Nach dem Verschwinden des Spannungsimpulses wandern die auf- geladenen Partikel in Richtung auf die Platte mit der umge- kehrten Polarität.

Den Grundaufbau eines solchen elektrostatischen Filters zeigt beispielsweise die EP 1 119 912 B1.

Zu den Platten des Filters ist eine Hochspannungsquelle par- allel geschaltet. Die zusätzlichen Spannungsimpulse werden mit Hilfe eines Serienschwingkreises erzeugt, der zu dem Fil- ter parallel liegt. Aus elektrischer Sicht bildet das Filter einen Kondensator mit ca. 100 nF. Der Serienschwingkreis ent- hält einen Ladekondensator mit ca. 1 pF, dem seinerseits eine Hochspannungsladeschaltung zugeordnet ist. Sobald der Konden- sator aufgeladen ist, wird er über die Induktivität des Seri- enschwingkreises mit Hilfe eines gesteuerten elektronischen Schalters an das Filter angelegt. Es findet ein Umschwingvor- gang statt, der das Filter auf eine wesentliche höhere Span- nung als die Ruhespannung auflädt. Hierdurch wird die oben erwähnte Koronaentladung erzeugt.

Sobald der Umschwingvorgang abgeschlossen ist, findet über Freilaufdioden ein Rückschwingen der elektrischen Energie statt, das beendet ist, wenn die Spannung an dem Filter gleich der Ruhespannung ist. Der Ladekondensator weist an-

schließend eine Spannung auf, die etwas geringer ist als die Spannung vor dem Beginn des Umschwingvorgangs.

Die elektronischen Schalter, die dazu verwendet werden um für den Umschwingvorgang den Stromkreis zu schießen, müssen eine sehr hohe Spannung aushalten. Wenn hierzu IGBTs verwendet werden, muss eine Vielzahl von IGBTs in Serie geschaltet sein, weil jeder Einzelne keine ausreichende Sperrspannung aufweist.

Wegen der hohen transienten Spannung beim Schalten tritt auch bei kleinen Strömen im Normalbetrieb eine hohe Verlustlei- stung an den aktiven Bauelementen auf. Die aktiven Bauelemen- te sind zwar thermisch träge und ölgekühlt, können aber den- noch überlastet werden, wenn trotz thermischer Trägheit die Überlastung zu lange anhält.

Das Überschreiten der Verlustleistungsgrenze tritt auf, wenn in dem Filter elektrische Durchschläge erfolgen. Unter diesen Umständen sollte die Impulsladeschaltung, die für die über- höhte Filterspannung sorgt, nicht mehr aktiviert werden.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung eine elek- trostatische Filteranordnung zu schaffen, bei der die Gefahr einer thermischen Zerstörung der aktiven Bauelemente zur Fol- ge eines Filterdurchschlags beseitigt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Filteranordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei der neuen elektrostatischen Filteranordnung ist eine Spannungsquelle vorgesehen, die für die Platten des Filters die Grundvorspannung liefert. Die Spannungspeaks zum Aufladen der Partikel im Aerosol werden mit Hilfe einer zweiten Span- nungsquelle erzeugt, die nach Art eines Schaltnetzteils ar- beitet.

In der gesamten Anordnung sind Mittel vorgesehen, die bei ei- nem Durchschlag des Filters den dabei auftretenden erhöhten Strom erfassen. Dieses Signal wird an eine zentrale Steuer- einrichtung weitergeleitet, die sodann für das Stillegen des Filters sorgt, um ein Ausweiten des Schadens zu verhindern.

Die Mittel zur Erkennung von Durchschlägen im Filter können Strommessmittel umfassen, die den Strom erfassen der fließt, wenn eine erhöhte Spannung in dem Filter erzeugt werden soll.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, den Strom aus einem Trennkondensator zu erfassen, der auftritt, wenn das Filter durchschlägt. Der Trennkondensator trennt die erste Span- nungsquelle galvanisch von der Impulsladeschaltung.

Eine einfache Impulsladeschaltung umfasst einen Serien- schwingkreis aus wenigstens einer Ladekapazität und wenig- stens einer Induktivität sowie eine Kette von steuerbaren elektronischen Schaltern, die mit den Serienschwingkreis ei- nes Serienschaltung bilden, die zu dem elektrostatischen Fil- ter parallel geschaltet ist. Dabei kann die zweite Spannungs- quelle zu der Kette aus elektronischen Schaltern parallel liegen.

Der erste oder Trennkondensator liegt zwischen dem Serien- schwingkreis und dem Filter, so dass ein Entladestrom aus diesem Kondensator fließt, wenn das Filter durchschlägt.

