KR20020026098A - Thyristor protection device by gating current detection for serial thyristor circuits - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 부하 제어용 직렬 사이리스터 회로에서 다수의 사이리스터 소자중 어느 하나에서 이상이 발생한 경우 그 이상발생 초기에 모든 사이리스터의 게이팅 펄스의 출력을 신속하게 제어함으로써 다른 사이리스터로 이상상태가 파급되는 것을 방지하기 위한 사이리스터 직렬회로에서 게이트 전류 감시에 의한 소자 보호장치에 관한 것이다.According to the present invention, when an error occurs in any one of a plurality of thyristor elements in a load control series thyristor circuit, it is possible to quickly control the output of gating pulses of all the thyristors to prevent the spread of an abnormal state to another thyristor. The present invention relates to a device protection device by monitoring a gate current in a thyristor series circuit.
부하의 구동, 특히 유도성 부하의 구동을 제어하는데 널리 활용되고 있는 사이리스터는 크게 교류를 직류로 변환하는 정류기와 직류전동기의 구동장치 그리고 교류전력변환기 등으로 분류되어 적용되는 전력제어용 반도체 소자이며, 이들이 적용되는 전력변환 시스템의 심장부 역할을 담당하고 있다.Thyristors widely used to control the driving of loads, especially inductive loads, are power control semiconductor devices classified into rectifiers for converting AC into direct current, driving devices for DC motors, and AC power converters. It is the heart of the power conversion system.
이와 같은 전력변환 시스템에서 사이리스터의 제어는 CPU등을 사용하는 주제어기 회로에서 게이트 신호의 발생 시간을 결정하여 펄스 형태로 만들어 사이리스터의 게이트에 게이팅 신호로 인가되게 한다.In such a power conversion system, the control of the thyristor determines the generation time of the gate signal in the main controller circuit using the CPU and the like to be applied to the gate of the thyristor as a gating signal.
도 1은 종래의 직렬 사이리스터 회로의 구성을 보이고 있다.1 shows a configuration of a conventional series thyristor circuit.
여기에서 참고되는 바와 같이, 다수의 게이트펄스증폭기(GPA1-GPAn)마다 사이리스터 게이팅을 위한 게이트출력이 각각 발생되게 하고, 이들 게이트펄스증폭기의 각각의 출력으로 각 사이리스터가 구동하게 하여 직렬의 사이리스터에 직렬로 접속된 부하, 즉 모터(M)에 부하전압(E2)이 인가되게 구성하고 있다.As referred to herein, a gate output for thyristor gating is generated for each of the plurality of gate pulse amplifiers (GPA1-GPAn), and each thyristor is driven with each output of these gate pulse amplifiers in series with a series thyristor. The load voltage E2 is applied to the load connected to the motor, that is, the motor M.
다수의 사이리스터는 부하로서의 모터(M)의 용량을 분담하는 역할을 하게 되므로 같은 회로에 단일의 고가 대용량 사이리스터를 적용할 때 보다 매우 경제적이다.Since many thyristors serve to share the capacity of the motor M as a load, it is more economical to apply a single expensive mass thyristor to the same circuit.
상기 게이트펄스증폭기(GPA1-GPAn)는 동일하게 구성한다. 구체적으로 하나의 게이트펄스증폭기(GPA1)의 회로구성을 보면, 입력전압(E1)은 임피던스 매칭용 저항(R1)과 트랜스(T1)의 1차 측과 구동 트랜지스터(Q1)의 직렬회로에 인가되게 구성하여, 상기 구동 트랜지스터(Q1)가 그의 베이스 입력펄스가 하이레벨일 동안에 입력전압의 전류가 상기 트랜스의 1차 측에 흐르도록 구성하고 이에 따라 상기 트랜스의 2차 측에 유기 되는 전압은 콘덴서(C2) 및 다이오드(D1)에 의한 정류회로와 저항(R3) 및 콘덴서(C3)에 의한 노이즈 흡수회로를 통해 하나의 사이리스터(SCR1)에 게이트 전압으로 인가되게 구성하고 있다.The gate pulse amplifiers GPA1-GPAn are configured in the same manner. Specifically, in the circuit configuration of one gate pulse amplifier GPA1, the input voltage E1 is applied to the primary circuit of the impedance matching resistor R1 and the transformer T1 and the series circuit of the driving transistor Q1. And the driving transistor Q1 is configured such that the current of the input voltage flows on the primary side of the transformer while its base input pulse is at a high level, and thus the voltage induced on the secondary side of the transformer is a capacitor ( It is configured to be applied as a gate voltage to one thyristor SCR1 through the rectifying circuit C2) and the diode D1 and the noise absorption circuit by the resistor R3 and the capacitor C3.
