DE69103358T2

DE69103358T2 - Leistungswandler mit Querstrom-Schutz.

Info

Publication number: DE69103358T2
Application number: DE69103358T
Authority: DE
Inventors: Fumio Aoyama; Fumitoshi Ichikawa; Tadayuki Kitahara; Yukio Tokiwa
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1990-08-06
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2011-08-03
Also published as: US5179510A; EP0470525B1; EP0470525A2; CA2048370A1; DE69103358D1; JPH0491659A; EP0470525A3; CA2048370C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leistungswandlergerät mit einem einzelnen oder einer Vielzahl selbstgeführter Leistungswandler (auf die hierin nachher als "selbstgeführte Wandler" verwiesen wird) gemeinsam mit einer DC- bzw. Gleichstromschaltung, wobei eine Halbleitervorrichtung vom Selbstabschalttyp (auf die hierin nachher als "Selbstabschaltvorrichtung" verwiesen wird) verwendet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Leistungswandlergerät, das einen Fehlerstrom unterdrücken kann, der auftritt, wenn ein Gleichstrom-Kurzschluß in irgendeinem selbstgeführten Wandler auftritt.
Es gibt verschiedene Verfahren, den Strom, welcher erzeugt wird, wenn ein Gleichstrom-Kurzschluß in einem selbstgeführten Wandler auftritt, zu unterbrechen.
Ein erstes Verfahren ist die Verwendung von Sicherungen. Gemäß diesem Verfahren wird eine Sicherung in Reihe mit jeder Selbstabschaltvorrichtung in die Schaltung des selbstgeführten Wandlers, der mehrfache Selbstabschaltvorrichtungen enthält, eingefügt, um dadurch den Fehlerstrom durch die Sicherung, wenn sie durchgeschmolzen ist, abzuschalten.
Als das zweite Verfahren wird die Selbstabschaltfunktion (stromunterbrechende Funktion) der Selbstabschaltvorrichtung verwendet, um den Fehlerstrom abzuschalten.
Figur 6 veranschaulicht die Anordnung des selbstgeführten Wandlers, wobei ein Gate-Abschaltthyristor (GTO) als seine Selbstabschaltvorrichtung verwendet wird.
Ein selbstgeführter Wandler 10 enthält GTOs 11U bis 11Z und Dioden 12U bis 12Z, die in der umgekehrten Richtung mit den jeweiligen GTOs parallel verbunden sind. Der Gleichstromanschluß des selbstgeführten Wandlers 10 ist mit einer Gleichstromschaltuug 20 verbunden, während der Wechselstromanschluß mit einem Wechselstromsystem 50 durch einen Transformator 40 verbunden ist.
Man nehme an, daß der GTO 11X aus irgendeinem Grund kurzgeschlossen wird, während der GTO 11U leitend ist. Ein übermäßiger Fehlerstrom fließt dann zu den GTOs 11U und 11X, um einen Gleichstrom-Kurzschluß zu bewirken. Eine (nicht dargestellte) Schutzvorrichtung stellt den Fehlerstrom fest, der durch die GTOs 11U und 11X fließt, und liefert ein Gate-Sperrsignal zu dem GTO 11U, der normal aktiviert ist. Als eine Folge wird der Fehlerstrom, der dazu neigt zwischen den GTOs 11U und 11X zu fließen, durch den GTO 11U abgeschaltet, was somit den selbstgeführten Wandler schützt.
Das erste Verfahren ist für eine Niederspannungsschaltung, welche eine Gleichspannung von 1 kV oder niedriger einschließt, brauchbar; jedoch ist dieses Verfahren, wenn die Schaltungsspannung über den Pegel steigt, nicht anwendbar, weil für solch eine hohe Spannung keine Sicherungen verfügbar sind.
In dem zweiten Verfahren ist der Stromzunahmefaktor di/dt des Fehlerstroms sehr groß. Wenn die Schutzvorrichtung den Fehlerstrom feststellt, dann das Gate- Sperrsignal an den GTO liefert, ist daher der Wert des Stroms, der in den GTO fließt schon jenseits des Wertes, wo der GTO abgeschaltet werden kann. Falls man gezwungen ist, den GTO unter derartigen Bedingungen abzuschalten, kann der GTO selbst beschädigt werden, was die Störung verstärkt.
