CS257228B1

CS257228B1 - Apparatus for protection of the controlled rectifies with in ductive load provided with floating overvoltage protection

Info

Publication number: CS257228B1
Application number: CS862701A
Authority: CS
Inventors: Ivan Kubie; Jaroslav Sorna; Ctirad Pavlu; Stanislav Undus
Original assignee: Ivan Kubie; Jaroslav Sorna; Ctirad Pavlu; Stanislav Undus
Priority date: 1986-04-14
Filing date: 1986-04-14
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS270186A1

Abstract

Zapojení pro ochranu řízených usměrňovačů s indukční zátěží, opatřených plovoucí přepětovou ochranou, sestává z diodového můstku, spojeného střídavými přívody se střídavými přívody řízeného usměrňovače. Kladný vývod diodového můstku plovoucí přepětové ochrany je spojen s katodou oddělovací diody, jejíž anoda je přes druhý omezovači odpor spojena s anodou ochranného tyristoru s první svorkou vyhodnocovacího obvodu a s kladným vývodem pomocného jednofázového diodového můstku, jehož střídavé přívody jsou spojeny se stejnosměrnými vývody řízeného usměrňovače. Záporný vývod pomocného jednofázového můstku je spojen s druhou svorkou vyhodnocovacího obvodu s katodou ochranného tyristoru a přes třetí omezovači odpor se záporným vývodem diodového můstku, k němuž je jedním koncem zapojena paralelní kombinace kondenzátoru a odporu, jejíž druhý konec je přes první omezovači odpor spojen s katodou oddělovací diodyWiring for protection of controlled rectifiers with inductive load floating surge protection, consists of from a diode bridge, alternating controlled inlets with AC leads rectifiers. Positive diode lead bridge floating surge protection is coupled to a cathode of a separating diode, of which the anode is connected via the second limiting resistor with a thyristor protective anode first the evaluation circuit terminal and positive an auxiliary single-phase diode lead the bridge whose alternating leads are coupled to DC controlled terminals rectifiers. Negative auxiliary single-phase outlet the bridge is connected to the second terminal evaluation circuit with protective cathode thyristor and over the third limiter resistance with diode bridge negative terminal to which it is parallel connected at one end a combination of capacitor and resistor, of which the other end is through the first restriction resistor coupled to the cathode of the separation diode

Description

opatřených plovoucí přepěťovou ochranouwith floating surge protection

Zapojení pro ochranu řízených usměrňovačů s indukční zátěží, opatřených plovoucí přepětovou ochranou, sestává z diodového můstku, spojeného střídavými přívody se střídavými přívody řízeného usměrňovače. Kladný vývod diodového můstku plovoucí přepětové ochrany je spojen s katodou oddělovací diody, jejíž anoda je přes druhý omezovači odpor spojena s anodou ochranného tyristoru s první svorkou vyhodnocovacího obvodu a s kladným vývodem pomocného jednofázového diodového můstku, jehož střídavé přívody jsou spojeny se stejnosměrnými vývody řízeného usměrňovače. Záporný vývod pomocného jednofázového můstku je spojen s druhou svorkou vyhodnocovacího obvodu s katodou ochranného tyristoru a přes třetí omezovači odpor se záporným vývodem diodového můstku, k němuž je jedním koncem zapojena paralelní kombinace kondenzátoru a odporu, jejíž druhý konec je přes první omezovači odpor spojen s katodou oddělovací diody.The wiring for the protection of inductive load controlled rectifiers, provided with a floating overvoltage protection, consists of a diode bridge connected by alternating leads with alternating leads of the controlled rectifier. The positive diode bridge of the floating overvoltage protection is connected to the cathode of the diode, the anode of which is connected via a second limiting resistor to the anode of the protective thyristor with the first terminal of the evaluation circuit and to the positive terminal of the auxiliary single-phase diode bridge. The negative terminal of the auxiliary single-phase bridge is connected to the other terminal of the protective thyristor cathode evaluation circuit and via a third limiting resistor with a negative diode bridge terminal connected to one end by a parallel capacitor / resistor combination. separating diodes.

ií,V. ií U ή 5L iji ii | η p to*i, V. ii U or 5L iji ii η p to *

I___ z; zi y— obr. zI___ z; zi y— fig

Vynález se týká zapojení pro ochranu řízených usměrňovačů s indukční zátěží opatřených plovoucí přepětovou ochranou, zejména řízených usměrňovačů napájejících budicí vinutí stejnosměrných motorů.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to wiring for the protection of controlled inductive load rectifiers provided with floating surge protection, in particular, controlled rectifiers supplying excitation windings to DC motors.

