RU2372707C2 - Гасящее устройство для преобразовательного моста с возвратом энергии - Google Patents

Гасящее устройство для преобразовательного моста с возвратом энергии Download PDF

Info

Publication number
RU2372707C2
RU2372707C2 RU2007105491/09A RU2007105491A RU2372707C2 RU 2372707 C2 RU2372707 C2 RU 2372707C2 RU 2007105491/09 A RU2007105491/09 A RU 2007105491/09A RU 2007105491 A RU2007105491 A RU 2007105491A RU 2372707 C2 RU2372707 C2 RU 2372707C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bridge
voltage
quenching
circuit
diodes
Prior art date
Application number
RU2007105491/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007105491A (ru
Inventor
Томас БИРИБАУЭР (AT)
Томас БИРИБАУЭР
Франц ХАКЛЬ (AT)
Франц ХАКЛЬ
Вильфрид ХОФМЮЛЛЕР (AT)
Вильфрид ХОФМЮЛЛЕР
Хайнц ПИХОРНЕР (AT)
Хайнц ПИХОРНЕР
Вильхельм РИЧЕЛЬ (AT)
Вильхельм РИЧЕЛЬ
Франц ВЕРЕР (AT)
Франц ВЕРЕР
Original Assignee
Сименс Аг Эстеррайх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Аг Эстеррайх filed Critical Сименс Аг Эстеррайх
Publication of RU2007105491A publication Critical patent/RU2007105491A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2372707C2 publication Critical patent/RU2372707C2/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/09—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against over-voltage; against reduction of voltage; against phase interruption
    • 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
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of ac power input into dc 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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of ac power input into dc 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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • 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
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • 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
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/281—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices the DC motor being operated in four quadrants

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Knitting Machines (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразовательных мостах (SRB) с возвратом энергии. Гасящее устройство входит в состав преобразовательного моста, управляемого от синхронной с сетью управляющей схемы (AST) отпирающими импульсами и своими тремя входами (1U1, 1V1, 1W1) подключенного к фазам (U, V, W) сети трехфазного тока. Оба выхода (1С1, 1D1) моста ведут к электродвигателю (МОТ) постоянного тока, который в генераторном режиме возвращает энергию через мост в сеть трехфазного тока. Гасящее устройство выполнено с возможностью управления от блока (ALE) срабатывания, который выполнен для подачи импульсов срабатывания в зависимости от контроля электрических и временных величин. Гасящее устройство (LOV) содержит для каждой половины (V11, V13, V15; V11′, V13′, V15′, V14, V16, V12; V14′, V16′, V12′) моста гасящий конденсатор (С1, С2), заряжаемый посредством зарядной схемы (R1, S1, R2, S2; R3, S3, R4, S4) до определенного гасящего напряжения, при этом гасящие конденсаторы (С1, С2) в случае гашения выполнены с возможностью подключения с помощью управляемых от блока (ALE) срабатывания выключателей (V31, V32, V39; V34, V33, V40) к половинам моста. 19 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к гасящему устройству для преобразовательного моста с возвратом энергии, причем управляемый от синхронной с сетью управляющей схемы отпирающими импульсами преобразовательный мост своими тремя входами подключен к фазам сети трехфазного тока, а оба выхода моста ведут к электродвигателю постоянного тока, который в генераторном режиме возвращает энергию через мост в сеть трехфазного тока, а гасящее устройство выполнено с возможностью управления от блока срабатывания, который выполнен для подачи импульсов срабатывания в зависимости от контроля электрических и временных величин.
У сетевых преобразователей тока, описанных, например, в АТ 404414 В заявителя, помехи в характеристике напряжения или тока, в частности перенапряжения и/или ошибки коммутации, могут привести к разрушению дорогих тиристоров или выключателей такого моста.
Точнее говоря, у сетевых преобразователей тока возникает принципиальная проблема опрокидывания инвертора в режиме возврата энергии. При этом при посадке напряжения сети и достаточном постоянном напряжении, например, соответствующем напряжении якоря электродвигателя, возникает сверхток, который продолжает нарастать и больше не может быть погашен самим преобразователем тока. Тогда неизбежно происходит срабатывание предусмотренных, как правило, предохранителей, которые должны защищать тиристоры. Следствием этого является более длительный выход из строя преобразователя тока и питаемого им электродвигателя, поскольку требуется соответствующее время для замены предохранителей, выполненных обычно в виде быстродействующих полупроводниковых предохранителей. Поэтому предпринимались попытки создания различных, частично сложных устройств для ограничения и прерывания сверхтока или для предотвращения или контролируемого окончания опрокидывания инвертора, как это описано, например, в названном патенте заявителя.
