DE2053346C

DE2053346C - Converter arrangement with bypass switches and bypass valves

Info

Publication number: DE2053346C
Application number: DE19702053346
Authority: DE
Inventors: Carl Ingvar Dipl.-Ing. Ludvika Boksjö (Schweden)
Original assignee: Allmänna Svenska Elektriska AB, Västeraas (Schweden)
Priority date: 1969-11-03
Filing date: 1970-10-30
Publication date: 1973-01-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromrichteranordnung, bestehend aus mehreren in Reihe geschalteten Teilstromrichtern mit je einem Stromrichtertransformator und je einer Veniiibrückenschaitung, der ein Überbrückungsschalter parallelgeschaltet ist und von der gleichzeitig zwei in Reihe geschaltete Ventile in einer Phase der Brückenschaltung als Nebenwegventile dienen.The invention relates to a converter arrangement consisting of several series-connected Partial converters with one converter transformer each and one bridge circuit each, of which a bypass switch is connected in parallel and of which two are connected in series at the same time Valves serve as bypass valves in one phase of the bridge circuit.

Der Zweck des genannten Überbrückungsschalters ist, daß mit diesem der entsprechende Teilstromrichter der Stromrichteranordnung spannungs- und stromlos gemacht werden kann, um ihn abschalten zu können. Ein solches Abschalten kann durch einen Fehler im Stromrichter bedingt sein oder aber eine Routinemaßnahme bei einer Inspektion oder Spannungsabsenkung darstellen. The purpose of the bridging switch mentioned is that with this the corresponding partial converter the converter arrangement can be de-energized and de-energized in order to be able to switch it off. Such a shutdown can be caused by a fault in the converter or it can be a routine measure during an inspection or voltage drop.

Die meisten Stromrichter haben für diesen Zweck parallel zur Brückenschaltung und dem Überbrükkungsschalter auch ein Nebenwegventil. Um Ventilfehlern, wie z. B. Rückzündungen in Ionenventilen, abhelfen zu können, sollte man auch ein Nebenwegventil haben. Wenn man dagegen Rückzündungen vermeiden kann — Halbleiterventile ζ. Β. müssen ganz einfach so bemessen und geschützt sein, daß Rückzündungeh nicht vorkommen — kann man von einem Nebenwegventil absehen und zwei in Reihe geschaltete Ventile in einer Phase der Ventilbrückenschaltung als Nebenwegstrecke ausnutzen. Dabei werden im Falle einer Abschält mg erst die beiden Ventile der Nebenwegstrecke gezündet, wonach der Überbrückungsschalter, oft Nebenwegmesser genannt, geschlossen wird, so daß die Nebenwegstrecke stromlos wird. Schließlich kann man mit Hilfe von weiteren Trennschaltern den ganzen Stromrichter vom Gleichstromnetz abschalten. Um den Stromrichter ganz spannungslos zu machen, muß er auch vom Wechselstromnetz abgeschaltet werden.Most converters have the bridge circuit and the bypass switch in parallel for this purpose also a bypass valve. To avoid valve errors, such as B. backfiring in ion valves, To be able to remedy this, one should also have a bypass valve. If, on the other hand, you have re-ignition can avoid - semiconductor valves ζ. Β. simply have to be sized and protected so that Backfiring does not occur - one can ignore one bypass valve and two connected in series Use valves in one phase of the valve bridge circuit as a bypass route. Be there in the case of a peeling off mg only the two valves of the bypass path are ignited, after which the Bypass switch, often called bypass meter, is closed, so that the bypass distance is de-energized will. Finally, with the help of further isolating switches, the entire converter can be disconnected from the direct current network switch off. In order to completely de-energize the converter, it must also be connected to the AC network be switched off.