Das Dokument US-A-4,488,200 gemäß dem Stand der Technik offenbart ein Gerät ohne eine Energieversorgungsunterbrechung, welches einschließt eine Vielzahl von Energieversorgungen konstanter Spannung und konstanter Frequenz (CVCFs), wobei jede CVCF eine Brückenschaltung mit einem Inverter einschließenden Arm aufweist, eine Parallelschaltung mit dem GTO-Thyristor und eine Diode, die in umgekehrter Polung parallel mit dem GTO-Thyristor verbunden ist. Eine Sicherung ist in Reihe mit der Parallelschaltung verbunden, und ein Detektor für ein Sicherungs-Durchschmelzen ist über die Sicherung verbunden. Eine Schutzschaltung wird geregelt, um ein vorher bestimmtes AN- bzw. ON-Gatesignal/AUS- bzw. OFF-Gatesignal gemäß dem Feststellungssignal für ein Sicherungs-Durchschmelzen zu liefern, das festgestellt wird wenn eine Störung an dem Gate von jedem GTO-Thyristor auftritt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungswandlergerät zu schaffen, welches den Stromzunahmefaktor di/dt eines Fehlerstroms ohne ein Verschlechtern eines Einschwingverhaltens in einem normalen Betrieb unterdrücken kann und den Feblerstrom ohne ein Beschädigen einer Selbstabschaltvorrichtung abschalten kann. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungswandlergerät zu schaffen, das einen Fehlerstrom ohne eine Verwendung irgendeiner Sicherung abschalten kann und auf Schaltungen von einer Niederspannungsschaltung bis zu einer Hochspannungsschaltung anwendbar ist.
Um diese Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung ein Leistungswandlergerät wie in Anspruch 1 spezifiziert vor.
Ein Leistungswandlergerät gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen selbstgeführten Wandler, um Wechselstromleistung, die von einem Wechselstromleistungssystem zugeführt wird, in Gleichstromleistung umzuwandeln und die Gleichstromleistung einer Gleichstromschaltung zuzuführen und um Gleichstromleistung, die von der Gleichstromschaltung zugeführt wird, in Wechselstromleistung umzuwandeln und die Wechselstromleistung dem Wechselstromleistungssystem zuzuführen; eine Fehlerstrom beschränkende Vorrichtung, welche zwischen den selbstgeführten Wandler und die Gleichstromschaltung geschaltet ist und eine Diode, um zu gestatten, daß ein Gleichstrom-Schaltungsstrom von dem selbstgeführten Wandler zu der Gleichstromschaltung fließt, und eine Reihenschaltung einschließt, welche ein Reaktionsmittel und eine Gleichstrom-Energieversorgung aufweist und mit der Diode parallel verbunden ist; und eine Schutzvorrichtung, um den Gleichstrom-Schaltungsstrom in dem selbstgeführten Wandler festzustellen und eine Aktivierung des selbstgeführten Wandlers gemäß einem Wert des festgestellten Gleichstrom-Schaltungsstroms zu regeln, wodurch die Gleichstrom-Energieversorgung einen Umlaufstrom gemäß einem Soll- bzw. Nennstrom des selbstgeführten Wandlers dem Reaktionsmittel und der Diode zuführt.
Gemäß dem wie oben aufgebauten Leistungswandlergerät der vorliegenden Erfindung blockiert, wenn ein Gleichstrom-Kurzschluß in dem selbstgeführten Wandler auftritt, die Diode einen Fehlerstrom, der dann durch das Reaktionsmittel in den selbstgeührten Wandler fließt. Weil das Reaktionsmittel dazu dient, den Stromzunahmefaktor des Fehlerstroms zu regeln, braucht es eine gewisse Zeit, bis der Wert des in dem selbstgeführten Wandler fließenden Fehlerstroms den Pegel erreicht, oberhalb dem die Selbstabschaltvorrichtung den Strom nach dem Auftreten der Störung nicht länger abschirmen kann. Es ist daher nicht zu spät, ein Gate-Sperrsignal zu der Selbst abschaltvorrichtung zu senden, sogar nachdem die Schutzvorrichtung den Fehlerstrom feststellt, um den Fehlerstrom in dem selbstgeführten Wandler abzuschalten, was somit verhindert, daß der selbstgeführte Wandler versagt bzw. schlecht arbeitet.
Diese Erfindung kann vollständiger aus der folgenden ausführlichen Beschreibung verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird, in denen:
