DE1613871C

DE1613871C - Multi-phase parallel arrangement

Info

Publication number: DE1613871C
Application number: DE19671613871
Authority: DE
Inventors: Ladislav Dipl Ing Plumov Volenik Jin Dipl Ing Raba Franti sek Dipl Ing Pilsen (Tschechoslowa kei) Kyr
Original assignee: Skoda, Oborovy Podnik, Pilsen (Tschechoslowakei)
Priority date: 1966-05-07
Filing date: 1967-04-15
Publication date: 1973-08-30

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrphasige Gleichrichteranordnung, bei der an jedem einer Wechselstromphase zugeordneten Eingang zwei je einen steuerbaren Gleichrichter enthaltende, antiparallele Strompfade angeschlossen sind, die ihrerseits parallel über die Last geführt sind und bei der jeder der beiden durch gleichsinnig orientierte Strompfade gebildeten Gleichrichterzweige je einen den leitenden Zustand der steuerbaren Gleichrichter des Gleichrichterzweiges erfassenden Abtaster aufweist, wobei in dessen erregtem Zustand, der bereits . bei nur einem gezündeten Gleichrichter gegeben ist, ein Stromkreis zur Sperrung der Zündung der steuerbaren Gleichrichter des jeweils anderen Gleichrichterzweiges wirksam wird, wobei die Eingänge der Abtaster jeweils an die Steuerelektrode und die Kathode des zugeordneten steuerbaren Gleichrichters — parallel zum jeweiligen Zündimpulsstromkreis — geschaltet sind. Eine derartige Gleichrichteranordnung ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 165 151).The invention relates to a polyphase rectifier arrangement in which one at each AC phase associated input two each containing a controllable rectifier, anti-parallel Current paths are connected, which in turn are run in parallel across the load and where each of the two rectifier branches formed by current paths oriented in the same direction, one each to the conductive one Has the state of the controllable rectifier of the rectifier branch detecting scanner, wherein in his excited state, which is already. is given with only one ignited rectifier Circuit to block the ignition of the controllable rectifier of the other rectifier branch takes effect, the inputs of the scanner respectively to the control electrode and the cathode of the assigned controllable rectifier - connected in parallel to the respective ignition pulse circuit are. Such a rectifier arrangement is known (German Auslegeschrift 1 165 151).

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den leitenden Zustand von Thyristoren in derartigen Gleichrichteranordnungen zu ermitteln, um die gleichzeitige Zündung der Thyristoren in beiden Gleichrichterzweigen zu verhindern.The invention is based on the problem of the conductive state of thyristors in such Rectifier arrangements to determine the simultaneous ignition of the thyristors in both To prevent rectifier branches.

Hierzu werden bei der bekannten Anordnung die die Steuergitter der dort als steuerbare Gleichrichter vorgesehenen Gasentladungsstrecken mittels Spannungsüberwachungseinrichtungen so gesteuert, daß die Einschaltung der Gitterspannungsimpulse für die Gruppe der Gasentladungsstrecken für die neue Stromrichtung von der Wiederkehr der negativen Gittervorspannungen an der Gruppe der Gasentladungsstrecken für die vorangegangene Richtung des Verbraucherstromes abhängig gemacht ist. Die notwendige sehr stark negative Vorspannung der Steuergitter gibt der Anlage aber eine gewisse Umschaltträgheit, wenn die zu vermeidenden Kreisströme in der Anlage nicht auftreten sollen.For this purpose, in the known arrangement, the control grids are used as controllable rectifiers provided gas discharge paths controlled by means of voltage monitoring devices so that the activation of the grid voltage pulses for the group of gas discharge paths for the new one Direction of current from the return of the negative grid bias voltages at the group of gas discharge paths is made dependent for the previous direction of the consumer current. The necessary very negative bias of the control grid gives the system a certain inertia, if the circulating currents to be avoided should not occur in the system.