이때, 트랜스(T1)의 입력 측에는 제너다이오드(ZD1,ZD2)에 의한 프리휠 회로와 저항(R2) 및 콘덴서(C1)에 의한 입력 노이즈흡수회로를 설치하여 회로동작에 신뢰성이 유지되게 구성한다.At this time, a freewheel circuit by zener diodes ZD1 and ZD2 and an input noise absorbing circuit by resistor R2 and condenser C1 are provided on the input side of transformer T1 so as to maintain reliability in circuit operation.
이와 같은 종래의 사이리스터 직렬회로에서 이들 사이리스터 보호를 위한 감시는 입력 또는 출력라인에 장착될 수 있는 적절한 용량의 속단 휴즈를 사용하게 되며, 동시에 각 사이리스터의 A-K간 흐르는 전류 또는 상 전류를 검출하여 이의 정상 여부를 판단하는 것을 통하여 사이리스터를 보호하고 있다.In such conventional thyristor series circuits, the monitoring for these thyristor protection uses an appropriately fast-acting fuse that can be mounted on an input or output line, and simultaneously detects the current or phase current flowing between each AK of each thyristor. The thyristor is protected by judging whether or not.
그러나 사이리스터를 직렬로 연결하여 사용할 경우 종래의 사이리스터 보호기술로는 전압분배의 문제를 해결할 수 없을 뿐만 아니라 고장에 대한 게이트 차단이 느린 단점이 있다.However, when the thyristors are connected in series, conventional thyristor protection techniques cannot solve the voltage distribution problem, but also have the disadvantage of slow gate blocking for failure.
예를 들어, 하나의 사이리스터가 손상을 입어 도통상태가 된다면 나머지 다른 사이리스터 들이 고장난 사이리스터의 용량을 분담하여 감당해야 하므로 나머지 사이리스터들이 연속적으로 손상을 입기 쉽다. 더구나 이러한 사이리스터의 손상은 사전에 검출하기가 곤란하였다.For example, if one thyristor is damaged and becomes conductive, the other thyristors are likely to be continuously damaged because the other thyristors have to share the capacity of the failed thyristors. Moreover, such thyristors were difficult to detect in advance.
도2는 전통적인 직렬 사이리스터 제어회로에서 게이트 신호에 따른 각 사이리스터의 압력전압대비 포화전압 상태를 나타내고 있다. 이처럼 개별 사이리스터의 정상 여부를 감시하기 위해서는 개별 사이리스터 도통시 A-K간의 전압(VA-K)을 검출하여 Vsat전압(포화전압)과 비교하여 판단하게 되는데, 앞에서 언급한 연속적인 직렬 사이리스터의 고장파급현상 외에도 고전압의 부하전압 공급라인 상에서 사이리스터의 포화전압을 검출해야 하기 때문에 검출장비의 고가 및 고전압을 다루어야 하는 부담을 가져다준다.FIG. 2 shows a saturation voltage versus pressure voltage of each thyristor according to a gate signal in a conventional series thyristor control circuit. In order to monitor the normal status of individual thyristors, when the individual thyristor conducts, the voltage between AK (V AK ) is detected and compared with the Vsat voltage (saturation voltage). Since the saturation voltage of the thyristor must be detected on the load voltage supply line of the load line, the burden of dealing with the expensive and high voltage of the detection equipment is increased.
본 발명의 목적은 부하 제어용 직렬 사이리스터 회로에서 다수의 사이리스터소자중 어느 하나에서 이상이 발생한 경우 그 이상발생 초기에 모든 사이리스터의 게이팅 펄스의 출력을 신속하게 제어함으로써 다른 사이리스터로 이상상태가 파급되는 것을 방지하기 위한 사이리스터 직렬회로에서 게이트 전류 감시에 의한 소자 보호장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to prevent the spread of an abnormal state to other thyristors by controlling the output of all the thyristor gating pulses in the early stage of the abnormality when any one of a plurality of thyristor elements occurs in the load control series thyristor circuit. To provide a device protection device by monitoring the gate current in the thyristor series circuit.
