DE2359648C3

DE2359648C3 - Nebenwegsteuerung für einen Stromrichter

Info

Publication number: DE2359648C3
Application number: DE2359648A
Authority: DE
Inventors: Lennart Jansson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1972-12-11
Filing date: 1973-11-30
Publication date: 1984-01-19
Also published as: FR2210046A1; SE369258B; CH566672A5; GB1443245A; DE2359648B2; CA993045A; JPS4988046A; FR2210046B1; JPS5746309B2; SU639488A3; DE2359648A1; US3835365A

Description

Eine schnellere Herstellung des Nebenweges kann erreicht werden, wenn man nach »Froc. IEE« VoL 112, No. 2, S. 360 und 361 in der Weise vorgeht, daß das gerade stromführende Ventil der ersten Kommutierungsgruppe und das an der gleichen Phase liegende Ventil der zweiten Kommutierungsgruppe gleichzeitig angesteuert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebere Nebenwegsteuerung in der Weise weiterzuentwickeln, daß unter Einsatz entsprechender logischer Verknüpfungen nicht nur beim Vorliegen einer Störung die an sich bekannte sehr schneie Einschaltung der Nebenwegventile erreicht wird, sondern daß auch mit im wesentlichen den gleichen Schalt·. «r-^Jementen eine Rückschaltung auf d-ss N^ «ππε"*: trieb möglich ist, bei der eine normale Konwriu-f^r. tg von Anfang an sichergestellt ist.

der eine normale Kommutierung -^n Anfang an sichergestellt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ■«.··'! eine Nebenwegsteuerung vorgeschlagen, die enindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt

Die Erfindung gründet sich auf das übliche Prinzip, daß der .Steuerimpulsgeber unabhängig von einer eventuellen Blockierung weiterarbeitet und lediglich die Durchschaltung der Steuerimpulse zu den Ventilen unterdrückt wird. Bei der Erfindung wird das zweite im herzustellenden Nebenweg liegende Ventil mit dem Erscheinen des Blockiersignals gezündet so daß unmittelbar der Kommutierungsvorgang zur Herstellung des Nebenweges eingeleitet wird. Auf diese Weise wird eine sehr schnelle Herstellung des Nebenweges erreicht

Die Blockierung des Stromrichters erfolgt bei der Erfindung durch die Blockierung jeder einzelnen Kommutierungsgruppe, weshalb der Steuerimpulsgeber an jeder Kommutierungsgruppe über besondere Schaltglieder angeschlossen ist. die bei der Blockierung abgeschaltet und bei der Deblockierung eingeschaltet werden. Diese Einschaltung geschieht für jede Gruppe in Abhängigkeit vom Steuerimpuls zu demjenigen Ventil der Gruppe, weiches als Nebenwegventil arbeitet Hierdurch wird erreicht daß der Normalbetrieb von Anfang an mit der vollen Leitintervalldauer der Ventile wieder aufgenommen wird. Das bedeutet, daß eine normale Kommutierung vom ersten Augenblick der Rückkehr zum Normalbetrieb sichergestellt ist Beide der vorliegenden Enindung zugrundeliegenden Teilaufgaben werden überwiegend mit denselben Schaltmitteln gelöst, was eine Vereinfachung der gesamten Anordnung bedeutet

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Kippstufen der einen Kommutierungsgruppe von den Kippstufen der anderen Kommutierungsgruppe gesteuert d. h. daß die eine Gruppe von Kippstufen der anderen bei der Wahl des Nebenwegventilpaares übergeordnet ist. Durch eine Umschaltvorrichtung kann die Gruppe, weiche die übergeordnete Funktion hat, frei gewählt werden. Dtircti' Steuerung · dieser Wahlmöglichkeit in Abhängigkeit einer Fehleranzeige für die verschiedenen Ventile kann so vermieden werden, daß bei der Blockierung ein mangelhaftes Ventil in die Nebenwegstrecke gelangt.

