FI116174B - Kokoonpano ja menetelmä suuntaajavälineiden suojaamiseksi - Google Patents
Kokoonpano ja menetelmä suuntaajavälineiden suojaamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI116174B FI116174B FI20040034A FI20040034A FI116174B FI 116174 B FI116174 B FI 116174B FI 20040034 A FI20040034 A FI 20040034A FI 20040034 A FI20040034 A FI 20040034A FI 116174 B FI116174 B FI 116174B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- inverter
- inu
- circuit
- protective
- switch
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/007—Control circuits for doubly fed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
Description
116174
Kokoonpano ja menetelmä suuntaajavälineiden suojaamiseksi
Keksinnön tausta
Keksintö liittyy sähkökonekäytön suuntaajavälineiden suojaamiseen ylijännitteiltä ja ylivirroilta.
5 Suuntaajia käytetään monenlaisissa generaattori- ja moottorikäy- töissä. Eräs suuntaajia käsittävä sähkökonekäyttö on kaksoissyötetty (Double-fed) liukurengasgeneraattorikokoonpano, jonka roottoripiiri käsittää kaksi suuntaajaa, joiden välissä on tasajännitevälipiiri. Ensimmäinen suuntaajista sijaitsee sähköisesti mainitun tasajännitevälipiirin ja roottorin välissä, ja toinen suuntaa-10 jista sijaitsee sähköisesti mainitun tasajännitevälipiirin ja syötettävän sähköverkon välissä.
Kaksoissyötetty liukurengasgeneraattorikokoonpano, jolla on tietty nimellispyörimisnopeus, sovitetaan tavallisesti toimimaan tietyllä pyörimisno-peusalueella, jolla on valitusta staattorin ja roottorin muuntosuhteesta riippuva 15 ylä- sekä alaraja. Kaksoissyötetyllä liukurengasgeneraattorikokoonpanolla, jonka nimellispyörimisnopeus on 1500 1/min, voi edellä mainittu pyörimisno-peusalue olla esimerkiksi 1000 - 2000 1/min. Kun generaattori pyörii nimellis-pyörimisnopeutta alhaisemmalla pyörimisnopeudella, syötetään mainittujen suuntaajien ja generaattorin liukurenkaiden kautta osa staattorin syöttämästä 20 tehosta roottorille. Vastaavasti, kun generaattori pyörii nimellispyörimisnopeut- * I · ;··; ta suuremmalla pyörimisnopeudella, syötetään generaattorin liukurenkaiden ja • ·' mainittujen suuntaajien kautta tehoa roottorilta generaattorin syöttämään verk- • · · koon päin.
• ·«
Kun generaattorikokoonpanon pyörimisnopeusalue vastaa edellä tj;:· 25 esitettyjä arvoja, eli kokoonpano on sovitettu toimimaan pyörimisnopeusalueel- la, joka poikkeaa generaattorin nimeHispyörimisnopeudesta yhden kolmasosan ylös- ja alaspäin, voidaan roottoripiirin mainitut kaksi suuntaajaa mitoittaa vas-: taamaan vain yhtä kolmasosaa generaattorin tehosta. Tällöin säästetään in- ,···’ vestointikuluissa, mutta suuntaajien suhteellisen alhainen tehonkesto on otet- 30 tava huomioon generaattorikokoonpanon suojausta suunniteltaessa.
Verkkohäiriön aikana voi tasajännitevälipiirin jännite nousta gene-raattorin muuntosuhteesta johtuen niin korkeaksi, että roottoripiirissä olevat suuntaajat tuhoutuvat. Roottoripiirissä olevat suuntaajat on tunnettua suojata : suojauspiirillä, joka käsittää tyristorin, jonka kautta häiriötilanteessa oikosulje- 35 taan roottoripiiri roottorin ja suuntaajien välillä. Tyristorin liipaisun yhteydessä avataan suuntaajan kytkimet, jolloin suuntaajien virta lakkaa. Tällä tavalla saa- 2 116174 daan suojattua roottoripiirin suuntaajat ylijännitteeltä ja suuntaajien nolladiodit ylivirralta.
Edellä kuvatun, tyristorilla toteutetun suojauspiirin käyttöön liittyy ongelmia, jotka vaihtelevat hieman riippuen sen sähkökonekäytön tyypistä ja 5 ominaisuuksista, jonka suuntaajaa suojauspiirillä suojataan. Perusongelma liittyy kaikissa tapauksissa suojaustyristorin kommutoimiseen. Esimerkiksi edellä kuvatun kaksoissyötetyn liukurengasgeneraattorikokoonpanon tapauksessa ongelmana on se, ettei generaattorikokoonpanon normaalia toimintaa voida käynnistää häiriön jälkeen uudelleen ellei generaattoria saada ensin virratto-10 maksi. Vaatimus generaattorin saattamisesta virrattomaan tilaan perustuu siihen, ettei suojaustyristori muuten kommutoi luotettavasti.
Keksinnön lyhyt selostus
Keksinnön tavoitteena on kehittää suuntaajavälineiden suojausko-koonpano, jolla yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Keksinnön tavoite 15 saavutetaan suuntaajavälineiden suojauskokoonpanolla, jolle on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisessä patenttivaatimuksessa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.