도 1은 종래의 부하 구동용 직렬접속 사이리스터의 제어회로 구성도이다.1 is a block diagram of a control circuit of a conventional serial drive thyristor for load driving.
도 2는 종래의 사이리스터에서 이상발생시의 사이리스터 양단간 전압을 이용한 고장판단 과정을 설명하기 위한 파형도이다.2 is a waveform diagram illustrating a failure determination process using a voltage between the both ends of the thyristor when an abnormality occurs in a conventional thyristor.
도 3은 본 발명에 따른 사이리스터 소자 보호장치의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a thyristor element protection device according to the present invention.
도 4는 본 발명의 게이트 펄스 증폭기의 상세한 회로구성도이다.4 is a detailed circuit diagram of the gate pulse amplifier of the present invention.
도 5는 본 발명의 게이트펄스 증폭기내에 설치되는 펄스출력제한회로의 상세한 회로구성도이다.Fig. 5 is a detailed circuit diagram of the pulse output limiting circuit provided in the gate pulse amplifier of the present invention.
도 6a 내지 도 6c는 직렬 사이리스터의 각 소자별로 정상상태와 이상상태에 따른 도 5의 각 부위별 출력파형도이다.6A to 6C are output waveform diagrams of respective parts of FIG. 5 according to steady state and abnormal states for each device of the series thyristor.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※
10 : 주제어기 11 : CPU10: main controller 11: CPU
12,21 : 광변환기 20 : 게이트 구동기12,21: photoelectric converter 20: gate driver
22 : 게이트펄스 증폭기 50 : 펄스출력제한회로22: gate pulse amplifier 50: pulse output limiting circuit
60 : 감시회로 70 : 필터회로60: supervisory circuit 70: filter circuit
80 : 비교회로 C1-C4 : 콘덴서80: comparison circuit C1-C4: condenser
D1 : 다이오드 E1,E2 : 입, 출력전압D1: diodes E1, E2: input and output voltage
F1 : 플립플롭 G1,G2 : 게이트F1: flip-flop G1, G2: gate
M : 모터 OP0-OP3 : 연산증폭기M: Motor OP0-OP3: Operational Amplifier
Q1 : 트랜지스터 R1-R12 : 저항Q1: transistor R1-R12: resistor
SCR1-SCRn : 사이리스터 ZD1,ZD2 : 제너다이오드SCR1-SCRn: Thyristor ZD1, ZD2: Zener Diode
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구동 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 입력전압을 1차 전압으로 받아들여 2차 전압을 발생하는 트랜스와, 상기 트랜스의 2차 전압을 정류하여 부하 구동용 직렬 사이리스터의 게이트 측에 게이팅 전압을 공급하는 정류회로와, 상기 트랜스의 1차 전압 라인 상에 설치되는 임피던스 매칭저항과, 상기 임피던스 매칭저항의 양단간 전압 차를 차동 증폭하여 입력전압 변동분 출력을 얻는 입력변동검출회로와, 상기 입력변동검출회로의 출력과 주제어기의 제어펄스 출력을 받아들여 비교하는 것으로 사이리스터 이상상태 여부를 판단하여 이상 발생시 상기 트랜지스터 구동용 제어펄스 출력을 차단하는 펄스출력제한회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a transformer for generating a secondary voltage by receiving the input voltage as a primary voltage in accordance with the switching operation of the drive transistor, and the gate of the series thyristor for load driving by rectifying the secondary voltage of the transformer A rectifying circuit for supplying a gating voltage to the side, an impedance matching resistor provided on the primary voltage line of the transformer, and an input variation detecting circuit for differentially amplifying a voltage difference between both ends of the impedance matching resistor to obtain an input voltage variation output; And a pulse output limiting circuit which receives and compares the output of the input fluctuation detecting circuit and the control pulse output of the main controller to determine whether a thyristor abnormal state is detected and to block the transistor driving control pulse output when an abnormality occurs. do.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명 장치의 개념적인 회로블록구성을 나타내고 있다. 여기에서 참고되는 바와 같이, CPU(11)와 송신용 광변환기(12)로 구성된 주제어기(10)에서는 사이리스터 게이트 제어를 위한 펄스를 생성하게 구성하고, 이 주제어기(10)에서 생성된 게이트 펄스신호(게이트 펄스 트레인)는 파이버 전송로를 따라 게이트 구동기(20)의 수신용 광변환기(21)에 입력되게 구성한다.3 shows a conceptual circuit block configuration of the apparatus of the present invention. As referred to herein, the main controller 10 including the CPU 11 and the transmission optical converter 12 is configured to generate a pulse for thyristor gate control, and the gate pulse generated by the main controller 10 is generated. The signal (gate pulse train) is configured to be input to the receiving optical converter 21 of the gate driver 20 along the fiber transmission path.