Anhand der Figuren sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Stromrichter mit einer Nebenwegsteuerung „gemäß der Erfindung in sehematischer Darstellung,-

Fig.2 Zeitdiagramme der Steuerimpulse für die Ventile sowie die Blockierung und Deblockierung des Stromrichters,

F vg» 3 eine Nebenwegsteuerung nach der Erfindung in detaillierterer Darstellung.

Fig. 1 zeigt einen Stromrichter mit einer dreiphasigen Jkückenschaltung, die aus den Ventilen 1 bis 6 aufgebaut ist Die Ventile 1 bis 6 kommutieren in der angegegebenen Reihenfolge, wobei zwei Kommutierungsgruppen 1, 3, 5 und 2, 4, 6 gebildet werden. Die Ventilbrücke ist auf der einen Seite an die Gleichstromschieben 7, 8 angeschlossen und auf der anderen Seite an einen Stromrichtertransformator 9, der an ein nicht gezeigtes Wechselstromnetz angeschlossen ist. Parallel zur Ventilbrücke liegt ein Nebenwegschalter 10, der als Trenn- oder Leistungsschalter ausgebildet sein kann. In F i g. 1 ist er als Trennschalter dargestellt

Die Ventile 1—6 werden von einem ?te';erimpulsgeber 11 gesteuert, der seinerseits von einem nicht gezeigten Steuerwinkelgeber gesteuert wira, zu dem eine .Reglerausrüstung für den Stromrichter gehört die auf bekannte Art den Steuerwinkel, d. h. die Phasenlage der .vom Geber 11 gelieferten Steuerimpulse im Verhältnis zur Kommutierungsspannung, festlegt Die Nebenwegsteuerung in F i g. 1 ist zwecks besserer Übersicht für jede der beiden Kommutierungsgruppen der Ventilbrücke einphasig gezeigt Der Stt-uerimpulsgeber 11 hat somit zwei Ausgänge, die über die Schaltergüeder B\ bzw. B 2 und die ODER-Glieder 12 bzw. 13 an die Ventile 1—6 angeschlossen sind. Die dreiphasige Ausführung der Steueranordnung ist in F ig. 3 gezeigt

Die Schalterglieder B\ und B 2 werden von SteuergUedern gesteuert die als bistabile Kippstufen F7 bzw. F8 aufgebaut sind. Diese haben einer Ausgang für die Ein- und Ausschaltung der Schaltergüeder B1 und B 2. Der Eingang der Kippstufen ist als UND-Glied aufgebaut das unter anderem von den Steuerimpulsen für die zugehörige Kommutierungsgruppe beaufschlagt wird. Das Kippen der Kippstufen Fl und FS in die Ausstellung und damit die Sperrung der 'Schaitergiieder Bi und B 2 erfolgt durch ein Blockiersignal, welches in F i g. 1 symbolisch durch Einschaltung des Kontaktes 14 angedeutet ist. In der Praxis wird dieses Blockiersigna! von einer nicht dargestellten Schutzeinrichtung für den Stromrichter geliefert

Bei der Blockierung des Stromrichters müssen zwei

zur gleichen Phase in der Brücke gehörende Ventile als Neben vtgstr ecke ausgewählt werden, was durch zwei dreiphas'gr Kippstufen Fi, 3,5 und F2,4,6 geschieht, von denen die erste c!er zweiten übergeordnet ist Die K-ippstute 11, s, 5 wird eucer vom tiiockiersignai auch von den Steuerimpulsen für die Ventile 1,3,5 gesteuert, so daß bei Blockierung die Phase als Nebenwegstrecke ausgewählt wird, bei der das entsprechende Ventil 1, 3 oder 5 bei der Einschaltung des Blockiersignals leitend

teife- zu den ODER^GÜederff 12 2iür Steuerung fies entsprechenden Ventils 1,3 oder 5, dessen gewöhnlicher Steuerimpuls über das Schalterglied B1 abgeschaltet ist, teijs zu der entsprechenden Phase 4, 6 bzw. 2 in der Kippstufe F2, 4, 6, welche det< Steuerimpuls an die ODER-Glieder 13 liefert

Die Ausgänge von den Kippstufen Fl, 3,5 und F2,4,

6 sind ferner auf die Eingänge der Kippstufen Fl und FS geschaltet, so daß diese Kippstufen während der Blockierung erkennen, welche zwei Ventile die Nebenwegstrecke bilden, wobei die Kippstufen Fl und FS bei nachfolgender Deblockierung ihre jeweilige Kommuticrungsgruppe 1,3, 5 bzw. 2,4, 6 im Synchronismus mit den gewöhnlichen Steuerimpulsen dieser Gruppen deblockieren können.