Keksintö perustuu siihen, että suuntaajavälineiden suojauspiiriin suojauskytkimen kommutointia edistetään oikosulkemalla suuntaajavälineiden 20 vaihtojännitepuoli suojattavien suuntaajavälineiden omien ohjattavien kytkimi-en avulla.
: Keksinnön mukaisen suojauskokoonpanon etuna on se, että sähkö- konekokoonpanon normaalia toimintaa voidaan jatkaa olennaisesti välittömästi häiriötilanteen jälkeen.
;!· 25 Keksinnön tavoitteena on lisäksi kehittää menetelmä suuntaajaväli- neiden suojauskokoonpanon käyttämiseksi.
Kuvioiden lyhyt selostus
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh- • · teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista: 30 Kuvio 1 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista suuntaa- javälineiden suojauskokoonpanoa;
Kuvio 2 esittää tuulivoimakäyttöä, joka käsittää kuvion 1 mukaisen suojauskokoonpanon; ja
Kuviot 3 - 8 esittävät häiriötilanteen virtoja ja jännitteitä kuvion 2 35 mukaisessa tuulivoimakäytössä.
3 116174
Keksinnön yksityiskohtainen selostus
Kuvio 1 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kaksois-syötetyn liukurengasgeneraattorin roottoripiirin suojauskokoonpanoa, joka käsittää roottoripuolen suuntaajavälineet INU, vaiheisiin L1 - L3 kytketyt du/dt-5 suodattimet 8 ja suojauspiirin 2. Sähköisten suureiden mittaamiseen, mittaustulosten käsittelyyn ja kytkimien ohjaamiseen sovitetut komponentit on jätetty yksinkertaisuuden vuoksi pois kuviosta.
Roottoripuolen suuntaajavälineillä INU on tasajännitepuoli ja vaihto-jännitepuoli. Tasajännitepuoli on kytketty sähköisesti tasajännitevälipiiriin 3.
10 Vaihtojännitepuoli on kytketty sähköisesti generaattorin roottoriin. Roottoripuolen suuntaajavälineet INU käsittävät sekä välineet roottorin kolmivaihejännit-teen tasasuuntaamiseksi ja syöttämiseksi tasajännitevälipiiriin 3 että välineet tasajännitevälipiirin 3 tasajännitteen vaihtosuuntaamiseksi ja syöttämiseksi roottoriin. Roottoripuolen suuntaajavälineet INU on siis sovitettu syöttämään 15 tehoa sekä roottorin suuntaan, että generaattorin syöttämän verkon suuntaan.
Kuviossa 1 suojauspiiri 2 on kytketty roottoripuolen suuntaajaväli-neiden INU ja du/dt-suodattimien 8 väliin. On myös mahdollista kytkeä du/dt-suodattimet 8 roottoripuolen suuntaajavälineiden INU vaihtojännitepuolen lähtöön siten, että du/dt-suodatus aikaan saadaan suuntaajavälineiden INU ja 20 suojauspiirin välillä. Samoin on mahdollista jakaa du/dt-suodatin kahteen osaan ja kytkeä suojauspiiri 2 näiden osien väliin. Joissakin tapauksissa on lv. myös mahdollista jättää du/dt-suodattimet 8 kokonaan pois kokoonpanosta.
Roottoripuolen suuntaajavälineet INU käsittävät kuusi ohjattavaa kytkintä V1 - V6, jotka on sovitettu moduloimaan vaihtojännitettä tasajännitevä- • · *·;' 25 lipiirin 3 tasajännitteestä. Kytkimet V1 - V6 voivat olla esimerkiksi transistoreja ··” tai muita vastaavia puolijohdekytkimiä.
Roottoripuolen suuntaajavälineet INU käsittävät lisäksi kuusi nolla-diodia D1 - D6, joista kukin on kytketty rinnan vastaavan kytkimen V1 - V6 kanssa. Nolladiodit D1 - D6 on kytketty siten, että ne tasasuuntaavat roottorista 30 tasajännitevälipiirin 3 suuntaan kulkevaa virtaa. Eräässä suoritusmuodossa • I « . nolladiodit D1 - D6 on integroitu vastaaviin ohjattaviin kytkimiin V1 - V6. Esi- ;;; merkiksi IGBT sisältää tällaisen rakenteen.
'·;·* Kuvion 1 kokoonpanon suojauspiiri 2 käsittää kolmivaiheisen, dio- :***: deilla toteutetun tasasuuntaussillan. Tasasuuntaussillan positiivisen ja negatii- 35 visen navan välille on kytketty sarjaan suojauskytkin V11 ja kommutoinnin apuvälineet 10, jotka on sovitettu edistämään suojauskytkimen V11 kommu- 4 116174 tointia. Kommutoinnin apuvälineet 10 käsittävät useita sarjaan kytkettyjä diodeja V12 - V(n), sekä näiden useiden diodien kanssa rinnan kytketyn kondensaattorin C. Suojauskytkin V11 voi olla esimerkiksi tyristori.
