DE3129111C1

DE3129111C1 - Turn-off device

Info

Publication number: DE3129111C1
Application number: DE19813129111
Authority: DE
Inventors: Borna Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Dujmovi&cacute;
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-07-23
Filing date: 1981-07-23
Publication date: 1982-12-09

Abstract

The invention relates to a turn-off device for a reversible converter having two three-phase bridge circuits (B1, B2) which are connected in opposition, in parallel. In this case, a first connection of a turn-off capacitor (C1), which is connected to a charging circuit (La), is connected via decoupling diodes (V7-V9) to the AC voltage inputs of the converter. The second connection of the turn-off capacitor is connected via a first turn-off thyristor (V11) to the first DC output (A1) of the converter and via a second turn-off thyristor (V13), whose polarity is in the same direction, to the second DC output (A2) of the converter. A diode is connected in parallel, in opposition to each turn-off thyristor. Using this turn-off device it is possible to turn off all the thyristors in both bridge circuits in a reversible converter. In this case, only one turn-off capacitor is required, with two turn-off thyristors and five diodes. <IMAGE>

Description

Die Ladeschaltung kann aus einer eingangsseitig mit den Gleichspannungsausgängen der Dreiphasen-Brükkenschaltungen verbundenen Einphasen-Brückenschaltung bestehen, wobei die Entkopplungsdioden Thyristoren sind, die gleichzeitig mit den Löschthyristoren gezündet werden. Damit wird der Löschkondensator über die vom Stromrichter abgegebene Gleichspannung gespeist Alternativ kann die Ladeschaltung aus einer eingangsseitig mit einer Wechselspannungsquelle verbundenen Einphasen-Brückenschaltung bestehen. Damit wird der Löschkondensator unabhängig von der Stromrichter-Ausgangsspannung aufgeladen. The charging circuit can have an input side with the DC voltage outputs the single-phase bridge circuit connected to the three-phase bridge circuits exist, wherein the decoupling diodes are thyristors, which are at the same time as the quenching thyristors be ignited. This means that the quenching capacitor is over the one emitted by the converter Direct voltage fed as an alternative, the charging circuit can consist of an input side connected to an AC voltage source Single-phase bridge circuit exist. This makes the quenching capacitor independent of the converter output voltage charged.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgen anhand der F i g. 1 und 2 näher erläutert Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines Umkehr-Stromrichters mit der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung. Dabei sind zwei Dreiphasen-Brückenschaltungen B1 und B2 mit den Thyristoren Vl bis V6 bzw. Vi' bis V6' eingangsseitig mit den Phasen U V W eines Drehstromnetzes verbunden. Die Gleichspannungs-Ausgänge der Brükkenschaltungen B 1 und B 2 sind ebenfalls miteinander verbunden, wobei die beiden Brückenschaltungen B1 und B2 Ströme in unterschiedlicher Richtung liefern. An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIG F i g. 1 and 2 explained in more detail Fig. 1 shows a circuit diagram of a reversing converter with the extinguishing device according to the invention. There are two three-phase bridge circuits B1 and B2 with the thyristors Vl to V6 and Vi 'to V6' on the input side with the Phases U V W of a three-phase network connected. The DC voltage outputs of the bridge circuits B 1 and B 2 are also connected to each other, the two bridge circuits B1 and B2 deliver currents in different directions.

