DE3127460C2

DE3127460C2 - Schaltungsanordnung für einen leistungsbegrenzten Wechselrichter

Info

Publication number: DE3127460C2
Application number: DE19813127460
Authority: DE
Inventors: Tertius A. 7800 Freiburg Prosch
Original assignee: Industrie Automation Halbleitergeraetebau & Co 7801 March De GmbH
Current assignee: Industrie Automation Halbleitergeraetebau & Co 7801 March De GmbH
Priority date: 1981-07-11
Filing date: 1981-07-11
Publication date: 1985-09-19
Also published as: DE3127460A1

Abstract

Es wird eine Schaltung für einen leistungsbegrenzten Wechselrichter für Notstromanlagen beschrieben, durch welche die Leistung des Wechselrichters im Kurzschlußfall auf der Lastseite in Richtung niedrigerer Spannung und höherer Stromstärke transformiert wird. Die Schaltung besteht aus einer in den Lastkreis geschalteten Meß- und Steuereinheit, die im Kurzschlußfall über eine Relaiseinrichtung den Lastkreis öffnet, gleichzeitig einen Transformator zwischen die lastseitigen Ausgangsklemmen des Wechselrichters schaltet und außerdem einen geeigneten Transformatorabgriff mit dem Lastkreis verbindet. Auf diese Weise wird erreicht, daß im Kurzschlußfall im Lastkreis ein Mehrfaches des Nennstromes fließt. Ein Zeitglied schaltet die Relaiseinrichtung nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit wieder in ihre Ruhestellung zurück. Bei überdimensionierten Sicherungen im Lastkreis schaltet ein Zählglied den ganzen Wechselrichter nach einer begrenzten Anzahl ergebnisloser Umschaltungen der Relaiseinrichtung anderweitig ab.

Description

40 schlußfall den mehrfach höheren Strom zur Verfugung

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- zu haben. Es ist auch bekannt, mit einem Stamm- und durch gekennzeichnet daß die Sekundärseite des einem aufgesetzten Wechselrichter zu arbeiten, was Transformators (4) mit mehreren Anzapfungen ver- ebenfalls nur auf eine modifizierte Überdimensioniesehen ist, die wahlweise mit dem Kontakt (K 3) ver- rung hinausläuft.

bindbar ist 45 Derartige Überdimensionierungen sind jedoch kost-

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprächen 1 spielig und verteuern den Wechselrichter unnötig. Der und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Transforma- Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltor (4) ein leistungsangepaßter Transformator in tung für einen Wechselrichter anzugeben, durch die der Sparschaltung ist. gesamte benötigte Ausbrennstrom aus der normalen

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- 50 Leistung des Wechselrichters entnehmbar ist.

durch gekennzeichnet, daß die Meß- und Steuerein- Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch eine heit (5) ein Zeitglied enthält, das nach einer vorgege- Schaltung gelöst, welche die in dem Kennzeichen des benen Zeit die Relaiseinrichtung (R) zur erneuten Anspruches 1 angegebenen Merkmale aufweist
Fehlererkennung in seine Ausgangsstellung zurück- Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darschaltet. 55 in, im Kurzschlußfall lastseitig einen Transformator είπα. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 zuschalten, und aus diesem Transformator bei herabge- und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß und setzten Spannung einen entsprechend starken Strom zu Steuereinheit (5) ein Zählglied enthält, das nach ei- entnehmen und diesen in den vorher vom Wechselrichner vorgegebenen Anzahl von erfolglosen Relais- ter abgetrennten Lastkreis zu schicken, und mit diesem Rückschaltungen den gesamten Wechselrichter (2) 60 starken Strom innerhlab einer vorgegebenen Zeit die abschaltet Sicherung des mit dem Kurzschluß behafteten Gerätes

auszubrennen. Wenn dies geschehen ist, wird der Trans-

formator wieder abgeschaltet und der Lastkreis an den

Wechselrichter angeschaltet, so daß am Lastkreis wie-

65 der die volle Spannung anliegt und die verbleibenden

['■ Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Verbraucher wieder mit Spannung bzw. Strom versorgt

[\\ einen leistungsbegrenzten Wechselrichter nach dem werden. Der Lastkreis erleidet dabei nur einen kurzzei-

[', Oberbegriff des Anspruches 1. Diese geht aus von einer tigen Spannungszusammenbruch von beispielsweise

3

03 sec. der Impedanz des Lastkreises begrenzter Kurzschluß-

Damit ist erreicht, daß ohne Überdimehsionierung strom geliefert werden, der zum Ausbrennen der betrefdes Wechselrichters im Kurzschlußfall trotzdem aus der fenden Sicherung Si₂ im gewünschten Zeitbereich normalen Leistung des Wechselrichters die zum Aus- (03 see) führt brennen der Sicherung erforderliche hohe Stromstärke 5 Die MeB- und Steuereinheit 5 enthält ein Zeitglied, zur Verfügung steht das auf eine bestimmte Kurzschiußzeit voreingestellt ist