Blockierung und Deblockierung, die im Anschluß an Fig.3 detaillierter erklärt werden, werden in der aus F ί g. 2 ersichtlichen Zeitfolge durchgeführt,

Die ersten sechs Zeitdiagramme in F i g. 2 zeigen die sich über 120° Grad erstreckenden Steuerimpulse ρ X bis pb des Steuerimpulsgebers 11. Diese Impulse bestimmen somit die normalen Leitintervalle der Ventile 1 bis 6. Sie v/erden auf ihrem Weg zu den Ventilen oftmals durch die ODER-Glieder 12, 13 teilweise unterdrückt und dadurch in kurze Impulse umgewandelt, was jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Das siebente Zeitdiagramm in F1 g. 2 zeigt das Blockiersignal B. Die beiden folgenden Zeitdiagramme zeigen die Ausgangssignale der Kippstufen Fl und F8. die unter anderem auf die Schalterglieder B 1 und B2 gegeben werden. Die letzten sechs Zeitdiagramme zeigen die Ausgangssignale υ 1 bis üb. die von den ODER-Gliedern 12 und 13 an die Ventile I bis 6 geliefert werden, und zwar sowohl für Normalbetrieb als auch bei Blockierung und Deblockieri'ng.

Während des Normalbetriebes, der bis zum Zeitpunkt ti (unterstes Zeitdiagramm in Fig. 2) reicht, liegen die Kippstufen Fl und FS (Fig. 3) in der mit Q gekennzeichneten Einschaitstellung, während die Kippstufen Fi bis F 6 in der mit Q gekennzeichneten Ausschaltstellung liegen. Die Schalterglieder Bi und B2 sind leitend, so daß die Steuerimpulse ρ i bis ρ 6 zu den oberen Eingängen der ODER-Glieder 12 und 13 und von dort zu den Ventilen 1 bis 6 gelangen. In jedem Augenblick sind zwei Ventile, und zwar e.nes aus jeder Kommutierungsgruppe. leitend. Die Kippstufen Fi bis F6 entsprechen je ihrem Ventil 1 bis <ö. Die Kippstufen Fl und FS haben dreiphasige Eingänge in Form von UND-Gliedern, deren Ausgangssignale S t bis S3 der Kippstufe in der ODER-Schaltung zugeführt werden.

Die zwei Kippstufen Fi,3,5 und F2,4,6 sind jede für sich mit gegenseitigen Verriegelungen über ihre Ausschaltausgänge Q verbunden, so daß die Kippstufe, die in Einschaltsu Hung Q liegt, die beiden anderen ir deren Ausschalt'tellung ζ) über die negativen Auschalteingänge Rt und R_t blockiert. Der dritte Ausschalteingang R7 wird vom Ausgangssigral der Kippstufe^ Fl bzw. FS beaufschlagt. Die Eingänge R '. bis R 3 sind in der Oder-Schaltung angeordnet

Im Zeitpunkt Λ (Fig.2) erscheint das Blockiersignal B. wodurch die Kippstufe Fl und FS über den Eingang & R in Ausschaltung gekippt werden, so daß die Steuersignale zu den Schaltergliedern BX und B 2 entfallen. Auf diese Weise werden die normalen Steuerimpulse zu den Ventilen gesperrt

Durch die Kippstufe FX, 3, 5 wird das Ventilpaar ausgewählt, welches die Nebenwegstrecke bilden soll, was dadurch geschieht, daß die Steuerimpulse pt, 3 oder 5 für dasjenige Ventil 1, 3 oder 5, das bei der Einleitung der Blockierung leitend ist zu den UND-Gliedern für die entsprechenden Kippstufen FX,3 bzw. «» 5 gehen, zusammen mit dem Blockiersignal und den Ausschaltstellungssignalen Q von den beiden denebenliegenden Kippstufen.

