CS248640B1

CS248640B1 - Wiring for frequency converter protection

Info

Publication number: CS248640B1
Application number: CS852954A
Authority: CS
Inventors: Antonin Smolik; Josef Sima; Milan Blecher
Original assignee: Antonin Smolik; Josef Sima; Milan Blecher
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1987-02-12
Also published as: CS295485A1

Abstract

Řešen je problém ochrany měniče kmitočtu, sestávajícího z invertoru prouju napájeného přes tlumivku z řízeného usměrňovače, proti zničení prvků nadpcoudem při kombinovaných poruchových stavech. Při překročeni hodnoty nadproudu usměrňovače se současně s přechodem usměrňovače do invertorového režimu,, zablokují zapínaeí impulsy pro tyristory invertoru proudu.~ Toto je zjištěno vyhodnocovacím pamětovým obvodem, který je připojen na výstup převodníku proudu a svými dvěma výstupy je přippjen na vstup obvodu fázového řízení usměrňovače a na vstup obvodu fázového řízení invertoru proudu.The problem of protecting a frequency converter consisting of a current inverter supplied via a choke from a controlled rectifier against destruction of elements by overcurrent in combined fault states is solved. When the rectifier overcurrent value is exceeded, the switching pulses for the thyristors of the current inverter are blocked simultaneously with the transition of the rectifier to the inverter mode. This is detected by an evaluation memory circuit, which is connected to the output of the current converter and with its two outputs is connected to the input of the phase control circuit of the rectifier and to the input of the phase control circuit of the current inverter.

Description

Vynález se týká zapojení pro ochranu měniče kmitočtu. Při provozu měniče může dojít z mnoha důvodů, například při zničení tyristoru, zkratu v rezonančním obvodu a podobně, k selhání střídačové části invertoru proudu.The invention relates to a circuit for protecting a frequency converter. Inverter operation can cause a number of reasons, such as the destruction of the thyristor, a short circuit in the resonant circuit, and so on, to cause the inverter to inverter fail.

Převážná větěina těchto poruchových stavů vede na náhlá zvýžení vstupního proudu usměrňovače. Známé způsoby ochrany využívají přechodu usměrňovače do lnvertorováho režimu, kterým se zajiětuje omezení nadproudového stavu na minimální možnou dobu a tím i ochrana dalších prvků, tyristorů a pojistek proti zničení nadměrným proudem.The vast majority of these fault conditions lead to sudden increases in the rectifier input current. Known methods of protection utilize the rectifier transition to the inverter mode, which ensures that the overcurrent condition is limited to the minimum possible time, and thus to protect other elements, thyristors and fuses against over-current destruction.

Nevýhodou těchto způsobů je jejich neúčinnost při některých kombinovaných poruchách, například při poruchách střldače, která jsou kombinovány s napětovým průrazem mezi silovými a řídícími obvody. V těchto poruchových stavech mohou být řídící obvody usměrňovače parazitně ovlivněny chodem invertoru proudu a generovat tak nežádoucí zapalovací impulsy pro tyristory usměrňovače.A disadvantage of these methods is their ineffectiveness in some combined failures, for example inverter failures, which are combined with voltage breakdown between power and control circuits. In these fault conditions, the rectifier control circuits can be parasitically affected by the operation of the current inverter and generate undesired ignition pulses for the rectifier thyristors.

V takovýchto případech dojde k narušení lnvertorováho chodu usměrňovače novým otevřením usměrňovače a nadproudový stav se prodlouží do té míry, že dochází k přepálení pojistek jistících usměrňovač a zpravidla i ke snížení životnosti tyristorů usměrňovače a atřídače.In such cases the rectifier's rectifier operation is disrupted by reopening the rectifier and the overcurrent condition is prolonged to the point where the fuses protecting the rectifier are blown and, as a rule, the lifetime of the rectifier thyristors and inverter is reduced.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro ochranu měniče kmitočtu a převodníkem vstupního proudu usměrňovače, který je svým výstupem připojen přes tlumivku a lnvertor proudu na zatěžovacl renančnl obvod, přičemž k usměrňovači je připojen obvod fázového řízení usměrňovače a k invertoru proudu je připojen obvod fázového řízení invertoru proudu podle _ vynálezu, kde na výstup převodníku proudu je připojen vyhodnocovací paaětový obvod, který svým prvním výstupem je připojen na intervenční vstup pro invertorový režim obvodu fázového řízení usměrňovače a svým druhým výstupem je připojen na blokádový vstup obvodu fázového řízení invertoru proudu.The above drawbacks overcome the wiring to protect the frequency converter and the rectifier input current converter, which is connected via a choke and a current converter to a load-carrying circuit, the rectifier's phase control circuit is connected to the rectifier and the inverter's phase control circuit is connected to the current inverter. The invention further relates to an inverter output circuit which is connected to an inverter input for the inverter mode of the rectifier phase control circuit and its second output is connected to a block input of the inverter phase control circuit.