Kuvio 2 esittää tuulivoimakäyttöä, joka käsittää kuvion 1 mukaisen 5 suojauskokoonpanon. Kuvion 2 tuulivoimakäytössä käytetään liukurenkailla varustettua epätahtigeneraattoria 1. Epätahtigeneraattorin 1 roottoripiiri käsittää suojauspiirin 2, roottoripuolen suuntaajan INU ja tasajännitevälipiirin 3 lisäksi verkkosuuntaajan ISU. Roottoripiiri on yhdistetty syötettävään sähköverkkoon roottoripiirin kytkimen 4, tehomuuntajan 5 ja keskijännitekytkinlaitteiston 6 kaut-10 ta. Epätahtigeneraattorin 1 staattoripiiri on yhdistetty syötettävään sähköverkkoon pääkatkaisijan 7 kautta, pääkatkaisijan 7 sijaitessa kohdassa, joka on sähköisesti generaattorin 1 staattorin ja sen pisteen välissä, jossa staattori- ja roottoripiirit yhdistyvät ennen tehomuuntajaa 5.
Kun roottoripiirin suojauskokoonpano havaitsee ennalta määrätyt 15 ehdot täyttävän verkkohäiriön, avaa suojauskokoonpano kytkimet V1 - V6, ja ohjaa suojauskytkimen V11 kiinni. Verkkohäiriöksi voidaan määritellä esimerkiksi tilanne, jossa roottorivirta tai tasajännitevälipiirin jännite ylittää ennalta määrätyn raja-arvon. Suojauskytkimen V11 sulkeminen oikosulkee roottoripiirin, jolloin roottorista tuleva oikosulkuvirta kulkee suojauspiirin 2 suojauskytki-20 menV11 kautta.
. Ennalta määrätyt ehdot täyttävä verkkohäiriö voi kuvion 2 kokoon- panon tapauksessa olla esimerkiksi syötettävän verkon jännitekuoppa. Ilman • · » : suojaustoimenpiteitä syötettävän verkon jännitekuoppa voi aiheuttaa roottori- t t ’···’ ja staattorivirtojen sekä tasajännitevälipiirin 3 jännitteen vaarallisen voimakasta 25 kasvua.
Kun suojauskokoonpano havaitsee verkkohäiriön poistuneen, se sulkee kytkimet V2, V4 ja V6, jolloin roottorilta tuleva oikosulkuvirta siirtyy suojauspiiriltä 2 roottoripuolen suuntaajavälineille siten, että oikosulkuvirta alkaa • kulkea tasajännitevälipiirin 3 negatiivisen kiskon Udc- kautta. Vaihtoehtoisesti •«« * .*··. 30 roottorilta tuleva oikosulkuvirta voidaan siirtää suojauspiiriltä 2 roottoripuolen ’·’ suuntaajavälineille sulkemalla kytkimet V1, V3 ja V5, jolloin oikosulkuvirta ai-
• · I
kaa kulkea tasajännitevälipiirin 3 positiivisen kiskon Udc+ kautta. Roottorilta tu-levän oikosulkuvirran siirtyminen roottoripuolen suuntaajavälineille perustuu siihen, että suojauspiirin 2 diodisillan, suojauskytkimen V11 ja diodien V12 - • * : 35 V(n) yhteenlaskettu kynnysjännite on suurempi kuin roottoripuolen suuntaaja- välineiden INU niiden komponenttien kynnysjännite, joiden kautta oikosulkuvir- 5 116174 ta ohjataan kulkemaan. Roottorilta tuleva oikosulkuvirta halutaan siirtää pois suojauspiiriltä 2, jotta suojauskytkin V11 kommutoituisi.
Suojauspiirin 2 kondensaattori C, joka on kytketty rinnan diodien V12 - V(n) kanssa, ja joka latautuu oikosulkuvirran kulkiessa suojauspiirissä 2, 5 avustaa suojauskytkimen V11 kommutointia.
Kun oikosulkuvirta on siirtynyt suojauspiiriltä 2 roottoripuolen suun-taajavälineille, eli kulkemaan suljettujen kytkimien V2, V4 ja V6 (tai V1, V3 ja V5) kautta, ja suojauskytkin V11 on kommutoitunut, voidaan modulointi aloittaa uudelleen käyttämällä kytkimiä V1 - V6.
10 Kommutoinnin apuvälineet 10 voidaan toteuttaa myös muulla kuin kuviossa 1 esitettävällä tavalla. On esimerkiksi mahdollista lisätä yksi tai useampia vastuksia sarjaan suojauskytkimen V11 kanssa. Diodit V12 - V(n) voidaan korvata muilla sopivan kynnysjännitteen omaavilla komponenteilla. Kommutoinnin apuvälineet voivat olla ainakin osittain integroituina suojauskyt-15 kimeen V11, ja suojauskytkin V11 voi olla sovitettu katkaisemaan itsensä läpi menevän virran ohjauksen perusteella. Suojauskytkimenä V11 voi siis olla esimerkiksi IGBT tai GTO. Suojauspiiri 2 voi käsittää vaihekohtaiset suojaus-kytkimet V11, jolloin suojauspiirissä 2 ei tarvita tasasuuntaussiltaa. Edelleen kommutoinnin apuvälineet 10 voivat käsittää suojauskytkimen V11 kanssa rin-20 nan kytketyn pakkokommutointipiirin. Pakkokommutointipiirit ovat alalla täysin tunnettuja, eikä niiden rakennetta esitellä tässä.
