DK165105B

DK165105B - Fremgangsmaade og kredsloeb til beskyttelsestaending af thyristorer i en impulsgenerator

Info

Publication number: DK165105B
Application number: DK374785A
Authority: DK
Inventors: Claus Taarning
Original assignee: Smidth & Co As F L
Priority date: 1985-08-19
Filing date: 1985-08-19
Publication date: 1992-10-12
Also published as: CA1297953C; MX163550B; DK374785D0; EP0212854B1; DK165105C; SU1486069A3; DE3665821D1; AU6017786A; IN166510B; DK374785A; ZA865456B; AU582257B2; EP0212854A1; JPS6248222A; ES2001095A6; BR8603938A; CN1005315B; US4698719A; CN86104894A

Description

DK 165105 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et kredsløb til beskyttelsestænding af thyristorerne i et impulsdrevet elektrofilters impulsgenerator af den art, hvor en impuls tilvejebringes ved trigning af et antal 5 serie- og/eller parallelkoblede thyristorer, der bliver strømløse, når impulsen når sin maksimumværdi, og som er koblet antiparallelt med returløbsdioder, igennem hvilke impulsstrømmen løber under impulsens hendøen, hvorhos der findes midler til trigning af thyristorerne 10 til ledning, dersom der detekteres et overslag i filteret i den tid, hvor impulsstrømmen løber gennem returløbsdioderne .

Når thyristorerne har været strømløse en vis tid, slukketiden, optræder de som spærrede i deres 15 lederetning, indtil de atter trigges til udløsning af en ny puls.

Indtræffer et overslag i elektrofilteret, efter at thyristorerne er gjort strømløse, men før slukketiden er forløbet, vil thyristorerne blive forspændt 20 i deres lederetning, og der vil trækkes strøm igennem de kun delvis spærrede thyristorer, d.v.s. at strømmen koncentreres i enkelte, endnu delvis ledende områder af thyristorernes halvlederchips, som derved overbelastes og eventuelt beskadiges eller ødelægges.

25 I EP 66 950 ("THYRISTOR PROTECTION FOR A PULSE

GENERATOR") og i EP 145 221 (FAST ACTING SPARK-OVER DETECTOR"), beskrives metoder, ved hvilke der etableres gentænding af impulsgeneratorens thyristorer, når der detekteres overslag i elektrofilteret. En sådan gentæn-30 ding har til følge, at thyristorerne, uden fare for overbelastning, igen kan overtage strømmen, forudsat at gentændingssignalet er etableret i det øjeblik, strømmen skifter fra returløbsdioderne til thyristorerne.

I et snævert område strækkende sig fra det øje-35 blik strømmen er skiftet fra thyristorerne til retur- *

DK 165105 B

2 løbsdioderne og nogle mikrosekunder frem, er det, grundet uundgåelige reaktionstider i gentændingssystemet, vanskeligt at opfylde forudsætningen om, at gentændingssignalet skal være til stede i det øjeblik ^ strømmen, som følge af et filteroverslag, skifter tilbage til thyristorerne.

Dette er især tilfældet i ekstreme driftssituationer, hvor der i elektrofilteret benyttes en lav spændingsimpulshøjde, samtidig med at der benyttes en 10 høj jævnspænding. Under disse omstændigheder kan tiden fra overslagstidspunket, til strømmen vil forsøge at løbe i thyristorerne, være brøkdele af et mikrosekund.

Da tiden, som hengår med detektering af overslaget samt med genering af gentændingssignalet, typisk 15 et ét til to mikrosekunder, vil gentændingssignalet således komme for sent.

Det er følgelig opfindelsens formål at tilvejebringe en fremgangsmåde til at sikre gentænding af thyristorerne til beskyttelse af disse imod overbelastning 20 forårsaget af overslag, der indtræffer umiddelbart efter at tilbageløbsdioderne har overtaget ledningen af impulsstrømmen.

