DE3017816A1 - Commutation faults recording system for mains rectifiers - has sets of comparators with inputs connected to synchronised signal transmitter and recorder - Google Patents

Commutation faults recording system for mains rectifiers - has sets of comparators with inputs connected to synchronised signal transmitter and recorder

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Abstract

A recording system is provided for commutation faults in a mains rectifier. It has a recording circuit for the current that flows to the rectifier valve branch. There are comparator networks connected to the current recorders to prevent any damage to plant components when the current rectifier has tripped and supply a signal for the phase fault. The inputs of the comparator branches are connected to a synchronisation signal transmitter as well as to the current recording network. The synchronisation signal is derived from the mains voltage or a voltage in synchronism with the mains.

Description

B e sc h r e i b u n g Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erfassung von Kommutierungsstörungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Einrichtung ist durch die DE-OS 20 55 265 bekannt.The invention relates to a device for detecting Commutation disturbances according to the preamble of claim 1. Such a device is known from DE-OS 20 55 265.

Die Erfindung bezweckt, daß netzgeführte Stromrichter, die im Wechselrichterbetrieb arbeiten, bei Störungen, die zu Kippungen führen, dadurch zuverlässig geschützt werden, daß die Kippung bereits im Entstehen erkannt wird und daraufhin z.B.The aim of the invention is that line-commutated converters that operate in inverter operation work, reliably protected in the event of malfunctions that lead to tilting be that the tilt is already recognized as it arises and thereupon e.g.

der Schnellschalter im Gleichstromkreis geöffnet wird.the high-speed switch in the DC circuit is opened.

Es'rist bisher üblich, zu diesem Zweck. eine Eigenauslösung des Schnellschalters bei Ub-erschreiten einer bestimmten Stromamplitude oder eine'Schalterauslösung bei tfberschreiten einer bestimmten Stromansteilheit vorzusehen. Nachteilig ist .dabei, daß die Eigenauslösung im ersten Fall erst bei einer fest eingestellten Stromamplitude angeregt wird. Bei Uberwachung der Stromsteilheit bereitet meist die Selektierung von Störstromsteilheiten Schwierigkeiten, sofern betriebsmäßig hohe Stromsteilheiten vorkommen.It's been customary to date for this purpose. a self-triggering of the quick switch when a certain current amplitude is exceeded or when a switch is triggered A certain current slope must be exceeded. The disadvantage is. that the self-triggering in the first case only with a fixed current amplitude is stimulated. When the current gradient is monitored, the selection usually prepares of disturbance current steepnesses Difficulties if operationally high current steepnesses occurrence.

Durch die DE-OS 27 09 760 ist eine Fremdauslösung des Schnellschalters über einen Differentialschutz bekannt. Es werden hier der Strom im Gleichstromkreis und der Netzstrom erfaßt. Im Verlauf einer Kippung sind diese Ströme voneinander verschieden. Durch Vergleich wird eine Kippung erkannt und der Schalter ausgelöst. Durch den Differentialschutz kann aber die Kippung erst erkannt werden, wenn der Stromrichter einen Kurzschluß für den Gleichstromkreis darstellt. Dieser Zeitpunkt liegt stationär 600es nach dem Eröffnungszeitpunkt der Kommutierung, die nicht zu Ende geführt wird oder nicht stattfindet. In vielen Fällen ist dann der Strom schon gefährlich angestiegen.DE-OS 27 09 760 is an external triggering of the quick switch known about a differential protection. There will be the current in the direct current circuit and the mains current is detected. In the course of a tilt, these currents are apart different. A tilt is recognized by comparison and the switch is triggered. However, the differential protection can only detect the tilting when the Converter represents a short circuit for the DC circuit. This point in time is stationary 600es after the commutation opening time, which is not to The end is carried out or does not take place. In many cases the electricity is already there rose dangerously.

Bei der eingangs erwähnten Einrichtung nach der DE-OS 20 55 265 wird in den Vergleichsgliedern festgestellt, ob während der Stromführungszeit des einen Stromrichterventils Steuerimpulse auf das ihm gleichstromseitig in Serie liegende Stromrichterventil gegeben werden. Ist dieses der Fall kippt der Stromrichter, so daß der Schnellschalter ausgelöst werden muß.In the above-mentioned device according to DE-OS 20 55 265 is in the comparison elements determined whether during the current conduction time of the one Converter valve control pulses to that which is in series with it on the DC side Converter valve are given. If this is the case, the converter tips over, so that the quick switch must be triggered.