Известны, например, быстродействующие выключатели постоянного тока, включенные в цепь постоянного тока. Если должно быть обеспечено их надежное функционирование, то дополнительно требуются управляемые дроссели для ограничения нарастания тока и соответственно значительные расходы, не говоря уже о проблематичном расчете и регулярном для надежного функционирования обслуживании.
Известны также другие способы непосредственного гашения тиристоров гасящими конденсаторами, например гашение только одной из обеих половин преобразовательного моста одним конденсатором, причем ток электродвигателя вплоть до полного уменьшения до нуля еще полностью нагружает вентили второй половины моста, из-за чего защита возможна не во всех случаях. Аналогичным является гашение обеих половин моста двумя конденсаторами с соответствующим ограничением напряжения параллельно им, что, однако, вызывает перенапряжение на электродвигателе. Названные способы не защищают, кроме того, от перенапряжения при разрыве связи с сетью, в случае если между сетью и преобразовательным мостом включен трансформатор.
Задача изобретения заключается в создании гасящего устройства, которое было бы способно гасить тиристоры преобразователя тока с возвратом энергии настолько быстро, чтобы предвключенные тиристорам по отдельности или в целом преобразователю тока полупроводниковые предохранители в случае, в частности, опрокидывания инвертора защищали от расплавления или предварительного повреждения (старения). При наличии предохранителей не должен достигаться интеграл их плавления (i2t), а в режиме работы без предохранителей не должен достигаться защитный показатель (i2t) тиристоров. Кроме того, гасящее устройство должно защищать преобразователь тока от перенапряжений, которые возникают, в частности, при разрывах связи с сетью, прежде всего, в режиме работы с трансформатором, что является часто причиной ошибок коммутации и приводит вследствие этого к разрушению тиристоров.
Эта задача решается посредством гасящего устройства описанного выше рода за счет того, что согласно изобретению гасящее устройство содержит для каждой половины моста гасящий конденсатор, заряжаемый посредством зарядной схемы до определенного гасящего напряжения, и гасящие конденсаторы в случае гашения выполнены с возможностью подключения к половинам моста с помощью управляемых от блока срабатывания выключателей.
В одном предпочтительном варианте предусмотрено, что в соединениях гасящих конденсаторов с подключенными к фазам сети точками моста дополнительно к управляемым выключателям в шестипульсную мостовую схему включены диоды. При этом гасящие конденсаторы выполнены с возможностью зарядки через диоды или подключаемые резисторы. Таким образом, зарядка гасящих конденсаторов возможна без больших дополнительных затрат.
Далее целесообразно предусмотрено, что в соединении гасящего устройства с точками моста со стороны постоянного напряжения включены коммутирующие дроссели, которые ограничивают скорость нарастания тока в процессе коммутации.
Целесообразно также, если гасящее устройство содержит для ограничения напряжения защитный конденсатор, параллельно которому включен ограничитель напряжения, причем гасящий конденсатор выполнен с возможностью подключения через управляемые выключатели к выходу постоянного напряжения моста. За счет этого сами компоненты гасящего устройства и электродвигатель защищены от недопустимых перенапряжений.
При этом защитный конденсатор может быть выполнен с возможностью подключения через мостовую схему из управляемых выключателей к выходу постоянного напряжения преобразовательного моста выборочно так, что независимо от полярности выхода постоянного напряжения или напряжения на зажимах электродвигателя полярность защитного конденсатора и ограничителя напряжения не изменяется.
В одном предпочтительном варианте ограничитель напряжения выполнен в виде резистивного чоппера, т.е. нагрузочный резистор в соответствии со скоростью уничтожения энергии постоянно подключается и отключается.
Если защитный конденсатор через два диода постоянно подключен к стороне постоянного напряжения шести включенных в мостовую схему диодов, то могут быть ограничены любые идущие от сети перенапряжения.