Dabei wird insbesondere vorgeschlagen, als Transfer- Nach Ablauf der eingestellten Kurzschlußzeit (03 bis

mator einen leistungsbegrenzten Transformator in 5 see) schaltet die Relaiseinrichtung in ihre Ruhestellung Sparschaltung zu verwenden. zurück. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters ist

Außerdem wird noch vorgeschlagen, in der Meß- und 10 sofort wieder im normalen Spannungsbereich, wenn die Steuereinheit ein Zeitglied einzubauen, das auf die Re- Relaiseinrichtung zurückschaltet Daher erleiden die laiseinrichtung einwirkt und diese nach Eintreten eines übrigen Verbraucher L\ und L₃ nur ganz kurzzeitig ei-Kurzschlusses nach einer vorbestimmten Zeit in ihre nen Spannungseinbruch.

Ruhestellung zur erneuten Meßbereitschaft zurück- Falls im Kurzschlußfall die Sicherung Si\, Si₂, S/3 einer

schaltet 15 Last überdimensioniert ist wiederholt sich der Um-

Ferner wird vorgeschlagen, mit der Meß- und Steuer- schaltvorgang bis diese Sicherung ausgelöst wird, einheit ein Zählgiied zu verbinden. Dieses tritt in Funk- Außerdem kann in der Meß- und Steuereinheit 5 noch

tion, wenn nach Rückschaltung der Relaiseinrichtung ein Zählglied enthalten sein, das nach einer vorbestimmder Kurzschluß noch nicht behoben ist und die Relais- ten Anzahl von ergebnislosen Umschaltungen den einrichtung daher sofort wieder in ihre Arbeitsstellung 20 Wechselrichter anderweitig abschaltet schaltet Das Zählglied zählt die Anzahl der erfolglosen Falls ein Kurzschluß ohne zwischengeschaltete Impe-

Umschaitungen und schaltet nach einer vorgegebenen danz auftritt (z. B. Klemmkurzschluß) so bricht auch die Anzahl den gesamten Wechselrichter ab. Ausgangswechselspannung des Wechselrichters auf ei-

In der Zeichnung ist die Erfindung in einen Prinzip- nen durch das Übersetzungsverhältnis des Transformaschaltbild dargestellt In diesem Schaltbild ist mit 1 die 25 tors bestimmten Wert ein, bis der Kurzschluß aufgeho-Batterie bezeichnet an die ein Wechselrichter 2 ange- ben wird.

schlossen ist Auf der Wechselstromsseite des Wechsel-

richters ist der Lastkreis an den Klemmen 3a, 36 ange- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

schlossen. Dieser Lastkreis enthält mehrere Einzella-

sten, die durch die Widerstände und Leitungsimpedanzen Li, Li und L₃ symbolisiert sind; sie repräsentieren einzelne Geräte im Lastkreis. Mit ihnen ist jeweils eine Sicherung Si\, Si₂, S/3, in Reihe geschaltet

Die erfundene Schaltung besteht aus einem leistungsangepaßten Transformator in Sparschaltung 4, einer Meß- und Steuereinheit S, einer Relaiseinrichtung R und relaisgesteuerten Umschaltschützen mit den Kontakten Am, K₂, K₃, von denen die Schützkontakte K₂ und K₃ von einem Schütz stammen.

Von diesen zwei Umschaltschützen schaltet das Schütz mit dem Kontakt K₂ den Transformator 4 zwischen die wechselstromseitigen Ausgangsklemmen 3a, 3/> des Wechselrichters 2, und verbindet mit Kontakt K₃ einen Transformatorabgriff mit dem Lastkreis. Die zur Betätigung der Umschaltschütze erforderliche Gleichspannung wird hinter dem Einschalter 6 des Wechselrichters abgenommen. Die Betätigungsspannung der Umschaltschütze richtet sich demzufolge nach der Eingangsspannung des Wechselrichters.

Im Normalfall wird die Ausgangsleistung des Wechselrichters über das hierfür dimensionierte Schütz mit Kontakt Am an die Last abgegeben. Der lastseitige Spannungsabfall ist dabei mit mindestens 6% der Nennspannung anzusetzen.