Beim Wiedereinschalten wird der Stromrichter sowohl an das Gleich- als auch an das Wechselstromnetz angeschlossen, wonach sich der Überbrückungsschalter zur selben Zeit öffnet, wie die Steuerelektrode der Nebenwegventile Zündspannung erhalten. Beim öffnen des Überbrückungsschalters entsteht in diesem ein Lichtbogen, dessen Spannungsfall ausgenutzt wird, um die Nebenwegventile zu zünden, und wenn der Überbrückungsschalter ganz geöffnet ist, uhernehmen die Nebenwegventile den ganzen Strom. Danach werden die normalen Steuerimpulse für die Ventile im Stromrichter eingeschaltet, wodurch die nor male Kommutierung beginnt, so daß Normalbetrieb erreicht wird.When switched on again, the converter is connected to both the DC and the AC network connected, after which the bypass switch opens at the same time as the control electrode the bypass valves receive ignition voltage. When the bypass switch is opened, this arises an arc, the voltage drop of which is used to ignite the bypass valves, and if so the bypass switch is fully open, take it the bypass valves all the flow. Then the normal control impulses for the valves switched on in the converter, whereby the normal commutation begins, so that normal operation is achieved.

Mit steigenden Forderungen hinsichtlich Strom und Spannung im Stromrichter werden alle Komponenten größer, gleichzeitig nimmt auch die Stromstärke im Lichtbogen des Überbrückungsschalters zu, so daß dieses großen Beanspruchungen ausgesetzt wird und deshalb entsprechend bemessen sein muß.With increasing demands on current and voltage in the converter, all components larger, at the same time the amperage in the arc of the bypass switch increases, so that this is exposed to great stresses and must therefore be dimensioned accordingly.

Wenn außerdem eines der Ventile der Nebenwegstrecke nicht zündet, muß die Öffnungsbewegung unterbrochen und umgekehrt werden, was zu einer Zerstörung der Kontakte führen kann. Bei Verwendung von schnellen Trennschaltern vom ölschaltertyp bedeutet eine solche Umkehrung ein Explosionsrisiko. In addition, if one of the valves in the bypass path does not fire, the opening movement must interrupted and reversed, which can lead to the destruction of the contacts. Using of high-speed disconnectors of the oil switch type, such a reversal creates a risk of explosion.

Aufgabe der Erfindung ist die Sicherstellung einer ausreichenden Zündspannung für die Nebenwegventile und gleichzeitig die Verminderung der an die Überbrückungsschalter zu stellenden Ansprüche. Diese Aufgabe wird bei einer Stromrichteranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nebenwegventile mit einer Gleichspannungsquelle in Reihe geschaltet sind, die in Durchlaßrichtung der Nebenwegventile gepolt ist. Auf diese Weise werden die Möglichkeiten zur Zündung des Nebenwegventils verbessert, da es bereits einen gewissen niedrigen Strom leitet, ehe der Überbrükkungsschalter geöffnet ist. Wenn der Überbrückungsschalter geöffnet wird, kommutiert der Gleichstrom von diesem zu dem Nebenwegventil, ohne daß große Lichtbogen auftreten, so daß die Beanspruchungen des Überbrückungsschalters begrenzt werden. Weiter kann der Überbrückungsschalter unter diesen Umständen ein Schnelltrennschalter oder Leistungsschalter sein, wodurch ein schnelles Einschalten eines Stromrichters möglich wird.The object of the invention is to ensure a sufficient ignition voltage for the bypass valves and at the same time the reduction of the demands on the bypass switches. This object is achieved according to the invention in a converter arrangement of the type mentioned at the outset solved that the bypass valves are connected in series with a DC voltage source, which in The flow direction of the bypass valves is polarized. This way, the possibilities for ignition of the bypass valve is improved, as it already conducts a certain low current before the bypass switch is open. When the bypass switch is opened, the direct current commutates from this to the bypass valve without large arcs occurring, so that the stresses of the bypass switch. The bypass switch can continue under these circumstances a quick disconnect switch or circuit breaker, which enables a quick switch-on of a Converter becomes possible.

Die genannte Gleichspannungsquelle hat zweckmäßigerweise die Form einer Gleichrichterbrückenschaltung in Reihe mit den Nebenwegventilen und wird über einen Transformator von dem Wechselstromnetz gespeist. Die Gleichrichterbrückenschaltung kann auf verschiedene Weise eingeschaltet und auf verschiedene Weise gegen Überspannungen und Überbelastungen geschützt werden, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht.The named DC voltage source expediently has the form of a rectifier bridge circuit in series with the bypass valves and is connected to the AC mains via a transformer fed. The rectifier bridge circuit can be switched on and in various ways can be protected against overvoltages and overloads in various ways, as shown in the following Description is evident.