Figur 1 ein Blockdiagramm eines Leistungswandlergerätes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 2 eine Darstellung ist, die den Aufbau einer Schutzvorrichtung veranschaulicht;
Figur 3 eine Darstellung ist, die den Aufbau einer Gleichstromschaltung darstellt;
Figur 4 eine Blockdarstellung eines Leistungswandlergerätes gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 5 eine Darstellung ist, die den Aufbau eines Umlaufstromreglers veranschaulicht; und
Figur 6 eine Darstellung ist, die den Aufbau eines selbstgeführten Wandlers zeigt. Bevorzugte Ausührungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
Figur 1 veranschaulicht ein Leistungswandlergerät gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Leistungswandlergerät schließt eine Vielzahl selbstgeführter Wandler 10A bis 10N ein. Die Gleichstromanschlüsse der selbstgeführten Wandler 10A bis 10N sind mit einer gemeinsamen Gleichstromschaltung 20 verbunden während die Wechselstromanschlüsse mit einem Wechselstromleistungssystem 50 jeweils über Transformatoren 40A bis 40N verbunden sind. Die selbstgeührten Wandler 10A bis 10N sind in der gleichen Weise wie der in Figur 6 dargestellte selbstgeführte Wandler aufgebaut.
Fehlerstrom beschränkende Vorrichtungen 30A bis 30N sind zwischen die einzelnen selbstgeführten Wandler 10A bis 10N beziehungsweise die Gleichstromschaltung 20 eingefügt.
Die einen Fehlerstrom beschränkende Vorrichtung 30A enthält eine Diode 31A, um zwischen den selbstgeführten Wandler 10A und die Gleichstromschaltung 20 in der Richtung eingefügt zu werden, um zu gestatten, daß der Strom von dem Wandler 10A zu der Gleichstromschaltung 20 fließt, und eine Reihenschaltung, welche ein Reaktionsmittel 32A und eine Gleichstrom-Energieversorgung 33A einschließt und mit der Diode 31A parallel verbunden ist.
Die anderen Fehlerstrom beschränkenden Vorrichtungen 30B bis 30N sind in der gleichen Weise wie die Fehlerstrom beschränkende Vorrichtung 30A aufgebaut.
Schutzvorrichtungen 60A bis 60N und GTO-Regler 70A bis 70N sind in den jeweiligen selbstgeführten Wandlern 10A bis 10N vorgesehen. Die Gleichstrom- Schaltungsströme, die in den selbstgeführten Wandlern 10A bis 10N fließen, werden durch Stromdetektoren 61A bis 61N, welche für die jeweiligen selbstgeführten Wandler 10A bis 10N vorgesehen sind, festgestellt.
Figur 2 veranschaulicht den Aufbau der Schutzvorrichtung 60A und des GTO- Reglers 70A.
Die Schutzvorrichtung 60A führt ein Strom-Feststellungssignal, das den festgestellten Strom des selbstgeführten Wandlers 10A anzeigt, einer Pegel feststellenden Schaltung bzw. Pegel-Feststellungsschaltung 62 zu. Die Pegel-Feststellungsschaltung 62 vergleicht den Wert des Strom-Feststellungssignals mit einem Referenzwert, welcher dem Nennstrom für den selbstgeführten Wandler 10A entspricht. Wenn der Wert des Strom-Feststellungssignals den Referenzwert überschreitet, gibt die Pegel-Feststellungsschaltung 62 ein Fehler-Feststellungssignal an eine ODER-Schaltung 63.
Die Schutzvorrichtung 60A verwendet eine Off-Gate-Schaltung 71 in dem Regler 70A, um ein Gate-Sperrsignal an den GTO zu liefern. Der Regler 70A enthält die Off- Gate-Schaltung 71, einen Generator 72 für einen Gate-Zeiteinstellungsimpuls und eine On-Gate-Schaltung 73. Der Generator 72 für einen Gate-Zeiteinstellungsimpuls sendet einen Gate-Freigabebefehl und einen Gate-Sperrbefehl gemäß dem spezifizierten Wert des Gleichstrom-Schaltungsstroms, des spezifizierten Leistungswertes usw. für den selbstgeführten Wandler 10A. Die Off-Gate-Schaltung 71 sendet ein Gate-Sperrsignal an den GTO als Antwort auf den Gate-Sperrbefehl. Die On-Gate-Schaltung 73 sendet ein Gate-Freigabesignal an den GTO als Antwort auf den Gate-Freigabebefehl.
Figur 3 zeigt den Aufbau der Gleichstromschaltung 20, die eine Wechselstrom- Energieversorgung 21 aufweist, welche mit einem Halbleitergleichrichter 24 durch einen Leistungsschalter 22 und einen Transformator 23 verbunden ist.