Bei dem in Fig.2 dargestellten Fall ist es die Kippstufe F3, die einen Steuerimpuls (p3) empfängt und anspricht. Das Ausgangssignal ζ)der Kippstufe F3 gelangt einerseits über das ODER-Glied 123 an das Ventil 3 und anderseits an die Kippstufe F6, welche anspricht (in die Einschaitstellung kippt) und das Ausgangssignal über das ODER-Glied 13,6 an das Ventil 6 gibt.

Durch diese Wahl der Nebenwegstrecke geht stets eines der stromführenden Ventile in die Nebenstrecke ein. so daß die Herstellung der Neben Wegstrecke gemäß der Erfindung fast schlagartig erfolgt, was besonders für einen Gleichrichter von großer Bedeutung ist. Wenn die Wahl der Nebenwegstrecke auf andere Weise erfolgt. /.. B. durch Vorausbestinimung eines bestimmten Ventilpaares, so können weitere Kommutierungen stattfinden bis dieses bestimmte Ventilpaar den Strom übernommen hat.

Dies kann einen erhöhten Überstrom zur Folge haben.

Es ist ersichtlich, daß die Kippstufen Fi, 3, 5 die Kippstufen F2, 4, 6 steuern. Mann kann das gleiche Resultat erhalten, wenn die Rollen dieser beiden Gruppen von Kippslufen vertauscht werden. Eventuell kann eine Umschaltmöglichkeit zwischen diesen beiden Gruppen von Kippstufen vorgesehen werden, so daß man frei wählen kann, welche Gruppe dominierend sein soll. DuMi Anordnung an einer Fehleranzeige für die verschiedenen Ventile oder Ventilpaare und durch Steuerung der genannten Umschaltmöglichkeit in Abhängigkeit der Fehleranzeige kann vermieden werden, daß bei der Blockierung ein mangelhaftes Ventil in die Nebenwegstrecke gelangt

Die Ausgänge der Kippsiufen F3 und F6 beaufschlagen ferner in dem oben beschriebenen Fall die UND-Glieder 52 der Kippstufen Fl und FS. die dadurch auf die Deblockierung vorbereitet sind.

Zum Zeitpunkt t₂ endet das Blockiprsignal, wodurch die Kippstufen Fl und FS freigegeben werden, nachdem sie vom Blockiersignal am Eingang R gesperrt gehalten wurden. Die Wiedereinschaltung der Kippstufen Fl und FS und damit der Schalterglieder B X und B2 sowie der entsprechenden Ventilgruppen erfolgt in Abhängigkeit der Steuerimpulse pi bis ρ6 des Steuerimpulsgebers 11. Zum Zeitpunkt fc erscheint der Steuerimpuls p6 für das Ventil 6, das in der Nebenwegstrecke liegt, so daß die Kippstufe FS ein Signal über das UND-Glied S2 erhält und einschaltet Dabei wird das Schalterglied B 2 leitend, so daß die Ventilgruppe 2,4,6 mit Normalbetrieb beginnt und die Kippstufe F6 abgeschaltet wird. Zum Zeitpunk. /3 tritt der Steuerimpuls p3 auf. der die Kippstufe Fl und damit das Schaltergfied BX einschaltet, während die Kippstufe F3 ausgeschaltet wird. Damit ist der Normalbetrieb wieder hergestellt

Wenn das Blockiersignai zum Zeitpunkt U enden würde, in dem keiner der Steuerimpulse ρ 3 oder ρ 6 auftritt, würde die Deblockierung erst eingeleitet werden, nachdem der Steuerimpuls ρ 6 erscheint. Diese Verzögerung ist jedoch bedeutungslos.