An die Gleichspannungs-Ausgänge der Brückenschaltungen B t und B 2 ist im Ausführungsbeispiel ein Motor M mit der Induktivität LM angeschlossen. Die Löscheinrichtung L enthält einen Löschkondensator Cl, dessen einer Anschluß über jeweils eine Diode V7 bis V9 mit den drei Phasen U, V W des Drehstromnetzes verbunden ist. Der zweite Anschluß des Kondensators Cl ist über einen ersten Löschthyristor V11 und eine erste Drossel L 1 mit dem ersten Gleichspannungs-Ausgang A 1 des Stromrichters und über einen zweiten Löschthyristor V13 und eine zweite Drossel L2 mit dem zweiten Gleichspannungs-Ausgang A 2 des Stromrichters verbunden. Dabei sind die Löschthyristoren V11 und Vl3 gleichsinnig gepolt, wobei die beiden Kathoden einander zugewandt sind. Parallel zu jedem Löschthyristor V11 bzw. V13 liegt die Reihenschaltung einer Diode V10 bzw. V12 und eines Widerstands R t bzw. R 2. Dabei ist die Leitrichtung der Dioden V10 bzw. V12 jeweils entgegengesetzt zur Leitrichtung des zugehörigen Löschthyristors Vi 1 bzw. V13 gepolt Die Anschlüsse des Kondensators C1 sind außerdem mit einer Ladeschaltung La verbunden. Diese enthält eine aus den Dioden V14 bis V17 bestehende einphasige Gleichrichter-Brückenschaltung, deren Wechselspannungseingänge über einen Transformator Tr aus einem Wechselspannungsnetz gespeist werden.To the DC voltage outputs of the bridge circuits B t and B 2 a motor M is connected to the inductance LM in the exemplary embodiment. the Quenching device L contains a quenching capacitor Cl, one of which has a connection over one diode V7 to V9 is connected to the three phases U, V W of the three-phase network is. The second connection of the capacitor C1 is via a first quenching thyristor V11 and a first choke L 1 with the first DC voltage output A 1 of the converter and via a second quenching thyristor V13 and a second choke L2 to the second DC voltage output A 2 of the converter connected. Here are the quenching thyristors V11 and Vl3 polarized in the same direction, the two cathodes facing each other. The series connection of a diode is parallel to each quenching thyristor V11 or V13 V10 or V12 and a resistor R t or R 2. The conduction direction is the Diodes V10 and V12 in each case opposite to the conduction direction of the associated extinguishing thyristor Vi 1 or V13 polarized The connections of the capacitor C1 are also with a Charging circuit La connected. This contains one consisting of the diodes V14 to V17 single-phase rectifier bridge circuit, the AC voltage inputs via a Transformer Tr can be fed from an alternating voltage network.

Die Gleichspannungs-Ausgänge der Brückenschaltung B3 sind über einen Widerstand R 3 mit den Anschlüssen des Löschkondensators C1 verbunden. Der Widerstand R 3 begrenzt den Ladestrom für den Kondensator C1 auf für die Brückenschaltung B 3 zulässige Werte.The DC voltage outputs of the bridge circuit B3 are via a Resistor R 3 connected to the terminals of the quenching capacitor C1. The resistance R 3 limits the charging current for the capacitor C1 to for the bridge circuit B. 3 permissible values.

Im folgenden wird der Löschvorgang nach einem Kippen im Wechselrichter erläutert Das Kippen kann beispielsweise mit einer dem Motor Mvorgeschalteten Überstromüberwachungseinrichtung Ü erfaßt werden. The following is the deletion process after a tilt in the inverter The tilting can be done, for example, with an overcurrent monitoring device connected upstream of the motor M Ü can be detected.

Es werden zunächst alle Zündimpulse zum Stromrichter, z. B. über UND-Gatter gesperrt, der dem Stromrichter vorgeschaltete Netzschalter N wird abgeschaltet und die Erregung der Maschine wird zurückgenommen.First of all, all ignition pulses are sent to the converter, e.g. B. via AND gate blocked, the mains switch N upstream of the converter is switched off and the excitation of the machine is withdrawn.

Ferner wird je nach Stromrichtung einer der Löschthyristoren V11 bzw. V13 gezündet Wenn beispielsweise der Motorstrom IM die eingezeichnete Richtung aufweist, d. h7 wenn die Brückenschaltung B 1 in Betrieb ist wird der Löschthyristor Vl3 gezündet und löscht damit die Thyristoren V2, V4, V6 der rechten Hälfte der Brücke B 1. Im folgenden wird angenommen, daß bei Eintritt des Störfalls der Thyristor V2 leitend ist Außerdem wird ein Wechselrichterkippen unter Einschluß der Netzspannung angenommen. Der Laststrom kommutiert von dem zuletzt stromführenden Thyristor V2 durch Einfluß des in der gezeichneten Polarität aufgeladenen Kommutierungskondensators C1 auf den mit der Drossel L 2, den Thyristor V13, den Kommutierungskondensator C 1 und die Diode V9 gebildetes Löschkreis. -Der Thyristor V2 wird damit zwangsgelöscht.Furthermore, depending on the direction of the current, one of the quenching thyristors V11 or V13 ignited If, for example, the motor current IM has the direction shown, d. h7 when the bridge circuit B 1 is in operation, the quenching thyristor Vl3 is ignited and thus clears the thyristors V2, V4, V6 of the right half of the bridge B 1. Im It is assumed below that the thyristor V2 is conductive when the accident occurs It is also assumed that the inverter will tip over, including the mains voltage. The load current commutates from the last current-carrying thyristor V2 by influence of the commutation capacitor C1 charged in the polarity shown with the choke L 2, the thyristor V13, the commutation capacitor C 1 and the diode V9 formed extinguishing circle. -The thyristor V2 is thus forcibly extinguished.

