CS277603B6

CS277603B6 - Overvoltage protection circuitry for inductive load feeding controlled direct-current converters

Info

Publication number: CS277603B6
Application number: CS650189A
Authority: CS
Inventors: Ivan Ing Kubie
Original assignee: Cegelec Ckd
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1993-03-17
Also published as: CS8906501A2

Abstract

Ke kladné výstupní svorce můstku (Ml), stejnosměrného měniče je zapojena katoda ochranného tyristoru (Vl), Jehož anoda je spojena se zápornou výstupní svorkou můstku (Ml) stejnosměrného měniče. Mezi katodu a řídicí elektrodu ochranného tyristoru (Vl) je zapojen paralelní RC člen (Rl, Cl), k němuž je paralelně zapojena ochranná dioda (Dl), spojená katodou s řídicí elektrodou ochranného tyristoru (Vl). Mezi katodu oddělovací diody (Dl) a zápornou výstupní svorku můstku (Ml) stejnosměrného měničeje zapojen varistor (TI).To positive bridge output terminal (M1) the DC inverter is connected to the cathode a thyristor (Vl) whose anode is connected to the negative output terminal of the bridge (M1) DC converter. Between cathode and the control thyristor control electrode (V L) is a parallel RC member (R1, Cl) is connected to it a protective diode (D1) connected in parallel a cathode with a protective thyristor control electrode (Vl). Between Diode Diode Cathode (D1) and negative jumper output terminal (M1) a DC varistor (TI).

Description

Vynález se týká obvodu přepěťové ochrany pro řízené stejnosměrné měniče napájející indukční zátěž, například budicí vinutí stejnosměrných motorů.The invention relates to a surge protection circuit for controlled DC converters supplying an inductive load, for example the excitation winding of DC motors.

Při náhlém rozpojení obvodu indukční zátěže napájené řízeným stejnosměrným měničem, způsobeném například vypnutím jističe nebo přerušením pojistky, dochází k přepětí ohrožujícímu nejen výkonové polovodičové součástky, ale i indukční zátěž. Přitom energie tohoto přepětí je taková, že ji nelze· zmařit v klasických přepěťových ochranách měniče. Jako ochrany proti tomuto přepětí se používá některý z těchto způsobů: odpor, nulová dioda, varistor nebo tyristor, jehož sepnutí je odvozeno od.určité napěťové úrovně. Všechny tyto prvky jsou paralelně připojené k indukční zátěži. .When the circuit of an inductive load supplied by a controlled DC converter is suddenly disconnected, caused for example by a circuit breaker tripping or a fuse breaking, an overvoltage occurs endangering not only the power semiconductor components but also the inductive load. At the same time, the energy of this overvoltage is such that it cannot be thwarted in the classic overvoltage protections of the inverter. One of the following methods is used as protection against this overvoltage: a resistor, a neutral diode, a varistor or a thyristor, the switching of which is derived from a certain voltage level. All these elements are connected in parallel to the inductive load. .

Nevýhody použití paralelního odporu, či nulové diody jsou obecně známy. Na odporu se při provozu maří elektrické energie, nulová dioda zkresluje průběh proudu ve střídavých přívodech měniče, pokud je obvykle odebírán signál pro proudový regulátor. Navíc nelze diodu použít při reverzačním zapojení.The disadvantages of using a parallel resistor or a neutral diode are generally known. Electrical energy is wasted on the resistor during operation, the zero diode distorts the current in the AC leads of the inverter, if a signal for the current regulator is usually taken. In addition, the diode cannot be used in a reversing connection.

Použití varistoru je omezeno velikostí energie, kterou je schopen pohltit. Napěťovou úrovní spínaný tyristor obsahuje obvykle filtrační člen pro potlačení rušení, který zároveň slouží pro akumulaci energie potřebné pro · sepnutí tyristoru a dále vyhodnocovací člen, který dává povel k sepnutí tyristoru.The use of a varistor is limited by the amount of energy it is able to absorb. The voltage-switched thyristor usually comprises a filter element for suppressing interference, which at the same time serves to store the energy required for switching on the thyristor, and an evaluation element, which gives the command to switch on the thyristor.

