DE1934003A1

DE1934003A1 - Method for commutation monitoring in inverters, especially thyristor inverters

Info

Publication number: DE1934003A1
Application number: DE19691934003
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing J Schmidt; Horst Scholz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-07-04
Filing date: 1969-07-04
Publication date: 1971-01-21
Also published as: DE1934003B2

Description

"Verfahren zur Xommuti erungsüberwachung bei Wechselrichtern, insbesondere Ehyristorwechselrichtern" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommutierungaüberwachung bei Wechselrichtern in Brückenschaltung, insbesondere Thyristorwechselrichtern, durch Uberwachung der Kommutierung mit Hilfe einer Überwachsungseinrichtung, die schon beim Ausbleiben einer einzigen Kommutierung ein Schaltglied betätigt, das die Abschaltung des Wechselrichters bewirkt. "Procedure for Xommuti erungsmonierung with inverters, in particular Ehyristor Inverters "The invention relates to a method for commutation monitoring for inverters in a bridge circuit, especially thyristor inverters, by monitoring the commutation with the help of a monitoring device that If a single commutation fails, a switching element is actuated that causes the inverter to switch off.

Es ist bekannt, daß bei Wechselrichtern die Kommutierung durch Erfassung der Kommutierungsimpulse an der Kommutierungsdrossel mittels einer Überwachsungseinerichtung überwachbar ist. It is known that in inverters the commutation by detection the commutation pulses at the commutation reactor by means of a monitoring device can be monitored.

Als Uberwachungseinrichtung wird ein monostabiler Multivibrator oder eine monostabile kippstufe verwendet, die von den Koinmutierungsspannungsimpulsen angestoßen wird und schon beim Ausbleiben eines einzigen Spannungsimpulses ein Schaltglied zum Abschalten des Wechselrichters betätigt Bei Wechaelrichtern, die aus mehreren zur Spannungsregelung in der Phasenlage gegeneinander verschiebbaren Wechselrichtersätzen in Brückenschaltung bestehen, ist ein derartiges Überwachungsverfahren nur sinnvoll, wenn für die auf die beiden Brückenhälften aufgeteilte Kommutierungsinduktivität zwei getrennte Drosseln eingesetzt werden. Bei Verwendung einer zweischenkligen Drossel ist nämlich dieses Uberwachungsverfahren wegen der magnetischen Kopplung der beiden Induktivitäten dann nicht wirksam, wenn nur in einer Brückenhälfte bei einer Störung die Thyristorsicherungen angesprochen haben und die zweite Brükkenhälfte unter Rückeinspeisung aus anderen Wechselrichtern weiterarbeitet. Es ist zwar andererseits vorgeschlagen, die Löschbereitschaft der Kommutierungskondensatoren direkt durch Erfassung der Kondensatorspannung zu überwachen, wobei Jedoch der Überwachungseinrichtung jeweils ein Brückenglei chrichter, welchem ein Widerstand und eine Relaisanordnung nachgeschaltet sind, als Belastung direkt an den Kommutierungskondensator angeschlossen ist. Beim Ausbleiben der Kondensatorspannung oder bei zu geringer Kondensatorspannung spricht eine derartige Überwachungseienrichtung nicht schnell genug an. Außerdem tritt bei einem Wechselrichter mit Sperrdioden häufig der Fall ein, daß der Kommutierungskondensator beim Auftreten einer Störung seine Spannung als Gleichspannung behält und ein angeschlossenes Überwachungsrelais nicht abfällt.A monostable multivibrator or a monostable multivibrator is used, which is generated by the coinmutation voltage pulses is triggered and a switching element is triggered if a single voltage pulse is absent actuated to switch off the inverter Inverter sets that can be shifted against each other for voltage regulation in the phase position exist in a bridge circuit is one such monitoring method only Useful if for the commutation inductance divided between the two bridge halves two separate chokes can be used. When using a two-legged This is because this monitoring method is a throttle because of the magnetic coupling of the two inductances are not effective if only in one half of the bridge a fault, the thyristor fuses have responded and the second half of the bridge continues to work with feedback from other inverters. It is on the other hand though suggested that the commutation capacitors are ready to be erased directly To monitor the detection of the capacitor voltage, however, the monitoring device each a bridge rectifier, which a resistor and a relay arrangement downstream are connected directly to the commutation capacitor as a load is. If there is no capacitor voltage or if the capacitor voltage is too low does not respond quickly enough to such a monitoring device. aside from that it often occurs in an inverter with blocking diodes that the commutation capacitor in the event of a fault, it retains its voltage as DC voltage and a connected Monitoring relay does not drop out.