Nach Zündung des Löschthyristors V13 steigt der Laststrom infolge der sich zur Maschinenspannung UM und zur momentanen Netzspannung addierenden Spannung des Kondensators C1 noch steiler an, wobei der Stromanstieg durch die Drossel L2 begrenzt wird. After the extinguishing thyristor V13 has been triggered, the load current increases as a result the voltage added to the machine voltage UM and the current mains voltage of the capacitor C1 increases even more steeply, the current rise through the inductor L2 is limited.

Der Motorstrom 1M fließt jetzt über folgenden Stromkreis: Motor M, Drossel L2, Löschthyristor V13, Kondensator C1, Diode V9, Phase Wund z. B. Phase U und das zuletzt stromführende Ventil Vl der linken Hälfte der Brücke B 1. Gleichzeitig fließt ein Teil des Motorstroms 1M über den Widerstand R 1, die Diode V10 und die Drossel L 1. Wenn die Spannung am Löschkondensator Cl nach dessen Umladung größer wird als der Momentanwert der zwischen Phase Uund W anstehenden Netzspannung, so fließt kaum noch Strom über den Thyristor Vl, so daß auch dieser gelöscht wird. Damit werden auch die Thyristoren V1, V3, V5 der linken Brückenhälfte stromlos und somit ebenfalls gelöscht Damit sind beide Brückenhälften der Brücke B 1 gelöscht Der gesamte Motorstrom IM fließt nur noch über den durch die Drossel L 2, den Löschthyristor V13, den Widerstand R 1, die Diode V10 und die Drossel L 1 gebildeten Freilaufkreis. Der Widerstand R 1 begrenzt dabei den Strom auf einen für die Maschine Mungefährlichen Wert und vernichtet die verbliebene Maschinenergie. Bei einem Wechselrichterkippen unter Ausschluß der Netzspannung, d. h. bei gleichzeitigem Leiten zweier Thyristoren einer Phase verläuft der Löschvorgang analog, wobei lediglich der Kommutierungsstrom nicht über den Netztransformator, sondern direkt über den zweiten gezündeten Thyristor fließt Wenn das Wechselrichterkippen bei Betrieb der Brücke B 2, d. h. bei umgekehrter Stromrichtung auftritt, so wird anstelle des Löschthyristors V13 der Löschthyristor Vil gezündet, wobei in analoger Weise zunächst der leitende Thyristor V2', V4' oder V6' der linken Brückenhälfte und nach Umladung des Löschkondensators C1 der leitende Thyristor Val', V3' oder V5' der rechten Brückenhälfte gelöscht wird. Der Motorstrom IM wird dann von der Drossel L 1, dem Löschthyristor VII, dem Widerstand R 2, dem Löschthyristor V12 und der Drossel L 2 übernommen.The motor current 1M now flows through the following circuit: Motor M, Choke L2, quenching thyristor V13, capacitor C1, diode V9, phase wound z. B. phase U and the last live valve Vl of the left half of the bridge B 1. Simultaneously a part of the motor current 1M flows through the resistor R 1, the diode V10 and the Choke L 1. If the voltage on the quenching capacitor Cl is greater after it has been recharged is used as the instantaneous value of the mains voltage between phase U and W, so Hardly any current flows through the thyristor Vl, so that this is also extinguished. This means that the thyristors V1, V3, V5 of the left half of the bridge are also de-energized and thus also deleted. Both halves of bridge B 1 are deleted The entire motor current IM only flows through the choke L 2, the quenching thyristor V13, the resistor R 1, the diode V10 and the inductor L 1 formed free-wheeling circuit. The resistor R 1 limits the current to a level that is not dangerous for the machine Value and destroys the remaining machine energy. In the event of an inverter tilting excluding the mains voltage, d. H. when two thyristors are conducting at the same time the quenching process runs analogously to one phase, with only the commutation current not via the mains transformer, but directly via the second triggered thyristor flows If the inverter tilts during operation of the bridge B 2, i. H. at the opposite Current direction occurs, then instead of the erase thyristor V13 is the erase thyristor Vil ignited, initially the conductive thyristor V2 ', V4' or in an analogous manner V6 'of the left half of the bridge and after reloading the quenching capacitor C1, the conductive one Thyristor Val ', V3' or V5 'of the right half of the bridge is deleted. The motor current IM is then of the choke L 1, the quenching thyristor VII, the resistor R 2, the Quenching thyristor V12 and the choke L 2 taken over.