Při náhlém rozpojení obvodu budícího vinutí stejnosměrného motoru napájeného řízeným usměrňovačem, způsobeném např. vypnutím jističe nebo přerušením pojistky, dochází k přepětí ohrožujícímu nejen výkonové polovodičové součástky usměrňovače, ale i budící vinutí motoru. Přitom energie tohoto přepětí je taková, že ji není možno zmařit v klasických ochranách usměrňovače. Jako ochrany proti tomuto přepětí se používá bud odpor, nebo nulová dioda nebo tyristor spínaný napětovou úrovní, paralelně zapojené k budícímu vinutí motoru. Nevýhodou použitého paralelního odporu jsou značné přídavné ztráty, snižující účinnost zářízení.A sudden opening of the DC motor driving circuit powered by a controlled rectifier, caused for example by a circuit breaker tripping or a fuse break, results in an overvoltage that threatens not only the power semiconductor components of the rectifier but also the motor winding. At the same time, the energy of this overvoltage is such that it cannot be thwarted in conventional rectifier protection. As a protection against this overvoltage, either a resistor or a diode or a thyristor switched by a voltage level, connected in parallel to the excitation winding of the motor, is used. The disadvantage of the parallel resistance used is a considerable additional loss, reducing the efficiency of the device.

Navíc použití odporu rozměry celého zařízení zvětšuje.In addition, the use of a resistor increases the dimensions of the entire device.

Nevýhodou použití nulové diody zapojené paralelně k budícímu vinutí motoru je, že ji není možno použít u stejnosměrných motorů, kde je prováděna reverzace otáček změnou polarity napájecího napětí buzení. Dále vznikají potíže při získávání informace o průběhu budícího proudu pro regulační účely. U většiny řízených usměrňovačů je totiž proud měřen na jejich střídavé straně, kde však při použití nulové diody neodpovídá průběh měřené veličiny skutečnému průběhu proudu v budicím vinutí.The disadvantage of using a zero diode connected in parallel to the motor excitation winding is that it cannot be used in DC motors where reversing of revolutions is performed by changing the polarity of the drive voltage supply. Furthermore, difficulties arise in obtaining information about the excitation current waveform for regulatory purposes. In fact, in most of the controlled rectifiers, the current is measured on their alternating side, where, however, when a zero diode is used, the measured value does not correspond to the actual current in the field winding.

Nevýhodou použití paralelního tyristoru spínaného napětovou úrovní je, že je určen pouze pro ochranu při jedné polaritě napájecího napětí. U reverzáčního řízeného usměrňovače s oběma výstupními polaritami napětí je nutno použít dva tyto tyristory zapojené antiparalelně, každý s vlastním vyhodnocovacím a spouštěcím obvodem.The disadvantage of using a voltage-switched parallel thyristor is that it is intended only for protection at one polarity of the supply voltage. In the case of a reversing controlled rectifier with both output voltage polarities, it is necessary to use two of these thyristors connected in antiparallel, each with its own evaluation and triggering circuit.

Všechny výše uvedené nevýhody doposud používaných zapojení odstraňuje zapojení pro ochranu řízených usměrňovačů s indukční zátěží opatřených plovoucí přepětovou ochranou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kladný vývod diodového můstku plovoucí přepětové ochrany, jehož střídavé přívody jsou spojeny se střídavými přívody řízeného usměrňovače, je spojen s katodou oddělovací diody a přes první omezovači odpor k jednomu konci paralelní kombinace kondenzátoru a odporu. Druhý konec této paralelní kombinace je spojen se záporným vývodem diodového můstku plovoucí přepětové ochrany.All the above-mentioned disadvantages of the hitherto used circuits are eliminated by the circuit for protection of controlled inductive load rectifiers provided with floating surge protection according to the invention, which consists in that the positive lead diode of the floating surge protection diode whose AC leads are connected to AC leads of the controlled rectifier is connected to the cathode of the diode and via a first limiting resistor to one end of a parallel combination of capacitor and resistor. The other end of this parallel combination is connected to the negative terminal of the diode bridge of the floating surge protector.

