 zwischen die Kathode des Thyristors 12 und die Anode des Thyristors 13 gelegt, während die Phase 10 an die Verbindungsleitung zwischen der Kathode des Thyristors 14 und der Anode des Thyristors 15 angeschlossen ist. Die Phase 11 liegt dagegen an der Verbindungsleitung zwischen der Kathode des Thyristors 16 und der Anode des Thyristors 17. Parallel zum Ausgang der Drehstrombrückenschaltung 1 liegt eine Diode 18, und zwar derart, daß ihre Anode einerseits mit den Anoden der Thyristoren 12, 14, 16 und andererseits mit einem Anschluß einer Drossel 19 verbunden ist, deren anderer Anschluß mit einem Kondensator 20, einem Thyristor 21 und einem weiteren Thyristor 22 in Verbindung steht. Die Kathode der Diode 18 liegt einerseits an den Kathoden der Thyristoren 13, 15, 17 und andererseits an dem zweiten Anschluß des Kondensators 20 sowie an einem Widerstand 23, der mit der Anode des Thyristors 22 verbunden ist. Parallel zum Thyristor 21 ist ein Widerstand 24 geschaltet, dessen mit der Anode des Thyristors 21 verbundener Anschluß an der Anode einer Diode 25 liegt, deren Kathode mit dem Widerstand 23 verbunden ist. Parallel zu dieser Diode 25 steht an den Anschlüssen 26, 27 die Gleichspannung U an, wobei der An­ schluß 27 positive und der Anschluß 26 negative Polarität aufweist. Die von der Gleich­ spannung U gespeiste Last ist durch einen Widerstand 28 und eine Induktivität 29 gekenn­ zeichnet.
Bei Störungen auf der Seite der Last 28, 29, z. B. bei einem Kurzschluß, wird über den schnellen Schalter, z. B. den GTO-Thyristor 21 abgeschaltet. Die Abschaltung erfolgt hier­ bei durch eine nicht dargestellte Anordnung, die z. B. derjenigen gemäß EP-A2-02 49 083 entspricht und die mit dem Gate des Thyristors 21 verbunden ist. Bei Bedarf wird ein Ent­ ladeschalter gezündet, bei dem es sich um den normalen Thyristor 22 handelt, und über den Widerstand 23 sämtliche Energiespeicher entladen. Der Kondensator 20 entlädt sich direkt auf den Widerstand 23, während sich die Drossel 19 über die Freilaufdiode 18 auf den Widerstand 23 entlädt. Obwohl die Thyristor-Drehstrombrückenschaltung 1 gleichzei­ tig mit dem Ausschalten des GTO-Thyristors 21 und dem Einschalten des Entladeschal­ ters 22 ausgeschaltet wird, fließt über die Brückenschaltung 1 noch ein Reststrom bis zu seinem Nullwerden über den Widerstand 23. Damit kann sich auch die magnetische Ener­ gie des Transformators 5 bis 7, 9 bis 11 entladen, d. h. der Aufwand für die Überspan­ nungsbeschaltung wird verringert. Der Widerstand 23 wird so dimensioniert, daß er nie­ derohmiger als die Nennlast ist und die Entladeenergien während der Entladezeiten von Transformator 5 bis 7, 9 bis 11, Drossel 19 und Kondensator 20 aushält. Zur zusätzlichen Sicherheit wird der Kondensator 20 so dimensioniert, daß er die Energie der Drossel 19 aufnehmen kann; gemäß 1/2 LJ2=1/2 CU2 muß C also mindestens L·J2/U2sein. Zur Entlastung des Ausgangskreises bei der Schnellabschaltung dient die Freilaufdiode 25.
Eine Drossel 90, die entweder durch die Leitungsinduktivität oder durch eine konkrete Drossel zwischen dem Kondensator 20 und den Schaltern 21, 22 dargestellt wird, dient da­ zu, den Entladestrom vom Kondensator 20 auf die ist 28, 29 zu begrenzen.
Nach dem Wiedereinschalten des GTO-Thyristors 21 werden alle Speicher wieder aufgela­ den und die Ausgangsleistung wird wieder von Null aus über die Thyristor-Drehstrom­ brückenschaltung 1 hochgeführt.