Dabei kann zum Laden des Kondensators aus dem Serienschwing- kreis die Ladediode zu der Serienschaltung aus der Kette von elektronischen Schaltern und dem Schwingkreiskondensator par- allel liegen.

Im einfachsten Falle ist zur Durchschlagserkennung ein Sen- sorwiderstand in Serie mit der Ladediode geschaltet.

Ein weiterer Sensorwiderstand kann in Serie zu der Kette aus elektronischen Schaltern liegen. Dieser Widerstand gestattet

das Erfassen des Durchschlags im Filter, während der Erzeu- gung der überhöhten Spannung.

Das Signal, dass die Erkennungseinrichtung abgibt ist vor- zugsweise ein binäres Signal. Dieses kann mit Hilfe eines Schmitttrigers erzeugt werden.

Die elektronischen Schalter in der Kette können jeweils durch eine eigene Freilaufdiode geschützt sein.

Die elektronischen Schalter sind vorzugsweise IGBTs oder GTOs.

Zur Ansteuerung der elektronischen Schalter können Lichtwel- lenleiter verwendet werden.

Jedem elektronischen Schalter ist zweckmäßigerweise eine Treiberschaltung zugeordnet, die ihre eigene galvanisch ge- trennte Stromversorgungseinrichtung enthält.

Im Übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen. Bei Studium des Ausführungsbeispiels wird dem Fachmann klar, dass eine Reihe von Abwandlungen möglich sind.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbei- spiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt in einem stark schematisierten Blockschaltbild eine elektrostatische Filteranordnung 1. Zu der Filteranord- nung 1 gehören eine Hauptspannungsquelle 2, eine Hilfsspan- nungsquelle 3, ein Filter 4, das in dem Schaltbild als Kon- densator wiedergegeben ist, sowie eine Steuer-und Überwa- chungsschaltung 5.

In Serie mit der Hilfsspannungsquelle 3 liegt eine Drossel 6.

Zu der Serienschaltung aus der Hilfsspannungsquelle 3 sowie

der Drossel 6 ist eine Kette aus elektronischen Schaltern 7 in Gestalt von IGBTs parallel geschaltet. Die Anzahl der IGBTs 7 ergibt sich aus der erforderlichen Sperrspannung di- vidiert durch die maximal zulässige Sperrspannung für jeden einzelnen TGBT 7.

Zu jedem IGBT 7 liegt eine Freilaufdiode 8 parallel.

Der Emitter des untersten IGBT 7 ist über einen Stromsensor- widerstand 9 mit der Schaltungsmasse verbunden Über einen Ladekondensator 10 liegt den Kollektor des ober- sten IGBT 7 an der Anode einer Ladediode 11, deren Katode über einen Stromsensorwiderstand 12 mit dem positiven An- schluss der Hilfsspannungsquelle 3 bzw. Schaltungsmasse ver- bunden ist. Von der Anode der Diode 11 führt eine Drossel 13 zu einem Kondensator 14, der der galvanischen Trennung zwi- schen der Hauptspannungsquelle 2 und der Hilfsspannungsquelle 3 dient. Das andere Ende des Trennkondensators 14 ist mit ei- nem Anschluss des Filters 4 verbunden, dessen anderer An- schluss mit der Schaltungsmasse verbunden ist.

Die Drossel 13, der Schwingkreiskondensator 10 und die Kette von IGBTs 7 bilden eine von der Spannungsquelle 3 gespeiste Impulsladeschaltung.

Ein Widerstand 15, der zu dem Filter 4 parallel liegt, soll die Verlustströme bzw Koronaströme in dem Filter 4 symboli- sieren.

Zu dem Filter 4 liegt schließlich die Parallelschaltung aus der Hauptspannungsquelle 2 und einer Drossel 16 parallel.

Um impulsweise eine höhere Spannung an dem Filter 4 zu erzeu- gen ist die zentrale Steuer-und Überwachungsschaltung 5 vor- gesehen, die über Lichtwellenleiter 17 mit Treiberschaltungen

18 gekoppelt ist, die ausgangsseitig die isolierte Gates der IGBTs 7 ansteuern.

Zu dem Stromsensorwiderstand 9 liegt ein Schmitt-Trigger 19 mit seinen Eingängen 20 und 21 parallel. Ein weiterer Schmitt-Trigger 22 liegt mit seinen Eingängen 23 und 24 par- allel zu dem Stromsensorwiderstand 12. Anstelle der Schmitt- Trigger können auch Komparatoren verwendet werden.

Ausgänge 25 und 26 der beiden Schmitt-Trigger 19 und 22 sind an die zentrale Steuer-und Überwachungsschaltung 5 ange- schlossen.