Die Erfindung zeigt eine Verfahrenslösung auf, welche die genannten Nachteile der bekannten Uberwachungsverfahren nicht aufweist. The invention shows a process solution that includes the aforementioned Does not have disadvantages of the known monitoring method.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, die Kommutierung durch Erfassung der Impulsfolge der negativen Anordenspannung bei sämtlichen Thyristoren einer 3riickenhälfte zu überwachen. The method according to the invention consists in commutation by detecting the pulse train of the negative array voltage for all thyristors to monitor one half of the back.

Gesäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die tomsutierung des Wechselrichters auch durch Erfassung der negativen Anodenspannungesimpulse bei nur Je einem Thyristor Jeder Brückenhälfte überwacht werden, wobei gleichzeitig zwei Thyristoren eins gleiches Brückenzweiges überwacht sind. According to a further embodiment of the invention, the tomsutierung of the inverter also by recording the negative anode voltage pulses only one thyristor each half of the bridge can be monitored, at the same time two thyristors of the same bridge arm are monitored.

Die Erfindung wird nachfolgend durch ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Einphasenwechselrichter in Brückenschaltung, dessen Prinzipschaltbild in der Zeichnung dargestellt ist. Diese Schaltung wird häufig für Einphasen- und Drehstromwechßslrichter größerer Leistung eingesetzt, deren iusgangsspannung durch die Phasenverschiebung und Addition der Spannungen mehrerer Wechselrichtersätze geregelt wird. Die Wechselrichtersätze sind Jeweils in der gezeichneten Brückenschaltung oder in Mittelpunktschaltung ausgeführt. The invention is described below by means of an exemplary embodiment. The exemplary embodiment relates to a single-phase inverter in a bridge circuit, whose basic circuit diagram is shown in the drawing. This circuit will often used for single-phase and three-phase AC converters of higher power, their output voltage through the phase shift and addition of the voltages several inverter sets is controlled. The inverter sets are each executed in the drawn bridge circuit or in the midpoint circuit.

Das Prinzipschaltbild enthält außer den vier Thyristoren 1 bis 4 noch vier Thyristorsicherungen 12, 22, 32, 42, vier Sperrdioden 11, 21, 31, 41, die ein Entladen der Kommutierungskondensatoren über die Last verhindern, ferner vier Blindstromdioden, zwei Kommutierungskondensatoren k12, k34, zwei Kommutierungsinduktivität D 12, D 34 und einen Belastungstransformator 5. The basic circuit diagram also includes the four thyristors 1 to 4 four thyristor fuses 12, 22, 32, 42, four blocking diodes 11, 21, 31, 41, which prevent the commutation capacitors from discharging via the load, furthermore four reactive current diodes, two commutation capacitors k12, k34, two commutation inductance D 12, D 34 and a load transformer 5.

An den Thyristoren 1 bis 4 treten ii Normalbetrieb die eingezeichneten Spannungsverläufe auf. Im Koiiutierungsaugenblick t1, t2 erscheint an dem jeweils zu löschenden Thyrilsor die Spannung des Jeweiligen Kommutierungskondensators k12, k34 als negativer Anordenspannungsimpuls. Kommutier der Wechselrichter nicht mehr einwandfrei, dann bleiben diese Spanungsimpulse aus oder sie erreichen nicht die vorgeschriebene Amplitude. At the thyristors 1 to 4, the indicated operations occur ii normal operation Voltage curves. At the moment of coordination t1, t2 appears on the respectively Thyrilsor to be deleted is the voltage of the respective commutation capacitor k12, k34 as a negative array voltage pulse. The inverters no longer commutate correct, then these voltage pulses fail or they do not reach the prescribed amplitude.

Erfindungsgmäß werden die laodenspannungsiipulse der Thyristoren mittels monostabiler rippstufen überwacht, die bereits dann ansprechen, sobald nur ein negativer Snodenspannungsimpuls ausbleibt oder eine bestinte Impulshöhe nicht erreicht. Bei dieser schnellen Erfassung von Störungen ist es erforderlich, entweder sämtliche Thyristoren einer Brückenhälfte (Thyristoren 1 und 2 oder 3 und 4) oder in Jeder Brückenhälfte einen Thyristor, wobei die beiden überwachten Thyristoren in dem selben Brückenzweig liegen müssen, (Thyristoren 1 und 3 oder 2 und 4) zu überwachen. Die Uberwachung mindestens eines Thyristors in Jeder Brückenhälfte ist insbesondere dann erforderlich, wenn beim Ausfall einer Brückenhälfte die Jeweils andere Brückenhälfte infolge Rückspeisung aus anderen Wechselrichtersätzen weiterarbeiten kann. According to the invention, the laodenspannungsiipulse of the thyristors monitored by means of monostable ripping stages, which respond as soon as only a negative snode voltage pulse fails to appear or a certain pulse height fails achieved. With this rapid detection of faults it is necessary, either all thyristors in one half of the bridge (thyristors 1 and 2 or 3 and 4) or a thyristor in each half of the bridge, the two monitored thyristors must be in the same branch of the bridge (thyristors 1 and 3 or 2 and 4) monitor. The monitoring of at least one thyristor in each bridge half is especially necessary if, in the event of failure of one half of the bridge, the respective Continue working on the other half of the bridge due to feedback from other inverter sets can.