In der Fig. 2 ist eine Variante der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 dargestellt. Bauele­ mente, die in ihrer Wirkungsweise Bauelementen der Fig. 1 entsprechen, sind in der Fig. 2 mit denselben Bezugszählen versehen. Parallel zur Drossel 19 ist ein GTO-Thyristor 34 geschaltet, und zwar derart, daß seine Kathode mit dem Kondensator 20 und der Kathode des GTO-Thyristors 21 in Verbindung steht. Dieser GTO-Thyristor 34 dient dazu, zu ver­ hindern, daß die Drossel 19 Überspannungen erzeugt. Er wird bei einer Störung auf der Lastseite mit dem Löschen bzw. Öffnen des Thyristors 21 durchgeschaltet. Erfolgt mit der Abschaltung des Thyristors 21 auch das Abschalten der Drehstrombrücke 12 bis 17, so wird zur Entlastung des Transformators 5 bis 7, 9 bis 11 eine Entladestrecke mit einem Schalter 35, der ein GTO-Thyristor sein kann, und ein Entladewiderstand 36 eingeschaltet.
Die Reihenschaltung von Schalter 35 und Widerstand 36 liegt parallel zur Diode. Es ist aber auch möglich, diese Reihenschaltung parallel zum Kondensator 20 zu legen, wie dies gemäß Fig. 1 geschehen ist. Im letzten Fall entlädt sich der Transformator über die Drossel 19, während er sich sonst vor der Drossel entlädt. Der Entladeschalter 35 bzw. 22 wird gleichzeitig mit dem Freilaufschalter 34 gezündet.
Um beim Einschalten der Entladestrecke 35, 36 bzw. 22, 23 gegebenenfalls das Entladen des Kondensators 20 zu verhindern, wird ein Entladeschalter 38 hierbei ausgeschaltet. Der Entladeschalter 38 und eine hierzu parallel geschaltete Ladediode 39 werden nicht benö­ tigt, wenn auf die Entladung des Kondensators 20 mittels der Entladestrecke 35, 36 bzw. 22, 23 verzichtet wird. Zur Vermeidung von Überspannungen am Transformator 7 bis 9, 9 bis 11 muß ein geeignetes Entladenetzwerk eingesetzt werden, wie es weiter unten im Zu­ sammenhang mit den Fig. 4 und 5 noch beschrieben wird.
Zur Entlastung des Ausgangskreises bei der Schnellabschaltung dient die Freilaufdiode 25.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 sind somit im Unterschied zur Schaltungs­ anordnung gemäß Fig. 1 die elektrischen und magnetischen Energiespeicher wie Konden­ sator 20 und Drossel 19 nach dem Wiedereinschalten des Halbleiterschalters 21 nach einem Störfall noch geladen.
Das Aufschalten der geladenen Speicher auf die Last 28, 29 kann je nach Art des Ver­ brauchers vorteilhaft oder nachteilig sein. Unabhängig davon, ob die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 zum Einsatz kommt, ist eine Prüfung des Zustandes des Ver­ brauchers 28, 29 vor dem Wiederzuschalten sinnvoll. Es können verschiedene Kriterien herangezogen werden, die von der Art des Verbrauchers abhängen. Schaltet man beispiels­ weise parallel zum Schalter 21 den Widerstand 24 und mißt man den Strom zum Verbrau­ cher 28, 29 oder die Spannung an den Ausgangsklemmen 26, 27 über einen Widerstand 91, bevor der Schalter 21 wieder geschlossen wird, so kann festgestellt werden, ob der Verbraucher noch einen Kurzschluß darstellt oder seinen Normalzustand wieder erreicht hat.