. Tyto obvody jsou sestaveny z většího počtu součástek, což má vlivná spolehlivost ochrany a umožňují sepnutí tyristoru až po určité době po vzniku přepětí (řádově 100 με), pokud mají být rozměry a ztrátový výkon spouštěcího obvodu udrženy v optimálních mezích. Po dobu zpoždění musí proto napětí udržet přepěťová .. ochrana měniče. . . . _: ... .... :. These circuits are composed of a large number of components, which has an influential reliability of protection and allow the thyristor to close only after a certain time after overvoltage (of the order of 100 με), if the dimensions and power dissipation of the trigger circuit are to be kept within optimal limits. Therefore, the overvoltage protection of the inverter must be maintained during the delay. . . . _: ... ....:

Všechny výše uvedené nevýhody doposud užívaných zapojení odstraňuje obvod přepěťové ochrany pro řízené stejnosměrné měniče napájející indukční zátěž podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ke kladné výstupní svorce můstku stejnosměrného měniče je zapojena katoda ochranného tyristoru, jehož anoda je spojena se zápornou výstupní svorkou řízeného můstku stejnosměrného měniče. Mezi katodu a řídící elektrodu ochranného tyristoru je zapojen paralelní RC člen, k němuž je paralelně zapojena ochranná dioda, spojená katodou s řídící elektrodou ochranného tyristoru, přičemž mezi katodu ochranné diody a zápornou výstupní svorku můstku stejnosměrného měniče je zapojen varistor. Alternativně je mezi varistor a . zápornou výstupní svorku můstku stejnosměrného měniče zapojena paralelní kombinace dalšího RC členu s další ochrannou diodou, jejíž katoda je spojena s řídící elektrodou dalšího ochranného tyristoru, jehož katoda je spojena se zápornou a anoda s kladnou výstupní svorkou můstku stejnosměrného měniče.All the above-mentioned disadvantages of the hitherto used connections are eliminated by the overvoltage protection circuit for controlled DC converters supplying inductive load according to the invention, the essence of which consists in connecting the cathode of a protective thyristor to the positive output terminal of the DC converter bridge. DC converter bridge. A parallel RC element is connected between the cathode and the control electrode of the protection thyristor, to which a protection diode is connected in parallel, connected by a cathode to the control electrode of the protection thyristor, a varistor connected to the cathode of the protection diode and the negative output terminal of the DC converter bridge. Alternatively, between varistor and. the negative output terminal of the DC converter bridge is connected in parallel with another RC member with another protection diode, the cathode of which is connected to the control electrode of another protection thyristor, the cathode of which is connected to the negative and the anode to the positive output terminal of the DC converter bridge.

Výhody obvodu přepěťové ochrany pro řízené stejnosměrné měniče podle vynálezu oproti doposud užívaným zapojením spočívající v jeho jednoduchosti, minimálním počtu součástek, minimální spotřebě energie a v možnosti použití v reverzačním zapojení měniče. Obvod rovněž neomezuje rychlost demagnetizace indukčnosti zátěže.The advantages of the overvoltage protection circuit for the controlled DC converters according to the invention over the circuits used hitherto lie in its simplicity, the minimum number of components, the minimum power consumption and the possibility of use in the reversing circuit of the converter. The circuit also does not limit the speed of load inductance demagnetization.

CS 277603 B6 2CS 277603 B6 2

Obvod přepěťové ochrany pro řízené stejnosměrné měniče podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkresu, kde na obr. 1 je . použit v zapojení vícefázového řízeného nereverzačního a na obr. 2 v zapojení vícefázového řízeného reverzačního můstku stejnosměrného měniče. .The overvoltage protection circuit for the controlled DC converters according to the invention is shown in the accompanying drawing, in which FIG. 1 is shown. used in the connection of a multiphase controlled non-reversing and in Fig. 2 in the connection of a multiphase controlled reversing bridge a DC converter. .

Ke kladné výstupní svorce můstku Ml stejnosměrného měniče (obr. 1) napájejícího indukční zátěž L je zapojena katoda ochranného tyristoru VI, mezi jehož řídící elektrodu a katodu je zapojen paralelní RC člen Rl, Cl. Paralelně k RC členu Rl, Cl je zapojena ochranná dioda Dl, spojená katodou s řídicí elektrodou ochranného tyristoru. Mezi katodu ochranné diody Dl a zápornou výstupní svorku můstku Ml stejnosměrného měniče je zapojen varistor TI. . 'The cathode of the protective thyristor VI is connected to the positive output terminal of the bridge M1 of the DC converter (Fig. 1) supplying the inductive load L., between the control electrode and the cathode of which a parallel RC member R1, Cl is connected. A protection diode D1 is connected in parallel with the RC element R1, C1, connected by a cathode to the control electrode of the protection thyristor. A varistor TI is connected between the cathode of the protection diode D1 and the negative output terminal of the bridge M1 of the DC converter. . '