Der Betrieb bzw. die Funktion dieser Ausführungsform mit dem oben beschriebenen Aufbau wird nun erklärt werden.
Gemäß dieser Ausührungsform wird, vorausgesetzt, daß die selbstgeführten Wandler 10A bis 10N die gleiche Kapazität aufweisen und ihr Nennstrom Ido eingestellt ist, die Spannung der Gleichstrom-Energieversorgung 33A so geregelt, daß ein Umlaufstrom Ib, der durch einen geschlossenen Stromkreis von der Gleichstrom-Energieversorgung 33A zu dem Reaktionsmittel 32A, zu der Diode 31A, zurück zu der Gleichstrom- Energieversorgung 33A fließt, geringfügig größer als der Nennstrom Ido ist. Das Gleiche gilt für die anderen Fehlerstrom beschränkenden Vorrichtungen 30B bis 30N.
Man nehme an, daß die selbstgeführten Wandler 10A bis 10N sich gegenwärtig in einem Vorwärts-Umwandlungsmodus befinden, um Wechselstromleistung von dem Wechselstromleistungssystem 50 in Gleichstromleistung umzuwandeln. Wenn die selbstgeführten Wandler 10A bis 10N normal arbeiten, wird der Gleichstrom- Schaltungsstrom Id in den selbstgeführten Wandlern 10A bis 10N kleiner als der Nennstrom Ido werden, und der Strom, welcher in jeder der Dioden 31A bis 31N der jeweiligen Fehlerstrom beschränkenden Vorrichtungen 30A bis 30N fließt, wird beinahe gleich (Umlaufstrom Ib + Gleichstrom-Schaltungsstrom Id).
Wenn sich die selbstgeührten Wandler 10A bis 10N in dem Rückwärts- Umwandlungsmodus befinden, um die Gleichstromleistung von der Gleichstromschaltung 20 in die Wechselstromleistung umzuwandeln, ist der Strom, der über jede der Dioden 31A bis 31N fließt, beinahe gleich (Umlaufstrom Ib - Gleichstrom-Schaltungsstrom Id).
Falls ein Gleichstrom-Kurzschluß in irgendeinem der selbstgeführten Wandler 10A bis 10N unter den obigen Betriebsbedingungen auftritt, neigt der Fehlerstrom dazu, von anderen, ordnungsgemäß arbeitenden selbstgeführten Wandlern und der Gleichstromschaltung 20 auf den kurzgeschlossenen selbstgeführten Wandler zu zufließen. Dieser Fehlerstrom ist signifikant größer als der Nennstrom Ido. Der Fehlerstrom neigt dazu, in der umgekehrten Richtung über die Diode in der Fehlerstrom beschränkenden Vorrichtung, die dem versagenden selbstgeführten Wandler entspricht, zu fließen. Die Diode blockiert jedoch den Stromfluß in der umgekehrten Richtung. Der Fehlerstrom fließt dann zu dem Reaktionsmittel, das mit der Diode parallel verbunden ist. Weil das Reaktionsmittel eigentlich dazu dient, den Strom zu unterdrücken, wird der Stromzunahmefaktor des Fehlerstroms, di/dt, unterdrückt.
Die Schutzvorrichtung 60 erzeugt ein Fehler-Feststellungssignal, wenn der Gleichstrom-Kurzschluß auftritt, und sendet dieses Signal als das Gate-Sperrsignal über die ODER-Schaltung 63 an die Off-Gate-Schaltung 71. Als eine Folge sendet die Off-Gate-Schaltung 71 das Gate-Sperrsignal an die anderen, ordnungsgemäß arbeitenden GTOs, wobei der Fehlerstrom abgeschaltet wird.
Weil das Reaktionsmittel den Stromzunahmefaktor des Fehlerstroms, di/dt, unterdrückt hat, ist der Wert des Fehlerstroms gering genug, wenn die Schutzvorrichtung 60 das Gate-Sperrsignal an die GTOs sendet, so daß die GTOs nicht beschädigt werden.
Weil der Gleichstrom-Schaltungsstrom in dem gleichmäßigen bzw. stetigen Betrieb nicht durch das Reaktionsmittel fließt, wird verhindert, daß das Einschwingverhalten der selbstgeführten Wandler verschlechtert wird.
Gemäß dieser Ausführungsform fließt, wie oben beschrieben, ein konstanter Strom in dem normalen Betrieb zu dem Reaktionsmittel in der Fehlerstrom beschränkenden Vorrichtung, während das Reaktionsmittel eine Zunahme in dem Fehlerstrom verhindert, wenn irgendein selbstgeführter Wandler versagt. Es ist daher möglich, den Zunahmefaktor des Fehlerstroms ohne ein Verschlechtern des Einschwingverhaltens des selbstgeführten Wandlers zu unterdrücken.