상기 수신용 광변환기(21)에서 출력되는 게이트 펄스신호는 게이트 펄스증폭기(22)에서 증폭되어 각각의 직렬 사이리스터(SCR1-SCRn)에 각각 게이팅신호로 제공되게 구성한다. 또 상기 다수의 직렬 사이리스터가 부하 및 전원전압단에 직렬로 접속되는 직렬라인 상에 전압검출기(30)와 전류검출기(40)를 마련하고 이 전압 및 전류검출기에서 검출된 신호성분은 상기 주제어기(10)측으로 피이드백 되어 부하전류 및 전압상태에 연동된 게이트 펄스 제어신호가 재생성 되게 구성한다.The gate pulse signal output from the receiving optical converter 21 is amplified by the gate pulse amplifier 22 and configured to be provided as a gating signal to each series thyristor SCR1-SCRn. In addition, a voltage detector 30 and a current detector 40 are provided on a series line in which the plurality of series thyristors are connected in series to a load and a power supply voltage terminal, and the signal components detected by the voltage and current detectors are stored in the main controller ( It is configured to reproduce the gate pulse control signal which is fed back to 10) and linked to the load current and voltage state.
도 4는 상기 게이트펄스증폭기(22)의 상세한 회로구성도이다. 여기에서 참고되는 바와 같이, 본 발명에 적용되는 트랜스(T2)는 다수의 사이리스터 게이트를 위한 다수의 게이트출력이 발생되도록 하나의 1차 코일에 대해 다수의 2차 코일을 형성하고 있다. 이것은 트랜스의 몸체를 증가시키지만 제2, 제3의 또 다른 트랜스를 요구하지 않음으로서 전체적으로 볼 때, 게이트 펄스증폭기(22)의 사이즈 축소 및 원가 절감효과를 가져다준다.4 is a detailed circuit diagram of the gate pulse amplifier 22. As shown in FIG. As referred to herein, the transformer T2 applied to the present invention forms a plurality of secondary coils for one primary coil so that a plurality of gate outputs for a plurality of thyristor gates are generated. This increases the body of the transformer but does not require a second, third transformer, resulting in size reduction and cost reduction of the gate pulse amplifier 22 as a whole.
상기 트랜스(T2)의 다수의 2차 전압은 다이오드(D1) 및 콘덴서(C2)에 의한 정류회로와 저항(R3) 및 콘덴서(C3)에 의한 노이즈흡수회로를 통과시켜 직렬로 접속되어 있는 각각의 사이리스터(SCR1-SCRn)의 각 게이트마다 게이트전압으로 인가되게 연결한다.A plurality of secondary voltages of the transformer T2 are connected in series through a rectifying circuit by the diode D1 and the capacitor C2 and a noise absorption circuit by the resistor R3 and the capacitor C3. Each gate of the thyristors SCR1-SCRn is connected with a gate voltage.
상기 사이리스터들은 부하 모터(M)와 부하전압(E2)에 대해 직렬로 접속되어 부하 모터(M)의 용량을 골고루 분담하는 역할을 하게 되므로 같은 회로에 고가의 대용량 사이리스터 하나를 적용할 때 보다 매우 경제적이다.Since the thyristors are connected in series with the load motor M and the load voltage E2 to share the capacity of the load motor M evenly, it is more economical to apply one expensive large capacity thyristor to the same circuit. to be.