Целесообразно, если точки переменного напряжения преобразовательного моста соединены с входами шести включенных в мостовую схему диодов через индуктивности. Такие индуктивности, которые могут быть образованы либо воздушными катушками, либо паразитными индуктивностями (проводов), препятствуют слишком быстрым нарастаниям токов, которые могли бы разрушить выключатели моста.
Гасящее устройство особенно пригодно, если преобразователи тока представляют собой тиристоры.
Изобретение с другими своими преимуществами более подробно поясняется ниже на примере его осуществления, изображенном на чертеже. На нем в виде блок-схемы представлен управляемый управляющей схемой преобразовательный мост для питания электродвигателя постоянного тока вместе с гасящим устройством с соответствующим устройством срабатывания.
Как видно из чертежа, три фазы U, V, W сети трехфазного тока подключены через коммутирующие дроссели Lu, Lv, Lw к стороне трехфазного тока преобразовательного моста SRB. При этом обычно в каждую фазу включен сетевой предохранитель (не показан), описанный, например, в АТ 404414 В в сочетании с фиг. 2. Управляемые выпрямительные выключатели V11, …, V16 и V21, …, V26 выполнены в виде тиристоров или сопоставимых элементов.
Для обоих мостов предусмотрено управляющее устройство AST, обеспечивающее синхронное с сетью отпирание тиристоров. За счет сдвига моментов отпирания может известным образом происходить регулирование частоты вращения или момента. К управляющей схеме AST подают три фазовых напряжения сети и напряжение на зажимах электродвигателя, а также через два трансформатора тока Wu, Ww - фазовые токи, чтобы в распоряжении имелась информация о регулировании и управлении преобразовательным мостом.
Оба зажима 1С1, 1D1 постоянного тока моста SRB ведут к электродвигателю постоянного тока МОТ, который в генераторном режиме работы через мост, состоящий из выключателей V11, …, V16, возвращает энергию в сеть трехфазного тока. Здесь следует заметить, что в связи с изобретением интерес представляет только генераторный режим работы (поток энергии в сеть). Также другой мост V21, …, V26 может работать с возвратом энергии, если ЭДС электродвигателя приложена обратной (требует реверсирования направления вращения). Для простоты здесь рассматривается случай, когда мост, состоящий из выключателей V11, …, V16, также выполнен с возможностью возврата энергии. В только что запитанном мосту, все равно каком, не может возникнуть проблема, требующая вмешательства в смысле гашения. Конкретно при посадке напряжения сети в запитанном мосту происходит спад тока. Для дальнейшего понимания следует напомнить о том, что можно представить эквивалентную схему в виде последовательной схемы из ЭДС электродвигателя, индуктивности Lanker якоря и резистора Ranker якоря. Выходной ток моста SRB соответствует обозначенному току Imotor электродвигателя.
Выполненное и действующее в смысле изобретения гасящее устройство LOV содержит для каждой половины V11, V13, V15 и V14, V16, V12 моста (при обратной ЭДС для V21, V23, V25 и V24, V26, V22) гасящий конденсатор соответственно С1 и С2, каждый из которых, как сказано ниже, заряжается до обозначенной полярности. Положительный и отрицательный полюсы конденсаторов С1, С2 соединены через тиристоры V31, V32 и V34, V33 с выводами 1C1, 1D1 постоянного напряжения преобразовательного моста SRB, в данном случае через коммутирующие дроссели L1, L2. Отрицательный полюс С1 и положительный полюс С2 соединены через тиристор V39 и три диода V41, V43, V45 и через тиристор V40 и три диода V44, V46, V42 с выводами 1U1, 1V1, 1W1 переменного тока преобразовательного моста SRB. Обозначенные в соединениях дроссели Lsu, Lsv, Lsw ограничивают нарастание тока; речь может идти о воздушных катушках или паразитных индуктивностях (проводов).
Гасящее устройство содержит далее защитный конденсатор С3, параллельно которому включен ограничитель напряжения SBG. Отрицательный полюс защитного конденсатора С3 через тиристоры V35, V36, а положительный полюс через тиристоры V38, V37 соединены с зажимами 1C1, 1D1 постоянного напряжения моста SRB. Следует отметить, что в противоположность гасящим конденсаторам С1, С2 защитный конденсатор С3 всегда нагружен напряжением той же полярности и что тиристоры V35, …, V38 могут быть заменены также диодами, в случае если сумма зарядных напряжений С1, С2 меньше предварительного напряжения на С3.