Kuvion 1 mukaisen kokoonpanon tapauksessa, ja käyttötilanteen ol-\tl' lessa sellainen, että häiriötilanne on poistunut, ja kytkimet V2, V4 ja V6 on sul- ’;··* jettu roottorilta tulevan oikosulkuvirran siirtämiseksi kulkemaan mainittujen kyt- 25 kimien kautta, voidaan suojauskytkimen V11 kommutointia seurata esimerkiksi mittaamalla kytkimien V2, V4 ja V6 kautta kulkevia virtoja, ja näiden virtojen muutosnopeuksia. Suojauskytkimen V11 kommutoimistapahtuman yksityiskohdat, kuten kommutoimistapahtuman kesto, riippuvat suojauskytkimen V11 j :*j tyypistä, joka siis pitää ottaa huomioon suojauskokoonpanon ohjausparametre- # * · | 30 ja valittaessa.
·, Roottoripuolen suuntaajan INU normaalin toiminnan käynnistäminen
I I I
tilanteesta, jossa suojauspiirin 2 suojauskytkin V11 on kommutoitunut, ja suun-taajan INU kolmivaihepuoli on oikosuljettu ohjattavilla V2, V4 ja V6, voi olla on-gelmallista. Jos modulointia yritetään jatkaa normaalisti, on mahdollista, että : 35 generaattorin 1 roottori- ja staattorivirrat pysyä suurina ja vaikeasti hallittavina * * 6 116174 pitkän ajan. On myös mahdollista, että normaaliin toimintatilaan ei päästä ilman lisätoimenpiteitä.
Edellä mainittu roottori- ja staattorivirtojen hallintaongelma saadaan ratkaistua avaamalla roottoripiiri, jonka jälkeen syötettävä verkko näkee gene-5 raattorin 1 kuin se olisi avoin muuntaja tai kuristin. Tästä seuraa se, että generaattorin staattorin virta pienenee nopeasti tasolle, joka vastaa olennaisesti sen magnetointivirtaa. Tämän jälkeen voidaan roottoripiirin normaali toiminta käynnistää turvallisesti.
Sen hetken määrittämisessä, jolloin roottoripuolen suuntaajan INU 10 kytkimillä V1 - V6 voidaan aloittaa normaali modulointi, voidaan kuvion 2 mukaisessa kokoonpanossa käyttää roottoripiirin virran mittaamista. Esimerkiksi tilanteessa, jossa syötettävässä verkossa on ollut jännitekuoppa, jonka vuoksi suojauskytkin V11 on pitänyt sulkea, voidaan suojauskytkimen V11 kommu-toinnin jälkeisessä tilanteessa, jossa ohjattavat kytkimet V1 - V6 ovat auki, ar-15 vioida mahdollisuuksia normaalin moduloinnin aloittamiselle mittaamalla roottoripiirin virtaa. Mittaus voidaan suorittaa esimerkiksi roottoripuolen suuntaajassa INU. Kun virtapurskeita ei enää havaita roottoripiirissä, voidaan normaali modulointi aloittaa turvallisesti.
Roottoripiiri voidaan avata esimerkiksi avaamalla suuntaajan INU 20 ohjattavat kytkimet V1 - V6. Jos kuvion 2 mukaiseen kokoonpanoon aikaan-. saadaan lisäkytkin generaattorin 1 roottorin ja roottoripuolen suuntaajan INU
”*.· väliin, voidaan roottoripiirin avaaminen toteuttaa tällä lisäkytkimellä.
\ Kuvion 2 mukaisen tuulivoimakäytön generaattorin 1 staattoripiiri *···* voidaan pitää koko verkkohäiriön, kuten jännitekuopan, ajan kytkettynä syötet- 25 tävään verkkoon. Mikäli edellä mainittu, roottori- ja staattorivirtojen rauhoitta-„;i' miseksi tehtävä roottoripiirin avaaminen tehdään avaamalla roottoripuolen suuntaajan INU ohjattavat kytkimet V1 - V6, on verkkosuuntaaja ISU koko verkkohäiriön ajan kytkettynä staattoripiiriin ja syötettävään verkkoon, jolloin | · verkkosuuntaaja ISU voi ylläpitää tasajännitevälipiirin 3 jännitettä verkkohäiriön .···. 30 aikana.
Kun kuvion 1 mukainen suojauskokoonpano vastaanottaa tietoja, joiden perusteella syötettävässä verkossa näyttäisi olevan häiriö, joka vaatii suojauspiirin 2 oikosulkemista, voidaan ensin avata kytkimet V1 - V6 ja odottaa ·’·; ennalta määrätty aika ennen suojauskytkimen V11 sulkemista. Jos tänä aikana : 35 vastaanotetaan virta- ja/tai jännitetietoja, joiden perusteella suojauskytkimen V11 sulkemista vaativa häiriö on poistunut, jatketaan toimintaa normaalisti.