상기 트랜스(T2)의 입력 측에 인가되는 입력전압(E1)은 임피던스 매칭용 저항(R1)과 그의 1차 코일과 구동 트랜지스터(Q1)의 직렬회로에 인가되게 하여, 상기 구동 트랜지스터(Q1)가 그의 베이스 입력펄스가 하이레벨일 동안에 입력전압의 전류가 상기 트랜스(T2)의 1차 측에 흐르도록 구성한다.An input voltage E1 applied to the input side of the transformer T2 is applied to an impedance matching resistor R1 and a series circuit of the primary coil and the driving transistor Q1 so that the driving transistor Q1 is applied. The current of the input voltage flows to the primary side of the transformer T2 while its base input pulse is high level.
이때, 트랜스(T1)의 입력 측에는 제너다이오드(ZD1,ZD2)에 의한 프리휠 회로와 저항(R2) 및 콘덴서(C1)에 의한 입력 노이즈흡수회로를 설치하여 회로동작에 신뢰성이 유지되게 구성한다.At this time, a freewheel circuit by zener diodes ZD1 and ZD2 and an input noise absorbing circuit by resistor R2 and condenser C1 are provided on the input side of transformer T1 so as to maintain reliability in circuit operation.
한편, 입력전류가 상기 임피던스 매칭용 저항(R1)을 흐를 때, 그의 양단간에 나타나는 전압 차는 연산증폭기(OP0)와 저항(R4-R7)으로 구성된 입력전압검출회로에서 차동 증폭되어 입력전압변동검출신호(V_Rnew)를 생성하게 구성하고, 이 입력전압검출회로의 입력전압변동검출신호는 주제어기에서 출력되는 게이트펄스제어신호(V_GATE)와 함께 펄스출력제한회로(50)에서 처리되어 상기 구동 트랜지스터(Q1)의 베이스 측에 드라이브 전압으로 인가되게 연결하여 구성한다.On the other hand, when an input current flows through the impedance matching resistor R1, the voltage difference appearing between both ends thereof is differentially amplified by an input voltage detecting circuit composed of an operational amplifier OP0 and resistors R4-R7, thereby detecting an input voltage variation detection signal. (V_Rnew) is generated, and the input voltage fluctuation detection signal of the input voltage detection circuit is processed by the pulse output limiting circuit 50 together with the gate pulse control signal V_GATE output from the main controller to generate the driving transistor Q1. It is configured to be connected to the base side of the power supply by the drive voltage.
도 5는 상기 펄스출력제한회로(50)의 구체적인 회로구성도이다. 여기에서 참고되는 바와 같이 이 펄스출력제한회로는 입력전압변동검출신호(V_Rnew)와 게이트펄스제어신호(V_GATE)의 두 신호 차를 증폭하여 입력변동 여부를 감시하도록 저항(R8-R10) 및 연산증폭기(OP1)로 구성된 감시회로(60)와, 상기 감시회로의 출력에 포함된 노이즈 성분을 여과시키기 위해 저항(R11,R12) 및 콘덴서(C4)로 구성된 필터회로(70)와, 상기 필터회로를 거친 입력변동 성분값 신호를 상, 하한 설정값(Vref_a, Vref_b)에 대입하여 현재의 검출 값이 설정 값이 초과하는지 여부를 비교하기 위해 제1,2 연산증폭기(OP2,OP3)로 구성된 비교회로(80)와, 비교회로의 제1,2 연산증폭기(OP2,OP3)의 출력 값을 노어링 하는 노어게이트(G1)와, 상기 노어게이트의 출력을 래치 시켜 주기 위한 플립플롭(F1)과, 상기 플립플롭의 출력과 상기 게이트펄스제어신호(V_GATE)를 앤드링 하여 최종 펄스출력제한신호를 출력하는 앤드게이트(G2)로 구성하고 있다.5 is a detailed circuit diagram of the pulse output limiting circuit 50. As shown in FIG. As referred to herein, the pulse output limiting circuit amplifies the difference between the input voltage fluctuation detection signal V_Rnew and the gate pulse control signal V_GATE to monitor whether the input fluctuations are the resistance (R8-R10) and the operational amplifier. A monitoring circuit 60 composed of OP1, a filter circuit 70 composed of resistors R11, R12 and a condenser C4 for filtering noise components contained in the output of the monitoring circuit, and the filter circuit. A comparison circuit composed of the first and second operational amplifiers OP2 and OP3 for substituting the rough input variation component value signal to the upper and lower set values Vref_a and Vref_b to compare whether the current detection value exceeds the set value. (80), a NOR gate (G1) for knocking the output values of the first and second operational amplifiers (OP2, OP3) of the comparison circuit, a flip-flop (F1) for latching the output of the NOR gate, ANDing the output of the flip-flop and the gate pulse control signal V_GATE W is composed of the AND gate (G2) for outputting a final pulse output restriction signal.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.