Die Unterdrückung des Zunahmefaktors des Fehlerstroms spart genug Zeit, um die ordnungsgemäß arbeitenden GTOs abzuschalten. Demgemäß kann der Fehlerstrom ohne ein Beschädigen der GTOs abgeschaltet werden.
Ferner mussen keine Sicherungen zum Schutz vor einem Überlaststrom verwendet werden, und das Leistungswandlergerät der vorliegenden Erfindung ist daher auf eine große Anzahl von Spannungsschaltungen anwendbar, die von einer Niederspannungsschaltung, welche eine Spannung von 1 kV oder weniger einschließt, bis zu einer Hochspannungsschaltung, welche eine Spannung von mehr als 10 kV einschließt, reichen.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben werden.
Figur 4 veranschaulicht die funktionellen Blöcke eines Leistungswandlergerätes gemäß dieser Erfindung.
Die zweite Ausführungsform ist die erste Ausführungsform, deren Fehlerstrom beschränkende Vorrichtung modifiziert ist.
Fehlerstrom beschränkende Vorrichtungen 80A und 80B in dieser Ausführungsform enthalten jeweils Thyristor-Gleichrichter 34A und 34B als Gleichstrom-Energieversorgungen, Hilfsenergieversorgungen 35A und 35B, Transformatoren 36A und 36B, Stromdetektoren 37A und 37B, Stromdetektoren 38A und 38B und Umlaufstromregler 39A und 39B. Die Transformatoren 36A und 36B transformieren Spannungen von den Hilfsenergieversorgungen 35A und 35B und legen sie an die Thyristor-Gleichnchter 34A beziehungsweise 34B an. Die Stromdetektoren 37A beziehungsweise 37B stellen die Gleichstrom-Schaltungsströme in den selbstgeführten Wandlern 10A und 10B fest. Die Stromdetektoren 38A und 38B stellen den Umlaufstwm fest. Die Umlaufstromregler 39A und 39B empfangen die festgestellten Werte des Gleichstrom-Schaltungsstroms und des Umlaufstroms und regeln die Zündwinkel der Thyristor-Gleichrichter 34A und 34B.
Figur 5 veranschaulicht den Aufbau des Umlaufstromreglers 39A oder 39B. Es ist festzuhalten, daß die Richtung des Gleichstrom-Schaltungsstroms Id in dem selbstgeführten Wandler 10A oder 10B betrachtet wird als in der Rückwärts-Umwandlung nach vorwärts gerichtet, so daß der Gleichstrom-Schaltungsstrom als einen negativen Wert in der Vorwärts-Umwandlung aufweisend behandelt wird.
In jedem der Umlaufstromregler 39A und 39B empfängt ein Begrenzungsmittel 81 das Feststellungssignal von dem zugeordneten Stromdetektor 37A oder 37B, welches den Gleichstrom-Schaltungsstrom Id anzeigt. Jedes Begrenzungsmittel 81 empfängt auch ein Modus-Einstellungssignal, welches den Umwandlungsmodus des zugeordneten selbstgeführten Wandlers anzeigt, und ändert seinen Grenzwert zwischen der Vorwärts-Umwandlung und der Rückwärts-Umwandlung. Das Begrenzungsmittel 81 stellt den Grenzwert auf "0" in der Vorwärts-Umwandlung ein, während der Grenzwert auf den Nennstrom Ido in der Rückwärts-Uinwandlung eingestellt wird. Solange das empfangene Feststellungssignal des Gleichstrom-Schaltungsstroms Id einen Wert unterhalb der Grenze aufweist, gibt das Begrenzungsmittel 81 den Wert des Signals als den spezifizierten Wert des Umlaufstroms aus. Wenn der Gleichstrom-Schaltungsstrom Id die Grenze erreicht, hält das Begrenzungsmittel 81 den spezifizierten Wert des Umlaufstroms bei dem Grenzwert.
Mit anderen Worten kann, sogar falls der Wert des Stroms durch den Fehlerstrom zunimmt, der spezifizierte Umlaufstromwert bei "0" in der Vorwärts-Umwandlung gehalten werden. In der Rückwärts-Umwandlung wird der spezifizierte Umlaufstromwert bei dem Wert des Nennstroms Ido gehalten, sogar obwohl der Fehlerstrom den Wert des Stroms erhöht.
Ein Subtrahiermittel 82 führt eine Subtraktion mit dem spezifizierten Umlaufstromwert von dem Begrenzungsmittel 81 und dem Feststellungssignal des Umlaufstroms Ib. der durch den zugeordneten Stromdetektor 38A oder 38B festgestellt wird, aus und sendet den resultierenden Wert an einen Stromregler 83. Der Stromregler 83 gibt ein Regelungssignal gemäß dem empfangenen Wert, d.h. der Differenz zwischen dem spezifizierten Wert und dem tatsächlich festgestellten Wert des Umlaufstroms, aus. Eine Phasen-Regelungsschaltung 84 gibt einen Zündimpuls für den zugeordneten Thyristor- Gleichrichters 34A oder 34B gemäß dem Regelungssignal aus, das von dem Stromregler 83 gesendet wird.
