RU2152679C1 - Thyristor converter protective device - Google Patents
Thyristor converter protective device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2152679C1 RU2152679C1 RU96100856/09A RU96100856A RU2152679C1 RU 2152679 C1 RU2152679 C1 RU 2152679C1 RU 96100856/09 A RU96100856/09 A RU 96100856/09A RU 96100856 A RU96100856 A RU 96100856A RU 2152679 C1 RU2152679 C1 RU 2152679C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- thyristor
- inputs
- thyristors
- control
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматизации управления тиристорным преобразователем в аварийных режимах работы. The invention relates to electrical engineering and is intended to automate the control of a thyristor converter in emergency operation.
Известно устройство, содержащее датчик тока, предназначенный для установки на входе преобразователя и подключенный через первый пороговый элемент к исполнительному элементу, датчик напряжения, предназначенный для подключения входом к выходу преобразователя, второй пороговый элемент с двумя входами, выполненными на основе интегратора, причем один и другой входы порогового элемента подключены соответственно к выходам датчиков тока и напряжения, а выход второго порогового элемента подключен к выходу исполнительного элемента [1]. A device is known that contains a current sensor designed to be installed at the input of the converter and connected through the first threshold element to the actuator, a voltage sensor designed to connect the input to the output of the converter, a second threshold element with two inputs made on the basis of an integrator, one of which the inputs of the threshold element are connected respectively to the outputs of the current and voltage sensors, and the output of the second threshold element is connected to the output of the actuator [1].
В этом устройстве защиты исполнительный орган срабатывает только после превышения током короткого замыкания определенной величины, что связано с длительностью протекания аварийного тока и его влиянием на надежность работы элементов преобразователя. Такой способ защиты предопределяет выбор полупроводниковых приборов с большим коэффициентом запаса по токовой нагрузке и влечет за собой увеличение габаритов и стоимости преобразователя. In this protection device, the actuator is activated only after the current exceeds a short circuit of a certain value, which is associated with the duration of the emergency current and its effect on the reliability of the converter elements. This method of protection determines the choice of semiconductor devices with a large safety factor for the current load and entails an increase in the size and cost of the converter.
Известно другое устройство защиты при коротком замыкании преобразователя мощности постоянного тока в мощность переменного тока, содержащее один источник постоянного тока, два полупроводниковых инвертора, подключенных через фильтры к общим шинам источника питания. В цепи конденсаторов фильтров включены датчики тока. С каждым инвертором со стороны источника питания соединен короткозамыкатель. При возникновении замыкания по крайней мере в одном инверторе соответствующий датчик тока вырабатывает сигнал, благодаря чему срабатывают все короткозамыкатели, которые закорачивают входы инверторов и размыкают автоматический выключатель, который отключает преобразователь от источника постоянного тока [2]. Another device is known for short-circuiting a DC-to-AC power converter containing one DC source, two semiconductor inverters connected through filters to common buses of the power source. Current sensors are included in the filter capacitor circuit. A short circuit is connected to each inverter on the power supply side. If a short circuit occurs in at least one inverter, the corresponding current sensor generates a signal, due to which all short circuits are activated, which short-circuit the inverter inputs and open the circuit breaker, which disconnects the converter from the DC source [2].
Существенным недостатком такого вида защиты является введение дополнительного быстродействующего силового устройства для шунтирования преобразователя со стороны источника питания. A significant drawback of this type of protection is the introduction of an additional high-speed power device for shunting the converter from the power source.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство защиты тиристорного преобразователя, реализующего способ, при котором контролируют время одновременного протекания тока через выключаемый и вступающий в работу вентили, содержащее датчики контроля проводящего состояния тиристоров, состоящие из датчика тока и последовательно включенного с ним компаратора, подключаемые своими выходами ко входам первого элемента совпадения, второй элемент совпадения, входы которого через одновибратор и элемент НЕ соединены с выходом первого элемента совпадения, а выход второго элемента совпадения соединен с входом формирователя импульсов [3]. Closest to the technical nature of the claimed device is a thyristor converter protection device that implements a method in which the time of simultaneous current flow through a turn-off and commissioning valve is controlled, which contains sensors for monitoring the conductive state of thyristors, consisting of a current sensor and a comparator connected in series with it, connected its outputs to the inputs of the first element of coincidence, the second element of coincidence, the inputs of which through a single-shot and the element are NOT connected to Exit first matching element and second matching element output coupled to an input of the pulse shaper [3].