Einige Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:Some embodiments of the invention are in described below with reference to the drawing. In this shows:

F i g. 1 eine Stromrichteranordnung mit zwei Teilstromrichtern mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Nebehwegstrecken,F i g. 1 shows a converter arrangement with two partial converters with sidewalks formed according to the invention,

F i g. 2 eine Form der Gleichspannungsquelle undF i g. 2 a form of the DC voltage source and

Fig. 3 und 4 verschiedene Varianten der Einschaltung der Gleichspannungsquelle gemäß Fig. 1.3 and 4 different variants of the activation the DC voltage source according to FIG. 1.

Fi g. 1 zeigt eine Stromrichterstation mit zwei Teilstromrichtern 1 und 2, die auf der Wechselstromseite parallel an einem Wechselstromnetz 3 angeschlossen sind, während sie auf der Gleichstromseite zwischen einem Gleichstromleiter 4 und Erde in Reihe geschaltet sind. Der Teilstromrichter 1 ist im einzelnen gezeigt und umfaßt einen Stromrichtertransformator 5 und eine Ventilbrückenschaltung 6 mit Ventilen 61 bis 66. Die Teilstromrichter sind mittels Trennschaltern Il an den Gleichstromleiter 4 und an Erde angeschlossen. Parallel mit jedem Teilstromrichter ist auf der Gleichstromseite außerdem ein Überbrükkungsschalter in Form eines Trennschalters 12 angeordnet. Fi g. 1 shows a converter station with two partial converters 1 and 2, which are connected in parallel to an alternating current network 3 on the alternating current side are, while they are connected in series on the DC side between a DC conductor 4 and earth are. The partial converter 1 is shown in detail and comprises a converter transformer 5 and a valve bridge circuit 6 with valves 61 to 66. The partial converters are by means of isolating switches II connected to the direct current conductor 4 and to earth. Is in parallel with each partial converter A bridging switch in the form of a disconnector 12 is also arranged on the direct current side.

Die Ventile der Ventilbrückenschaltung 6 werden normalerweise von einem Steuergerät 7 gesteuert, das über Kontakte 71 an den Steuerelektroden der Ventile angeschlossen ist. In den Figuren sind die Ventile symbolisch als einzelne Ventile gezeigt, während jeder Brückenzveig, der aus Halbleiterventilen aufgebaut ist, aus einer großen Anzahl in Reihe und parallelgeschalteter Thyristoren oder Dioden besteht, die der Nennspannung und dem Nennstrom des Ventils entsprechen.The valves of the valve bridge circuit 6 are normally controlled by a control unit 7, the is connected via contacts 71 to the control electrodes of the valves. In the figures are the valves shown symbolically as individual valves, while each bridge branch is made up of semiconductor valves consists of a large number of thyristors or diodes connected in series and in parallel, which correspond to the nominal voltage and the nominal current of the valve.

F i g. I zeigt außerdem ein zusätzliches Steuergerät 72, das über Kontakte 73 an die Ventile 65 und 62 angeschlossen werden kann, die dabei als Nebenwegventile ausgenutzt werden können.F i g. I also shows an additional control unit 72, which can be connected to the valves 65 and 62 via contacts 73, which act as bypass valves can be exploited.