En sådan fremgangsmåde er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at thyristorerne under hver impuls 25 tilføres et tændsignal i et tidsområde, strækkende sig fra umiddelbart før impulsstrømmen skifter fra thyristorerne til returløbsdioderne og indtil et stykke ind i returløbsdiodernes ledeinterval, således at der skabes sikkerhed for, at thyristorerne tilføres tændsig-30 nalet i tilfælde af, at strømmen, som følge af et elektrisk overslag i elektrofiltret, pludselig vender, og søger at løbe tilbage i thyristorerne så kort tid efter overslaget, at en overslagsdetekterings- og gentændingsproceduren endnu ikke er tilendebragt.

35

DK 165105B

3

Ethvert overslag, som sker i dette tidsområde, vil således resultere i, at thyristorerne problemfrit vil overtage strømmen, idet beskyttelsestændingssignalet jo allerede er etableret. Sker overslaget på et 5 tidspunkt beliggende efter beskyttelsestændingens ophør, har strømmen i returløbsdioderne nået en så stor værdi, at tiden fra overslagstidspunket og indtil strømmen søger at skifte fra returløbsdioderne til thyristorerne, er tilstrækkelig stor til at etablere det normale 10 gentændingssignal.

I tilfælde, hvor der ikke sker overslag i impulsperioden, har beskyttelsestændingssignalet ingen skadelig virkning, forudsat at impulsvarigheden er valgt, således at tiden fra beskyttelsestændingssignalets op-15 hør og indtil impulsens ophør er større end thyristor-ernes slukketid.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes også et kredsløb til realisering af fremgangsmåden, ifølge opfindelsen er et sådant kredsløb ejendommeligt ved, 20 at ^et indeholder en højfrekvent strømtransformator, hvis primærvikling er koblet i serie med en impulsgenerators impulskredsløb, og over hvis sekundærudvikling er koblet en parallelmodstand, over hvilken et strømrepræsenterende spændingssignal afgives, en spidsværdimåle-25 enhed, i hvilken den strømrepræsenterende spændingsspidsværdi måles og lagres, en spændingsdeler, der foretager en deling af den lagrede strømrepræsenterende spændingsspidsværdi og som udgangssignal har en reduceret udgave af den lagrede strømrepræsenterende spænd-30 ingsspidsværdi, og en spændingskomparator, i hvilken den strømrepræsenterende spænding sammenlignes med den meddelte reducerede spidsværdi, og hvis udgangssignal er udtryk for, at den meddelte reducerede spidsværdi overstiger den strømrepræsenterende spænding, et tidtagnings-35 kredsløb, som aktiveres af spændingskomparatorens udgangssignal, og som afgiver et udgangssignal i et forud bestemt tidsrum efter denne aktivering, samt en til tidtagningskredsløbet .sluttet forstærker, der sender

DK 165105 B

4 en tændstrøm til det til tænding af impulskredsløbets thyristorer tilsluttede kabeltændingssystem.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken figur 1 i ^ blokdiagramform viser et beskyttelsestændingssystem ifølge opfindelsen, figur 2 forløbet af signalerne i blokdiagrammet under en normal impuls og figur 3 forløbet af signalerne i blokdiagrammet under et overslag.

I figur 1 er primærviklingen 1 i en højfrekvent 10 strømtransformator 2 indkoblet i en ikke vist impulsgenerators impulskredsløb og gennemløbes således af både thyristor strømmen og returløbsdiodestrømmen. Følgelig vil der over sekundærviklingen 3, der er belastet med modstanden 4, frembringes en spænding, der er proportional med strømmen 15 gennem impulskredsløbet. Det udtagne spændingssignal, der er regnet i forhold til en fast reference, betegnes a. Polariteten af signalet a er således, at positiv værdi svarer til thyristorstrøm og negativ værdi svarer til returløbs-diodestrøm.