Основным недостатком этого устройства является то, что наряду с эффективностью использования для мостовых трехфазных схем инверторов и тиристорных выпрямителей, оно не может быть применено в инверторах напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока с импульсной коммутацией тиристоров колебательным LC контуром. The main disadvantage of this device is that, along with the efficiency of using inverters and thyristor rectifiers for bridge three-phase circuits, it cannot be used in inverters of DC voltage to AC voltage with pulsed switching of thyristors by an oscillatory LC circuit.
Задачей изобретения является повышение надежности защиты инверторов напряжения с импульсной коммутацией тиристоров в предельно допустимых режимах работы. The objective of the invention is to increase the reliability of protection of voltage inverters with pulse switching of thyristors in the maximum permissible operating modes.
Поставленная задача достигается тем, что в устройство для защиты тиристорного преобразователя, содержащее датчики контроля проводящего состояния тиристоров, состоящие из датчика тока и последовательно включенного с ним компаратора, подключенные своими выходами к формирователю импульсов, введен элемент ИЛИ, соединенный входами с выходами первого и второго элементов совпадения, а выходом - с входом триггера, подключенного выходом к первым входам первого и второго формирователей импульсов управления, вторые входы которых соединены с выходами датчиков контроля проводящего состояния тиристоров противоположных плеч, а третьи входы - первого формирователя импульсов управления с выходом генератора частоты и второго с выходом инвертора сигнала генератора частоты, первые входы первого и второго элементов совпадения соединены с выходами датчиков контроля проводящего состояния тиристоров контролируемых плеч, а их вторые входы - соответственно с выходом инвертора сигнала генератора частоты и генератора частоты. Датчик контроля проводящего состояния тиристора включает в себя последовательно соединенные элементы - датчик тока в цепи обратного диода тиристора, компаратор, другой триггер, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов управления. This object is achieved by the fact that in the device for protecting the thyristor converter containing sensors for monitoring the conductive state of the thyristors, consisting of a current sensor and a comparator connected in series with it, connected to the pulse former by its outputs, an OR element is introduced, connected by inputs to the outputs of the first and second elements coincidence, and the output - with the input of the trigger connected by the output to the first inputs of the first and second control pulse shapers, the second inputs of which are connected to odes of sensors for monitoring the conductive state of thyristors of opposite arms, and the third inputs of the first driver of control pulses with the output of the frequency generator and the second with the inverter output of the signal of the frequency generator, the first inputs of the first and second matching elements are connected to the outputs of sensors for monitoring the conductive state of thyristors of the controlled arms, and their second inputs - respectively, with the output of the inverter signal of the frequency generator and frequency generator. The thyristor conductive state monitoring sensor includes serially connected elements - a current sensor in the thyristor reverse diode circuit, a comparator, another trigger, the second input of which is connected to the output of the control pulse shaper.
Включением в устройство элемента ИЛИ, выходным сигналом которого управляется триггер, налагающий запрет на работу формирователей импульсов управления тиристоров плеч, введение определенных связей элементов совпадения с другими элементами системы управления, обеспечивающих запрет на формирование импульсов управления тиристорами непроводящего плеча, позволяет повысить надежность работы инвертора напряжения с импульсной коммутацией тиристоров LC контуром в диапазоне рабочих нагрузок и обеспечивает защиту в предельно допустимых режимах. The inclusion of an OR element in the device, the output of which is controlled by a trigger that imposes a ban on the operation of drivers of impulses of control of thyristors of the arms, the introduction of certain connections of matching elements with other elements of the control system that provide a ban on the formation of impulses of control of thyristors of a non-conductive arm, can improve the reliability of the voltage inverter with pulsed switching of thyristors LC circuit in the range of working loads and provides protection in the maximum permissible mode max.
На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного устройства защиты; на фиг. 2 - временные диаграммы токов и напряжений в инверторе, поясняющие работу устройства защиты. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed protection device; in FIG. 2 is a timing diagram of currents and voltages in the inverter, explaining the operation of the protection device.