Bei Uberprüfungsarbeiten oder beim Vorkommen von Fehlern im Stromrichter werden die Kontakte 71 unterbrochen, während die Kontakte 73 geschlossen werden. Das Steuergerät 72 gibt dabei an die Ventile 62 und 65 eine Steuerspannung, so daß diese eine Nebenwegstrecke für die übrigen Ventile bilden, d. h. die Gleichstromseite des Stromrichters wird kurzgeschlossen. Danach wird der Trennschalter 12 geschlossen, die Nebenwegventile werden stromlos und der ganze Stromrichter kann von der Gleichstromleitung mit Hilfe der Trennschalter 11 abgeschaltet ,verden. Mit Hilfe des Schalters 14 auf der Wechselstromseite des Stromrichters ist es außerdem möglich, den Stromrichter vom Wechselstromnetz abzuschalten, so daß der Stromrichter spannungslos wird und eventuell Arbeiten daran ausgeführt werden können. Wenn der Stromrichter wieder eingeschaltet werden soll, wird er auf der Gleich- und Wechselstromseite an die beiden Netze angeschlossen und das Steuergerät 72 wird eingeschaltet. Wenn der Trennschalter 12 danach geöffnet wird, entsteht in diesem ein Lichtbogen und der Spannungsabfall in diesem Lichtbogen tritt über Anode und Kathode der Nebenwegventile 62 und 65 auf, die dadurch gezündet werden.The contacts 71 interrupted while the contacts 73 are closed. The control unit 72 outputs to the valves 62 and 65 a control voltage, so that these form a bypass path for the remaining valves, i. H. the DC side of the converter is short-circuited. Then the disconnector 12 is closed, the bypass valves are de-energized and the entire converter can be connected to the direct current line switched off with the aid of the isolating switch 11, verden. With the help of the switch 14 on the AC side of the converter, it is also possible to use the Switch off the converter from the AC network, so that the converter is de-energized and possibly Work can be carried out on it. When the converters are switched on again it is connected to the two networks on the direct and alternating current side and the control unit 72 is switched on. If the circuit breaker 12 is then opened, a is created in this Arc and the voltage drop in this arc occurs via the anode and cathode of the bypass valves 62 and 65, which are thereby ignited.

Bei Stromrichtern, mit großen Abmessungen ist eine ziemlich große Spannung über Anode und Kathode der Nebenwegventile 62, 65 erforderlich, um diese zum Zünden zu bringen, weshalb ein gewisser Licht-In the case of converters with large dimensions, there is a fairly large voltage across the anode and cathode the bypass valves 62, 65 required to cause them to ignite, which is why a certain light

bogenspannungsabfall im Trennschalter 12 notwendig ist; gleichzeitig muß der Lichtbogen zumindestens in erster Linie den Gleichstrom der ganzen Station leiten. Um die Zündung der Nebenwegventile zu erleichtern, ist eine Gleichspannungsquelle 8 mit derarc voltage drop in the circuit breaker 12 is necessary; at the same time the arc must at least primarily to conduct direct current throughout the station. To facilitate the ignition of the bypass valves, is a DC voltage source 8 with the

ίο Ventilbrückenschaltung 6 in Reihe geschaltet.ίο Valve bridge circuit 6 connected in series.

Diese Gleichspannuagsquelle, die in Fig. 2 gezeigt ist, besteht aus einer Gleichrichterbrückenschaltung 81, die von einem Transformator 82 gespeist wird, der am Wechselstromnetz 3 angeschlossen ist.This DC voltage source, which is shown in Fig. 2, consists of a rectifier bridge circuit 81, which is fed by a transformer 82 which is connected to the alternating current network 3.

Die Gleichspannungsquelle ist zweckmäßigerweise so bemessen, daß sie imstande ist, die Nebenwegventile bereits zu zünden, bevor der Trennschalter 12 geöffnet wird. Auf diese Weise geht der Hauptstrom ohne weiteres auf die Nebenwegventile über, wenn derThe DC voltage source is expediently dimensioned so that it is able to control the bypass valves to ignite before the circuit breaker 12 is opened. This way the main stream goes without it further to the bypass valves if the

ao Trennschaltei IZ geöffnet wird, ohne daß ein größerer Lichtbogen im Trennschalter 12 auftritt. Wenn die Nebenwegventile den Hauptstrom übernommen haben, wird die Gleichrichterbrückenschaltung 81 vom Hauptstmm durchflossen, weshalb der Wider-ao isolating switch IZ is opened without a major arc occurring in isolating switch 12. When the bypass valves have taken over the main flow, the rectifier bridge circuit 81 is traversed by the main stem, which is why the resistor

a5 stand 83 eingesetzt ist, der den Strom durch die Brükkenschaltung begrenzen soll. Dieser Widerstand verhindert gleichzeitig, daß ein größerer Gleichstrom in der Transformatorwicklung auftritt. Um zu verhindern, daß über der Gleichrichterbrückenschaltung 81a5 stand 83 is used, which is the current through the bridge circuit should limit. This resistance prevents at the same time that a larger direct current in the transformer winding occurs. In order to prevent the rectifier bridge circuit 81

eine hohe Sperrspannung auftritt, ist sie mit einem Widerstand 10 parallelgeschaltet. Außerdem ist der Gleichrichterbrückenschaltung ein Kondensator 9 parallelgeschaltet, um die Ventile in der Brückenschaltung gegen den anwachsenden Strom währenda high reverse voltage occurs, it is connected in parallel with a resistor 10. Besides, the Rectifier bridge circuit a capacitor 9 connected in parallel to the valves in the bridge circuit against the increasing current during

des Zündens der Nebenwegventile zu schützen.the ignition of the bypass valves.