In dem gezeigten Beispiel ist die Blockierzeit sehr kurz; sie ist nur wenig länger als eine Periode. In der Praxis ist die Blockierzeit regelmäßig langer, und zwar auch bei kürzester Wiedereinschaltzeit Normalerweise arbeitet jedoch der Steuerimpulsgebex während der Biockierzeit weiter, so daß eine synchronisierte Deblockierung der oben beschriebenen Art durchgeführt werden kann.

Bei länger andauernder Blockierung wird der Trennschalter 10 geschlossen. Die Steuerimpulse ρ i bis ρ 6 und das Blockiersignal B werden jedoch zweckmäßigerweise aufrechterhalten. Hierdurch kann die Wiederzündung des Nebenwegventilpaares erfolgen, sobald der Trennschalter 10 geöffnet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

23 59 64° Patentansprüche:

1. Nebenwegsteuerung für einen Stromrichter mit gesteuerten Ventilen in mehrphasiger Brückenschaltung, bei dem die Ventile in jeder gleichstromseitigen Brückenhälfte jeweils eine Kommutierungsgruppe bilden und bei dem in Abhängigkeit von einem Blockiersignal die Weitergabe der normalen Zündsignale gesperrt und durch logische Verknüpfung des Blockiersignals mit den normalen Zündsignaien ein Zündsignal für dasjenige Ventil einer der beiden Kommutierungsgruppen gebildet wird, das an einer gleichen Phase Hegt, wie ein im Störungsaugenblick stromführendes Ventil der anderen Kommutierungsgruppe, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: Jeder der beiden Kommutierungsgruppen (1,3,5) bzw. 2,4,6) ist ein eigenes die Weitergabe der normalen Zündsignale im Störungsfall sperrendes Schalterglied (B 1 bzw. B 2) zugeordnet, das jewf i's von einer zugehörigen auf das Blokkiersignal ansprechenden bistabilen Kippstufe (Fl bzw. FS) ansteuerbar ist; die in ihrer Dauer den Stromführungszeiten der Ventile nachgebildeten normalen Zündsignale sind über ihnen zugeordnete weitere Kippstufen (Fi, F3. FS bzw. F2, F4, F6) wit dem Blockiersignal derart verknüpft, daß das im Störungsfall gerade angesteuerte Ventil der ersten Kommutierungsgruppe und das an der gleichen Phase liegende Ventil der zweien Kommutierungsgruppe gleichzeitig angesteuert werden; die Wiederfreigabe der normalen Zündsignale auf die Ventile erfolgt durch getrennte Rückstellung der die Schalterglieder (Bi. B2) steuernden kippstufen (FJ, FS) mittels logischer Verknupfur.jsglieder nach Verschwinden des Blockiersignals jeweils dann, wenn ein normales Zündsignal für dasjenige einer jeweiligen Kippstufe zugeordnete Ventil auftritt, das bis dahin als Nebenwegventil angesteuert war.

2. Nebenwegsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Kippstufen (Fi, 3, 5) für die Ventile in der einen Kommutierungsgruppe (1, 3, 5) und die entsprechenden Ausgänge der Kippstufen (F2,4,6), für die Ventile in der anderen Kornmuti?rungsgrupp§ (2; 4_S (*) jedsr für sich in UN D-Verknüpfung mit dem negierten Blockiersignal an den betreffenden anderen die Emsperrung des zugehörigen Schaltgliedes (Bi bzw. B 2) ansteuernden Eingang der Kippstufen (F 7 bzw. F3) für die Schalterglieder (Bi bzw. B 2) angeschlossen sind.

3. Nebenwegsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß von den genannten Gruppen von Kippstufen (Fi, 3, 5 bzw. F2,4, 6) für die zwei Kommutierungsgruppen (1,3,5 bzw. 2,4,6) die eine

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vtntilpaares übergeordnet ist

4. Nebenwegsteuerung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet daß für die beiden Gruppen von Kippstufen (FX, 3, 5 bzw. F2, 4, 6) eine Umschaltanordnung vorhanden ist, die von einer Fehleranzeige für die-Ventile derart gesteuert wird, daß bei Ventilfehlern in der einen Kommutierungsgruppe die Kippstufen der anderen Kommutierungsgruppe die Funktion der übergeordneten Gruppe übernehmen.