Сторона постоянного напряжения включенных в мостовую схему диодов V41, …, V46 через диоды V47, V48 соединена с входом ограничителя напряжения SBG и с защитным конденсатором С3. В процессе гашения они обеспечивают спад тока в коммутирующих дросселях, а в нормальном режиме работы преобразовательных мостов (в режиме электродвигателя и в генераторном режиме) - прием переходных перенапряжений из сети и пики коммутируемого напряжения от самого преобразователя тока.
Прежде всего следует пояснить процесс гашения (для указанной на чертеже полярности ЭДС электродвигателя), причем предполагаются заряженные гасящие конденсаторы С1, С2. Их зарядка поясняется ниже.
При отпирании гасящих тиристоров V31, V33 и V39, V40 посредством блока срабатывания ALE токи коммутируют как от верхнего полумоста V11, V13, V15 в конденсатор С1, так и от нижнего полумоста V14, V16, V12 в конденсатор С2, в результате чего все токи в преобразователе V11, …, V16 сразу же гасятся. Одновременно с подачей гасящих импульсов (отпирающие импульсы для гасящих тиристоров) блокируются также отпирающие импульсы для моста SRB.
На конденсаторах С1, С2 происходит размах напряжений за счет тока электродвигателя, пока он через отпертые незадолго до этого тиристоры V35, V37 не будет коммутирован во включенный в ограничитель напряжения SBG конденсатор С3. Если же напряжение на С3 еще не достигло уровня ограничения ограничителя SBG, то он заряжается током электродвигателя. Следует отметить здесь, что через тиристоры V32, V34, V36, V38 токи протекают только при обратной ЭДС электродвигателя.
Ниже следует более подробно остановиться на ограничителе напряжения SBG и его функции, причем предполагается, что напряжение электродвигателя (напряжение на зажимах электродвигателя или прибора) за счет процесса гашения кратковременно, примерно на 1 мс, меняет полярность. По достижении первоначального напряжения электродвигателя его ток слегка нарастает по сравнению с начальным значением в момент гашения. Ток в индуктивности якоря электродвигателя сначала за счет более высокого напряжения спадает до нуля, и это напряжение должно регулироваться ограничителем напряжения SBG в смысле ограничения до максимального значения.
Ограничение происходит известным образом посредством управляемого подключения нагрузочных резисторов к входным зажимам ограничителя SBG и тем самым к защитному конденсатору С3. Нагрузочные резисторы подключаются в зависимости от величины напряжения с разным тактом, причем электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию. Де факто имеет место, например, двухточечный регулятор примерно с 10% гистерезиса, который включает и выключает нагрузочные резисторы. Для обеспечения более высокого суммарного гасящего напряжения ограничитель напряжения SBG может быть подключен только во время размаха конденсаторов С1, С2 через тиристоры V35, …, V38. Здесь могут использоваться также четыре диода, однако поскольку они неизбежно образуют мостовой выпрямитель с конденсатором С3, названное суммарное гасящее напряжение в начале выпрямления превысило бы значение моментального напряжения конденсатора С3 и вызвало бы значительный (неограниченный/разрушающий) импульс тока. Поэтому используются четыре тиристора, отпираемых приблизительно в момент прохождения напряжений конденсаторов С1, С2 через нуль. Тогда опасность устранена, поскольку ток электродвигателя, который, как уже сказано, коммутирует в ограничитель, задан (или в некотором роде постоянный). Названный защитный конденсатор С3 при использовании другого ограничителя SBG может также отпасть, причем здесь рассматривались бы, например, зависимые от напряжения резисторы или стабилитроны.
Ограничитель напряжения SBG, однако, постоянно подключен через уже названные диоды V47, V48 к диодному мосту V41, …, V46. Это позволяет ограничить также все идущие от сети перенапряжения. Например, значительные перенапряжения могут возникнуть при отключении предвключенного трансформатора под нагрузкой. Об этом более подробно говорится ниже.