Bisher wurde der stromlose Zustand von Thyristoren im Betrieb einer solchen mehrphasigen Gleichrichteranordnung mit Hilfe von zusätzlichen, direkt in den Hauptstromkreis eingeschalteten Abtastern ermittelt, wie z.B. mit Hilfe von Stromwandlern, und zwar entweder von selbständigen Stromwandlern oder in Verbindung mit einem Hilfsgleichrichter und einer Meßdiode für die Auswertung des Stromwertes von nichtlinearen in Serie geschalteten Widerstandsgliedern oder von Transduktorstromfühlern. ■ · ' ^So far, the de-energized state of thyristors in the operation of such a multi-phase Rectifier arrangement with the aid of additional scanners connected directly to the main circuit determined, e.g. with the help of current transformers, either from independent current transformers or in connection with an auxiliary rectifier and a measuring diode for the evaluation of the Current value of non-linear resistance elements connected in series or of transducer current sensors. ■ · '^

Die Nachteile der letztgenannten bekannten Me- ^v ' thoden zur Ermittlung des stromlosen Zustandes sind einerseits die benötigte große Empfindlichkeit für die Anzeige der mit dem Rückstrom der Thyristoren vergleichbaren Stromgröße in der Größenordnung von Hundertsteln Ampere, andererseits die Anforderungen hinsichtlich der Überlastbarkeit durch den Thyristornennstrom, z. B. in der Größenordnung von Hunderten Ampere, sowie die Notwendigkeit, in den Hauptstromkreis des Gleichrichters die angeführten zusätzlichen Elemente einzuschalten.The disadvantages of the latter known Me- ^v 'methods for determining the de-energized state on the one hand the required high sensitivity for the display of comparable with the reverse current of the thyristors current magnitude in the order of hundredths of amperes, on the other hand the requirements with regard to the overload by the Thyristornennstrom, e.g. . B. in the order of hundreds of amps, as well as the need to connect the additional elements listed in the main circuit of the rectifier.

Die Erfindung geht von der eingangs genannten, im Zusammenhang mit Gasentladungsstrecken als steuerbare Gleichrichter bekannten mehrphasigen Gleichrichteranordnung aus und besteht darin, daß bei Verwendung von Thyristoren als steuerbare Gleichrichter die Abtaster — als Kriterum für den leitenden Zustand eines Thyristors — von einer Spannung erregbar sind, die sich durch Addition einer ersten Spannung, bedingt durch den Stromfluß von der Anode zur Kathode des betreffenden Thyristors, zu einer zweiten Spannung, Zündimpulsspan- ί nung, ergibt.The invention is based on the initially mentioned, in connection with gas discharge paths as controllable rectifier known polyphase rectifier arrangement and consists in that when using thyristors as controllable rectifiers the scanner - as a criterion for the Conductive state of a thyristor - can be excited by a voltage, which can be added by adding a first voltage, caused by the current flow from the anode to the cathode of the thyristor concerned, to a second voltage, ignition pulse voltage.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Kontrolle des leitenden Zustandes von Thyristoren bringt im Vergleich mit der bisherigen Art eine Vereinfachung des Hauptstromkreises mit sich, und zwar derart, daß die gemäß dem Stand der Technik erforderlichen Abtasterelemente im Hauptstromkreis, wie z.B. Stromwandler, nichtlineare in Serie geschaltete Widerstandsglieder oder Transtuktorstromfühler entfallen. Im Vergleich mit den bekannten, in Verbindung mit einem Hilfsgleichrichter und einer Meßdiode verwendeten Stromwandlern, weist die erfindungsgemäße Anordnung einen weiteren Vorteil auf, der darin besteht, daß die Größe der abgetasteten Informationssignale an den einzelnen Thyristoren sich in Abhängigkeit vom Gesamtbereich des die Thyristoren durchfließenden Stroms in den Grenzen von einigen Zehnteln Volt ändert, während bei den bekannten Anordnungen sich die Größe des Informationssignals um einige Größenordnungen ändert. Das erfindungsgemäß durch die Heranziehung der Thyristorsteuerübergänge erzielte Informationssignal ist deshalb auch für die weitere Bearbeitung geeigneter.The inventive arrangement for controlling the conductive state of thyristors brings in Comparison with the previous type a simplification of the main circuit with itself, in such a way that the prior art scanner elements in the main circuit, e.g. There is no need for current transformers, non-linear resistance elements connected in series or transformer current sensors. In comparison with the known, in connection with an auxiliary rectifier and a measuring diode current transformers used, the arrangement according to the invention has a further advantage, which consists in the fact that the size of the scanned information signals at the individual thyristors varies depending on the total range of the current flowing through the thyristors within the limits of a few tenths of a volt changes, while in the known arrangements the size of the information signal changes changes by several orders of magnitude. According to the invention, by using the thyristor control junctions The information signal obtained is therefore also more suitable for further processing.