20 Spændingssignalet a føres til en spidsværdidetektor 5, hvis udgangssignal b til stadighed svarer til den højeste positive værdi af signal a. Forud for hver ny impuls må der drages omsorg for, at spidsværdidetektorens signal b er ført til nul. Dette gøres lettest ved at aflade spidsværdidetek-25 torens hukommelseselement, som normalt udgøres af en kondensator, med en passende tidskonstant.

Signalet b føres til en spændingsdeler 6, som bevirker, at signalet c udgør en passende brøkdel af signal b.

Signal c kan typisk vælges til en femtedel af signal b.

30 Signal c føres til den ene indgang på spændingskomparatoren 7 og signal a føres til den anden indgang.

Spændingskomparatoren afgiver et signal d, så længe signal c er større end eller lig med signal a.

Signalet d føres til et tidtagningskredsløb 8, der er 33 således indrettet, at det afgiver et signal e i et tidsrum efter et positivt gående skift i signal d.

DK 165105B

5

Signalet e føres til et forstærkerkredsløb 9, til hvis udgang er koblet et kabeltændingssystem 10, der virker til tænding af de serie og/eller parallelkoblede thyristor-er, som udgør impulsgeneratorens kontaktelement.

5 Kabeltændsysternet er ud over at være forbundet til det beskrevne beskyttelsestændsystem endvidere forbundet til normaltændsystemet, som igangsætter impulsen, samt til gentændingssystemet, som udløses af overslagsdetekteringen.

I figur 2 er vist forløbet af signalerne a - e under 10 en normal impuls. I figuren er yderligere medtaget en afbildning af filterspændingen U, hvor både jævnspændingsniveauet og den overlejrede impulsspænding er vist.

Signalet a er et spændingssignal, der repræsenterer strømmen i impulskredsen. Signalet b afbilder den største 15 positive spidsværdi, som signal a har opnået. Efter at spidsværdien er opnået ved tj/ er værdien svagt faldende med en hastighed stor nok til at sikre, at værdien af b er tæt ved nul inden næste impuls afgives, men ikke så stor at værdien afviger mærkbart fra den ideelle spidsværdi inden 20 for impulsperioden (t·^ til t^).

Signal c er proportionalt med signal b, men med en værdi svarende til f.eks. en femtedel af b. Signal d er et logisk signal, som er højt, så længe signal c er højere end eller lig med signal a. Umiddelbart efter tidspunktet t 25 -1 bliver signal c lavere end signal a, således at signal d herefter er lavt.

Ved t^ bliver signalet a lavere end signalet c, som på det tidspunkt har en størrelse på f.eks. en femtedel af signal a's spidsværdi, som forekom ved t^·

Da signal a tilnærmelsesvis følger en sinuskurve, vil hændelsen ved tg indtræffe ved Arcus sinus til en femtedel svarende til 11,54 grader før nulgennemgangen, som finder sted ved t^· 35 I det øjeblik signal a ved tg bliver lavere end signal c, skifter signal d til højt niveau, hvilket forårsager, at også signal e vokser og forbliver højt i tidsrummet fra tg til tg. Da beskyttelsestændsignalet styres

DK 165105B

6 af signal e, ses det, at beskyttelsestændsignalet er etableret i det øjeblik strømmen skifter fra thyristorerne over i returløbsdioderne ved t^· Herved sikres fuld beskyttelse i hele det kritiske område.

5 I tidsrummet fra tg til tg slukker thyristorerne og genvinder deres spærreevne og ved tg slutter impulsperioden.

I figur 3 er vist signalforløbet under en impuls, hvori der sker et filteroverslag. Ved tll startes impuls-10 en, og signal a opnår ved t^2 sin topværdi, som fastholdes i signal b. Ved tl3 krydser signal a og c hinanden og signal d dannes, hvilket igen er årsag til, at signal e, som er tidsmålingssignalet, dannes. Ved t^ krydser kurven a ^ nullinien, svarende til at strømmen skifter fra thyristor-erne over i returløbsdioderne.