Структурная схема предложенного устройства защиты (фиг. 1) в допустимых режимах инвертора напряжения 1, состоящего из двух плеч тиристоров 2 и 3 с параллельно включенными им диодами 4 и 5, колебательного контура 6, трансформатора для питания нагрузки 7, фильтра-делителя напряжения 8, содержит датчики контроля 9, 10 проводящего состояния тиристоров, подключенные выходом через элементы 11, 12 совпадения ко входам элемента ИЛИ 13, выход которого подключен к S-входу триггера 14. R-вход триггера 14 соединен с выходом устройства автоматического запуска инвертора в работу. Выход триггера 14 соединен с первыми входами формирователей 15, 16 импульсов управления тиристорами соответственно 2, 3, вторые входы которых соединены - формирователя 15 импульсов управления тиристором 2 с выходом генератора 17 частоты, а формирователя 16 импульсов управления тиристором 3 с выходом инвертора 18 сигнала генератора 17 частоты, третий вход формирователя 15 импульсов управления тиристором 2 соединен с выходом датчика контроля 10 проводящего состояния тиристора 3, а формирователя 16 импульсов управления тиристором 3 - с выходом датчика контроля 9 проводящего состояния тиристора 2. Второй вход элемента 11 совпадения соединен с выходом инвертора 18 сигнала генератора 17 частоты, а элемента 12 совпадения - с выходом генератора 17 частоты. The block diagram of the proposed protection device (Fig. 1) in the permissible modes of the voltage inverter 1, consisting of two arms of thyristors 2 and 3 with diodes 4 and 5 connected in parallel to it, an oscillatory circuit 6, a transformer to power the load 7, a voltage divider filter 8, contains control sensors 9, 10 of the conductive state of the thyristors, connected by an output through the elements 11, 12 matches to the inputs of the element OR 13, the output of which is connected to the S-input of the trigger 14. The R-input of the trigger 14 is connected to the output of the inverter torah to work. The output of the trigger 14 is connected to the first inputs of the shapers 15, 16 of the thyristor control pulses 2, 3, respectively, the second inputs of which are connected - the shaper 15 of the thyristor 2 control pulses with the output of the frequency generator 17, and the shaper 16 of the thyristor control pulses 3 with the output of the inverter 18 of the generator signal 17 frequency, the third input of the shaper 15 pulses of control of the thyristor 2 is connected to the output of the control sensor 10 of the conductive state of the thyristor 3, and the shaper 16 pulses of control of the thyristor 3 is connected to the output of the sensor 9 ntrolya conducting state of the thyristor element 2. The second input 11 is connected to the coincidence output of the inverter 18, signal generator 17 frequency and the matching element 12 - with the output of the generator 17 frequency.
Датчик контроля проводящего состояния тиристора состоит из последовательно соединенных элементов - датчика 19 (20) тока, компаратора 21 (22), триггера 23 (24), причем S-вход триггера 23 (24) соединен с выходом компаратора 21(22), а R-вход - с выходом формирователя 15 (16) импульсов управления тиристором 2 (3). The thyristor conductive state monitoring sensor consists of series-connected elements - current sensor 19 (20), comparator 21 (22), trigger 23 (24), and the S-input of trigger 23 (24) is connected to the output of comparator 21 (22), and R -input - with the output of the shaper 15 (16) control pulses of the thyristor 2 (3).
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При подаче питания на систему управления тиристорами инвертора на выходах датчиков контроля 9, 10 проводящего состояния тиристоров устанавливается ноль и таким образом на входах формирователей 15, 16 импульсов управления остается запрет только с выхода триггера 14, который снимается после прихода сигнала по каналу 25 включения инвертора на вход триггера 14. С приходом положительной полуволны напряжения, например, с выхода генератора 17 частоты на вход формирователя 15 импульсов управления на его выходе появляется сигнал управления, которым включается тиристор 2 и одновременно этим сигналом на выходе датчика контроля 9 проводящего состояния тиристора устанавливается лог. 1, которой налагается запрет на прохождение сигнала через формирователь 16 импульсов управления. When power is supplied to the control system of the inverter thyristors, the outputs of the control sensors 9, 10 of the conducting state of the thyristors are set to zero, and thus at the inputs of the drivers 15, 16 of the control pulses there is a ban only from the output of the trigger 14, which is removed after the signal arrives on the inverter’s channel 25 to trigger input 14. With the arrival of a positive half-wave of voltage, for example, from the output of the frequency generator 17 to the input of the driver 15 of the control pulses, a control signal appears on its output, which includes thyristor 2 is operating and at the same time a log is set at the output of the control sensor 9 of the conducting state of the thyristor. 1, which prohibits the passage of the signal through the shaper 16 control pulses.