Výhodou zapojení pro ochranu podle vynálezu je zajiětění spolehlivé funkce mechanismu časového omezení nadproudu, čehož se dosáhne zamezením parazitního vlivu lnvertorové části měniče na řídicí obvody usměrňovače při kombinovaných poruchách.The advantage of the circuitry according to the invention is to ensure a reliable function of the overcurrent time-limiting mechanism, which is achieved by avoiding the parasitic influence of the inverter part of the converter on the rectifier control circuits in combined faults.

Je zajištěno, že usměrňovač dostává pouze správná zaplnací impulsy a nadproudový stav může být vlivem zaregulování na vČ_mBX omezen na minimální možnou dobu díky vyloučení možného rušivého vlivu ze strany invertoru proudu. To ve svých důsledcích přináší úspory pojistek a tyristorů. Na přiloženém výkresu je znázorněno blokové schéma pro ochranu měniče kmitočtu podle vynálezu.It is ensured that the rectifier receives only the correct priming pulses and that the overcurrent condition can be limited to a minimum possible time due to the mBX _control by eliminating the possible interference from the inverter side. This results in savings in fuses and thyristors. The attached drawing shows a block diagram for the protection of a frequency converter according to the invention.

Silová část měniče sestává z řízeného tyristorového usměrňovače g, který je svým vstupem připojen přes proudové transformátory převodníku g proudu třífázové symetrické napájecí soustavě a z tyristorového invertoru 2 proudu, jehož vstup je přes tlumivku £ spojen s výstupem usměrňovače g, přičemž výstup invertoru 2 proudu je připojen na zatěžovací rezonanční obvod g.The power part of the inverter consists of a controlled thyristor rectifier g, which is connected via its current transformers g to a three-phase symmetrical power supply system and a thyristor inverter 2, the input of which is connected via choke s to the rectifier g output. per load resonant circuit g.

Indukčnost zatěžovacího rezonančního obvodu g může být například tvořena induktorem ohřívacího zařízení, nebo pecní cívkou taviči pece. Výstup převodníku g proudu je připojen na vyhodnocovací pamětový obvod g, který je svými výstupy připojen na intervenční vstup pro invertorový režim obvodu g fázového řízeni usměrňovače g a na blokádový vstup obvodu £ fázového řízení invertoru X proudu.For example, the inductance of the load resonant circuit g may be formed by an inductor of the heater or by a furnace coil of the melting furnace. The output of the current transducer g is connected to an evaluation memory circuit g, which is connected to the intervention input for the inverter mode of the phase control circuit g of the rectifier g and to the block input of the phase control circuit of the current inverter X.

Za bezporuchového chodu měniče je střídavý proud z napájecí soustavy usměrňován řízeným tyrlstorovým usměrňovačem g na stejnosměrný proud, který je tlumivkou £ vyhlazen a tyristorovým invertorem 2 proudu přeměněn na proud střídavý o zvýšeném kmitočtu, zpravidla v rozsahu 300 až 10 000 Hz. Tímto střídavým proudem je napájen zatěžovací rezonanční obvod g. Řízení usměrňovače g je ujištěno obvodem 3 fázového řízení usměrňovače g a řízení invertoru 2 proudu obvodem 4 fázového řízení invertoru 2 proudu.With the inverter running smoothly, the alternating current from the supply system is rectified by the controlled thyristor rectifier g to direct current, which is smoothed by the choke 6 and converted by the thyristor current inverter 2 to an alternating current of increased frequency, usually in the range 300 to 10,000 Hz. A load resonant circuit g is fed by this alternating current. Control of the rectifier g is ensured by the phase control circuit 3 of the rectifier g and the control of the current inverter 2 by the phase control circuit 4 of the current inverter 2.

Při selháni funkce invertoru 2 proudu, například při poruše tyristoru v jedné jeho větvi, dojde k náhlému snížení zatěžovací impedance usměrňovače g a tím k nárůstu jeho vstupního proudu. Signál skutečné hodnoty proudu z převodníku 1 proudu způsobí při dosažení hodnoty nadproudu překlopení vyhodnocovacího paměťového obvodu £ do jeho druhého stabilního stavu.If the function of the current inverter 2 fails, for example in the case of a thyristor failure in one of its branches, the load impedance of the rectifier g suddenly decreases and thus its input current increases. The actual current signal from the current converter 1 causes the evaluation memory circuit 6 to overturn to its second stable state when the overcurrent value is reached.