대용량 전력제어기기에 널리 사용되는 사이리스터는 CPU에서 생성된 제어펄스열에 따라 제어되어 부하를 구동하게 된다. 구체적으로 보면, 도 3에서 보이고 있는 것처럼, 주제어기(10)내의 CPU(11)에서 발생된 게이트 펄스열 형태의 게이트 제어신호는 파이버 케이블과 송, 수신 광변환기(12,21)를 통하여 게이트구동기(20) 내의 게이트 펄스증폭기(22)에 입력 처리되어 각각의 직렬 사이리스터에 게이트 전압을 공급하게 된다.Thyristors, which are widely used in high-capacity power control devices, are driven by the control pulse train generated by the CPU to drive the load. Specifically, as shown in FIG. 3, the gate control signal in the form of a gate pulse string generated by the CPU 11 in the main controller 10 may be connected to the gate driver through the fiber cable and the transmission and reception optical converters 12 and 21. An input is processed to the gate pulse amplifier 22 in 20 to supply a gate voltage to each series thyristor.
이때, 직렬의 사이리스터의 동시 온에 의해서 그 사이리스터에 직렬로 접속된 부하 측에 부하전압(E2)이 걸리게 되어 부하가 구동되게 된다.At this time, the load voltage E2 is applied to the load side connected in series by the thyristors in series by simultaneous turning on the thyristors in series, and the load is driven.
또한 부하 구동라인 상에서 전압검출기(30)와 전류검출기(40)로 각각 상 전압과 상 전류를 픽업하여 상기 주제어기(10)에 되먹임 신호로 제공된다.In addition, the phase voltage and the phase current are picked up by the voltage detector 30 and the current detector 40 on the load driving line, respectively, and provided as a feedback signal to the main controller 10.
상기 게이트펄스증폭기(22)의 동작은 다음과 같다.The operation of the gate pulse amplifier 22 is as follows.
도 4에서 참고되는 바와 같이, 트랜스(T2)의 1차 측에는 펄스출력제한회로(50)의 출력으로 작동하게 되는 구동 트랜지스터(Q1)의 스위칭에 의한 입력전류가 임피던스매칭용 저항(R1)을 통하여 흐르게 되며, 상기 구동 트랜지스터(Q1)오프시의 역기전력은 제너다이오드(ZD1,ZD2)에 의해 프리휠링 되고저항(R2) 및 콘덴서(C1)에 의한 입력 노이즈흡수회로에서는 입력전압에 포함되는 노이즈 성분을 흡수하게 된다.As shown in FIG. 4, on the primary side of the transformer T2, an input current by switching of the driving transistor Q1, which operates as an output of the pulse output limiting circuit 50, is transferred through an impedance matching resistor R1. When the driving transistor Q1 is turned off, the counter electromotive force is freewheeled by the zener diodes ZD1 and ZD2, and in the input noise absorption circuit by the resistor R2 and the capacitor C1, the noise component included in the input voltage is removed. Will be absorbed.
상기 트랜스(T2)의 1차 측에 전류가 흐르게 됨으로써 그의 2차 측에 유기 되는 다수의 2차 전압은 정류회로와 노이즈 흡수회로를 거쳐 각각의 사이리스터(SCR1-SCRn)의 게이트 측에 게이팅 전압으로 인가된다.As the current flows to the primary side of the transformer T2, a plurality of secondary voltages induced on the secondary side are gated to the gate side of each thyristor SCR1-SCRn through a rectifying circuit and a noise absorbing circuit. Is approved.