Ved t^,. starter et filteroverslag, hvilket viser sig i kurven U, som med stor hastighed løber mod nullinien.

Til samme tid ændres forløbet af signalet a, idet kurven begynder at løbe tilbage mod nullinien, som nåes ved *Ί6’ ^et tidspunkt skifter strømmen fra returløbsdioderne tilbage til thyristorerne, og det ses, at signal e, som svarer til, at der dannes beskyttelsestændsignal, er etableret i skifteøjeblikket, således at thyristorerne problemfrit kan overtage strømmen. Ved t^ overstiger værdien af signal a værdien af signal c, hvilket bevirker, at signal d går lavt. Ved t^^ er tidsudmålingssignalet e slut og ved t^g overstiger signal a spidsværdien, som forekom ved t^, hvilket resulterer i en yderligere øgning 2Q i signal b og c.

Ved t2Q har signal a opnået sin spidsværdi, og ved fc21 krydser signal a og c hinanden, hvorved signal d dannes, hvilket igen er årsag til, at signal e dannes. Signalet e er således til stede i intervallet fra t^ til t22, ^ således at beskyttelsestændingen etableres i dette interval.

Claims

10 PATENTKRAV

1. Fremgangsmåde til beskyttelsestænding af thyristorerne i et impulsdrevet elektrofilters impulsgenerator af den art, hvor en impuls tilvejebringes ved ^ trigning af et antal serie- og/eller parallelkoblede thyristorer, der bliver strømløse, når impulsen når sin maksimumsværdi, og som er koblet antiparallelt med returløbsdioder, igennem hvilke impulsstrømmen løber under impulsens hendøen, hvorhos der findes midler til 2g trigning af thyristorerne til ledning, dersom der detek-teres et overslag i filteret i den tid, hvor impulsstrømmen løber gennem returløbsdioderne, kendetegnet ved, at thyristorerne under hver impuls tilføres et tændsignal i et tidsområde (t3-t5),stræk-2£ kende sig fra umiddelbart før impulsstrømmen skifter fra thyristorerne til returløbsdioderne og indtil et stykke ind i returløbsdiodernes ledeinterval (t^-t6) r således at der skabes sikkerhed for, at thyristorerne tilføres tændsignalet i tilfælde af, at strømmen, som O Λ følge af et elektrisk overslag i elektrofiltret, pludselig vender og søger at løbe tilbage i thyristorerne så kort tid efter overslaget, at en overslagsdetekterings- og gentændingsprocedure endnu ikke er tilendebragt. 35 DK 165105B

2. Beskyttelsestændingskredsløb til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kredsløbet indeholder en højfrekvent strømtransformator (2), hvis primærvikling (1) er koblet i 5 serie med en impulsgeneråtors impulskredsløb, og over hvis sekundærudvikling (3) er koblet en parallelmodstand (4), over hvilken et strømrepræsenterende spændingssignal (a) afgives, en spidsværdimåleenhed (5), i hvilken den strømrepræsenterende spændingsspidsværdi 10 (b) måles og lagres, en spændingsdeler (6), der fore tager en deling af den lagrede strømrepræsenterende spændingsspidsværdi (b) og som udgangssignal (c) har en reduceret udgave af den lagrede strømrepræsenterende spændingsspidsværdi, og en spændingskomparator (7), i 15 hvilken den strømrepræsenterende spænding (a) sammenlignes med den meddelte reducerede spidsværdi (c), og hvis udgangssignal er udtryk for, at den meddelte reducerede spidsværdi (c) overstiger den strømrepræsenterende spænding (a), et tidtagningskredsløb (8), som 20 aktiveres af spændingskomparatorens (7) udgangssignal (d), og som afgiver et udgangssignal (e) i et forud bestemt tidsrum efter denne aktivering, samt en til tidtagningskredsløbet (8) sluttet forstærker (9), der sender en tændstrøm til det til tænding af impuls- p c kredsløbets thyristorer tilsluttede kabeltændingssystem (10) . 30 35