In diesem Falle würde die Uberwachung von Thyristoren in nur einem Brückenzweig nicht ausreichen.In this case, thyristors would be monitored in just one Bridge branch not enough.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die an den Thyristoren 1 und 3 erfaßten negativen Anodenspannungsimpulse einem einzigen Eingang der Uberwachungseinrichtung 7 zugeführt. In the present exemplary embodiment, the thyristors 1 and 3 detected negative anode voltage pulses at a single input of the monitoring device 7 supplied.

Die Uberwachungseinrichtung registriert daher eine zeitlich alternierende impulsfolge, die sich aus den an den Thyristoren 1 und 3 erfaßten Impulsfolgen zusammensetzt. Die alternierende Impulsfolge ist in einem Diagramm neben der Uberwachungseinrichtung 7 dargestellt. Der Verlauf der Anodenspannung der Thyristoren 1 und 3 ist in der Zeichnung mit Je einem Diagramm über den betreffenden Thyristoren dargestellt.The monitoring device therefore registers a time-alternating one pulse train, which is composed of the pulse trains detected at the thyristors 1 and 3. The alternating pulse sequence is in a diagram next to the monitoring device 7 shown. The course of the anode voltage of the thyristors 1 and 3 is in the Drawing shown with a diagram each over the relevant thyristors.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann z. B bei mehreren Wechselrichtern in einphasiger Brückenschaltung verwendet werden, die als Wechselrichtersätze zu einem geregelten Einphasen-oder Drehstromgerät zusammengefaßt sind. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist ferner auch bei Wechselrichtern in Drehstrombrückenschaltung anwendbar, desgleichen auch bei Wechselrichtern in Mittelpunktschaltung, indem an beiden Thyristoren der Mittelpunktschaltung die negative Anodenspannung überwacht wird. The method according to the invention can e.g. B with multiple inverters can be used in single-phase bridge circuit as inverter sets too a regulated single-phase or three-phase device are combined. The procedure According to the invention is also used in inverters in three-phase bridge circuit can also be used for inverters in a midpoint connection by adding both thyristors of the mid-point circuit monitors the negative anode voltage will.

Als Uberwachungseinrichtung ist eine monostabile Kippstufe verwendbar, die durch Jeden Spannungsimpuls der alternierenden Impulsfolge gekippt wird und bei der die Verzögerungszeit, d.h. die Zeitdauer, die zum Zurückkippen in den stabilen Zustand benötigt wird, bei Einphasengeräten mindestens gleich der halben durch die Wechselrichterfrequenz gegebenen Periodendauer ist. Wenn daher ein negativer Anodenspannungsimpuls ausbleibt oder der betreffende Impuls nicht mit der erforderlichen GröBe auftritt, dann wird die Kippstufe nicht mehr neu angetriggert und kippt sogleich in den stabilen Zustand zurück, wobei die Kippstufe ein nachgeschaltetes Schaltglied 8 betätigt und der Wechselrichter abgeschaltet wird. A monostable multivibrator can be used as the monitoring device, which is toggled by each voltage pulse of the alternating pulse train and where the delay time, i.e. the time it takes to tilt back into the stable State is required, for single-phase devices at least equal to half through the Inverter frequency is given period duration. If therefore a negative anode voltage pulse does not occur or the impulse in question does not occur with the required magnitude, then the flip-flop is no longer retriggered and immediately flips into the stable one State back, with the flip-flop actuating a downstream switching element 8 and the inverter is switched off.

5 Seiten Beschreibung 5 Patentansprüche 1 B1. Zeichnung5 pages description 5 claims 1 B1. drawing

Claims

Claims: Method for commutation monitoring in inverters, especially thyristor inverters, by monitoring the voltage of the commutation capacitors with the help of a monitoring device, which even if a single Eoxmutierung actuates a switching element which causes the inverter to be switched off, characterized in that the commutation in inverters in a bridge circuit by detecting the pulse sequence of the negative anode voltage for all thyristors a bridge hammers is monitored.

2) Method according to claim 1, characterized in that at one single-phase bridge circuit the negative anode voltage of a thyristor each Bridge half is monitored, with the two monitored thyristors in the same Bridge branch (e.g. 3, 1, 3 or 2, 4 in Fig. 1a).

3) Method according to claim 1, characterized by the use for single-phase bridge circuits, which are used as inverter sets to form a regulated Single-phase or three-phase devices are combined.

4) Method according to claim 1, characterized by the use for an inverter in a three-phase bridge circuit.

5) Method according to claim 1 and 2, characterized by the use in the case of an inverter in mid-point connection, by adding the negative anode voltage is monitored.