CS262023B1

CS262023B1 - Wiring for commutation blocking of the pulse converter

Info

Publication number: CS262023B1
Application number: CS873810A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Ing Potucek
Original assignee: Vladimir Ing Potucek
Priority date: 1987-05-26
Filing date: 1987-05-26
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS381087A1

Abstract

Heáení se týká ochrany vysokonapétových pulsních měničů proti náhodným impulsům přivedeným na řídicí elektrody hlavních tyristoru v době komutace, které zapříčiňují grohoření pulsního měniče. Podstatou řešení je elektronický obvod, jímž je v nastaveném časovém intervalu v době komutace dosaženo uzemnění koncového zesilovače řídicích impulsů^hlavních tyristorů. Výstup proudového čidla je pres filtrační člen spojen s prvním vstupem spínacího členu, du jehož druhého vstupu Je zapojen vystup oddělovacího členu, jehož napájecí vstup, připojen,.',k pomocnému napájecímu zdroji je zároveň spojen s Jedním ze vstupů stávajících regulačních obvodů pulsního měniče. Výstup spínacího členu jc spojen s druhým vstupem koncového zesilovače řídicích impulsů hlavních tyristorů, který je galvanicky oddělen od regulační i silové části pulsního měniče. Zapojení lze využít u pulsních měničů pro stejnosměrné výkonové zátěže, například trakční motory kolejových vozidel.The invention concerns the protection of high-voltage pulse converters against random pulses applied to the control electrodes of the main thyristors during commutation, which cause the pulse converter to burn out. The essence of the solution is an electronic circuit, by which the final amplifier of the control pulses of the main thyristors is grounded during a set time interval during commutation. The output of the current sensor is connected via a filter element to the first input of the switching element, to the second input of which the output of the separation element is connected, the power input of which, connected to the auxiliary power supply, is also connected to one of the inputs of the existing control circuits of the pulse converter. The output of the switching element is connected to the second input of the final amplifier of the control pulses of the main thyristors, which is galvanically isolated from the control and power parts of the pulse converter. The connection can be used in pulse converters for DC power loads, for example traction motors of rail vehicles.

Description

Vynález se týká zapojení pro komutační blokování pulsního měniče k ochraně sloupce jeho hlavních tyristorú a zátěže.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a circuitry for commutating blocking of a pulse transducer to protect a column of its main thyristors and load.

Pri funkci vysokonapěřového pulsního měniče, tvořeného dvěma sériovými sloupci hlavních a zhásecích tyristorú, jsou v době komutace ohrožovány hlavní tyristory. Jedná se o časový interval, kdy se po přivedení řídicího impulsu na zháěecí tyristory vytváří v komutačním obvodu pulsního měniče proud sinusového charakteru. Každý tyristor v obou sloupcích je opatřen an~ tiparalelní diodou a v době, kdy začne těmito diodami procházet proud k hlavním tyristorúm, dochází k obnově blokovacích schopností tyristorú. V této době nesmí být na žádnou z řídicích elektrod hlavních tyristorú přiveden náhodný impuls, neboř jinak dochází v jejich sloupci k průrazu a následnému prohoření pulsního měniče, což má negativní vliv na připojenou zátěž. Náhodný nežádoucí impuls může v této době vzniknout například přes parazitní kapacity od strmého nárůstu napětí na hlavních tyristorech, nebo vlivem jiskření, způsobeného nedokonale přitaženými spojovacími součástkami v silovém obvodu.In the operation of the high-voltage pulse transducer, consisting of two serial columns of main and quenching thyristors, the main thyristors are endangered at commutation time. This is the time interval when a sinusoidal current is generated in the commutation circuit of the pulse converter after the control pulse is applied to the arc thyristors. Each thyristor in both columns is provided with an anti-parallel diode, and when the diodes start to flow to the main thyristors, the blocking capabilities of the thyristors are restored. At this time, no random pulse must be applied to any of the main thyristor control electrodes, otherwise the pulse converter will break through in their column, which will have a negative effect on the connected load. Accidental undesired impulse can occur at this time, for example, through parasitic capacities, from a steep rise in voltage on the main thyristors, or due to sparks caused by imperfectly tightened fasteners in the power circuit.