Schließlich ist die Gleichrichterbrückenschaltung 81 mit einem Ventil 13 als Diodenkupplung (nur als Diode gezeigt) parallelgeschaltet, das den ganzen Hauptstrom leitet, wenn die Nebenwegventile gezün-Finally, the rectifier bridge circuit 81 with a valve 13 as a diode coupling (only as Diode shown) connected in parallel, which conducts the entire main current when the bypass valves are ignited.

det haben, während die Gleichrichterbrückenschal tung 81 nur den Strom vom Transformator 82 leitet. Auf diese Weise braucht nur das Ventil 13 für den Hauptstrom des Stromrichters bemessen zu sein. F i g. 2 zeigt, wie die Gleichrichterbrückenschaltunghave det, while the rectifier bridge circuit 81 only conducts the current from the transformer 82. In this way, only the valve 13 needs to be dimensioned for the main flow of the converter. F i g. 2 shows how the rectifier bridge circuit

81 und das Ventil 13 mit Hilfe eines Uberspannungsschutzes IS in Form eines Ablciierschutzes gegen Überspannungen geschützt werden können.81 and the valve 13 with the help of an overvoltage protection IS in the form of a protection against Surges can be protected.

In Fig. 1 ist die Gleichspannungsquelle 8 in Reihe mit der ganzen Ventilbrücke 6 eingesetzt. Statt dessenIn FIG. 1, the DC voltage source 8 is used in series with the entire valve bridge 6. Instead of this

ist es denkbar, daß man eine solche Gleichspannungsquelle in jede Phase der Ventilbrückenschaltung einsetzt, wie in F i g. 3 gezeigt ist. In diesem Fall muß das zusätzliche Steuergerät 72 wahlweise an jedes der Ventilpaare der drei Phasen angeschlossen werdenit is conceivable to use such a DC voltage source in each phase of the valve bridge circuit, as in Fig. 3 is shown. In this case, the additional control unit 72 must optionally to each of the Valve pairs of the three phases can be connected

können. Wie Fig. 4 zeigt, kann man noch einen Schritt weiter gehen und mit jedem Ventil eine Gleichsoannungsquelle 8 in Reihe schalten. In allen drei gezeigten Fällen muß also die Gleichspannungsquelle bzw. müssen die entsprechenden Gleichspan- be able. As Fig. 4 shows, one can go one step further and one with each valve Connect DC voltage source 8 in series. In all In the three cases shown, the DC voltage source or the corresponding DC voltage

nungsquellen gleichzeitig mit dem Einschalten des zusätzlichen Steuergerätes 72 eingeschaltet werden.voltage sources are switched on simultaneously with the switching on of the additional control device 72.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Converter arrangement, consisting of several partial converters connected in series one converter transformer each and one valve bridge circuit each, which is a bypass switch is connected in parallel and of which two valves connected in series in one at the same time Phase of the bridge circuit serve as bypass valves, characterized in that the bypass valves (62, 65) are connected in series with a DC voltage source (8), the is polarized in the forward direction of the bypass valves (62, 65).

2. Converter arrangement according to claim 1, characterized in that the DC voltage source (8) in series with the entire valve bridge circuit (6) of the partial converter (I, 2) is switched.

3. converter arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the DC voltage source (8) a valve (13) is connected in parallel, the valve (13) having the same flow direction like the bypass valves (62, 65).

4. converter arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the DC voltage source (8) a capacitor (9) is connected in parallel.

5. converter arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the DC voltage source (8) a resistor (10) is connected in parallel.

6. converter arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the DC voltage source (8) an overvoltage protection (15) is connected in parallel.