이때, 상기 임피던스 매칭용 저항(R1)의 양단간에 나타나는 전압은 상기 사이리스터의 이상여부에 따라 변하게 되는데, 만일 다수의 사이리스터 중 어느 하나에서 이상이 발생되었다면 그때에는 2차 출력전류에 변동이 나타나게 되고 바로 입력전류에도 변화가 나타나게 된다. 즉, 사이리스터의 비정상상태는 그대로 입력 측에 반영되어 상기 저항(R1)에 흐르는 전류의 변화로 인하여 그의 양단간 전압에 변화가 나타나게 된다.At this time, the voltage appearing between the both ends of the impedance matching resistor (R1) is changed depending on whether or not the thyristors are abnormal. If any one of a plurality of thyristors is generated, then the secondary output current changes immediately Changes will also occur in the input current. That is, the abnormal state of the thyristors is reflected on the input side as it is, due to the change in the current flowing through the resistor (R1) is a change in the voltage between both ends.
이러한 저항(R1)의 양단간 전압변화는 연산증폭기(OP0)의 입력변동검출회로에서 검출되어 상기 펄스출력제한회로(50)로 피이드백 되어 기준 설정치와 비교되게 된다. 여기에서 검출신호 값이 설정변동폭 이상일 경우에는 상기 펄스출력제한회로(50)의 출력을 차단시켜 각각의 사이리스터에 게이트 전압이 공급되는 것을 중단시키게 된다.The voltage change between both ends of the resistor R1 is detected by the input variation detection circuit of the operational amplifier OP0 and fed back to the pulse output limiting circuit 50 to be compared with a reference set value. If the detection signal value is greater than or equal to the set variation range, the output of the pulse output limiting circuit 50 is cut off to stop the supply of the gate voltage to each thyristor.
상기 펄스출력제한회로(50)의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the pulse output limiting circuit 50 will be described below.
도 5에서 참고되는 것처럼, 입력전압변동검출신호(V_Rnew)와 게이트펄스제어신호(V_GATE)는 저항(R8-R10) 및 연산증폭기(OP1)로 구성된 감시회로(60)에서 두 신호의 차를 증폭하여 입력변동 여부를 감시한다.As shown in FIG. 5, the input voltage fluctuation detection signal V_Rnew and the gate pulse control signal V_GATE amplify the difference between the two signals in the monitoring circuit 60 composed of the resistors R8-R10 and the operational amplifier OP1. To monitor input fluctuations.
상기 감시회로(60)의 입력변동 성분값 출력은 저항(R11, R12)과 콘덴서(C4)로 구성된 필터회로(70)를 거치게 되면서 검출성분 값에 포함된 불필요한 노이즈성 신호가 제거된다. 이것은 회로동작의 신뢰성을 향상시킨다.The input variable component value output of the monitoring circuit 60 passes through the filter circuit 70 composed of the resistors R11 and R12 and the capacitor C4, thereby removing unnecessary noise signals included in the detected component values. This improves the reliability of the circuit operation.
상기 필터회로를 거친 입력변동성분에 해당하는 신호는 비교회로(80)의 각각 제1,2 연산증폭기(OP2,OP3)의 인버팅단자(-)와 넌인버팅단자(+)에 입력되어 이들 제1,2 연산증폭기(OP2,OP3)의 반대 극성단자로 입력되는 상, 하한 설정값(Vref_a, Vref_b)의 크기에 비교된다. 이에 따라 현재 검출되고 있는 입력 값의 변동이 사전에 정한 상한 설정값 또는 하한 설정값을 초과하는지 여부가 비교되어 출력된다.The signal corresponding to the input variation component passed through the filter circuit is input to the inverting terminal (-) and the non-inverting terminal (+) of the first and second operational amplifiers OP2 and OP3 of the comparison circuit 80, respectively. Compared to the magnitudes of the upper and lower set values Vref_a and Vref_b inputted to the opposite polarity terminals of the first and second operational amplifiers OP2 and OP3. This compares and outputs whether the variation of the currently detected input value exceeds a predetermined upper limit or lower limit set value.