7 116174
Edellä olevassa tekstissä ohjattavien kytkimien V1 - V6 avaamisella tarkoitetaan sitä, että kyseiset kytkimet pyritään avaamaan ohjauksen avulla. Riippuen ohjattavien kytkimien V1 - V6 tyypistä niitä ei siis esimerkiksi enää lii-paista, ja mikäli ohjattavat kytkimet on sovitettu katkaisemaan itsensä läpi me-5 nevän virran ohjauksen perusteella, avaaminen käsittää avauspulssin syöttämisen kyseisille kytkimille. Esimerkiksi tilanteessa, jossa roottoripuolen suuntaajan INU ohjattavien kytkimien V1 - V6 kautta kulkee häiriötilanteessa suuri virta, ei kytkimien V1 - V6 läpi kulkeva virta välttämättä lakkaa edellä mainittujen ohjaustoimenpiteiden avulla. Edellä olevassa tekstissä käytettyä ilmaisua 10 käyttäen kytkimien V1 - V6 avaaminen ei siis välttämättä katkaise niiden läpi kulkevaa virtaa, vaan lisäksi tarvitaan suojauskytkimen V11 sulkeminen. Tilanne on siis samankaltainen kuin silloin, kun mekaaninen kytkin on avattu, mutta siinä palaa valokaari.
Silloinkin, kun kytkimet V1 - V6 on avattu, jatketaan sähkökoneko-15 koonpanon mallinnusta. Kuvion 2 mukaisessa generaattorikokoonpanossa oh-jainvälineet tietävät koko ajan mm. staattori- ja roottorivirrat, syötettävän verkon jännitteen, generaattorin akselin asennon ja pyörimisnopeuden. Mallinnuksen jatkaminen on hyödyllistä arvioitaessa turvallista ajankohtaa moduloinnin jatkamiselle.
20 Kuviot 3 - 8 esittävät virtojen ja jännitteiden käyttäytymistä kuvion 2 mukaisessa tuulivoimakäytössä, kun suuntaajavälineiden suojauskokoonpa-noa käytetään edellä kuvatulla tavalla syötettävän verkon jännitteen pudotessa : 65%. Virtojen ja jännitteiden arvot on mitattu 20 ps välein ajalta -0,04000 s — 0,28764 s. Kuvioissa 3 - 8 esitetään seuraavat suureet: • ·«
25 Kuvio 3 Uuv.rot = roottoripuolen suuntaajan (INU) vaihejännite U-V
Kuvio 4 lu,rot = roottoripuolen suuntaajan (INU) U-vaiheen virta Kuvio 5 Udc, crowbar = suojauspiirin 2 tasajännitesillan jännite Kuvio 6 Idc, crowbar = suojauspiirin 2 suojauskytkimen V11 virta
• .·; Kuvio 7 Uuw, grid = syötettävän verkon vaihejännite U-W
» * * a .···. 30 Kuvio 8 lu, grid = syötettävän verkon U-vaiheen virta '·’ Vaikka tässä esitelty esimerkki käsitteli kaksoissyötetyn liukuren- • ; ‘ gasgeneraattorin roottoripiirin suuntaajien suojausta, voidaan keksinnön mu- kaista suojauskokoonpanoa käyttää myös muun tyyppisten sähkökonekokoon-panojen suuntaajien suojaamiseen. Keksinnön mukainen suojauskokoonpano t * : 35 soveltuu sekä epätahti- että tahtikonekäyttöjen suuntaajien suojaamiseen, ja mainitut käytöt voivat olla joko generaattorikäyttöjä tai moottorikäyttöjä.Alan 8 116174 ammattilaiselle on ilmeistä, että keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.
• · * « *
i » I
« I ♦ » » S Ϊ 4 I t t t
Claims (14)
1. Suuntaajavälineiden (INU) suojauskokoonpano, joilla suuntaaja-välineillä on tasajännitevälipiiriin (3) kytketty tasajännitepuoli ja vaihtojännite-puoli, ja jotka suuntaajavälineet (INU) käsittävät välineet tasajännitevälipiirin 5 (3) tasajännitteen vaihtosuuntaamiseksi ja syöttämiseksi vaihtojännitepuolelle, mainittujen vaihtosuuntausvälineiden käsittäessä useita ohjattavia kytkimiä (V1 - V6), suojauskokoonpanon käsittäessä suuntaajavälineiden (INU) vaihtojännitepuolelle kytketyn suojauspiirin (2), joka käsittää ainakin yhden suojauskytki-men (V11), suojauskytkimen (V11) ollessa sovitettu suuntaajavälineiden (INU) 10 vaihtojännitepuolen oikosulkemiseksi, jolloin suojauskokoonpano on sovitettu ennalta määrätyissä häiriötilanteissa sulkemaan suojauskytkimen (V11) ja oi-kosulkemaan siten suuntaajavälineiden (INU) vaihtojännitepuolen, tunnet-t u siitä, että suojauskokoonpano on sovitettu mainitun häiriötilanteen poistuttua oikosulkemaan suuntaajavälineiden (INU) vaihtojännitepuolen ohjattavien 15 kytkimien (V2, V4, V6) avulla suojauskytkimen (V11) kommutoinnin edistämiseksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suojauskokoonpano, tunnet-t u siitä, että kokoonpano on mainituissa ennalta määrätyissä häiriötilanteissa sovitettu avaamaan suuntaajavälineiden (INU) vaihtosuuntausvälineiden useat , 20 ohjattavat kytkimet (V1 - V6) ennen suojauskytkimen (V11) sulkemista, ja jät- tämään mainitut ohjattavat kytkimet (V1 - V6) auki kunnes mainittu häiriötilan-ne poistuu.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suojauskokoonpano, tunnettu siitä, että kokoonpano on sovitettu suojauskytkimen (V11) kom- 25 mutoinnin jälkeen avaamaan suuntaajavälineiden (INU) ohjattavat kytkimet (V1 - V6) ja pitämään niitä auki kunnes modulointi voidaan aloittaa turvallisesti.