Bei dieser Ausführungsform werden jedoch nur Kippungen infolge bestimmter Fehlimpulse sofort erfaßt. Kippungen anderer Ursachen werden mit dem gleichen Zeitverzug erkannt, wie beim Differentialschutz (s.o. )- Kippungen durch Ausbleiben aller Impulse werden nicht erfaßt.In this embodiment, however, only tilts due to certain Missing pulses detected immediately. Tilts from other causes are delayed with the same time detected, as with differential protection (see above) - tilts due to the absence of all pulses are not recorded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, jede Kippungderart früh zu erkennen, daß z.B. ein Schnellschalter mit Fremdauslösung bei noch kleinem Strom den Gleichstromkreis abschaltet. Dabei sollen Fehlauslösungen- durch betriebsmäßige Vorgänge zuverlässig ausgeschlossen werden.The invention has for its object to be any tilting so early to recognize that e.g. a high-speed switch with external tripping when the current is still low disconnects the DC circuit. In doing so, false tripping should be caused by operational Processes can be reliably excluded.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is characterized by what is stated in claim 1 Features solved.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Auslösemoment im Phasenschnittpunkt, nach dem eine Kommutierung in der gewünschten Richtung nicht mehr erfolgen kann; dies ist physikalisch der frühest mögliche Erfassungszeitpunkt für Kippungen aller Ursachen. Der abzuschaltende Strom ist kleiner als der Strom bei den bekannten Fremdauslösungen; die Belastung ( i2 dt) der Bauelemente des Stromrichters (Thyristorer Sicherungen) wird' verringert. Bei Stromrichtern, die im Wechselrichterbetrieb arbeiten, wird eine unerwünschte Vorzündung in dem Gleichrichterbereich vor Beginn der regulären Stromflußdauer bereits erfaßt.In the solution according to the invention, the release torque is at the phase intersection, after which commutation in the desired direction can no longer take place; physically, this is the earliest possible detection time for tilts of all Causes. The current to be switched off is smaller than the current with the known external tripping; the load (i2 dt) of the components of the converter (thyristor fuses) is reduced '. In the case of converters that work in inverter mode, an unwanted preignition in the rectifier area before the start of the regular Current flow duration already recorded.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims specified.

Die Erfindung soll anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden erläutert werden. Es zeigen Figur 1 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung für die Erfassung des Kippens eines Stromrichters, Figur 2 die Strom- und Spannungsverläufe bei der in Figur 1 dargestellten Einrichtung und Figur 3 den Signalverlauf bei Überstrom in einen Stromrichterzweig.The invention is based on the exemplary embodiments shown in the drawing will be explained below. Show it Figure 1 is a basic circuit diagram a device for detecting the tilting of a converter, Figure 2 the Current and voltage curves in the device and figure shown in FIG 3 shows the signal curve in the event of an overcurrent in a converter branch.

In Figur 1 ist ein Stromrichter mit Thyristoren a bis f gezeigt, der aus einem Gleichstromkreis mit einer Gleichspannungsquelle 7 und einer Drossel 8 im Wechselrichterbetrieb gespeist wird und wechseistromseitig die dreiphasige Netzwechselspannung Ll bis L3 für eine nicht dargestellte Last aufweist. Dieser Stromrichter soll bei einer Kippung dadurch geschützt werden, daß ein Schnellschalter 10 frühestmöglich ausgelöst wird.In Figure 1, a converter with thyristors a to f is shown, the from a direct current circuit with a direct voltage source 7 and a choke 8 is fed in inverter operation and the three-phase mains AC voltage on the alternating current side Ll to L3 for a load, not shown. This converter should be be protected from tilting that a quick switch 10 as early as possible is triggered.