Wenn für die gewählten Thyristoren Vil bzw. Vl3 ein Zündimpuis bei anstehender Sperrspannung. zul ässig ist so können im Störungsfall unabhängig von der Stromrichtung auch beide Thyristoren V11 und V14 gezündet werden, da immer einer der beiden Thyristoren Voll, V13 inSperrichtungliegt. If there is an ignition pulse for the selected thyristors Vil or Vl3 pending reverse voltage. is admissible so that in the event of a fault, regardless of the direction of the current, both thyristors V11 and V14 are triggered, there always one of the two thyristors full, V13 in blocking direction.

Mit der beschriebenen Löscheinrichtung kann also ein Umkehr-Stromrichter in jedem Betriebszustand sicher gelöscht werden, wobei lediglich ein Löschkondensator, zwei Löschthyristoren, fünf Dioden sowie gegebenenfalls zwei Drosseln und zwei Widerstände erforderlich sind. With the extinguishing device described, a reversing converter can be safely extinguished in every operating state, with only one extinguishing capacitor, two quenching thyristors, five diodes and, if necessary, two chokes and two resistors required are.

Fig.2 zeigt eine weitere Schaltungsmöglichkeit für die Ladeschaltung La. Diese Ladeschaltung enthält ebenfalls eine einphasige Brückenschaltung B3, deren Gleichspannungsausgang über einen Widerstand R 3 mit dem Löschkondensator Ci verbunden ist. Im Unterschied zur Ausführungsform nach F i g. 1 sind die Eingänge der Brückenschaltung jedoch nicht mit einem Transformator, sondern mit den Ausgangsklemmen A 1, A 2 des Stromrichters verbunden, so daß die Ladung des Löschkondensators C1 direkt aus dem Stromrichtergleichstromkreis entnommen wird. Der Löschkondensator C I wird während des Hochfahrens des Motors M aufgeladen. Die Brückenschaltung B3 dient in diesem Fall nicht zur Gleichrichtung einer Wechselspannung, sondern soll lediglich aus der Stromrichterausgangsspannung, die unterschiedliche Polarität aufweisen kann, eine Ladespannung einheitlicher Polarität erzeugen. Fig. 2 shows another possible circuit for the charging circuit La. This charging circuit also contains a single-phase bridge circuit B3, whose DC voltage output connected to the quenching capacitor Ci via a resistor R 3 is. In contrast to the embodiment according to FIG. 1 are the inputs of the bridge circuit however not with a transformer, but with the output terminals A 1, A 2 of the Converter connected so that the charge of the quenching capacitor C1 directly from the Converter DC circuit is taken. The quenching capacitor C. I is charged while the engine M is starting up. The bridge circuit B3 in this case is not used to rectify an alternating voltage, but is intended only from the converter output voltage, which have different polarity can generate a charging voltage of uniform polarity.

Wenn man eine Löscheinrichtung mit der Ladeschaltung La nach Fig. 2 wie bei der Schaltung nach F i g. 1 über eine Diode an die Phasen des Wechselstromnetzes ankoppeln würde, so könnte ein Betriebsstrom über die Brücke B3, den Widerstand R 3 und die Dioden V7 bzw. V9 fließen. Um dies zu verhindern, werden anstelle der Dioden V7 bis V9 Thyristoren V7' bis V9' eingesetzt, die im Normalfall gesperrt sind. Die Thyristoren V7' bis V9' werden lediglich im Störungsfall gleichzeitig mit einem der Löschthyristoren V11 bzw. V13 gezündet. If you have an extinguishing device with the charging circuit La according to Fig. 2 as in the circuit according to FIG. 1 via a diode to the phases of the alternating current network would couple, an operating current could be via bridge B3, the resistor R 3 and the diodes V7 and V9 respectively flow. To prevent this, instead of the Diodes V7 to V9 thyristors V7 'to V9' are used, which are normally blocked are. The thyristors V7 'to V9' are only activated simultaneously in the event of a fault triggered with one of the quenching thyristors V11 or V13.