Das Wesen der Erfindung und ihre Vorteile sindThe essence of the invention and its advantages are

an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.explained in more detail using an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.

F i g. 1 stellt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung dar;F i g. 1 shows a block diagram of a device according to the invention Establishment;

F i g. 2 zeigt die zwischen Steuerelektrode und Kathode eines Thyristors abnehmbare Spannung in Abhängigkeit von dem Strom durch die Anoden-Kathoden-Strecke. F i g. 2 shows the voltage in which can be taken off between the control electrode and the cathode of a thyristor Dependence on the current through the anode-cathode path.

Die dreiphasige gesteuerte Gleichrichterariördnung der F i g. 1 enthält zwei antiparallele Gleichrichterzweige, und zwar einen positiven Gleichrichterzweig 1 und einen negativen Gleichrichterzweig 2, die aus einer dreiphasigen Speisespannungsquelle 3 über Leiter 4,5,6 gespeist werden. Eine Last 8 ist zwischen Nulleiter 7 der dreiphasigen Speisequelle 3 und Ausgänge 9,10 der beiden Gleichrichterzweige 1, 2 geschaltet. Die Zündzeitpunkte von Thyristoren 101,102,103 im positiven Gleichrichterzweig 1 und von Thyristoren 201, 202, 203 im negativen Gleichrichterzweig 2 werden durch ein zur Phasensteuerung des leitenden Zustandes der Thyristoren 101, 102, 103 und 201, 202, 203 dienendes Steuerglied (Zündimpulsstromkreis) 11 gesteuert. Eine Sperre 13 des positiven Gleichrichterzweiges 1 ist für den Empfang des Steuersignals aus einen Regler 12 und der Ausgangssignale aus einem den leitenden Zustand der Thyristoren 201, 202, 203 in dem negativen Gleichrichterzweig 2 erfassenden Abtaster 16 eingerichtet. Dieser Abtaster 16 des leitenden Zustandes der Thyristoren 201, 202, 203 ist für den Empfang von Eingangssignalen eingerichtet, deren Quellen durch die Steuerübergänge der Thyristoren 201, 202, 203 in dem negativen Gleichrichterzweig 2 gebildet werden, sowie von Steuerimpulsen, die dem negativen Gleichrichterzweig 2 aus dem Steuerglied 11 zugeführt werden. Eine Sperre 14 des negativen Gleichrichterzweiges 2 ist für den Empfang des Steuersignals aus dem Regler 12 und des Ausgangssignals aus einem den leitenden Zustand der Thyristoren 101,102, 103 im positiven Gleichrichterzweig 1 erfassenden Abtaster 15 eingerichtet. Dieser Abtaster 15 des leitenden Zustandes der Thyristoren 101, 102, 103 ist für den Empfang von Eingangssignalen eingerichtet, deren Quellen durch die Steuerübergänge der Thyristoren 101, 102, 103 des positiven Gleichrichterzweiges 1 gebildet werden sowie auch von in den positiven Gleichrichterzweig 1 eingeführten Steuerimpulsen aus dem Steuerglied 11.The three-phase controlled rectifier arrangement of FIG. 1 contains two anti-parallel rectifier branches, namely a positive rectifier branch 1 and a negative rectifier branch 2, which are fed from a three-phase supply voltage source 3 via conductors 4,5,6. One Load 8 is between the neutral conductor 7 of the three-phase supply source 3 and outputs 9, 10 of the two rectifier branches 1, 2 switched. The ignition times of thyristors 101,102,103 in the positive rectifier branch 1 and thyristors 201, 202, 203 in the negative rectifier branch 2 are through a for Phase control of the conducting state of the thyristors 101, 102, 103 and 201, 202, 203 serving Control element (ignition pulse circuit) 11 controlled. A lock 13 of the positive rectifier branch 1 is for receiving the control signal from a controller 12 and the output signals from one of the conductive State of the thyristors 201, 202, 203 in the negative rectifier branch 2 detecting scanner 16 set up. This scanner 16 of the conductive state of the thyristors 201, 202, 203 is for the reception of input signals set up, the sources of which through the control transitions of the thyristors 201, 202, 203 are formed in the negative rectifier branch 2, as well as control pulses, which are fed to the negative rectifier branch 2 from the control element 11. A lock 14 des negative rectifier branch 2 is for reception the control signal from the controller 12 and the output signal from the conductive state of the Thyristors 101, 102, 103 set up in the positive rectifier branch 1 detecting scanner 15. This scanner 15 of the conductive state of the thyristors 101, 102, 103 is for receiving input signals set up, the sources of which through the control transitions of the thyristors 101, 102, 103 of the positive rectifier branch 1 are formed as well as from in the positive rectifier branch 1 introduced control pulses from the control member 11.