Dazu werden die einzelnen Zweigströme des Stromrichters mit den Thyristoren a bis f über Stromerf-assungsvorrichtungen 1 bis 6 erfaßt. Dies kann über magnetische Stromwandler oder Shuntverstärker geschehen. Jedem Zweig ist ein Vergleichsglied 11 bis 16 (Verstärker) zugeordnet, dem die von den Stromerfassungsvorrichtungen 1 bis 6 gelieferten Zweigstrom-Abbildung 11 bis 16 und ein Synchronisiersignal S1 bis S6 zugeführt werden. Die Synchronisiersignale werden in einem Aynchronisiersignal-Geber 17 gebildet, der mit dem dreiphasigen Netz 111 bis L3 verbunden ist. Die Synchronisiersignale geben den Zeitbereich an, in dem bei ungestörtem Betrieb die Stromführung im betrachteten Zweig zulässig ist. Bei einem Stromrichter, der ausschließlich im Wechselrichterbetrieb arbeitet, ist.dies der Bereich von dem Steuerwinkel α = 900 bis zu dem dem Steuerwinkel * = * max + 1200 + ü zugeordneten Zeitpunkt, wobei X max den größten Steuerwinkel (meist 15p0) und ü den Überlappungswinkel bei Vollansteuerung und Nennstrom angibt. Da für Steuerwinkel α 7 1200' der Kippstromanstieg erst im α = 3000 entsprechenden Zeitpunkt (Phasenschnittpunkt) beginnt, wird das Ende des Synchronisiersignals vorteilhafterweise in diesen -Zeitpunkt gelegt.For this purpose, the individual branch currents of the converter are connected to the thyristors a to f recorded via current detection devices 1 to 6. This can be done via magnetic Current transformers or shunt amplifiers happen. Each branch has a comparator 11 to 16 (amplifier) assigned to that of the current detection devices 1 to 6 supplied branch current map 11 to 16 and a synchronization signal S1 to be supplied to S6. The synchronization signals are in a Synchronization signal encoder 17, which is connected to the three-phase network 111 to L3. The synchronization signals indicate the time range in which the current flow in the considered in case of undisturbed operation Branch is allowed. In the case of a converter that is only used in inverter operation works, this is the range from the control angle α = 900 to that Control angle * = * max + 1200 + ü assigned time, where X max is the largest Control angle (usually 15p0) and ü the overlap angle with full control and rated current indicates. Since for control angle α 7 1200 'the stall current rise only in α = 3000 corresponding point in time (phase intersection) begins, the end of the Synchronization signal advantageously placed in this time.

Die Stromabbaldungen I1 bis I6 und die Synchronisiersignale S1 bis S6 werden den-Vergleichsgliedern mit unterschiedlicher Polarität zugeführt (s. Fig. 2). Wählt man als Vergleichsglied invertierende Verstärker mit -Schaltverhalten, kippt das Ausgangssignal eines Verstärkers (z.B. A 4) auf die dem Stromsignal entgegengesetzte Polarität, sobald der entsprechende Zweig außerhalb des- zulässigen ZeitbereihiStrom führt. -Dieses ist in Figur 2 für den Signalverlauf bei einer Kippung des Thyristors d gezeigt.The current illustrations I1 to I6 and the synchronizing signals S1 to S6 are fed to the comparison elements with different polarity (see Fig. 2). If inverting amplifiers with switching behavior are selected as the comparison element, the output signal of an amplifier (e.g. A 4) toggles to the opposite of the current signal Polarity as soon as the corresponding branch is outside the permissible time range leads. -This is in Figure 2 for the signal curve when the thyristor is tilted d shown.

über ein ODER-Glied 18 werden die Ausgangssignale Al bis A6 aller Verstärker miteinander verknüpSt+.-das entstehende Signal Z steuert ein Auslösegerät 9 des Schnelischalters 10 an, sobald eine Kippung erkannt worden ist.Via an OR gate 18, the output signals A1 to A6 are all Linking amplifiers with each otherSt + .- the emerging Signal Z controls a trigger device 9 of the quick switch 10 as soon as a tilt has been detected is.

Bewertet man Stromabbildung und Synchronisiersignale so, das auch ein überschreiten des höchstzulässigen Stromes zum Kippen, des Ausgangssignals eines Verstärkers (Vergleichsglieds 1 bis ) führt, wird auch bei überstrom die Fremdauslösung unverzögert wirksam. Die Ursache für diesen überstrom ist dabei unerheblich (Fehlimpuls tfbers chwingung svorgänge der Regelung o.ä.). In Figur 3 sind die Signalverläufe bei Überstrom in einem beliebigen Stromrichterzweig i (i = 1 bis 6) für das Synchronisiersignal Si, den Zweigstrom Ii und das Vergleichsgliedausgangssignal Ai aufgezeigt.If you evaluate the current mapping and synchronization signals in this way, that too exceeding the maximum permissible current for tilting, the output signal of a Amplifier (comparison element 1 to), the external tripping is also in the event of an overcurrent effective immediately. The cause of this overcurrent is irrelevant (incorrect pulse over oscillation processes of the control or similar). In Figure 3 are the waveforms in the event of overcurrent in any converter branch i (i = 1 to 6) for the synchronization signal Si, the branch current Ii and the comparator output signal Ai are shown.