Der Betrieb bzw. die Funktion der zweiten Ausführungsform mit der oben beschriebenen Anordnung wird unten beschrieben werden.
In den einzelnen Fehlerstrom beschränkenden Vorrichtungen 80A und 80B wird der spezifizierte Umlaufstromwert oder die Ausgabe des Begrenzungsmittels 81 auf Null in der Vorwärts-Umwandlung begrenzt und wird in der Rückwärts-Umwandlung auf einen Wert begrenzt, der gleich oder niedriger als der Nennstrom Ido ist, gemäß dem Gleichstrom-Schaltungsstromwert Id in dem zugeordneten selbstgeführten Wandler 10A oder 10B. Der Umlaufstrom Ib wird einer Regelung bei konstantem Strom durch das Subtrahiermittel 82, den Stromregler 83 und Phasen-Regelungsschaltung 84 unterworfen, um einen Wert gleich dem spezifizierten Umlaufstromwert aufzuweisen.
Mit anderen Worten wird der Umlaufstromwert Ib Null in der Vorwärts-Umwandlung und wird gleich dem Nennstrom Ido in der Rückwärts-Umwandlung.
Wenn ein Gleichstrom-Kurzschluß in irgendeinem der selbstgeführten Wandler 10A oder 10B auftritt und der Gleichstrom-Schaltungsstrom Id in diesem kurzgeschlossenen Wandler zunimmt, wirkt das Begrenzungsmittel 81, um den Umlaufstrom Ib auf den Grenzwert zu begrenzen. Insbesondere wird, wenn der Kurzschluß in der Rückwärts-Umwandlung auftritt, der durch das Reaktionsmittel 32A oder 32B fließende Fehlerstrom als der Umlaufstrom betrachtet und ist auf den Nennstrom Ido zu begrenzen. Die Wirkung eines Unterdrückens des Stromzunahmefaktors des Fehlerstroms wird daher weiter erhöht, im Vergleich mit dem Fall, der nur das Reaktionsmittel einschließt.
Wenn diese Ausührungsform wie oben beschrieben arbeitet, folgt der Umlaufstrom dem Gleichstrom-Schaltungsstrom der selbstgeführten Wandler, ebenso wie die Wirkung des Unterdrückens des Fehlerstroms verbessert wird. Es ist daher möglich, zu verhindern, daß der unnötige Strom durch die selbstgeführten Wandler fließt, was somit den Leistungsverlust soweit als möglich reduziert.
Während ein selbstgeführter Wandler für jede Fehlerstrom beschränkende Vorrichtung in den ersten und zweiten Ausührungsformen vorgesehen ist, kann eine Vielzahl selbstgeführter Wandler sich eine einzelne Fehlerstrom beschränkende Vorrichtung teilen.
Genauer besitzen einzelne selbstgeführte Wandler alle ein Ende, das mit einem Anschluß einer gemeinsamen Gleichstromschaltung verbunden ist, und den anderen Anschluß der mit dem Anodenanschluß der Diode in einer einzigen Fehlerstrom beschränkenden Vorrichtung verbunden ist, wobei der andere Anschluß der Gleichstromschaltung mit dem Kathodenanschluß der Fehlerstrom beschränkenden Vorrichtung verbunden ist.
Ein Wert, der erhalten wird, indem der spezifizierte Wert des Gleichstrom- Schaltungsstroms in dem selbstgeführten Wandler umgewandelt wird, oder der spezifizierte Leistungswert können als der spezifizierte Wert des Umlaufstroms verwendet werden.
Während die selbstgeführten Wandler in den ersten und zweiten Ausführungsformen aufgebaut sind, um selektiv die Vorwärts-Umwandlung und die Rückwärts- Umwandlung ausführen zu können, kann die vorliegende Erfindung auf ein Leistungswandlergerät angewandt werden, welches selbstgeführte Wandler enthält, die aufgebaut sind, um nur die Vorwärts-Umwandlung oder Rückwärts-Umwandlung auszuführen.
Zusätzlich kann, während die einzelnen Ausführungsformen als eine Vielzahl selbstgeführter Wandler aufweisend beschrieben worden sind, die vorliegende Erfindung ebenfalls auf ein Leistungswandlergerät mit einem einzelnen selbstgeführten Wandler angewandt werden.