Výěe popsané ohrožení pulsního měniče je odstraněno zapojením pro komutační blokování pulsního měniče podle vynálezu, v jehož komutačním obvodu je zapojeno proudové čidlo a k prvnímu vstupu koncového zesilovače řídicích impulsů hlavních tyristorú je připojen výstup regulačních obvodů. Podstatou vynálezu je, že výstup proudového čidla je přes proudověnópěřový převodník, člen necitlivosti a nesymetrický filtrační člen zapojen do prvního vstupu spínacího členu, do jehož druhého vstupu je zapojen výstup oddělovacího členu. Vstup tohoto oddělovacího členu je spojen jednak s jedním vstupem stávajících regulačních obvodů pulsního měniče a jednak 8 výstupem pomocného napájecího zdroje.The above-described danger to the pulse transducer is eliminated by a commutator blocking circuit of the pulse transducer according to the invention, in which a current sensor is connected to the commutating circuit and the output of control circuits is connected to the first input of the main thyristor control pulse end amplifier. It is an object of the present invention that the output of the current sensor is connected to a first input of a switching member through a current-to-current converter, an insensitivity element and an asymmetric filter element, to the second input of which the output of a separating element is connected. The input of this decoupling element is connected to one input of the existing pulse converter control circuits and to the output of the auxiliary power supply.

Výstup spínacího členu je zapojen do druhého vstupu koncového zesilovače řídicích impulsu hlavních tyristorů pulsnfho mčniče.The output of the switching member is connected to the second input of the pulse converter main thyristors of the pulse changer.

Zapojením podle vynálezu se dosáhne účinného uzemnění koncového zesilovače řídicích impulsu hlavních tyristorů v inkriminovaném časovém intervalu komutace, čímž se v této době zamezí přístupu jakýchkoli impulsů na hlavní tyristory. Tím je docíleno bezpečné ochrany pulsního měniče proti průrazu a proboření a odstraněna možnost havarijního stavu jeho zátěže.The circuitry of the present invention achieves effective grounding of the main thyristor pilot pulse terminal amplifier within the commutation commutation time, thereby preventing any pulses from accessing the main thyristors at this time. This ensures safe protection of the pulse inverter against breakdown and leakage and eliminates the possibility of an emergency state of its load.

Na připojeném výkresu je uveden příklad zapojení pro komutační blokování pulsnfho měniče podle vynálezu, kde na obr. 1 je zakresleno jaho schéma. Obr. 2 objasňuje Časový průběh blokování řídicích impulsů hlavních tyristorů při komutaci, kde tkB značí délku blokovacího intervalu, H - signál řídicích impulsů hlavních tyristorů 14, £. - signál řídicích impulsů zhásecích tyristorů 16, IL - komutační proud a UH - napětí větve hlavních tyristorů 14.The accompanying drawing shows an example of a wiring for commutational blocking of a pulse inverter according to the invention, in which FIG. Giant. 2 illustrates the time course of the blocking of the main thyristor pilot pulses during commutation, where tkB denotes the blocking interval length, H - the pilot thyristor pilot pulses 14, 6. - control signal of the quenching thyristors 16, IL - commutation current and UH - main thyristor branch voltage 14.

Znázorěný pulsní měnič je uspořádán do dvou paralelních větví, z nichž jedna je tvořena sloupcem sériově spojených hlavnich tyristorů 14 v sérii s komutační tlumivkou a druhá sériovou kombinací komutačního kondenzátoru 20, sloupce sériově spojených zhásecích tyristorů 16, omezovači reaktancía proudovým čidlem 6. Zhásecí tyristory 16 jsou oproti hlavním tyristorům 14 zapojeny v opačném smyslu a ke každému z hlavních i zhásecích tyristorů £4, 16 je antiparalelně připojena příslušná výkonová dioda 15, 17. Komutační obvod je tímto uspořádáním rozdělen do dvou paralelních částí. Začátky obou větví pulsního měniče jsou připojeny ke kladnému pólu nazakresleného zdroje silového napájení a spojené konce těchto větví jsou přes zátěž 22 připojeny k zápornému pólu tohoto zdroje. Paralelně k zátěži 22 je připojen sloupec sériově spojených nulových diod 21, jejichž počet je zvolen s ohledem na maximální napětí zdroje silového napájení.The shown pulse transducer is arranged in two parallel branches, one of which consists of a series of series connected main thyristors 14 in series with a commutating choke and the other with a series combination of commutation capacitor 20, a series of connected series quenching thyristors 16, limiting reactance and current sensor 6. they are connected opposite to the main thyristors 14 and a respective power diode 15, 17 is connected in antiparallel fashion to each of the main and quenching thyristors 14, 16, respectively. The commutation circuit is divided into two parallel parts by this arrangement. The beginnings of both branches of the pulse converter are connected to the positive pole of the power supply and the connected ends of these branches are connected to the negative pole of the power supply via a load 22. In parallel to the load 22 is connected a column of serially connected zero diodes 21, the number of which is selected with respect to the maximum voltage of the power supply.