Kladný vývod pomocného jednofázového diodového můstku, jehož střídavé přívody jsou spojeny se stejnosměrnými vývody řízeného usměrňovače, je spojen s anodou ochranného tyristoru a zároveň s první svorkou vyhodnocovacího obvodu a přes druhý omezovači odpor s anodou oddělovací diody. Záporný vývod pomocného jednofázového diodového můstku je spojen s katodou ochranného tyristoru a druhou svorkou vyhodnocovacího obvodu a přes třetí omezovači odpor se záporným vývodem diodového můstku plovoucí přepětové ochrany. Řídicí elektroda ochranného tyristoru je spojena s třetí svorkou vyhodnocovacího obvodu.The positive terminal of the auxiliary single-phase diode bridge whose AC leads are connected to the DC terminals of the controlled rectifier is connected to the anode of the protective thyristor and at the same time to the first terminal of the evaluation circuit and through the second limiting resistor to the anode of the diode. The negative terminal of the auxiliary single-phase diode bridge is connected to the cathode of the protective thyristor and the second terminal of the evaluation circuit and through the third limiting resistor to the negative terminal of the diode bridge of the floating surge protection. The protective thyristor control electrode is connected to the third terminal of the evaluation circuit.

Zapojení pro ochranu řízených usměrňovačů s indukční zátěží podle vynálezu s výhodou využívá plovoucí přepětové ochrany, která chrání řízený usměrňovač proti přepětím vznikajícím komutací tyristorů nebo vypnutím napájecího transformátoru naprázdno, nemůže však být z prostorových důvodů dimenzována na podstatně větší energii přepětí vzniklých rozpojením budicího vinutí.The inductive load controlled rectifier circuit of the present invention advantageously utilizes a floating surge protector that protects the controlled rectifier against overvoltages due to thyristor commutation or no load transformer shutdown, but cannot be dimensioned for considerably greater overvoltage energy by opening the field winding.

Na přiloženém výkresu je na obr. 1 schéma jednoho z dosud užívaných zapojení ochran a na obr. 2 a 3 jsou dva příklady zapojení pro ochranu řízených usměrňovačů s indukční zátěží podle vynálezu.In the accompanying drawing, FIG. 1 is a schematic of one of the protection circuits used hitherto, and FIGS. 2 and 3 show two examples of wiring for the protection of controlled inductive load rectifiers according to the invention.

K výstupním stejnosměrným vývodům řízeného třífázového reverzáčního usměrňovače napájejícícho budicí vinutí stejnosměrného motoru a tvořeného tyristory Vil až VI6 A V21 až V26 jsou pro obě polarity výstupního napětí zapojeny dva ochranné tyristory V31 a V32, zapojené k sobě antiparalelně a spouštěné dvěma vyhodnocovacími obvody VO. Na obr. 2 je jako ochrana řízeného třífázového reverzáčního můstku usměrňovače tvořeného tyristoryTwo protective thyristors V31 and V32 are connected for each output voltage polarity, connected to each other antiparallelly and triggered by two VO evaluation circuits, to the output DC terminals of the controlled three-phase reversing rectifier supplying the DC motor driving winding and consisting of thyristors V1 to V6 and V21 to V26. Fig. 2 shows protection of a controlled three-phase reversing bridge of a thyristor rectifier

Vil až VI6 a V21 až V26 a budicího vinutí Lb zapojen ochranný obvod obsahující třífázový diodový můstek Ml plovoucí přepětové ochrany, pomocný jednofázový diodový můstek M2, oddělovací diodou Dl, omezovači odpory Rl, R3, R4, RC člen tvořený kondenzátorem Cl a odporem R2, ochranný tyristor V31 a vyhodnocovací obvod VO.V1 to VI6 and V21 to V26 and the field winding Lb connected a protective circuit comprising a three-phase diode bridge M1 of floating surge protection, an auxiliary single-phase diode bridge M2, a diode D1, limiting resistors R1, R3, R4, RC formed by capacitor C1 and resistor R2, protective thyristor V31 and evaluation circuit VO.

Na kladný výstup třífázového diodového můstku Ml plovoucí přepětové ochrany, jehož střídavé přívody jsou připojeny na střídavé přívody řízeného reverzačního usměrňovače je připojena svoji katodou oddělovací dioda Dl, spojená přes první omezovači odpor Rl k jednomu konci paralelní kombinace kondenzátoru Cl a odporu R2, jejíž druhý konec je připojen k zápornému výstupu třífázového diodového můstku Ml.The positive output of the three-phase diode bridge M1 of the floating surge protector, whose AC leads are connected to the AC leads of the controlled reversing rectifier, is connected via its cathode a separation diode D1 connected via a first limiting resistor R1 to one end of the parallel combination of capacitor C1 and R2; is connected to the negative output of the three-phase diode bridge M1.

