CS256880B1

CS256880B1 - Wiring for protection of drives with controlled rectifiers operating mainly in inverter operation

Info

Publication number: CS256880B1
Application number: CS855903A
Authority: CS
Inventors: Ludek Mokros; Stanislav Slacik
Original assignee: Ludek Mokros; Stanislav Slacik
Priority date: 1985-08-15
Filing date: 1985-08-15
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS590385A1

Abstract

Řešení se týká zapojení ochrany pohonů s řízenými usměrňovači, jež mají ve svých sestavách rychlovypínače a pracují zejména v invertorovém chodu. Očelem zapojení je zajištění rychlého odpálení rychlovypínače při poruchách, které vedou k prohoření invertoru. Účelu se dosáhne úrovňovým a časovým vyhodnocováním napětí na střídavém vstupu tyristorového bloku řízeného usměrňovače, který sleduje poruchy v napájecí síti a komutační procesy v tyristorovém bloku řízeného usměrňovače. Z tohoto hlediska je také činnost elektronické ochrany nezávislá na charakteru provozu řízeného měniče /usměrňovače - invertor/. Její rychlost reakce je dána rychlým vyhodnocením příčiny, která vede k nárůstu zkratového proudu.The solution concerns the connection of the protection of drives with controlled rectifiers, which have fast circuit breakers in their assemblies and operate mainly in inverter operation. The purpose of the connection is to ensure the fast circuit breaker is triggered quickly in the event of faults that lead to the inverter burning out. The purpose is achieved by level and time evaluation of the voltage at the AC input of the thyristor block of the controlled rectifier, which monitors faults in the power supply network and commutation processes in the thyristor block of the controlled rectifier. From this point of view, the operation of the electronic protection is also independent of the nature of the operation of the controlled converter /rectifier - inverter/. Its speed of reaction is determined by the rapid evaluation of the cause that leads to an increase in the short-circuit current.

Description

(54) Zapojení pro ochranu pohonů s řízenými usměrňovači pracujícími zejména v invertorovém chodu(54) Wiring for protection of drives with controlled rectifiers operating mainly in inverter operation

Řešení se týká zapojení ochrany pohonů s řízenými usměrňovači, jež mají ve svých sestavách rychlovypínače a pracují zejména v invertorovém chodu. Očelem zapojení je zajištění rychlého odpálení rychlovypínače při poruchách, které vedou k prohoření invertoru. Účelu se dosáhne úrovňovým a časovým vyhodnocováním napětí na střídavém vstupu tyristorového bloku řízeného usměrňovače, který sleduje poruchy v napájecí síti a komutační procesy v tyristorovém bloku řízeného usměrňovače. Z tohoto hlediska je také činnost elektronické ochrany nezávislá na charakteru provozu řízeného měniče /usměrňovače - invertor/. Její rychlost reakce je dána rychlým vyhodnocením příčiny, která vede k nárůstu zkratového proudu.The solution relates to the protection of drives with controlled rectifiers, which have quick-disconnect switches in their assemblies and work mainly in inverter operation. The purpose of the wiring is to ensure the quick release of the quick disconnect in the event of failures that lead to the inverter burning out. The purpose is achieved by level and time evaluation of the voltage at the AC input of the controlled rectifier thyristor block, which monitors the mains faults and commutation processes in the controlled rectifier thyristor block. In this respect, the operation of the electronic protection is also independent of the nature of the operation of the controlled inverter / rectifier. Its reaction rate is given by a rapid evaluation of the cause, which leads to an increase in short-circuit current.

L_____1L_____1

Vynález se týká zapojení pro ochranu pohonů s řízenými uspěrňovači pracujícími zejména v invertorovém chodu, v jejichž sestavách jsou použity rychlovypínače sloužící k rozpojení stejnosměrného obvodu pohonu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to circuitry for protecting drives with controlled fasteners operating in particular in inverter mode, in which assemblies quick-disconnect switches are used for disconnecting the DC circuit of the drive.

V obecných aplikacích pohonů s řízenými usměrňovači je zpravidla invertorový chod krátkodobým provozním stavem a výskyt poruch, jež vedou k prohoření invertoru není četný.In general applications of drives with controlled rectifiers, inverter operation is generally a short-term operating condition and the occurrence of faults that lead to inverter burn-out is not frequent.

Stav prohoření je v těchto případech vypínán rychlovypínačem, který je vybaven elektronickým spoušťovým zařízením s proudovým čidlem, jež slouží ke zkrácení vlastního času vybavení rychlovypínače a tím většímu omezení zkratového proudu.In this case, the burnout state is switched off by a quick disconnect switch, which is equipped with an electronic trigger device with a current sensor, which serves to shorten the actual time of tripping of the quick disconnect device and thus to reduce the short-circuit current.