Unter dem Steuerübergang des Thyristors wird allgemein derjenige Übergang des Thyristors verstanden, über welchen der Steuerkreis (Zündkreis) geschlossen wird und an welchem während des Stromdurchganges durch den Thyristor, d. h. zwischen seiner Anode und Kathode, eine Spannung entsteht, deren Abhängigkeit von der Größe des Stromes in dem Diagramm der F i g. 2 dargestellt ist. Auf der Achse I ist der durch den Thyristor fließende Strom und auf der Achse U die an dem angeführten Steuerübergang infolge des Durchflusses des Stromes I erzeugte Spannung aufgetragen. Diese Spannung U ändert sich in Abhängigkeit von der Größe des durchfließenden Stromes I in den Grenzen von einigen Zehnteln Volt, wobei der Strom I in der Größenordnung von einigen Zehn bis Hunderten von Ampere sein kann.The control transition of the thyristor is generally understood to mean that transition of the thyristor via which the control circuit (ignition circuit) is closed and at which a voltage is generated during the passage of current through the thyristor, i.e. between its anode and cathode, the voltage of which depends on the magnitude of the current in the diagram of FIG. 2 is shown. The current flowing through the thyristor is plotted on the I axis and the voltage generated at the specified control junction as a result of the flow of the current I is plotted on the U axis. This voltage U changes as a function of the magnitude of the current I flowing through it within the limits of a few tenths of a volt, the current I being in the order of magnitude of a few tens to hundreds of amperes.

Werden Steuerimpulse an den Steuerübergang gegeben, so wird deren Spannung zu der in diesem Steuerübergang infolge des Durchflusses des Stromes durch den Thyristor erzeugten Spannung U addiert.If control pulses are sent to the control junction, their voltage is added to the voltage U generated in this control junction as a result of the current flowing through the thyristor.