Zapojení pro komutační blokování popsaného pulsního měniče s tzv. měkkou komutací je uspořádáno tak, že výstup proudového čidla 6 je přes proudověnapěžový převodník £ a přes člen 2 necitlivosti spojen se vstupem nesymetrického filtračního členu 2» jehož výstup je zapojen do prvního vstupu spínacího členu 4, do jehož druhého vstupu je přes oddělovací člen 7 připojen výstupThe circuit for commutating blocking of the described soft commutation pulse transducer is arranged such that the output of the current sensor 6 is connected to the input of the unbalanced filter element 2 via the current-voltage converter 6 and through the dead dead member 2, the output of which is connected to the first input of the switching member 4. to whose second input an output is connected via the separating member 7

282 023 pomocného napájecího zdroje 8. Vstup oddělovacího členu 7 je zároveň propojen s napájecím vstupem stávajících regulačních obvodu % pulsnfho měniče. Výstup spínacího členu 4 je zapojen do druhého vstupu koncového zesilovače j> řídicích impulsů hlavních tyristorů 14, do jehož prvního vstupu je zapojen výstup regulačních obvodu 9. Výstup koncového zesilovače 5 je spojen s řídicími elektrodami hlavních tyristorů 14. Proudové čidlo 6 je tvořeno průvlekovým transformátorem, který zajišťuje nutné galvanické oddělení silového obvodu od jeho výstupního signálu, který pak vstupuje do proudověnapěťového převodníku 2» jehož výstup je zaváděn do členu 2 necitlivosti. Práh necitlivosti je vytvořen např. Zenerovou diodou a jeho nastavení závisí na parametrech silových obvodů. Musí být vypočítán tak, aby vyrovnávání potenciálů, probíhající mezi komutačním kondenzátorem 20 a zdrojem silového napájení, nepůsobilo při skokové změně napájecího napětí blokování koncového zesilovače 5· Skoková změna napájecího napětí se běžně projevuje například u pulsního měniče ve vozidlech napájených z trolejové sítě, při přejezdu dvou napájecích sekcí. Při vlastním komutačním jevu, který počíná přivedením řídicích impulsů na zhášecí tyristory 16 signálem převýší napětí na vstupu proudověnapěaťového převodníku práh necitlivosti, čímž dojde k sepnutí spínacího členu 4, tvořeného příkladně spínacími tranzistory v Darlingtonově zapojení. Sepnutím se účinně uzemní aktivní člen koncového zesilovače 5 řídicích impulsů hlavních tyristorů 14, čímž se výstup zesilovače 5 zablokuje. Z hlediska bezpečnosti je nutné, aby jeho zpětné odblokování proběhlo s určitým zpožděním za opětným snížením signálu z proudověnapěťového převodníku 2 P°d práh necitlivosti. Tuto funkci zajišťuje nesymetrický filtrační člen 3, obsahující oddělovací diodu a filtrační kondenzátor. Oddělovací diodou se docílí nesymetrického charakteru následného nabíjení a vybíjení filtračního kondenzátoru. Časová konstanta jeho vybíjení musí být spočítána s ohledem na rozptyl parametrů použitých součástek a zároveň na vliv povolených pracovních teplot zařízení. Například pro délku komutačního jevu 400 pe se běžně používá komutačního dorazu v délce 700 pe, což znamená časový interval, kdy je před vysláním řídicích impulsů do hlavních tyristorů 14 výstup regulačních obvodů Q zablokován, tedy koeficient bezpečnosti 1,75. Koeficient bezpečnosti pro komutační blokování se volí 1,5 a počítá se z délky záporné půlvlny sinusoidy komutačního proudu IL, pro uvedený příklad z 200 «s. Celková délka intervalu tký282 023 of the auxiliary power supply 8. The input of the isolating member 7 is also connected to the power input of the current control circuit% of the pulse converter. The output of the switching member 4 is connected to the second input of the final thyristor 14 of the main thyristor control pulses, the first input of which is connected to the output of the control circuits 9. The output of the final amplifier 5 is connected to the main electrodes of the main thyristors 14. , which provides the necessary galvanic separation of the power circuit from its output signal, which then enters the current-to-voltage converter 2, the output of which is fed to the dead-end member 2. The insensitivity threshold is created eg by a Zener diode and its setting depends on the parameters of the power circuits. It must be calculated so that the equipotential bonding between the commutating capacitor 20 and the power supply does not cause the output amplifier to be blocked when the supply voltage is stepped. 5 · The supply voltage step change is commonly seen in pulse converters in overhead contact vehicles; two power sections. In the actual commutation phenomenon, which begins by applying control pulses to the arc thyristors 16, the signal at the input of the current-voltage converter exceeds the insensitivity threshold, thereby switching the switching member 4 formed, for example, by the switching transistors in the Darlington circuit. By closing, the active member of the final amplifier 5 of the control pulses of the main thyristors 14 is effectively grounded, thereby blocking the output of the amplifier 5. From the safety point of view, it is necessary to unlock it with a certain delay after the signal reduction from the current converter 2 P ° d insensitivity threshold. This function is provided by an asymmetrical filter element 3 comprising a separating diode and a filter capacitor. The separation diode achieves the unsymmetrical nature of the subsequent charging and discharging of the filter capacitor. The time constant of its discharge must be calculated taking into account the variance of the parameters of the components used and the influence of the permissible operating temperatures of the equipment. For example, for a commutation length of 400 pe, a commutation stop of 700 pe is commonly used, which means the time interval before the output of control pulses to the main thyristors 14 is output of the control circuits Q, thus a safety coefficient of 1.75. The safety coefficient for commutation blocking is chosen to be 1.5 and is calculated from the length of the negative half-wave by the sinusoids of the commutation current IL, for the example given, from 200 sec. The total length of the interval is thick