Во избежание длительной мощности потерь на названных резисторах ограничителя напряжения SBG последний может содержать дополнительный выключатель с немного более низким порогом напряжения, у которого тактованные («чопанутые») резисторы или резистор имеют/имеет существенно более высокое значение сопротивления, чем названные значения ограничителя напряжения.
Здесь следует заметить, что, например, у одного практического варианта чопанутый резистор имеет эффективно 250 мОм. Реализация осуществляется параллельно посредством выключателя из четырех биполярных транзисторов с изолированным затвором и посредством четырех резисторов по 1 Ом. Через каждый резистор в случае ограничения течет ток 900 А.
Оба гасящих конденсатора С1, С2 должны быть заряжены до части - обычно 0,5-0,9 - порогового значения напряжения сети. Оба конденсатора С1, С2 по окончании процесса гашения обратнозаряжены. За счет описанной ниже схемы происходит, следовательно, строго говоря, сначала разрядка до нуля и лишь затем зарядка. Для принципа изобретения не играет роли, каким образом происходит зарядка обоих конденсаторов, однако ниже описана зарекомендовавшая себя на практике возможность зарядной схемы, интегрированной в общую схему гасящего устройства. Она содержит для каждого конденсатора С1, С2 два зарядных резистора R1, R2 и R3, R4, которые ведут к положительному R1, R3 и к отрицательному R2, R4 полюсам мостовой схемы V41-V46. Выключатели S1, S2 для С1 и S3, S4 для С2, включенные последовательно с зарядными резисторами R1, R2 и R3, R4, управляются двухточечным регулятором (не показан). Зарядка возможна только тогда, когда гасящие тиристоры выключены. В остальном у этой схемы предотвращена за счет этого двойная нагрузка по напряжению тиристоров V31, V33 и V32, V34.
В случае гашения непосредственно после отпирания гасящих тиристоров во время размаха напряжений на гасящих конденсаторах С1, С2 последние должны быть отделены от зарядной схемы посредством вышеназванных полупроводниковых выключателей S1-S4 для предотвращения того, чтобы гасящие тиристоры после успешного спада тока оставались проводящими за счет зарядного тока. Это воспрепятствовало бы дальнейшему процессу зарядки, и произошла бы перегрузка зарядных резисторов R1-R4. Как только конденсаторы С1, С2 снова достаточно заряжены, может произойти новый процесс гашения, причем, однако, частота повторения или число процессов гашения в течение определенного промежутка времени определяется расчетом схемы, в частности зарядных резисторов и ограничителя напряжения.
Управление всей схемой, которое не является непосредственно объектом изобретения, может происходить посредством аналоговой схемы с поддержкой микропроцессором для коммуникации с преобразователем тока. Критерии срабатывания для управления гасящими тиристорами определяются с помощью измеренных напряжений и токов и/или времени посредством программного обеспечения. Хотя оно, как уже сказано, не является объектом изобретения, следует привести несколько примеров эксплуатационных (ошибочных) состояний, управляемых благодаря гасящему устройству.
При ударах молний в устройства высокого или среднего напряжения зажигаются защитные искровые промежутки или газонаполненные элементы защиты от перенапряжений. Они горят затем до следующего прохождения тока через нуль. В результате возникает низкоомная посадка напряжения сети продолжительностью 3-20 мс. Может произойти также более длительное исчезновение напряжения сети, при котором один или несколько трансформаторов или прочих потребителей поддерживают сеть низкоомной на нуле.
При коротком замыкании в параллельной цепи тока в той же сети возникает сначала посадка напряжения сети. Вслед за этим соответствующий предохранитель плавится и отделяет поврежденную цепь тока от сети. Затем возникает короткий импульс перенапряжения, причем продолжительность и сила посадки зависят от импеданса сети и тока повреждения.
Другими возможностями низкоомной посадки напряжения сети являются любые виды коротких замыканий в питающей сети.
В названных примерах, касающихся низкоомной посадки напряжения сети, и при одновременном возврате энергии через преобразователь тока в ту же сеть, ток электродвигателя сразу же нарастает в соответствии с ЭДС и индуктивностью якоря плюс импеданс сети до тех пор, пока блок срабатывания не вызовет отключение гасящего устройства. Среднее время отключения, т.е. время, пока ток электродвигателя не упадет до нуля, составляет около 5 мс. Возможные пики перенапряжения при повторном включении напряжения сети ограничены, как описано выше.