При открытии тиристора 2 первичная обмотка трансформатора 7 включается на напряжение емкости C1 фильтра 8. Одновременно происходит колебательный заряд коммутирующей емкости C через индуктивность L колебательного контура 6. При равенстве тока разряда емкости C и тока нагрузки, приведенного к первичной обмотке трансформатора 7, прекращается ток через тиристор 2 и дальнейший разряд емкости C происходит через обратный диод 4. Время протекания тока через обратный диод есть время, предоставляемое на восстановление запирающих свойств тиристора. С появлением тока в цепи диода 4 на выходе компаратора 21 устанавливается лог. 1, которой триггер 23 переводится в нулевое состояние на выходе, после чего разрешается прохождение сигнала управления с выхода формирователя 16 на тиристор 3. Далее схема работает аналогично рассмотренному выше. С открытием тиристора 3 к первичной обмотке трансформатора 7 прикладывается напряжение обратной полярности. When the thyristor 2 is opened, the primary winding of the transformer 7 is turned on by the voltage of the capacitance C1 of the filter 8. At the same time, the oscillating charge of the switching capacitance C through the inductance L of the oscillating circuit 6. At the same time, the discharge current of the capacitance C and the load current reduced to the primary winding of the transformer 7 are equal, the current through thyristor 2 and a further discharge of capacitance C occurs through the reverse diode 4. The time the current flows through the reverse diode is the time allowed to restore the blocking properties of the thyristor. With the advent of current in the circuit of the diode 4 at the output of the comparator 21, a log is set. 1, by which the trigger 23 is brought to the zero state at the output, after which the control signal is allowed to pass from the output of the driver 16 to the thyristor 3. Further, the circuit works similarly to the one considered above. With the opening of the thyristor 3, a voltage of reverse polarity is applied to the primary winding of the transformer 7.
В режиме работы инвертора напряжения, когда ток через диод какого-либо из плеч в процессе принудительной коммутации близок к нулю, что свидетельствует от отсутствии времени на восстановление вентильных свойств тиристора, на выходе датчика контроля 9 или 10 проводящего состояния тиристора остается лог. 1, которая поступает на вход элемента 11 или 12 совпадения. С приходом в этот момент на второй вход элемента 11 или 12 совпадения положительной полуволны напряжения с выхода инвертора 18 сигнала или генератора 17 частоты, на его выходе формируется лог. 1, которая, проходя через элемент 13 ИЛИ, формирует на выходе триггера 14 сигнал запрета на формирование импульсов управления тиристорами 2 и 3 формирователями 15, 16. Таким образом при недопустимой нагрузке защита превентивно выключает из работы инвертор, предотвращая режим опрокидывания инвертора, сопровождаемый коротким замыканием источника постоянного напряжения. In the voltage inverter operation mode, when the current through the diode of any of the arms during the forced switching process is close to zero, which indicates that there is no time to restore the valve properties of the thyristor, a log remains at the output of the control sensor 9 or 10 of the conducting state of the thyristor. 1, which is input to the element 11 or 12 matches. With the arrival at this moment at the second input of the element 11 or 12, the coincidence of the positive half-wave of voltage from the output of the inverter 18 of the signal or generator 17 of the frequency, a log is generated at its output. 1, which, passing through the OR element 13, generates an inhibit signal at the output of trigger 14 to generate control pulses of thyristors 2 and 3 by the shapers 15, 16. Thus, with an unacceptable load, the protection will preventively turn off the inverter, preventing the inverter from tipping over, accompanied by a short circuit DC voltage source.
Временные диаграммы токов и напряжений на фиг. 2 поясняют работу защиты. Timing diagrams of currents and voltages in FIG. 2 explain the operation of protection.
Uу2, Uу3 - импульсы управления тиристорами 2 и 3 соответственно;
i2, i3, i4, i5 - токи в цепи тиристоров 2 и 3, диодов 4 и 5 соответственно;
iк - ток колебательного контура.U у2 , U у3 - control pulses of thyristors 2 and 3, respectively;
i 2 , i 3 , i 4 , i 5 - currents in the circuit of thyristors 2 and 3, diodes 4 and 5, respectively;
i to - current oscillatory circuit.
В промежутке времени с t1 по t5 характер сигналов соответствует нормальной работе инвертора. В момент времени t'5 произошел наброс нагрузки, что привело к возрастанию тока через тиристор 2, в результате чего к моменту времени t6 не появился ток в цепи диода 4.In the period from t 1 to t 5 the nature of the signals corresponds to the normal operation of the inverter. At time t ' 5, a load surge occurred, which led to an increase in current through thyristor 2, as a result of which, at time t 6, no current appeared in the circuit of diode 4.