상기 비교회로(80)의 제1,2 연산증폭기(OP2,OP3)의 출력은 노어게이트(G1)에서 노어링 된다. 따라서 입력변동이 상한 값 또는 하한 값중 어느 쪽을 초과하게 되는 경우에는 상기 노어게이트(G1)의 출력은 반전되어 R-S타입 플립플롭(F1)의 세트단(S)의 입력레벨을 반전시키게 된다.The outputs of the first and second operational amplifiers OP2 and OP3 of the comparison circuit 80 are knocked at the NOR gate G1. Therefore, when the input variation exceeds either the upper limit value or the lower limit value, the output of the NOR gate G1 is inverted to invert the input level of the set terminal S of the R-S type flip-flop F1.
상기 R-S 플립플롭(F1)은 세트단의 입력레벨이 반전되어 입력되면 당시 출력단(Q)의 레벨 값을 반전 래치 시켜 출력하게 된다. 이러한 플립플롭(F1)의 출력 값은 앤드게이트(G2)에서 게이트펄스제어신호(V_GATE)와 함께 앤드링 되어 상기 구동 트랜지스터(Q1)의 베이스 드라이브를 위한 최종 펄스출력제한신호로 출력된다.When the input level of the set terminal is inverted and input, the R-S flip-flop F1 inverts and outputs the level value of the output terminal Q at the time. The output value of the flip-flop F1 is ANDed together with the gate pulse control signal V_GATE at the AND gate G2, and is output as a final pulse output limit signal for the base drive of the driving transistor Q1.
가령, 게이트 펄스용 트랜스(T2)의 1차 측에 흐르는 전류가 정상의 범위를 넘어서는 경우 상기 R-S 플립플롭(F1)의 출력은 로우레벨이 되고 이에 따라 스위칭 소자인 구동 트랜지스터(Q1)의 베이스 구동 신호의 발생을 차단시켜 게이트 펄스용트랜스의 1차 전압(입력전압)공급을 차단시킨다.For example, when the current flowing to the primary side of the gate pulse transformer T2 exceeds the normal range, the output of the RS flip-flop F1 is at a low level, thereby driving the base of the driving transistor Q1 as a switching element. The generation of the signal is interrupted to cut off the supply of the primary voltage (input voltage) of the gate pulse transformer.
이러한 감시회로(60)의 입력파형과 출력파형을 도 6a 내지 도 6c에서 보이고 있는데, 도 6a는 사이리스터가 정상상태일 때의 각부위 파형을, 도 6b는 사이리스터 및 게이트 구동회로가 오픈된 경우에서의 각 부위별 파형을, 그리고 도 6c는 사이리스터 및 게이트 구동회로가 단락된 경우에서의 각 부위별 파형을 보이고 있다.6A to 6C show an input waveform and an output waveform of the supervisor circuit 60. FIG. 6A shows each waveform when the thyristors are in a steady state, and FIG. 6B shows the thyristors and gate driving circuits open. Figure 6c shows the waveform of each part of Figure 6c shows the waveform of each part in the case where the thyristors and gate driving circuit is short-circuited.
본 발명은 게이트 펄스가 동작하는 펄스열(pulse train)의 처음 펄스에서부터 감지 및 차단이 가능하며 사이리스터나 구동회로에서 사고가 발생한 경우 즉시 1차측 전압을 차단하여 직렬 연결된 전체 사이리스터로 고장이 파급되는 것을 차단한다.The present invention can detect and block from the first pulse of the pulse train in which the gate pulses operate, and in the event of an accident in the thyristor or the driving circuit, the primary voltage is cut off immediately to prevent the failure from spreading to the entire thyristor connected in series. do.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 부하 제어용 직렬 사이리스터 회로에서 다수의 사이리스터 소자중 어느 하나에서 이상이 발생한 경우 그 이상발생 초기에 모든 사이리스터의 게이팅 펄스의 출력을 신속하게 제어함으로써 다른 사이리스터로 이상상태가 파급되는 것을 방지하는 효과를 가져온다.As described above, in the load control series thyristor circuit, when an abnormality occurs in any one of a plurality of thyristor elements, the abnormal state propagates to other thyristors by controlling the output of the gating pulses of all the thyristors at an early stage. It has the effect of preventing it from becoming.
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