При отключении главного контактора непосредственно перед преобразователем тока коммутирующие индуктивности и индуктивность якоря должны быть разряжены. Это достигается за счет постоянно находящегося в состоянии вмешательства ограничения напряжения сети, как описано выше. При этом не происходит опрокидывания инвертора, однако без такой защиты от перенапряжений в большинстве случаев происходит поперечное зажигание. Спад энергии происходит в основном в главном контакторе, чего, однако, можно избежать уже вследствие износа контактов.
При отключении питающего трансформатора, например, до уровня среднего напряжения благодаря более высокому внутреннему сопротивлению сети не происходит заметного повышения тока (при опрокидывании инвертора). Определенные тиристоры в преобразователе тока, однако, больше не гасят, и следствием является поперечное зажигание. Это обстоятельство своевременно обнаруживается, и гасящее устройство вызывает отключение тока. Возможные перенапряжения за счет размагничивания названного трансформатора также ограничены гасящим устройством (диодный мост V41, …, V46 через V47, V48 на С3 параллельно ограничителю напряжения).

Claims (20)

1. Гасящее устройство (LOV) для преобразовательного моста (SRB) с возвратом энергии, причем управляемый от синхронной с сетью управляющей схемы (AST) отпирающими импульсами преобразовательный мост своими тремя входами (1U1, 1V1, 1W1) подключен к фазам (U, V, W) сети трехфазного тока, а оба выхода (1С1, 1D1) моста ведут к электродвигателю (МОТ) постоянного тока, который в генераторном режиме возвращает энергию через мост в сеть трехфазного тока, причем гасящее устройство выполнено с возможностью управления от блока (ALE) срабатывания, который выполнен для подачи импульсов срабатывания в зависимости от контроля электрических и временных величин, отличающееся тем, что гасящее устройство (LOV) содержит для каждой половины (V11, V13, V15; V21, V23, V25, V14, V16, V12; V24, V26, V22) моста гасящий конденсатор (C1, C2), заряжаемый посредством зарядной схемы (R1, S1, R2, S2; R3, S3, R4, S4) до определенного гасящего напряжения, гасящие конденсаторы (C1, C2) в случае гашения выполнены с возможностью подключения с помощью управляемых от блока (ALE) срабатывания выключателей (V31, V32, V39; V34, V33, V40) через диоды (V41, V43, V45; V44, V46, V42) в шестиполюсной мостовой схеме к половинам моста, гасящее устройство (LOV) содержит для ограничения напряжения защитный конденсатор (С3), параллельно которому включен ограничитель напряжения (SBG), причем защитный конденсатор (С3) выполнен с возможностью подключения через управляемые выключатели (V35, V37; V36, V38) к выходам (1С1, 1D1) моста, при этом защитный конденсатор (С3) через два диода (V47, V48) постоянно подключен к стороне постоянного напряжения шести включенных в мостовую схему диодов (V41, V43, V45; V44, V46, V42).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гасящие конденсаторы (С1, С2) выполнены с возможностью зарядки через диоды (V41, …, V46) и подключаемые резисторы (R1, …, R4).
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в соединение гасящего устройства (LOV) с точками схемы со стороны постоянного напряжения включены коммутирующие дроссели (L1, L2).
4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что защитный конденсатор (С3) выполнен с возможностью подключения через мостовую схему из управляемых выключателей (V35, …, V38) выборочно к выходу (1С1, 1D1) постоянного напряжения преобразовательного моста так, что независимо от полярности выхода постоянного напряжения или напряжения на зажимах электродвигателя полярность защитного конденсатора (С3) и ограничителя напряжения (SBG) не изменяется.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что защитный конденсатор (С3) выполнен с возможностью подключения через мостовую схему из управляемых выключателей (V35, …, V38) выборочно к выходу (1С1, 1D1) постоянного напряжения преобразовательного моста так, что независимо от полярности выхода постоянного напряжения или напряжения на зажимах электродвигателя полярность защитного конденсатора (С3) и ограничителя напряжения (SBG) не изменяется.