Claims

1. Ein Leistungswandlergerät mit:

selbstgeführtem Wandlermittel (10) mit einem Gleichstromanschluß, der mit einer Gleichstromschaltung (20) verbunden ist, um mindestens eine Umwandlung einer Umwandlung von Gleichstromleistung in Wechselstromleistung und einer Umwandlung der Wechselstromleistung in die Gleichstromleistung auszuführen

gekennzeichnet, indem ferner einschließend:

Fehlerstrom beschränkendes Mittel (30), welches zwischen das selbstgeführte ndlermittel (10) und die Gleichstromschaltung (20) eingefügt ist und ein in einer Richtung gleichrichtendes Element (31), um zu gestatten, daß ein Gleichstrom-Schaltungsstrom von dem selbstgeführten Wandlermittel (10) zu der Gleichstromschaltung (20) fließt, und eine Reihenschaltung einschließt, die ein Reaktionsmittel (32) und eine Gleichstrom-Energieversorgung (33) aufweist und mit dem gleichrichtenden Element (31) parallel verbunden ist; und

Schutzmittel (60), um den Gleichstrom-Schaltungsstrom in dem selbstgeführten Wandlermittel (10) festzustellen und das selbstgeführte Wandlermittel (10) gemäß eiuem Wert des festgestellten Gleichstrom-Schaltungsstroms zu regeln, um zu verhindern, daß ein übermäßiger Strom durch das selbstgeführte Wandlermittel (10) fließt, wodurch die Gleichstrom-Energieversorgung (33) einen Umlaufstrom gemäß einem Nennstrom für das selbstgeführte Wandlermittel (10) dem Reaktionsmittel (32) und dem gleichrichtenden Element (31) zuführt.