In der Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, welche für besonders hohe Aus­ gangsspannungen geeignet ist. Unter besonders hohen Ausgangsspannungen werden hier­ bei Gleichspannungen von im wesentlichen mehr als 1000 Volt verstanden. An die Aus­ gangsseite des Transformators 5 bis 7, 9 bis 11, der dem Transformator gemäß Fig. 1 und 2 entspricht, ist eine aus Diode 40 bis 45 bestehende Drehstrombrückenschaltung 46 ange­ schlossen, während jede Phase 5 bis 7 der Eingangsseite des Transformators 5 bis 7, 9 bis 11 an jeweils einem Steiler 47 bis 49 liegt, der aus zwei antiparallel geschalteten GTO- Thyristoren 50, 51; 52, 53; 54, 55 besteht. Eine ähnliche Schaltungsanordnung ist bereits in der EP-A2-02 49 083 dargestellt und beschrieben.
Mit der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 wird angestrebt, auf der Hochspannungsseite möglichst nur passive Bauelemente zu verwenden. Die steuernden und schaltenden Leistungshalbleiter 50 bis 55 befinden sich auf der Niederspannungsseite.
Die Steiler 47 bis 49 übernehmen sowohl die Spannungseinstellung als auch die Schnell­ abschaltung. Der Transformator 5 bis 7, 9 bis 11 wird über ein Entlastungsnetzwerk 56 vor Überspannungen geschützt, das aus einem Brückengleichrichter 57 mit parallelgeschalte­ ten Kondensatoren 58 und Widerstand 59 besteht. Die Drossel 19 entlastet sich über die Dioden 40 bis 45 auf den Kondensator 20, der so dimensioniert ist, daß er den maximalen Energieinhalt der Drossel 19 übernehmen kann. Die Freilaufdiode 60 entlastet gegebenen­ falls den Lastkreis, der in der Fig. 3 nicht dargestellt ist, so daß dessen Entlastungsstrom nicht über die Dioden 40 bis 45 mit der Drossel 19 als Hindernis fließen muß. Der parallel zum Kondensator 20 und zur Diode 60 geschaltete Widerstand 61 dient zur Entladung des Kondensators 20. Ein weiteres Entlastungsnetzwerk 62, das aus einer Zweiphasenbrücken­ schaltung 63 und einem hierzu parallelgeschalteten Kondensator 64 und einem ebenfalls hierzu parallelgeschalteten Widerstand 65 besteht, ist unmittelbar an den Ausgang des Gleichrichters 46 angeschlossen.
In der Fig. 4 ist eine Hochspannungsversorgung mit Schnellabschaltung im primären Steuerpunkt eines Transformators 66 dargestellt. Dieser Transformator 66 weist eine im Stern geschaltete Primärseite mit den Wicklungen 67 bis 69 und eine ebenfalls im Stern geschaltete Sekundärseite mit den Wicklungen 70 bis 72 auf. Mit seiner Sekundärseite liegt der Transformator 66 an der Drehstrombrückenschaltung 42 mit den Dioden 40 bis 45. Die auf die Brückenschaltung 42 folgende Beschaltung ist bis zu den Ausgangs­ anschlüssen 26, 27 dieselbe wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 3, so daß auf eine Be­ schreibung dieser Beschaltung verzichtet werden kann.
An die Primärwicklungen 67 bis 69 des Transformators 66 ist eine aus Thyristoren 73 bis 78 bestehende Drehstrombrückenschaltung 79 angeschlossen, die ein Entlastungsnetzwerk 80 aufweist, das aus einem Gleichrichter 81, einem Kondensator 82 und einem Widerstand 83 besteht. Parallel zu diesem Entlastungsnetzwerk 80 liegt ein GTO-Thyristor 84. Von der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich somit die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 im wesentlichen durch die Steuerung der Primärseite des Transformators 66 über die Thyristorendrehstrombrücke 79, wobei der Einsatz des abschaltbaren Leistungs­ halbleiters 84 von besonderer Bedeutung ist.