В результате этого защитой наложен запрет на формирование импульса управления Uу3 тиристора 3 и тем самым предотвращен режим одновременного протекания тока по тиристорам 2 и 3, т.е. режим короткого замыкания источника питания.As a result of this, the protection prohibited the formation of a control pulse U у3 of thyristor 3 and thereby prevented the simultaneous flow of current through thyristors 2 and 3, i.e. power supply short circuit mode.
Сущность предложенного технического решения не изменится, если устройство реализовать программно на микропроцессорной базе. The essence of the proposed technical solution will not change if the device is implemented in software on a microprocessor basis.
Источники информации:
1. А. с. N 1644281 СССР. Устройство для защиты полупроводникового преобразователя/ В.М.Катунин, А.С.Шелепов и Ю.И.Гольмаков. - Опубл. 1991, Бюл. N 15.Sources of information:
1. A. p. N 1644281 of the USSR. Device for protecting a semiconductor converter / V.M.Katunin, A.S. Shelepov and Yu.I. Golmakov. - Publ. 1991, Bull. N 15.
2. Заявка N 60-4654 Япония. Устройство защиты при коротком замыкании преобразователя мощности/Заявитель К.К.Тосиба - Опубл. 1985, N 7-117. 2. Application N 60-4654 Japan. Short-circuit protection device of a power converter / Applicant KK Toshiba - Publ. 1985, N 7-117.
3. А.с. N 577604 СССР. Способ защиты тиристорного преобразователя/ Н.М. Канашев, А.С.Колупаев, В.Т.Разгонов и А.В.Юрусов. - Опубл. 1977, Бюл. N 39. 3. A.S. N 577604 of the USSR. The method of protection of a thyristor converter / N.M. Kanashev, A.S. Kolupaev, V.T. Razgonov and A.V. Yrusov. - Publ. 1977, Bull. N 39.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96100856/09A RU2152679C1 (en) | 1996-01-15 | 1996-01-15 | Thyristor converter protective device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96100856/09A RU2152679C1 (en) | 1996-01-15 | 1996-01-15 | Thyristor converter protective device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96100856A RU96100856A (en) | 1998-03-20 |
| RU2152679C1 true RU2152679C1 (en) | 2000-07-10 |
Family
ID=20175799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96100856/09A RU2152679C1 (en) | 1996-01-15 | 1996-01-15 | Thyristor converter protective device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2152679C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU171204U1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-05-24 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Semiconductor Converter Protection Device |
-
1996
- 1996-01-15 RU RU96100856/09A patent/RU2152679C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU171204U1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-05-24 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Semiconductor Converter Protection Device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2110020C (en) | Isolator surge protector for dc isolation and ac grounding of cathodically protected systems | |
| US4574341A (en) | Current supply apparatus for an A.C. consumer | |
| US4720776A (en) | DC bus shorting apparatus and method for polyphase AC inverter | |
| JP2018057105A (en) | Semiconductor drive device and power converter using the same | |
| US4351014A (en) | Solid state self-checking relay | |
| US4674021A (en) | Static inverter with an overcurrent circuit upon a short circuit | |
| CA1177535A (en) | Selective commutation for an inverter | |
| RU2152679C1 (en) | Thyristor converter protective device | |
| US4019117A (en) | Circuit arrangement for an inverter | |
| US5859769A (en) | Piloting system for electric inverter | |
| US3611111A (en) | Inverter commutation voltage limiter | |
| US3699390A (en) | Electronic sequential switch | |
| CA1118492A (en) | Traction motor current control apparatus | |
| EP0055684B1 (en) | Inverter with individual commutation circuit | |
| EP0007920B1 (en) | Auxiliary commutation circuit for an inverter | |
| SU1138879A1 (en) | Device for overvoltage protection of direct frequency converter | |
| WO2003044922A2 (en) | Short-circuit current limiter for short-circuit protection in alternating current circuits | |
| SU1379780A1 (en) | Device for protecting power supplies against accidental variations of input voltage | |
| SU1576971A1 (en) | Device for protection of self-excited voltage inverter | |
| SU1070680A1 (en) | Frequency converter control device | |
| SU1443090A1 (en) | Device for controlling thyristor rectifier of static reactive power compensator | |
| SU1467659A1 (en) | Protection device for self-excited voltage invertor | |
| SU1504715A1 (en) | Method and apparatus for protecting three-phase consumer from asymmetrical modes | |
| SU452908A1 (en) | Device to protect the reverse thyristor converter from disruption of the inverter | |
| SU1304162A1 (en) | Rectifier d.c.electric drive |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050116 |