Diese Erscheinung hat zur Folge, daß sich der Steuerübergang, von außen gesehen, eine Quelle des Informationssignals über den leitenden Zustand des Thyristors auffassen läßt. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, werden die auf solche Weise erzeugten Informationssignale einerseits als die von den Steuerübergängen der Thyristoren 101, 102, 103 in dem positiven Gleichrichterzweig 1 abgetasteten Eingangssignale dem Abtaster 15 des leitenden Zustandes dieser Thyristoren zugeführt, andererseits als die von den Steuerübergängen der Thyristoren 201, 202, 203 im negativen Gleichrichterzweig 2 abgetasteten Eingangssignale dem Abtaster 16 des leitenden Zustandes der Thyristoren 201, 202, 203 in diesem negativen Gleichrichterzweig 2 zugeführt. Es sind somit die Eingänge der Abtaster jeweils an die Steuerelektrode und die Kathode des zugeordneten Thyristors parallel zum jeweiligen Zündimpulsstromkreis geschaltet und die im leitenden Zustand des Thyristors in diesem Stromkreis auftretende Spannung bildet das Kriterium für den leitenden Zustand des Thyristors.This phenomenon has the consequence that the tax transfer, seen from the outside, is a source of the Can understand information signal about the conductive state of the thyristor. As shown in FIG. 1 shows On the one hand, the information signals generated in this way are considered to be those of the control transitions of the thyristors 101, 102, 103 in the positive rectifier branch 1 sampled input signals fed to the scanner 15 of the conductive state of these thyristors, on the other hand than that of the Control transitions of the thyristors 201, 202, 203 in the negative rectifier branch 2 sampled input signals the scanner 16 of the conductive state of the thyristors 201, 202, 203 in this negative Rectifier branch 2 supplied. It is therefore the inputs of the scanner to the control electrode and the cathode of the assigned thyristor is connected in parallel to the respective ignition pulse circuit and the voltage occurring in the conductive state of the thyristor in this circuit forms the criterion for the conductive state of the thyristor.

Die beiden Abtaster 15, 16, die Sperren 13, 14, das Steuerglied 11 und der Regler 12 sind in der Fig. 1 nur in einer Blockschaltung dargestellt und die in der Beschreibung angeführten Signalwege durch Pfeile — zwecks Vereinfachung der Zeichnung — angedeutet. Sie können wie ersichtlich, durch eine der bekannten Schaltanordnungen realisiert werden.The two scanners 15, 16, the locks 13, 14, the control member 11 and the controller 12 are in the Fig. 1 is shown only in a block diagram and the Signal paths listed in the description by arrows - to simplify the drawing - indicated. As can be seen, they can be implemented using one of the known switching arrangements.

Beim Betrieb des Gleichrichters darf der Strom nur durch einen Gleichrichterzweig fließen, d. h. durch den positiven Gleichrichterzweig 1 oder durch den negativen Gleichrichterzweig 2, um einen Kurzschluß zwischen diesen Gleichrichterzweigen zu vermeiden. Die Wahl des konkreten Gleichrichterzweiges 1,2 ist durch die Wahl der Stromrichtung im Verbraucher 8 mit Hilfe des Reglers 12, der Sperre 13 des positiven Gleichrichterzweiges 1 und der Sperre 14 des negativen Gleichrichterzweiges 2 und des Steuergliedes 11 bestimmt. Der Verbrauchers kann zum Beispiel durch einen Gleichstromelektromotor gebildet werden. In diesem Fall stimmt die Wahl der Stromrichtung mit der Wahl der Läuferdrehrichtung des Elektromotors überein.When operating the rectifier, the current may only flow through one rectifier branch, i. H. through the positive rectifier branch 1 or through the negative rectifier branch 2 to avoid a short circuit to avoid between these rectifier branches. The choice of the specific rectifier branch 1.2 is through the choice of the current direction in the consumer 8 with the help of the controller 12, the lock 13 of the positive rectifier branch 1 and the lock 14 of the negative rectifier branch 2 and of the control member 11 is determined. The consumer can, for example, by a direct current electric motor are formed. In this case, the choice of the direction of current corresponds to the choice of the direction of rotation of the rotor of the electric motor.