Claims (23)

1. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung mit einer Gleichstromquelle, mit kapazitiven und/oder induktiven Energiespeichern am Eingang und/oder am Ausgang der Gleichstromquelle sowie mit einem schnellabschaltenden Element zwischen einem Ausgangsanschluß der Gleichstromquelle und dem Eingangsanschluß einer Last, das auf­ grund eines Steuerbefehls geöffnet oder geschlossen werden kann, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gleichstromquelle (1, 8) eine wenigstens bezüglich ihrer Ausgangspannung veränderliche Gleichstromquelle ist, daß das schnellabschaltende Element (21) in Reihe zum Energiespeicher (19) liegt und daß wenigstens ein weiteres Schaltelement (22, 34) vorgesehen ist, das aufgrund eines Steuerbefehls einen Parallelstromkreis (23; 19, 34) für wenigstens einen Energiespeicher (z. B. 19, 20) freigibt.
2. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle aus einer Wechselstromquelle (8, 66) mit an­ geschlossenem steuerbarem Gleichrichter (1, 46, 79) besteht.
3. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Ausgang des Gleichrichters (1) eine Freilaufdiode (12) geschaltet ist.
4. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Ausgangsanschluß (30) des Gleichrichters (1) und einem Anschluß (32) der Last (28, 29) eine Drossel (19) vorgesehen ist, die zur Strom­ glättung und/oder der Stromanstiegsbegrenzung dient.
5. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Schaltelement (22) in Reihe zu einem ohmschen Wider­ stand (23) liegt und daß parallel zu dieser Reihenschaltung (22, 23) ein Kondensator (20) geschaltet ist.
6. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Ausgangsklemmen (26, 27) der Gleichstrom­ versorgung eine Diode (25) geschaltet ist.
7. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Ausgangsklemmen (26, 27) der Gleichstromversor­ gung ein Rußwiderstand (91) geschaltet ist.
8. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (23) niederohmiger als die Nennlast ist.
9. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (20) mindestens soviel elektrische Energie speichern kann, wie die Drossel (19) magnetische Energie speichern kann.
10. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schnellabschaltende Element (21) ein GTO-Thyristor ist.
11. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem GTO-Thyristor (21) ein Widerstand (24) geschaltet ist.
12. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Energiespeicher (19) und dem schnellabschaltenden Element (21) eine Induktivität (90) vorgesehen ist.
13. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Ausgang des Gleichrichters (1) eine Steuerschaltung aus Halbleiterschalter (35) und Widerstand (36) geschaltet ist.
14. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Drossel (19) ein elektronischer Schalter (34) geschaltet ist.
15. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher ein Kondensator (20) ist und daß in Reihe zu diesem Kondensator (20) eine Parallelschaltung aus elektronischem Schalter (38) und Diode (39) geschaltet ist.
16. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromquelle ein an ein Drehstromnetz angeschlossener Drehstromtransformator (5 bis 11; 66) ist.
17. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstromtransformator primärseitig im Dreieck und sekundär­ seitig im Stern geschaltet ist.
18. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung mit einer Gleichstromquelle, mit kapazitiven und/oder induktiven Energiespeichern am Eingang und/oder am Ausgang der Gleichstromquelle sowie mit einem schnellabschaltenden Element, das aufgrund eines Steuerbefehls geöffnet oder geschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle einen Drehstromtransformator (66) enthält, der primärseitig im Stern geschaltet ist, wobei an diese Primärseite eine Thyristor-Wechselstrombrückenschaltung (79) angeschlossen ist und daß der schnellabschaltende Schalter (84) parallel zur Thyris­ tor-Wechselstrombrückenschaltung (79) geschaltet ist.
19. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Thyristor-Wechselstrombrückenschaltung (79) ein Ent­ lastungsnetzwerk (80) geschaltet ist, das einen Gleichrichter (81), einen Kondensator (82) und einen Widerstand (83) enthält.
20. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (90) eine Entladung des Kondensators (20) auf die Last (28, 29) verzögert oder den Entladestrom des Kondensators (20) begrenzt.
21. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schnellabschaltende Element (21) und eine Entlastungsdiode (25) räumlich unmittelbar am Verbraucher (28) angebracht sind.
22. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1 und An­ spruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Schaltelement (22) und der Halblei­ terschalter (35) GTO-Thyristoren sind.
23. Schnellabschaltende Stromrichter-Gleichstromversorgung nach Anspruch 1 und An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (23), der in Reihe zu dem Schalt­ element (22) liegt, hochohmiger als die Nennlast ist.
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