Die Erfindung betrifft eine Nebenwegsteuerung für einen Stromrichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Nebenwegsteuerung ist bekannt aus der GB-PS 1288 817.

Beim Betrieb einer Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage müssen die daran angeschlossenen Stromrichter auf eventuelle Störangen Rücksicht nehmen. Solche Störungen können beispielsweise in äußeren Fehlern in Form von Kurzschlüssen. Erdungs-

fehlern oder Überspannungen auf der Gleich oder Wechselstromleitung bestehen; es kann sich auch um im Stromrichter selbst auftretende innere Fehler handeln. Beim Auftreten solcher Fehler ist normalerweise eine Blockierung des Stromrichters vorgesehen und eventueil eine anschließende Wiedereinschaltung des Stromrichters. Eine solche Blockierung erfolgt durch Sperrung der vom Steuerimpulsgeber erzeugten Steuerimpulse für die Ventile sowie durch Herstellung einer Nebenwegstrecke zu dem Stromrichter. Bei Stromrichtern mit Ionenventilen wird eine solche Nebenwegstrecke meistens durch ein besonderes Nebenwegventil gebildet, während bei Stromrichtern mit Thyristorventilen die Nebenwegstrecke am zweckmäßigstem aus zwei zu einer Phase der Ventilbrücke gehörenden Ventilen gebildet wird, so daß ein besonderes Nebenwegventil überflüssig ist.

Bei der aus der GB-PS 12 88 817 bekannten Anordnung bestehen die Steuerimpulse aus kurzfristigen, gegenüber den Leitintervallen der Ventile kurzen Impulsen. Beim Auftreten eines Blockiersignals muß zunächst ein weiterer normaier Zündimpuls abgewartet werden, bevor dieser mit dem Blockiersignal eine logische Verknüpfung aufbauen kann. Das bedeutet, daß zunächst noch ein normaler Kommutierungsvorgang ablaufen muß. bevor durch einen weiteren Kommutierungsvorgang der Nebenweg über die in Reihe geschalteten Ventile hergestellt werden kann. Der dadurch bedingte Zeitverlust zwischen dem Erscheinen des Blockiersignals und der Herstellung des Nebenweges ist ein Nachteil dieser bekannf»n Schaltung. Die Wiederherstellung des Normalbetriebs unter Aufhebung des Nebenweges erfolgt nach dieser Druckschrift durch ein Rücksetzsignal. Mit einer zeitlichen Zuordnung des Rücksetzsignals unter logischer Verknüpfung

4s H_er normalen Zündsignaie mit den den Nebenweg steuernden Signalen befaßt sich diese Druckschrift jedoch nicht

Aus der US-PS 36 09 508 ist eine Nebenwegsteuerung bekannt bei der beim Übergang auf den Nebenwegbetrieb der Steuerimpulsgenerator selbst blockiert wird. Als Nebenwegventile dienen entweder stets dieselben beiden Ventile, oder diese Ventile werden in Abhängigkeit des festgestellten Fehlers der Ventilbrücke ausgewählt. Die Rückschaltung zum Normalbetrieb erfolgt in der Weise, daß die Spannung von einem HiIfcLpmc u/plrhpr Hai Nphpnwppventil aktiviert, weggenommen wird und der Steuerimpulsgeber wieder in Gang gesetzt wird.

Der Nachteil dieser bekannten Schaltung besteht darin, daß für die Zündung der Nebenwegventile ebenso wie bei der Anordnung nach der obengenannten Druckschrift eine gewisse Zeit verlorengeht und daß beim Wiederherstellen des Normalbetriebes eine normale Kommutierung der beiden Kommutierungs-

f>5 gruppen nicht von Anfang an gesichert ist. da die Wiedereinschaltung beispielsweise nahe dem Ende eines durch die Zündimpulsfolge festgelegten Leitimervalles erfolgen kann.