Ve schématu na obr. 2 je obvod přepěťové ochrany pro řízené stejnosměrné měniče pracující do indukční zátěže L tvořen dvěma ochrannými tyristory VI a V2 zapojenými antiparalelně k výstupním svorkám stejnosměrného měniče. Mezi katodu a řídící elektrodu každého z ochranných tyristorů VI a V2 je zapojen paralelní RC člen Rl, Cl a R2, C2. Ke každému RC členu Rl, Cl a R2. C2 je dále paralelně zapojena ochranná dioda Dl a D2 tak, že je katodou spojena s řídící elektrodou příslušného ochranného tyristoru VI a V2. Mezi katody obou ochranných diod Dl a D2 je zapojen varistor TI. . ’In the diagram in Fig. 2, the overvoltage protection circuit for controlled DC converters operating in an inductive load L is formed by two protective thyristors V1 and V2 connected in antiparallel to the output terminals of the DC converter. A parallel RC member R1, C1 and R2, C2 is connected between the cathode and the control electrode of each of the protective thyristors V1 and V2. For each RC member R1, Cl and R2. C2, the protection diode D1 and D2 are further connected in parallel so that it is connected by a cathode to the control electrode of the respective protection thyristor V1 and V2. A varistor T1 is connected between the cathodes of both protection diodes D1 and D2. . ’

Funkce obvodu přepěťové ochrany pro řízené stejnosměrné měniče podle vynálezu je následující.The function of the overvoltage protection circuit for the controlled DC converters according to the invention is as follows.

Při překročení hodnoty napětí na indukční zátěž L nad dovolenou mez, se změní impedance varistoru TI a ten propustí do řídící elektrody ochranného tyristoru VI proud, který způsobí jeho zapnutí . Protože, přepětí, vzniká, .pouze při náhlém přerušení napáječího obvodu vytvoří se sepnutím ochranného tyristoru VI vodivá cesta, kterou je umožněna demagnetizace naprouděné indukčnosti.When the value of the voltage on the inductive load L is exceeded above the permissible limit, the impedance of the varistor TI changes and it releases a current into the control electrode of the protective thyristor VI, which causes it to switch on. Because an overvoltage is created, only in the event of a sudden interruption of the supply circuit, when the protective thyristor VI is closed, a conductive path is created, which allows the current inductance to be demagnetized.

RC člen Rl, Cl je zapojený mezi řídící elektrodu a katodu ochranného tyristoru VI zvyšuje šumovou imunitu ochrany a ochranná dioda Dl zabraňuje nepřípustnému namáhání řídící elektrody ochranného tyristoru VI záporným napětím.The RC member R1, C1 is connected between the control electrode and the cathode of the protective thyristor VI increases the noise immunity of the protection and the protective diode D1 prevents unacceptable stressing of the control electrode of the protective thyristor VI by a negative voltage.

Obvod podle obr. 2 pracuje shodným způsobem, avšak pro případ reverzačního můstku měniče, kdy na indukční zátěži L může vzniknout přepětí v obou polaritách.The circuit according to FIG. 2 operates in the same way, but in the case of the reversing bridge of the inverter, where an overvoltage in both polarities can occur on the inductive load L.

Obvod přepěťové ochrany pro řízené stejnosměrné měniče je určen pro využití v pohonech stejnosměrných motorů, např. ve válcovacích tratích.The overvoltage protection circuit for controlled DC converters is intended for use in DC motor drives, eg in rolling mills.

Claims

PATENT CLAIM

1. Surge protection circuit for controlled DC converters supplying an inductive load, consisting of a varistor, at least one protective thyristor, a protection diode and a parallel RC element, characterized in that a cathode of a protective thyristor / VI is connected to the positive output terminal of the DC converter bridge / M1 /. /, the anode of which is connected to the negative output terminal of the bridge / M1 / of the DC converter, wherein a parallel RC member / R1, Cl / is connected between the cathode and the control electrode of the protective thyristor / VI /, to which a protective diode / D1 / is connected in parallel. connected by a cathode to the control electrode of the protection thyristor (VI), a varistor (TI) being connected between the cathode of the protection diode (D1) and the negative output terminal of the bridge (M1) of the DC converter.

2. The overvoltage protection circuit according to claim 1, characterized in that the protection diode (D1) in the non-reversing bridge circuit (M1) is connected by a cathode to the control electrode of the protection thyristor (VI) and an anode to one end of the varistor (TI).