4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen suojauskokoon- ; pano, tunnettu siitä, että suojauspiiri (2) käsittää kommutoinnin apuväli- neet (10), jotka on sovitettu edistämään suojauskytkimen (V11) kommutointia. ► I
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen suojauskokoonpano, tunnet- t i i tu siitä, että kommutoinnin apuvälineet (10) käsittävät useita suojauskytkimen (V11) kanssa sarjaan kytkettyjä diodeja (V12, V(n)), sekä mainittujen useiden j * · ’. diodien kanssa rinnan kytketyn kondensaattorin (C).
,·, : 6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen suojauskokoon- 35 pano, tunnettu siitä, että suuntaajavälineet (INU) käsittävät lisäksi välineet 10 116174 (D1 - D6) vaihtojännitepuolen vaihtojännitteen tasasuuntaamiseksi ja syöttämiseksi tasajännitevälipiiriin (3).
7. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen suojauskokoon-pano, tunnettu siitä, että tilanteessa, jossa häiriötilanne on poistunut ja 5 suojauskytkin (V11) on kommutoitunut, kokoonpano on sovitettu palaamaan normaaliin toimintatilaan, jossa suuntaajavälineiden (INU) vaihtosuuntausväli-neiden useita ohjattavia kytkimiä (V1 - V6) ohjataan tasajännitevälipiirin (3) ta-sajännitteen vaihtosuuntaamiseksi.
8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen suojauskokoon-10 pano, tunnettu siitä, että kokoonpano on sovitettu suojaamaan kaksois- syötetyn liukurengasgeneraattorin (1) roottoripiiriä.
9. Menetelmä suuntaajavälineiden suojauskokoonpanon käyttämiseksi, joilla suuntaajavälineillä on tasajännitevälipiiriin (3) kytketty tasajännite-puoli ja vaihtojännitepuoli, ja jotka suuntaajavälineet (INU) käsittävät välineet 15 tasajännitevälipiirin (3) tasajännitteen vaihtosuuntaamiseksi ja syöttämiseksi vaihtojännitepuolelle, mainittujen vaihtosuuntausvälineiden käsittäessä useita ohjattavia kytkimiä (V1 - V6), suojauskokoonpanon käsittäessä suuntaajavälineiden (INU) vaihtojännitepuolelle kytketyn suojauspiirin (2), joka käsittää ainakin yhden suojauskytkimen (V11), suojauskytkimen (V11) ollessa sovitettu 20 suuntaajavälineiden (INU) vaihtojännitepuolen oikosulkemiseksi, menetelmän käsittäessä vaiheen, jossa ennalta määrätyissä häiriötilanteissa suljetaan suo-jauskytkin (V11) suuntaajavälineiden (INU) vaihtojännitepuolen oikosulkemi- • · * \ ;* seksi, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa maini- *·<·' tun häiriötilanteen poistuttua oikosuljetaan suuntaajavälineiden (INU) vaihto- 25 jännitepuoli ohjattavien kytkimien (V2, V4, V6) avulla suojauskytkimen (V11) kommutoinnin edistämiseksi.
9 116174
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • * * että mainituissa ennalta määrätyissä häiriötilanteissa suuntaajavälineiden : (INU) vaihtosuuntausvälineiden useat ohjattavat kytkimet (V1 - V6) avataan .···. 30 ennen suojauskytkimen (V11) sulkemista, ja että mainitut ohjattavat kytkimet ' · ’ (V1 - V6) jätetään auki kunnes mainittu häiriötilanne poistuu. a t a ' : ’ 11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että se käsittää suojauskytkimen (V11) kommutoitumisen jälkeen vai- heen, jossa suuntaajavälineet (INU) tehdään virrattomaksi avaamalla virtapiiri, .·, : 35 johon suuntaajavälineet (INU) kuuluvat.
» · 11 116174
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu virtapiirin avaaminen tehdään avaamalla suuntaajavälineiden (INU) ohjattavat kytkimet (V1 - V6).
13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen menetelmä, tunnet-5 tu siitä, että suojauskytkimen (V11) kommutoinnin jälkeen virtapiiri, johon suuntaajavälineet (INU) kuuluvat, pidetään auki kunnes modulointi voidaan aloittaa turvallisesti.