2. Ein Leistungswandlergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlerstrom beschränkende Mittel (30) ferner ein Regelungsmittel (37 bis 39) für konstanten Strom einschließt, um den Umlaufstrom auf einem vorher bestimmten Stromwert zu halten.

3. Ein Leistungswandlergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom- Energieversorgung (33) einen Thyristor-Gleichrichter (34) einschließt; und

das Regelungsmittel (37 bis 39) für konstanten Strom einschließt:

Mittel (37) zum Feststellen eines Gleichstrom-Schaltungsstroms um einen Gleichstrom-Schaltungsstrom in dem selbstgeführten Wandlermittel (10) festzustellen;

Umlaufstrom-Feststellungsmittel (38) zum Feststellen des durch das Reaktionsmittel (32) fließenden Umlaufstroms; und

Umlaufstrom-Regelungsmittel (39) zum Erzeugen eines Zündsignals, um einen Zündwinkel des Thyristor-Gleichrichters (34) gemäß einem Wert des Gleichstrom- Schaltungsstroms, der durch das Mittel (37) zum Feststellen des Gleichstrom- Schaltungsstroms festgestellt wird, und einem Wert des Umlaufstroms, der durch das Umlaufstrom-Feststellungsmittel (38) festgestellt wird, zu regeln.

4. Ein Leistungswandlergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufstrom-Regelungsmittel (38) einschließt:

Begrenzungsmittd (81), das den Gleichstrom-Schaltungsstrom von dem Mittel (37) zum Feststellen des Gleichstrom-Schaltungsstroms empfängt, zum Ausgeben eines Gleichstrom-Schaltungsstromwertes als ein spezifiziert er Umlaufstromwert, Begrenzen des Umlaufstromwertes in unmittelbarer Nähe von Null zu einer Zeit einer Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und Begrenzen des Umlaufstromwertes in unmittelbarer Nähe eines Wertes des Nennstroms zu einer Zeit einer Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, wenn der Gleichstrom- Schaltungsstrom bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom in einer Richtung von der Gleichstromschaltung (20) zu dem selbstgeführten Wandlermittel (10) fließt;

Subtrahiermittel (82) zum Berechnen einer Differenz zwischen dem spezifizierten Umlaufstromwert von dem Begrenzungsmittel (81) und dem Umlaufstromwert, der durch das Umlaufstrom-Feststellungsmittel (38) festgestellt wird; und

Phasenregler (84) zum Regeln des Zündwinkels des Thyristor-Gleichrichters (34) gemäß der Differenzausgabe von dem Subtrahiermittel (82).

5. Ein Leistungswandlergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmittel (60) einschließt:

Strom-Feststellungsmittel (61) zum Feststellen des Gleichstrom-Schaltungsstroms in dem selbstgeführten Wandlermittel (10);

einen Komparator (62) zum Vergleichen eines Wertes des Gleichstrom- Schaltungsstroms, der durch das Strom-Feststellungsmittel (61) festgestellt wird, mit einem Referenzwert und Ausgeben eines Fehler-Feststellungssignals, wenn der Gleichstrom-Schaltungsstromwert den Referenzwert überschreitet; und

Abschaltmittel (70) zum Abschalten einer Energieversorgung zu dem selbstgeführten Wandlermittel (10), wenn das Fehler-Feststellungssignal ausgegeben wird.

6. Ein Leistungswandlergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in einer Richtung gleichrichtende Element (31) eine Diode einschließt.

7. Ein Leistungswandlergerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das selbstgeführte Wandlermittel (10) eine Vielzahl selbstgeführter Wandler (10A bis 10N) enthält, wobei jeder mindestens eine Umwandlung der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom ausführt.

8. Ein Leistungswandlergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlerstrom beschränkende Mittel (30) für jeden der selbstgeführten Wandler (10A bis 10N) vorgesehen ist.

9. Ein Leistungswandlergerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das selbstgeführte Wandlermittel (10) einen einzelnen selbstgeführten Wandler einschließt, um mindestens eine Umwandlung der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom auszuführen.