IAND

2B2 023 blokování koncového zesilovače % bude tedy 500 f»a a časová konstanta vybíjení filtračního kondenzátorů nesymetrického filtračního členu J5 bude 100 fas. Skutečná bezpečnost ochrany bude tedy vždy vyšší než vypočítaná, neboř průběh proudu hlavním tyristorem 14 je oproti průběhu komutačního proudu II· vyosen o stejnosměrnou složku, která je závislá na momentálním otevření pulsního měniče. V případě zkratu nebo přerušení dodávky energie z pomocného zdroje 8 zajišřuje spínací člen 4 komutační blokování alespoň ve dvou následujících periodách. Po této době je již bezpečně zablokován výstupní signál regulačních obvodů 9 napájených z téhož pomocného zdroje 8, a tyto regulační obvody 9 zabezpečí následné odpojení pulsního měniče od zdroje silového napájení.2B2 023 the blocking of the amplifier% will therefore be 500 f f and the discharge time of the filter capacitors of the unbalanced filter element J5 will be 100 fas. Thus, the actual safety of the protection will always be higher than the calculated one, since the course of the current through the main thyristor 14 is offset by the DC component, which is dependent on the momentary opening of the pulse converter. In the event of a short-circuit or interruption of the power supply from the auxiliary power supply 8, the switching member 4 ensures commutation blocking in at least two consecutive periods. After this time, the output signal of the control circuits 9 supplied from the same auxiliary source 8 is safely blocked and these control circuits 9 ensure the subsequent disconnection of the pulse converter from the power supply.

Koncový zesilovač 5 je galvanicky oddělen jak od regulačních obvodů 9, tak i od silové části zařízení pulsního měniče nezakreslenými půleními transformátory, eventuálně jinými oddělovacími prvky, příkladně optoelektrickými. U silových obvodů je každá řídicí elektroda tyristorů 14, 16 opatřena samostatným oddělovacím prvkem.The output amplifier 5 is galvanically separated both from the control circuits 9 and from the power part of the pulse transducer device by not shown by half transformers, possibly by other isolating elements, for example optoelectric. In power circuits, each control electrode of the thyristors 14, 16 is provided with a separate separating element.

Zapojení lze výhodně využít zejména pro ochranu vysokonapěřových pulsních měničů, například u vozidel se závislou stejnosměrnou trakcí.The wiring can be advantageously used especially for the protection of high voltage pulse converters, for example in vehicles with dependent DC traction.

Claims

Pulse converter commutator blocking circuit in which a current sensor is connected to the commutation circuit and a pulse converter control circuit output is connected to the first input of the main thyristor control pulse terminal amplifier, characterized in that the output of the pr, back-up sensor (6) is via a current-voltage converter (1), the dead-end member (2) and the unbalanced filter member (3) are connected to the first input of the switching member (4), the second input of which is connected to the output of the isolating member (7) it is connected to the auxiliary power supply (8) and the output of the switching member (4) is connected to the second input of the final thyristor (5) of the main thyristor control pulses (14).

1 drawing