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suuntaajavälineet (INU) ovat kaksoissyötetyn liukurengasgeneraattorin 10 (1) roottori puolen suuntaajavälineet, ja että suojauskytkimen (V11) kommu toinnin jälkeen virtapiiri, johon suuntaajavälineet (INU) kuuluvat, pidetään auki kunnes generaattorin (1) staattorin virta on pienentynyt tasolle, joka vastaa olennaisesti sen magnetointivirtaa. t 1 t · * 1 ♦ • · »» ψ t | 12 116174
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20040034A FI116174B (fi) | 2003-04-08 | 2004-01-13 | Kokoonpano ja menetelmä suuntaajavälineiden suojaamiseksi |
| EP04724628A EP1509990B1 (en) | 2003-04-08 | 2004-03-31 | Configuration and method for protecting converter means |
| US10/514,163 US7164562B2 (en) | 2003-04-08 | 2004-03-31 | Configuration and method for protecting converter means |
| PCT/FI2004/000192 WO2004091085A1 (en) | 2003-04-08 | 2004-03-31 | Configuration and method for protecting converter means |
| DK04724628.5T DK1509990T3 (da) | 2003-04-08 | 2004-03-31 | Konfiguration og fremgangsmåde til beskyttelse af omformerorganer |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20030525 | 2003-04-08 | ||
| FI20030525A FI20030525A0 (fi) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | Suuntaajavälineiden suojauskokoonpano |
| FI20040034 | 2004-01-13 | ||
| FI20040034A FI116174B (fi) | 2003-04-08 | 2004-01-13 | Kokoonpano ja menetelmä suuntaajavälineiden suojaamiseksi |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20040034A0 FI20040034A0 (fi) | 2004-01-13 |
| FI20040034A FI20040034A (fi) | 2004-10-09 |
| FI116174B true FI116174B (fi) | 2005-09-30 |
Family
ID=30445171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20040034A FI116174B (fi) | 2003-04-08 | 2004-01-13 | Kokoonpano ja menetelmä suuntaajavälineiden suojaamiseksi |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7164562B2 (fi) |
| EP (1) | EP1509990B1 (fi) |
| DK (1) | DK1509990T3 (fi) |
| FI (1) | FI116174B (fi) |
| WO (1) | WO2004091085A1 (fi) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI116175B (fi) * | 2003-12-19 | 2005-09-30 | Abb Oy | Menetelmä ja järjestely taajuusmuuttajan suojaamiseksi |
| EP1831987B2 (en) | 2004-12-28 | 2020-02-05 | Vestas Wind Systems A/S | Method of controlling a wind turbine connected to an electric utility grid |
| ES2296483B1 (es) * | 2005-11-21 | 2009-03-01 | Ingeteam Technology, S.A. | Un sistema de control y proteccion ante faltas simetricas y asimetricas, para generadores de tipo asincrono. |
| EP2128440A4 (en) * | 2006-12-28 | 2012-03-14 | Wind To Power System S L | ASYNCHRONOUS GENERATOR WITH CONTROL OF THE VOLTAGE PLACED ON THE STATOR |
| EP2378656B1 (en) * | 2009-01-14 | 2018-04-04 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Protection circuit used in wind power generation system including double-fed induction generator |
| CN101630850B (zh) * | 2009-08-07 | 2011-07-13 | 深圳市禾望电气有限公司 | 一种双馈型感应发电机穿越电网故障的装置及方法 |
| CA2806151A1 (en) * | 2010-07-27 | 2012-02-16 | Abb Technology Ag | Converter system and method for the operation of such a converter system |
| EP2463976A1 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit and method for regulating a DC voltage and power con-verter |
| ES2574707T3 (es) * | 2010-12-10 | 2016-06-21 | Vestas Wind Systems A/S | Un procedimiento para hacer funcionar una turbina eólica, así como un sistema adecuado para el mismo |
| CA2828249C (en) | 2011-03-02 | 2016-05-10 | Abb As | Protecting an operation control unit connected to an electric machine via a long cable |
| US8570003B2 (en) | 2011-04-13 | 2013-10-29 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Double fed induction generator converter and method for suppressing transient in deactivation of crowbar circuit for grid fault ridethrough |
| CN102299526A (zh) * | 2011-09-09 | 2011-12-28 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种双馈式风力发电机组低电压穿越控制方法及系统装置 |
| CN104145395A (zh) * | 2012-03-09 | 2014-11-12 | Abb技术有限公司 | 抽水蓄能电站的电单元 |
| US9041234B2 (en) | 2012-03-26 | 2015-05-26 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Double fed induction generator (DFIG) converter and method for improved grid fault ridethrough |
| US9941687B2 (en) | 2013-06-04 | 2018-04-10 | General Electric Company | Methods for operating wind turbine system having dynamic brake |
| US8975768B2 (en) | 2013-06-05 | 2015-03-10 | General Electic Company | Methods for operating wind turbine system having dynamic brake |
| US20150084439A1 (en) * | 2013-09-23 | 2015-03-26 | General Electric Company | Shorting assembly and method for wind turbine power supply |