Die insoweit beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt : Mit Hilfe der Hauptspannungsquelle 2 wird an das Filter 4 ei- ne Grundgleichspannung von etwa 30 kV angelegt.

Solange die IGBTs 7 im Sperrzustand bleiben, wird über die Ladediode 11 der Ladekondensator 10 auf die Spannung der Hilfsspannungsquelle 3 aufgeladen, das heißt an ihm liegt ei- ne Spannung von ca. 30 kV an. Die beiden Spannungsquellen 2 und 3 sind, wie das Schaltbild erkennen lässt in Serie ge- schaltet, so dass über den Trennkondensator 14 eine Spannung von ca. 30 kV ansteht.

Um in dem Filter 4 die erforderliche Koronaentladung zu er- zeugen wird von der zentralen Steuer-und Überwachungsschal- tung 5 die Kette aus IGBTs 7 kurzzeitig leitend gesteuert.

Damit die IGBTs 7 möglichst gleichzeitig in den leitenden Zu- stand gelangen und wegen des hohen Spannungspotentials, er- folgt die Ansteuerung über die Lichtwellenleiter 17. In den Treiberschaltungen 18 wird das ankommende optische Signal in das erforderliche elektrische Signal zum Ansteuern der IGBTs 7 umgesetzt.

Um eine Spannungsüberlastung von einzelnen IGBTs 7 zu vermei- den, müssen die IGBTs 7 gleichzeitig vom Sperrzustand in den leitenden Zustand umschalten. Hierdurch wird vermieden, dass an einem langsamer umschaltenden IGBT 7 eine unzulässig große Sperrspannung ansteht, die den IGBT 7 spannungsmäßig überla- sten würde.

Solle in dem Filter 4 ein Spannungsdurchschlag auftreten, während die Impulsladeschaltung nicht aktiv ist, entlädt sich der Trennkondensator 14 über die Ladediode 11 und den Strom- sensorwiderstand 12. Dieser Strom ist größer als der Strom der normalerweise beim Laden des Schwingkreiskondensators 10 auftritt. Er liegt deswegen über einer Schaltschwelle, die mit Hilfe des Schmitt-Triggers 22 realisiert wird. Der Schmitt-Trigger 22 sendet an seinem Ausgang 26 ein binäres Signal an die zentrale Steuer-und Überwachungsschaltung 5.

Aufgrund dieses binären Signals weiß die zentrale Steuer-und Überwachungsschaltung 5 von dem Durchschlag in dem Filter 4 und wird den weiteren Filterbetrieb zunächst zumindest verzö- gern, damit keine Überlastung eintritt. Insbesondere beinhal- tet die Verzögerung ein Nichtaktivieren der Impulsladeschal- tung beziehungsweise der dazugehörigen IGBTs 7 um ein Andau- ern des Durchschlags während der Spannungsüberhöhung auszu- schließen. Dabei wird auch die thermische Zeitkonstante der Bauteile berücksichtig.

Sollte der Durchschlag fortbestehen, würde es wegen des er- höhten Stromanstiegs zu einer Überlastung der IGBTs 7 kommen.

Ein Spannungsdurchschlag in dem Filter 7 bedeutet, dass die Kapazität des Filters in der Größenordnung von 100 nF weg- fällt und somit die gesamte Schwingkreiskapazität um dieses Maß vergrößert wird. Die Schwingkreiskapazität ist bekannt- lich der Kehrwert der Summe aus den Kehrwerten der Kapazitä- ten 4,10 und 14.

Ein Durchschlag in den Filtern kann auch auftreten, während die IGBTs 7 leitend sind. Diese würde zu einem erhöhten Strom

durch den Stromsensorwiderstand 9 führen, was mit Hilfe des parallel geschalteten Schmitt-Triggers 19 erkannt wird. Der Schmitt-Trigger 19 sendet ein entsprechendes binäres Signal an die zentrale Steuer-und Überwachungseinheit 5, die dar- aufhin die nächsten Steuerimpulse für die Treiberschaltungen 18 aussetzt. Es soll dadurch verhindert werden, dass inner- halb kurzer Zeit die Kette aus IGBTs 7 leitend wird und durch den Kurzschluss in dem Filter 4 thermisch überlastet wird.

Eine elektrostatische Filteranordnung weist eine Überwa- chungseinrichtung auf um zu erkennen, ob in dem Filter Durch- schläge erfolgt sind. Die Durchschläge wirken wie Kurzschlüs- se in einem Kondensator und würden Bauteile in der elektri- schen Stromversorgung überlasten. Die zentrale Überwachungs- schaltung erkennt solche Durchschläge und verhindert durch entsprechendes Einsteuern eine Überlastung.