Werden die Synchronisiersignale S1 bis S6 aus der synchrone Steuerspannung für den Stromrichter gebildet, führt ein Ausfall dieser Spannung zur Auslösung, bevor sich ein Überstro aufbauen kann, da die Hüllkurve selbst verschwindet.The synchronization signals S1 to S6 are derived from the synchronous control voltage formed for the converter, a failure of this voltage leads to tripping, before an excess current can build up, as the envelope itself disappears.

Bei Stromrichtern, die nicht ausschließlich im Wechselrichterbetrieb arbeiten, wird die Hüllkurve der Synchronisiersignale bis H= 0 ausgedehnt. Man kann auch beispielsweise durch Erfassung der Gleichspannung die Vergleichsglieder oder die Auslösung im Gleichrichterbetrieb sperren.In the case of converters that are not exclusively used in inverter operation work, the envelope of the synchronization signals is extended to H = 0. One can also, for example, by detecting the DC voltage, the comparison elements or block tripping in rectifier operation.

Claims (5)

Anordnung zur Erfassung von Kommutierungsstörungen eines netzgeführten Stromrichters im Wechselrichterbetrieb P a t e n t a n s p r ü c h e Anordnung zur Erfassung von Kommutierungsstörungen eines.Arrangement for the detection of commutation disturbances in a line-commutated Converter in inverter operation P a t e n t a n s p r ü c h e arrangement for Detection of commutation disturbances of a. netzgeführten Stromrichters im Wechselrichterbetrieb mit Stromerfassungsvorrichtungen für den Strom durch die Stromrichterventilzweige und mit mit den Stromerfassungsvorrichtungen verbundenen Vergleichsgliedern, die beim Kippen des Stromrichters eine Maßnahme einleiten, die geeignet ist,eine Beschädigung von Anlagenteilen durch den Störstrom zu verhindern und/oder die Störung phasenrichtig zu signalisieren, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einem ßtromrichterventirnzweig Ca bis f)- zugeordnete Vergleichsglied (11 bis 16) eingangsseitig außermit der Stromerfassungsvorrichtung (1 bis 6) .mit einem Synchronisiersignal-Geber (77) verbunden ist, der das für den zulässigen Stromflußbereich durch den Stromrichterventilzweig (a bis f) anstehende Synchronisiersignal (S1 bis S6) aus der Netzwechselspannung CLI bis L3) oder aus einer zu dieser synchronen Spannung zeitgerecht ableitet. Line-commutated converter in inverter operation with current measuring devices for the current through the converter valve branches and with the current detection devices connected comparison elements that take a measure when tilting the converter initiate that is likely to damage system parts by the interference current to prevent and / or to signal the fault in the correct phase, through this characterized in that each one ßtromrichterventirnzweig Ca to f) - assigned Comparison element (11 to 16) on the input side outside of the current detection device (1 to 6). Is connected to a synchronization signal transmitter (77), which is responsible for the permissible current flow range through the converter valve branch (a to f) Synchronization signal (S1 to S6) from the AC mains voltage CLI to L3) or off derives a timely to this synchronous voltage. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiersignale (S1 bis S6) aus der synchronen Steuerspannung des Stromrichters gebildet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the synchronization signals (S1 to S6) are formed from the synchronous control voltage of the converter. 3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem Vergleichsglied (11 bis 16) ein Amplitudenvergleich zwischen dem von dem Stromerfassungsglied (1 bis 6) gelieferten Abbild des Stromes durch den Stromrichterventilzweig (a bis f) und dem Synchronisiersignal CSI bis S6) in seiner Höhe als Maß für den zulässigen Strom durch das Stromrichterventil (a bis f) durchführbar ist (Hüllkurve).3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that that with each comparison element (11 to 16) an amplitude comparison between that of the current detection element (1 to 6) supplied image of the current through the converter valve branch (a to f) and the synchronization signal CSI to S6) in its height as a measure of the permissible current through the converter valve (a to f) can be carried out (envelope curve). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch eennzeichnet, daß die von den Synchronisiersignalen (S1 bis S6) gebildete Hüllkurve für den zulässigen Stromflußbereich die Gleichrichteraussteuerung des Stromrichters mit einschließt.Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that that the envelope curve formed by the synchronizing signals (S1 to S6) for the permissible Current flow range includes the rectifier control of the converter. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperre vorgesehen ist, die ein Ansprechen der Einrichtung über die Vergleichsglieder (11 bis 16) verhindert, solange der Stromrichter im Gleichrichterbetrieb arbeitet.5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that a lock is provided, the response of the device via the comparison elements (11 to 16) prevented as long as the converter is working in rectifier mode.
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