| US9231509B2 (en) * | 2013-11-25 | 2016-01-05 | General Electric Company | System and method for operating a power generation system within a power storage/discharge mode or a dynamic brake mode |
| US9337685B2 (en) | 2013-12-23 | 2016-05-10 | General Electric Company | Optimized filter for battery energy storage on alternate energy systems |
| KR20150087750A (ko) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 삼성전기주식회사 | 서지 저감을 위한 스너버 커패시터를 내장하는 지능형 전력 모듈 |
| EP3200331B1 (en) | 2016-01-27 | 2019-11-20 | GE Energy Power Conversion Technology Ltd | Method to protect a power converter arrangement and power converter arrangement with a protective device |
| US9847733B2 (en) | 2016-05-12 | 2017-12-19 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Power conversion system with DC bus regulation for abnormal grid condition ride through |
| DE102017215953B4 (de) | 2016-09-15 | 2024-04-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steuervorrichtung und steuerverfahren für doppelzufuhr-alternator |
| CN116093904B (zh) * | 2023-04-10 | 2023-06-13 | 三峡智控科技有限公司 | 一种直流母线过电压保护电路及元件参数配置方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3128638A1 (de) * | 1981-07-20 | 1983-07-07 | Loher Gmbh, 8399 Ruhstorf | Schaltungsanordnung zum schutz von umrichterbauelementen gegen ueberspannungen |
| DE3129910C2 (de) * | 1981-07-25 | 1985-07-04 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Anordnung zur Minderung der Überspannungsbeanspruchung der Thyristoren und Schalter eines Direktumrichters |
| US5734256A (en) * | 1995-05-31 | 1998-03-31 | General Electric Company | Apparatus for protection of power-electronics in series compensating systems |
| US5687049A (en) | 1996-01-26 | 1997-11-11 | International Rectifier Corporation | Method and circuit for protecting power circuits against short circuit and over current faults |
| DE19735742B4 (de) * | 1997-08-18 | 2007-11-08 | Siemens Ag | Über- und untersynchrone Stromrichterkaskade |
| JP3697353B2 (ja) * | 1998-06-29 | 2005-09-21 | 株式会社日立産機システム | インバータ装置 |
| US6566764B2 (en) | 2000-05-23 | 2003-05-20 | Vestas Wind Systems A/S, R&D | Variable speed wind turbine having a matrix converter |
-
2004
- 2004-01-13 FI FI20040034A patent/FI116174B/fi not_active IP Right Cessation
- 2004-03-31 WO PCT/FI2004/000192 patent/WO2004091085A1/en active Application Filing
- 2004-03-31 US US10/514,163 patent/US7164562B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-31 DK DK04724628.5T patent/DK1509990T3/da active
- 2004-03-31 EP EP04724628A patent/EP1509990B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20040034A0 (fi) | 2004-01-13 |
| EP1509990B1 (en) | 2012-10-31 |
| FI20040034A (fi) | 2004-10-09 |
| WO2004091085A1 (en) | 2004-10-21 |
| EP1509990A1 (en) | 2005-03-02 |
| US20050237678A1 (en) | 2005-10-27 |
| US7164562B2 (en) | 2007-01-16 |
| DK1509990T3 (da) | 2013-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI116174B (fi) | Kokoonpano ja menetelmä suuntaajavälineiden suojaamiseksi | |
| KR100832769B1 (ko) | 이중 권선형 유도 발전기 시스템의 제어 및 보호 | |
| EP3200331B1 (en) | Method to protect a power converter arrangement and power converter arrangement with a protective device | |
| DK2566042T4 (en) | System and method for controlling a power generator | |
| EP3118982B1 (en) | Fault ride through in a marine power distribution system | |
| US20150249414A1 (en) | Wind turbine systems and methods for operating the same | |
| EP2830210B1 (en) | Generator excitation apparatus and power conversion system | |
| BR102016009010B1 (pt) | Método para operar um sistema de distribuição de potência | |
| US11233466B2 (en) | Thyristor starter | |
| US20130057227A1 (en) | Method and apparatus for controlling a converter | |
| US9203341B2 (en) | Switch arrangement | |
| US10615591B2 (en) | Power electronics unit | |
| CN102055393B (zh) | 电动机控制装置 | |
| JP5876846B2 (ja) | 電動機駆動装置 | |
| CN104836206B (zh) | 过电压保护装置 | |
| JP2006230085A (ja) | 二次励磁用電力変換装置 | |
| JP5409197B2 (ja) | 二次励磁型発電システム | |
| CN114094857A (zh) | 用于有源中性点箝位功率转换组合件的撬棒模块 | |
| JP5523297B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| Mohamadian et al. | LCI-fed wound-field synchronous motors: A technology status review and new development trends | |
| JP6596358B2 (ja) | 界磁巻線型同期電動機 | |
| US10951144B2 (en) | Thyristor starter | |
| CN100394684C (zh) | 用于保护转换器装置的结构和方法 | |
| JP5802645B2 (ja) | 低周波遮断器 | |
| JP2005229725A (ja) | 巻線形誘導電動機の制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 116174 Country of ref document: FI |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: ABB SCHWEIZ AG |
|
| MM | Patent lapsed |