Pro některé aplikace je činnost těchto ochran, odvozená od nastavené vybavovací hodnoty nebo strmosti nárůstu zkratového proudu, nedostatečná.For some applications, the operation of these protections, derived from the set tripping value or the short-circuit current rise steepness, is insufficient.

Týká se to zejména pohonů s vyššími otáčkami stejnosměrných strojů, které již při jmenovitých parametrech pracují na hranici dobré komutace, což připouští poměrně malé krátkodobé přetížení a u nichž je invertorový chod řízeného usměrňovače dlouhodobým provozním režimem pohonu. Pro tyto podmínky již nevyhovuje nasazení rychlovypínače s běžně používaným elektronickým spoušťovým zařízením.This applies in particular to drives with higher revolutions of DC machines, which already operate at the limit of good commutation at rated parameters, which allows a relatively short-term overload and in which the inverter operation of the controlled rectifier is the long-term operating mode of the drive. The use of a quick disconnect switch with a commonly used electronic trigger device is no longer suitable for these conditions.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u zapojení pro ochranu pohonů s řízenými usměrňovači pracujícími zejména v invertorovém chodu, jehož podstata spočívá ve vyhodnocování průběhu napětí na vstupu tyrystorového bloku řízeného usměrňovače a ve vyhodnocování komutační doby ventilů řízeného usměrňovače 2 tohoto průběhu a to tak, že na střídavý vstup tyristorového bloku řízeného usměrňovače za komutační tlumivky nebo sekundární vinutí měničového transformátoru je zapojen vstup napěťového čidla, které zajišťuje galvanické oddělení a přizpůsobení vyhodnocovacího průběhu a které je svým výstupem připojeno na vstup komparátoru,který zajišťuje úrovňové vyhodnocení průběhu, přičemž komparátor je svým výstupem připojen na vstup klopného obvodu, jež generuje s nastavitelným zpožděním impuls pro odpálení rychlovypínače a který je svým výstupem připojen na vstup spoušťového obvodu nebo jiné část rychlovypínače sloužící k jeho odpálení.The aforementioned drawbacks are eliminated in the wiring for the protection of drives with controlled rectifiers operating mainly in inverter operation, which consists in evaluating the voltage waveform at the input of the thyristor block of the controlled rectifier and in evaluating the commutation time of the controlled rectifier valves. the input of the thyristor block of the controlled rectifier behind the commutating chokes or the secondary winding of the converter transformer is connected to the voltage sensor input, which ensures galvanic isolation and adaptation of the evaluation waveform and its output is connected to the comparator input for level evaluation, flip-flop input, which generates, with adjustable delay, an impulse for firing the quick-break switch and which is connected to the trigger circuit input by its output du or another part of the quick disconnect used to detonate it.

Řešení ochrany pohonů s řízenými usměrňovači pracujícími zejména v invertorovém režimu na principu vyhodnocování průběhu napětí a komutační doby ventilů řízeného usměrňovače, se dosáhne rychlého odpálení rychlovypínače a to při poklesu vstupního napětí řízeného usměrňovače pod nastavenou úroveň.The solution of protection of drives with controlled rectifiers working mainly in inverter mode on the principle of evaluation of voltage waveform and commutation time of controlled rectifier valves is achieved by quick release of the quick-breaker when the input voltage of controlled rectifier falls below the set level.

K poklesu vstupního napětí řízeného usměrňovače dochází při poruchách v síti, silových a řídicích obvodech řízeného usměrňovače a při jeho proudovém přetížení a to nezávisle na okamžitém provozním stavu a zatížení řízeného usměrňovače a prodloužení komutační doby ventilů řízeného usměrňovače.The controlled rectifier input voltage drops due to network faults, power and control circuits of the controlled rectifier and its current overload, regardless of the instantaneous operating state and load of the controlled rectifier and the commutation time of the controlled rectifier valves.

Na výkrese je blokové schéma zapojení pro ochranu pohonů s řízenými usměrňovači pracujícími zejména v invertorovém chodu. Vlastní obvod ochrany na výkrese je vyznačen čárkovaně.The drawing shows a block diagram for protecting drives with controlled rectifiers operating particularly in inverter operation. The protection circuit itself is marked by dashed lines in the drawing.