Kladný výstup pomocného jednofázového diodového můstku M2, jehož střídavé přívody jsou zapojeny ke stejnosměrnému výstupu řízeného usměrňovače, je připojen k anodě ochranného tyristoru V31 a první svorce 2 vyhodnocovacího obvodu VO a přes druhý omezovači odpor R3 k anodě oddělovací diody Dl, přičemž záporný výstup pomocného jednofázového diodového můstku M2 je spojen s katodou ochranného tyristoru V31, druhou svorkou 2 vyhodnocovacího obvodu VO a přes třetí omezovači odpor R4 se záporným vývodem třífázového diodového můstku Ml. Řídící elektroda ochranného tyristoru V31 je spojena s třetí svorkou 3 vyhodnocovacího obvodu VO.The positive output of the auxiliary single-phase diode bridge M2, whose AC leads are connected to the DC output of the controlled rectifier, is connected to the anode of the protective thyristor V31 and the first terminal 2 of the evaluation circuit V0 and via the second limiting resistor R3 to the anode of the diode D1. the diode bridge M2 is connected to the cathode of the protective thyristor V31, the second terminal 2 of the evaluation circuit V0 and via the third limiting resistor R4 to the negative terminal of the three-phase diode bridge M1. The protective thyristor control electrode V31 is connected to the third terminal 3 of the evaluation circuit VO.

Na obr. 3 je druhý příklad zapojení pro ochranu řízených usměrňovačů s indukční zátěží podle vynálezu, ve kterém je jako řízený usměrňovač využit jednofázový reverzační můstek, tvořený tyristory Vil až V14 a V21 až V24. Plovoucí přepětové ochrana je pak tvořena jednofázovým diodovým můstkem, jinak je zapojení shodné s řešením z obr. 2.Fig. 3 is a second exemplary circuit for protecting inductive load controlled rectifiers according to the invention, in which a single-phase reversing bridge consisting of thyristors V1 to V14 and V21 to V24 is used as the controlled rectifier. The floating overvoltage protection is then formed by a single-phase diode bridge, otherwise the wiring is identical to the solution of Fig. 2.

Funkce zapojení pro ochranu řízených usměrňovačů s indukční zátěží podle vynálezu je následující. Při náhlém přerušení obvodu budicího vinutí stejnosměrného motoru se na indukčnosti Lb objeví napětí, které má snahu v obvodu udržet stávající proud. Toto napětí, usměrněné pomocným jednofázovým diodovým můstkem M2, vyhodnotí vyhodnocovací obvod VO, který sepne ochranný tyristor V31 a vytvoří spolu s pomocným jednofázovým diodovým můstkem M2 náhradní vodivou cestu pro demagnetizaci indukčnosti Lb dříve, než napětí dosáhne nedovolených hodnot. Paraleně zapojený kondenzátor Cl RC členu plovoucí přepětové ochrany snižuje rychlost nárůstu napětí na indukčnost Lb budicího vinutí a umožňuje návrh vyhodnocovacího obvodu VO s dostatečnou šumovou imunitou.The function of the wiring for protecting inductive load controlled rectifiers according to the invention is as follows. In the event of a sudden interruption of the DC drive circuit, a voltage is present on the inductance Lb which tends to maintain the current in the circuit. This voltage, rectified by the auxiliary single-phase diode bridge M2, evaluates the evaluation circuit V0, which closes the protective thyristor V31 and creates, together with the auxiliary single-phase diode bridge M2, a substitute conductive path for demagnetizing inductance Lb before the voltage reaches illegal values. The parallel-connected capacitor C1 RC of the floating surge protector reduces the rate of voltage rise to the inductance Lb of the field winding and allows the design of the VO evaluation circuit with sufficient noise immunity.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Wiring for the protection of controlled inductive load rectifiers provided with floating surge protection consisting of a diode bridge of a floating surge protection, an auxiliary single-phase diode bridge, a separating diode, a resistor limiter, an RC thyristor resistor at the evaluation circuit, characterized by a positive diode bridge the floating surge protector, whose AC leads are connected to the AC leads of the controlled rectifier, is coupled to the cathode of the diode (D1) and through the first limiting resistor (R1) to one end of the parallel combination of capacitor (C1) and resistor (R2) this parallel combination is connected to the negative terminal of the diode bridge (M1) of the floating surge protection and the positive terminal of the auxiliary single-phase diode bridge (M2), whose AC leads are connected to the DC leads of the controlled rectifier, is connected to the anode. in the protective thyristor (V31) and simultaneously with the first terminal (1) of the evaluation circuit (VO) and through the second limiting resistor (R3) with the anode of the diode (D1), the negative terminal of the auxiliary single-phase diode bridge (K2) connected to the cathode thyristor (V31) and the second terminal (2) of the evaluation circuit (VO) and via the third limiting resistor (R4) with the negative diode bridge terminal (M1) of the floating overvoltage protection and the protective thyristor control electrode (V31) is connected to the third terminal (3) evaluation circuit (VO).