Die Funktion der Einrichtung zur Kontrolle des leitenden Zustandes gemäß der F i g. 1 wird mit Hilfe des nachfolgenden Beispieles erklärt, in welchem der positive Gleichrichterzweig 1 gewählt wird. In diesem Fall ist der negative Gleichrichterzweig 2 stromlos. Das Steuersignal aus dem Regler 12 wird durch die Sperre 13 des positiven Gleichrichterzweiges 1 in das Steuerglied 11 eingespeist, wo es die den Steuerübergängen zugeführten Steuerimpulse für die Phasensteuerung des leitenden Zustandes der Thyristoren 101, 102, 103 in dem positiven Gleichrichterzweig 1 auslöst.The function of the device for controlling the conductive state according to FIG. 1 is using The following example explains in which the positive rectifier branch 1 is selected. In this In this case, the negative rectifier branch 2 is de-energized. The control signal from the controller 12 is through the Lock 13 of the positive rectifier branch 1 is fed into the control element 11, where it controls the control transitions supplied control pulses for the phase control of the conductive state of the thyristors 101, 102, 103 in the positive rectifier branch 1 triggers.

Die erfindungsgemäße Kontrolle des leitenden Zustandes der Thyristoren wird für jeden von beiden ausgeführten Gleichrichterzweigen 1,2 separat eingeleitet und dient zur Blockierung der gleichzeitigen Zündung der Thyristoren der beiden Gleichrichterzweige. Dies wird dadurch erreicht, daß durch das Ausgangssignal des Abtasters 15 des leitenden Zustandes des positiven Gleichrichterzweiges 1 — sofern dieser vom Strom oder von Steuerimpulsen durchflossen wird — die Zündung der Thyristoren 201, 202, 203 in dem negativen Gleichrichterzweig 2 mit Hilfe der Sperre 14 des negativen Gleichrichterzweiges 2 blockiert wird. Die Sperre 13 des positivenThe control according to the invention of the conductive state of the thyristors is carried out for each of the two Executed rectifier branches 1.2 introduced separately and is used to block the simultaneous Ignition of the thyristors of the two rectifier branches. This is achieved by the Output signal of the scanner 15 of the conductive state of the positive rectifier branch 1 - if this is traversed by current or control pulses - the ignition of the thyristors 201, 202, 203 in the negative rectifier branch 2 with the aid of the lock 14 of the negative rectifier branch 2 is blocked. The lock 13 of the positive

Gleichrichterzweiges 1 öffnet dem Steuersignal den Weg für die Zündung der Thyristoren 101, 102, 103 nur bei Abwesenheit des Ausgangssignals des den leitenden Zustand der Thyristoren 201, 202, 203 anzeigenden Abtasters 16 des negativen Gleichrichterzweiges 2. Wird dagegen der Stromfiuß im negativen Gleichrichterzweig 2 betrachtet, so verläuft die Blokkierung sowie das Öffnen des Weges für die Zündung, der Thyristoren 201, 202, 203 wie ersichtlich analog wie in dem vorher angeführten Fall.Rectifier branch 1 opens the way for the control signal to ignite the thyristors 101, 102, 103 only in the absence of the output signal of the scanner 16 of the negative rectifier branch 2, which indicates the conducting state of the thyristors 201, 202, 203 , the blocking and the opening of the path for the ignition, the thyristors 201, 202, 203, as can be seen, proceed analogously to the case previously mentioned.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Polyphase rectifier arrangement in which an alternating current phase is assigned to each Input two antiparallel current paths, each containing a controllable rectifier, are connected are, in turn, are performed in parallel across the load and each of the two through rectifier branches oriented in the same direction each form a conductive state the controllable rectifier of the rectifier branch has a sensing scanner, wherein in its excited state, which is already given with only one ignited rectifier, a circuit to block the ignition of each other's controllable rectifier Rectifier branch is effective, the inputs of the scanner each to the control electrode and the cathode of the associated controllable rectifier - parallel to the respective one Ignition pulse circuit - are switched, thereby characterized in that when using thyristors (101, 102, 103, 201, 202, 203) as a controllable rectifier, the scanner (15, 16) - as a criterion for the conductive state a thyristor - can be excited by a voltage that is generated by adding a first Voltage due to the current flow from the anode to the cathode of the thyristor concerned, to a second voltage, the ignition pulse voltage.