Obvod ochrany pohonů s řízenými usměrňovači pracujícími zejména v invertorovém chodu podle vynálezu je připojena na střídavý vstup 31 tyristorového bloku 3, řízeného usměrňovače, který spojen s výstupem 22 komutačních tlumivek nebo sekundárního vinutí měničového transformátoru 2 a svým výstupem je připojen na vstup 41 spoušťového obvodu nebo jinou část rychlovypínače £ sloužící k jeho odpálení, přičemž vstup je současně vstupem 131 napěťového čidla 13, které je svým výstupem 132 zapojeno na vstup 141 komparátoru 14, jehož výstup 142 je spojen se vstupem 151 klopného obvodu 15, který generuje se zpožděním impuls pro odpálení rychlovypínače a který je svým výstupem 152 zapojen na vstup 41 spoušťového obvodu nebo jinou část rychlovypínače £ sloužící k jeho odpálení, přičemž výstup 152 sklopného obvodu 15 je současně výstupem obvodu ochrany.The protection circuit of the drives with controlled rectifiers operating in particular in the inverter operation according to the invention is connected to the AC input 31 of the thyristor block 3, the controlled rectifier, which is connected to the output 22 of commutating chokes or secondary winding of the transformer 2. another part of the quick disconnect 5 for firing it, the input being simultaneously the input 131 of the voltage sensor 13, whose output 132 is connected to the input 141 of the comparator 14, whose output 142 is connected to the input 151 of the flip-flop 15 the output 152 of which is connected to the trigger circuit input 41 or another portion of the quick-release circuit 5 for firing it, the output 152 of the hinged circuit 15 being also the output of the protection circuit.

Princip činnosti obvodu ochrany pohonů s řízenými usměrňovači pracujícími, zejména v invertorovém chodu je následující.The principle of operation of the drive protection circuit with controlled rectifiers operating, especially in inverter operation, is as follows.

Na výstupu 132 čidla napětí 13, které zajištuje galvanické oddělení a přizpůsobení vyhodnocovacího průběhu napětí na jeho vstupu 131, je usměrněné pulzující napětí, které sleduje průběh napětí na vstupu 31 tyristorového bloku 3 řízeného usměrňovače a na které jsou superponovány komutační propady, způsobené činností jednotlivých ventilů tyristorového bloku 2 usměrňovače. Průběh napětí na vstupu 31 tyristorového bloku 2 řízeného usměrňovače je tímto způsobem upraven a přiveden na vstup 141 komparátorů 14, který zajištuje jeho úrovňové vyhodnocení. Referenční úroveň pro komparátor je nastavena pro nejnižší přípustné napětí na vstupu 31 tyristorového bloku 2 řízeného usměrňovače.At the output 132 of the voltage sensor 13, which provides galvanic isolation and matching of the voltage waveform at its input 131, there is a rectified pulsating voltage that monitors the voltage waveform at the input 31 of the controlled rectifier thyristor block 3 and on which commutation drops are superimposed thyristor block 2 rectifiers. The voltage waveform at the input 31 of the controlled rectifier thyristor block 2 is adjusted in this way and applied to the input 141 of the comparators 14, which ensures its level evaluation. The reference level for the comparator is set for the lowest permissible voltage at input 31 of the thyristor block 2 of the controlled rectifier.

Komutace ventilů tyristorového bloku 2 řízeného usměrňovače způsobuje propady na průběhu napětí na vstupu 141 komparátorů 14. Při poklesu tohoto napětí pod referenční proveň přechází výstup 142 komparátorů 14 do aktivního stavu, čímž je spouštěn klopný obvod 15, který generuje an výstupu 152 se zpožděním impuls pro odpálení rychlovypínače. Zpoždění vzniku tohoto impulsu je nastavitelné a je dáno nejdelší přípustnou komutační dobou ventilů tyristorového bloku 2 řízeného usměrňovače při jeho správné činnosti v uvažovaných režimech. Pokud aktivní stav výstupu 142 komparátorů 14 na vstupu 151 klopného obvodu 15 zanikne v době nastaveného zpožděni, impuls pro odpálení rychlovypínače na výstupu 152 klopného obvodu 15 nevznikne, čemuž odpovídá správná činnost řízeného usměrňovače. ,The commutation of the valves of the thyristor block 2 of the controlled rectifier causes drops on the voltage waveform at the comparator 14 input. When this voltage falls below the reference pren, the output 142 of the comparators 14 goes into active state, thereby triggering a flip-flop 15 generating an output 152 launch of the quick switch. The delay of this pulse is adjustable and is given by the longest permissible commutation time of the valves of the thyristor block 2 of the controlled rectifier when it is operating correctly in the considered modes. If the active state of the comparator output 142 at the input 151 of the flip-flop 15 is extinguished within the set delay time, the impulse for firing the quick-breaker at the output 152 of the flip-flop 15 is not generated, which corresponds to the correct operation of the controlled rectifier. ,

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Wiring for protection of drives with controlled rectifiers operating mainly in inverter operation, consisting of a voltage sensor and a circuit that controls the firing of the quick disconnect in response to disturbances in the mains and commutation processes in the thyristor block of the controlled rectifier. (13) is connected to the AC input (31) of the thyristor block (3) of the controlled rectifier behind the commutating chokes, or the secondary winding of the converter transistor (2).