Im Störungsfall, d. h. bei Kurzschluß auf der Lastseite, z. B. in der Einzellast L₂, bricht die Ausgangsspannung des Wechselrichters zusammen. Die Meß- und Steuereinheit 5 wird in diesem Fall bei Unterschreiten der Ausgangsspannung von ca. 100 V aktiviert und betätigt die Relaiseinrichtung R. Durch das Schütz mit Kontakt Am wird dabei die direkte Verbindung vom Wechselrichter 2 zur Last aufgetrennt und gleichzeitig wird über das zweite Schütz mit Kontakt Ki der Transformator 4 an den Wechselrichterausgang gelegt, und ferner gleichzeitig mit Kontakt ATj die Last an eine geeignete Anzapfung des Transformators 4 gelegt. Damit kann in den bestehenden Kurzschluß ein durch das Übersetzungsverhältnis vorgegebener und den Spannungsabfall an

Claims

1 2 Schaltungsanordnung der in der DE-AS 26 43985 bePatentansprüche: schriebenen Art Der dort offenbarte Wechselrichter verfügt über mehrere Lastkreise und betrifft einen

1. Schaltungsanordnung für einen leistungsbe- Kurzschlußschutz in der Form, daß bei ausgangsseitigrenzten Wechselrichter, der ausgangsseitig mit 5 gem Kurzschluß der Eingang vcm Ausgang entkoppelt mehreren Lastkreisen verbunden ist, gegen Kurz- wird.

Schluß in einem dieser Lastkreise, mit einem im Die Erfindung hat jedoch insbesondere eine Schal-

Kurzschlußfall ansprechenden Abschaltmittel, ge- tungsanordnung zum Gegenstand für Wechselrichter

kennzeichnet durch die folgenden Merkma- für Notstromanlagen des BEV-Typs (Besondere Ersatz-

Ie: ίο stromversorgung).

BEV-Anlagen dieser Art versorgen in bekannter Wei-

a) zwischen eine der Ausgangsklemmen (3a, 3b) se bei Netzausfall eine ganze Anzahl von Verbrauchern des Wechselrichters (2) und die Lastkreise (L 1; ersatzweise mit Strom. Dabei kann es passieren, daß L 2...) ist der Kontakt (K 1) eines ersten Schüt- während der Zeit dieser Notstromversorgung in einem zes geschaltet, 15 der versorgten Verbraucher ein Kurzschluß auftritt, der

b) ein Transformator (4) ist primärseitig über den ein momentanes Absinken der Spannung infolge der Kontakt (K 2) eines zweiten Schützes mit der Strombegrenzung (ca. 3.

2 I_n) im gesamten Lastkreis zur gleichen Ausgangsklemmen (3a; 3b) des Wech- Folge hat Es fließt dabei in dem den Kurzschluß aufweiselrichters (2) und sekundärseitig über den Kon- senden Verbraucher ein Kurzschlußstrom, der durch die takt (K 3) mit den Lastkreisen (LX; L 2...) ver- 20 Impedanz des Lastkreises und die Strombegrenzung bindbar, des Gerätes begrenzt wird. Dieser Kurzschlußstrom ist

c) jeder der Lastkreise (L 1; L 2...) verfügt in an meistens nicht ausreichend, um die Sicherung im betrefsich bekannter Weise über eine eigene Siehe- fenden Lastkreis auszubrennen. Hierfür wird beispielsrung (Si 1,5/2), weise ein Strom von 3 χ I_n oder 5 χ I_n benötigt, wenn

d) in den Lastkreisen (L 1; L2 ...) ist eine Meß- 25 das Ausbrennen der Sicherung innerhalb einer relativ und Steuereinheit (5) vorgesehen, die bei Kurz- kurzen Zeit von ca. 0,5 see erfolgen soll (z. B. VDE-Vorschluß eine Relaiseinrichtung ^betätigt, schrift), damit danach im Lastkreis wieder die normale

e) die Relaiseinrichtung (R) steuert im Kurz- Spannung herrscht und die übrigen Verbraucher wieder schlußfall die beiden Schütze derart, daß der an der Nennspannung liegen und lediglich die Zuleitung Kontakt (K 1) die Lastkreise (L 1; L 2 ...) von 30 zu dem den Kurzschluß aufweisenden Gerät unterbroder einen Ausgangsklemme (3a; 3b) des Wech- chen ist

selrichters (2) abtrennt, und daß die Kontakte Bei einem strombegrenzten Wechselrichter besteht

(K 2; K 3) die Verbindung zum Transformator aber das Problem darin, den relativ starken Ausbrenn-

(4) herstellen, strom, der immer ein Mehrfaches des Nennstromes be-

f) die Übersetzung des Transformators (4) ist der- 35 trägt, aus der begrenzten Leistung des Wechselrichters art bemessen, daß im kurzschlußbehafteten aufzubringen.

Lastkreis (L 1; L 2...) der zum Ausbrennen der Bei den Geräten nach dem Stand der Technik konnte

zugehörigen Sicherung (Si 1,5/ 2...) erforderli- dies nur dadurch erreicht werden, daß der Wechselrich-

che Strom fließt ter mehrfach überdimensioniert wurde, um im Kurz-