Vlivem signálu z prvního výstupu vyhodnocovacího pamětového obvodu £ dochází ke změně úhlucN, řízení tyristorů usměrňovače g na hodnotu _fflax, ^t0 jest k přechodu do invertorového režimu usměrňovače g, při kterém po navrácení energie akumulované v tlumivce g do napájecí soustavy, dochází k bezproudovému stavu.Due to the signal from the first output of the evaluating memory circuit £ is changed úhlucN, control thyristors rectifier g to _fflax, ^t0 is the transition to the inverter mode rectifier g, wherein after the recovery of energy stored in the choke g to the power system occurs bezproudovému state.

Vlivem signálu z druhého výstupu je v obvodu £ fázového řízení invertoru 2 proudu zablokováno vytváření všech zapínacích impulsů pro tyristory invertoru 2 proudu. V invertoru 2 proudu tak nemůže docházet k dalším komutacím a tedy ani k nežádoucímu generování nesprávných zapínacích impulsů v obvodu g fázového řízení usměrňovače g při kombinovaných poruchách zavádějících neočekávané a nepředvídatelné parazitní vazby, snižující odolnost proti rušení, například při napěťových průrazech míst, která mají být galvanicky oddělena.Due to the signal from the second output, all inverter pulses for the thyristors of the current inverter 2 are blocked in the phase control circuit 6 of the current inverter 2. Thus, no further commutation can occur in the current inverter 2 and hence undesired generation of incorrect start pulses in the phase control circuit g of the rectifier g during combined failures introducing unexpected and unpredictable parasitic couplings, reducing interference immunity, e.g. galvanically separated.

Po zablokování zapínacích impulsů pro invertor 2 proudu může dojít, pokud je invertor 2 proudu zatížen paralelně sériovým rezonančním obvodem a pokud k poruěe tyristoru došlo pouze v jedné jeho větvi, k uzavření výstupního zkratového proudu usměrňovače g přes tlumivku £ a kondenzátory zatěžovacího rezonančního obvodu g.After blocking the pulses for the current inverter 2, if the current inverter 2 is loaded in parallel with the series resonant circuit and if the thyristor fails in only one of its branches, the rectifier output short-circuit current g closes via choke tlum and the resonant circuit g.

V tomto případě, který je v praxi poměrně častý, kdy nejsou výstupní svorky invertoru 2 proudu přímo galvanicky spojeny s indukční cívkou rezonančního obvodu, jako v případě paralelního rezonančního obvodu, dochází vlivem nabití kondenzátorů zatěžovacího rezonančního obvodu £ a tím působení protinapětí za tlumivkou £ ke snížení vrcholové hodnoty nadproudu a tím ke snížení namáhání tyristorů a pojistek.In this case, which is quite common in practice, when the output terminals of the current inverter 2 are not directly galvanically connected to the inductor of the resonant circuit, as in the case of a parallel resonant circuit, the capacitors of the load resonant circuit 6 are charged. reducing the overcurrent peak value and thereby reducing the stress on the thyristors and fuses.

Zapojení ochrany měniče kmitočtu podle vynálezu je vhodná pro všechny měniče kmitočtu u nichž může dojít k selhání elektrická nmdproudová ochrany usměrňovače vlivem Chodu invertoru při kombinovaná poruše.The frequency converter protection circuitry according to the invention is suitable for all frequency converters in which the electrical rectifier current protection of the rectifier may fail due to the operation of the inverter during a combined fault.

Výhody zapojení vyniknou zvláště při využití u měničů větších výkonů, nad 500 kW, pro indukční ohřev a tavbu, využívajících paralelně sériový rezonanční obvod, kde se může uplatnit navíc popsaný mechanismus snížení vrcholové hodnoty nadproudu a kde se značně snižuje riziko ohroženi velkého počtu prvků při nadproudových stavech.The advantages of wiring are particularly useful when using higher power converters over 500 kW for induction heating and melting using parallel series resonant circuits, where the above-described overcurrent peak reduction mechanism can be applied and where the risk of a large number of overcurrent elements is greatly reduced. conditions.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A circuit to protect a tasitec converter with a rectifier input current converter, which is connected via a choke and a current inverter to a load resonant circuit, a rectifier phase control circuit is connected to the rectifier and a current inverter phase control circuit is connected to the current inverter. that an evaluation memory circuit (2) is connected to the output of the current converter (1), its first output is connected to the intervention input (3) of the phase control of the rectifier (5) and its second output pea is connected to the block input of the circuit (4) phase control of the inverter (7).