Claims

Claims: 1. Extinguishing device for in a three-phase bridge circuit arranged thyristors of a converter, the series connection of a first Quenching thyristor and a quenching capacitor connected to a charging circuit on the one hand with a first DC voltage output of the three-phase bridge circuit and on the other hand via decoupling diodes to the AC voltage inputs of the three-phase bridge circuit is connected, characterized in that in a converter with one of the first Three-phase bridge circuit (B 1) connected in anti-parallel on the input and output side second three-phase bridge circuit (B 2) the connection point of the quenching capacitor (C1) and the first clearing thyristor (V11) via a to the first clearing thyristor (V11) the same polarity as the second quenching thyristor (V13) with the second DC voltage output (A 2) of the three-phase bridge circuits (B 1, B 2) is connected and that each erase thyristor (V11, V13) a diode (V10, V12) is connected in anti-parallel.

2. Extinguishing device according to claim 1, characterized in that in series with each anti-parallel connection of the quenching thyristor (V11, V13) and diode (V10, V12) a throttle (L 1, L 2) is located.

3. Extinguishing device according to claim 1 or 2, characterized in that that in series with each diode (V10, Via2) there is a resistor (R 1, R 2).

4. Extinguishing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the charging circuit (La) consists of an input side with the DC voltage outputs the single-phase bridge circuit connected to the three-phase bridge circuits (B i, B2) (B3) and that the decoupling diodes (V7-V9) are thyristors that operate simultaneously be ignited with the quenching thyristors (a lot, V13).

5. Extinguishing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the charging circuit (La) consists of an input side with an AC voltage source connected single-phase bridge circuit (B 3).

The invention relates to an extinguishing device for in a three-phase bridge circuit arranged thyristors of a converter, the series connection of a first Quenching thyristor and a quenching capacitor connected to a charging circuit on the one hand with a first DC voltage output of the three-phase bridge circuit and on the other hand via decoupling diodes to the AC voltage inputs of the three-phase bridge circuit connected is.

Such a thyristor switch is from the magazine "Der Elektro-Praktiker" 32 (1978), No. 1, page 14 known. In the case of line-commutated converters, the Inverter operation come to so-called inverter tipping. This incident occurs if, under certain conditions, there is no commutation of the thyristors is more possible, and thus a short circuit occurs in the bridge circuit. That can e.g. be caused by the control angle becoming too large or that the commutation time is so much lengthened by overcurrent that the Minimum extinguishing angle is fallen below. This can result in a short circuit including the AC mains voltage occur, d. H. the short-circuit current is the sum of the instantaneous AC mains voltage and possibly the EMF of a machine connected to the converter. If two thyristors connected to the same phase become conductive, only the EMF of the connected machine short-circuited. Can lead to such a disorder for example, after a power failure in inverter operation, if at the same time Synchronization and supply voltage also fail with the network and are uncontrolled Pulses are formed.

In order to avoid damage to the converter when the inverter tips over and to prevent the connected machine, according to the above-mentioned reference a forced quenching device is provided for the converter. This is for everyone Bridge half has its own quenching circuit with quenching capacitor and switch-off thyristor, each via separate decoupling diodes with the phases of the three-phase network is connected, provided. Despite the relatively high effort with two separate The known circuit is not for reversing power converters, i.e. quenching circuits. H. for Converter with two anti-parallel bridge circuits can be used because deletion is only possible in one current direction the entire extinguishing device is set up twice, d. H. it would include four Quenching thyristors and four quenching capacitors required.

The object of the invention is therefore to provide an extinguishing device of the initially mentioned named type so that they can be used with reduced effort for reversing converters can be used.

This object is achieved in that in one Converter with one of the first three-phase bridge circuit on the input and output side Second three-phase bridge circuit connected in anti-parallel, the connection point from the quenching capacitor and the first quenching thyristor via one to the first quenching thyristor the same polarity as the second quenching thyristor with the second DC voltage output of the three-phase bridge circuits is connected and that each quenching thyristor one Diode is connected in anti-parallel.

With this extinguishing device it is possible to ignite the first resp. second quenching thyristor possible, a reversing converter in all operating states safe to delete.

Advantageously, it is in series with each anti-parallel connection of the quenching thyristor and diode a choke.

This choke is used to increase the current when the extinguishing thyristor is triggered limited.

Appropriately, there is a resistor in series with each diode. This Resistance limits the current after commutation to the quenching device to one harmless value and possibly destroys the energy of a connected Machine.