6. Устройство по любому из пп.1, 2 или 5, отличающееся тем, что ограничитель напряжения (SBG) выполнен в виде резистивного чоппера.
7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что ограничитель напряжения (SBG) выполнен в виде резистивного чоппера.
8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что ограничитель напряжения (SBG) выполнен в виде резистивного чоппера.
9. Устройство по любому из пп.1, 2, 5, 7 или 8, отличающееся тем, что точки переменного напряжения преобразовательного моста (V11, …, V16, V21, …, V26) соединены с входами шести включенных в мостовую схему диодов (V41, …, V46) через индуктивности (Lsu, Lsv, Lsw).
10. Устройство по п.3, отличающееся тем, что точки переменного напряжения преобразовательного моста (V11, …, V16, V21, …, V26) соединены с входами шести включенных в мостовую схему диодов (V41, …, V46) через индуктивности (Lsu, Lsv, Lsw).
11. Устройство по п.4, отличающееся тем, что точки переменного напряжения преобразовательного моста (V11, …, V16, V21, …, V26) соединены с входами шести включенных в мостовую схему диодов (V41, …, V46) через индуктивности (Lsu, Lsv, Lsw).
12. Устройство по п.6, отличающееся тем, что точки переменного напряжения преобразовательного моста (V11, …, V16, V21, …, V26) соединены с входами шести включенных в мостовую схему диодов (V41, …, V46) через индуктивности (Lsu, Lsv, Lsw).
13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что индуктивности (Lsu, Lsv, Lsw) образованы воздушными катушками или паразитными индуктивностями.
14. Устройство по любому из пп.10-12, отличающееся тем, что индуктивности (Lsu, Lsv, Lsw) образованы воздушными катушками или паразитными индуктивностями.
15. Устройство по любому из пп.1, 2, 5, 7, 8, 10, 11, 12 или 13, отличающееся тем, что преобразователи тока представляют собой тиристоры (V11, …, V16, V21, …, V26).
16. Устройство по п.3, отличающееся тем, что преобразователи тока представляют собой тиристоры (V11, …, V16, V21, …, V26).
17. Устройство по п.4, отличающееся тем, что преобразователи тока представляют собой тиристоры (V11, …, V16, V21, …, V26).
18. Устройство по п.6, отличающееся тем, что преобразователи тока представляют собой тиристоры (V11, …, V16, V21, …, V26).
19. Устройство по п.9, отличающееся тем, что преобразователи тока представляют собой тиристоры (V11, …, V16, V21, …, V26).
20. Устройство по п.14, отличающееся тем, что преобразователи тока представляют собой тиристоры (V11, …, V16, V21, …, V26).
RU2007105491/09A 2004-07-14 2005-07-11 Гасящее устройство для преобразовательного моста с возвратом энергии RU2372707C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0119904A AT500585B1 (de) 2004-07-14 2004-07-14 Löschvorrichtung für eine rückspeisende stromrichterbrücke
ATA1199/2004 2004-07-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007105491A RU2007105491A (ru) 2008-08-20
RU2372707C2 true RU2372707C2 (ru) 2009-11-10

Family

ID=35207889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007105491/09A RU2372707C2 (ru) 2004-07-14 2005-07-11 Гасящее устройство для преобразовательного моста с возвратом энергии

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7583047B2 (ru)
EP (1) EP1766771B1 (ru)
KR (1) KR100891755B1 (ru)
CN (1) CN100586002C (ru)
AT (2) AT500585B1 (ru)
BR (1) BRPI0513233B1 (ru)
DE (1) DE502005005901D1 (ru)
RU (1) RU2372707C2 (ru)
WO (1) WO2006005563A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7629761B2 (en) * 2007-07-13 2009-12-08 Xerox Corporation System for measuring current in multiple motor coils using a single sensing element
RU2456741C1 (ru) * 2011-03-14 2012-07-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока
DE102013216831A1 (de) * 2013-08-23 2015-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Wandlerschaltung und Verfahren zum Betrieb einer solchen
CN107086830B (zh) * 2017-05-03 2019-02-15 上海理工大学 直流电动驱动装置以及电动设备
CN106655924B (zh) * 2016-12-28 2019-01-29 上海理工大学 直流电机、斩波电路、直流电动驱动装置以及电动设备
CN106849784B (zh) * 2017-04-06 2023-06-20 上海理工大学 直流电动驱动装置以及电动设备
CN106849782B (zh) * 2017-04-19 2019-02-15 上海理工大学 电动驱动装置以及电动设备
CN107070323B (zh) * 2017-04-19 2019-03-22 上海理工大学 电动驱动装置以及电动设备
CN107070325B (zh) * 2017-05-03 2019-03-22 上海理工大学 直流电动驱动装置以及电动设备
CN107086831B (zh) * 2017-05-03 2019-04-30 上海理工大学 直流电动驱动装置以及电动设备
CN106911272B (zh) * 2017-05-03 2019-03-01 上海理工大学 直流电动驱动装置以及电动设备

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU556691A1 (ru) * 1975-05-26 1977-11-05 Предприятие П/Я В-8835 Автономный инвертор
DE2642412C2 (de) * 1976-09-21 1978-08-31 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zum Betrieb einer Wechselrichterschaltung
SU1005252A1 (ru) * 1979-02-05 1983-03-15 Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова Вентильный преобразователь,ведомый сетью
DE3030186C2 (de) 1980-03-28 1984-11-22 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zur Abschnittsteuerung einer im Wechselrichterbetrieb arbeitenden Stromrichterbrücke mit Löscheinrichtung
IN172421B (ru) * 1989-03-14 1993-07-24 Kone Elevator Gmbh
DE4136730A1 (de) * 1991-11-05 1993-05-06 Elpro Ag Berlin - Industrieelektronik Und Anlagenbau -, O-1140 Berlin, De Spannungsbegrenzerschaltung fuer eine elektronische loescheinrichtung zur havarieabschaltung von stromrichtern
AT404414B (de) 1995-08-28 1998-11-25 Siemens Ag Oesterreich Thyristorschutz durch wechselrichterkipperkennung
DE19539573A1 (de) 1995-10-25 1997-04-30 Asea Brown Boveri Summenlöschkreis für einen Thyristor-Stromrichter
DE19543702A1 (de) 1995-11-23 1997-05-28 Asea Brown Boveri Stromrichterschaltungsanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
AT500585A1 (de) 2006-02-15
ATE413720T1 (de) 2008-11-15
CN100586002C (zh) 2010-01-27
BRPI0513233A (pt) 2008-04-29
BRPI0513233B1 (pt) 2017-07-18
US20080084719A1 (en) 2008-04-10
AT500585B1 (de) 2009-02-15
RU2007105491A (ru) 2008-08-20
CN1985434A (zh) 2007-06-20
WO2006005563A1 (de) 2006-01-19
KR100891755B1 (ko) 2009-04-07
DE502005005901D1 (de) 2008-12-18
US7583047B2 (en) 2009-09-01
EP1766771A1 (de) 2007-03-28
EP1766771B1 (de) 2008-11-05
KR20070034107A (ko) 2007-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2372707C2 (ru) Гасящее устройство для преобразовательного моста с возвратом энергии
US10389262B2 (en) Device for temporarily taking over electrical current from an energy transfer or distribution device, when needed
US9800171B2 (en) Protection system for DC power transmission system, AC-DC converter, and method of interrupting DC power transmission system
KR101832868B1 (ko) 직류를 스위칭하기 위한 디바이스
US8274767B2 (en) Magnetic energy regeneration switch provided with protection circuit
CN107819317B (zh) 能量供应装置
KR102227376B1 (ko) 전류 경로를 분리하기 위한 스위칭 디바이스
US20150333496A1 (en) Device for switching a direct current in a pole of a DC voltage network
AU2017225327B2 (en) DC voltage switch
JP6535594B2 (ja) 自動電圧調整装置
US20190074149A1 (en) DC Voltage Switch
US11368084B2 (en) Current converter unit, transmission installation having a current converter unit, and method for fault management in a current converter unit
KR100903078B1 (ko) 라인 재생 기능을 가진 컨버터 브리지용 퀀칭 장치
EP2852040A1 (en) Module
US20060181818A1 (en) Generator with integrated powerswitch
US11837864B2 (en) Pulse circuit for providing a fault current in a DC voltage power supply grid
CN101567553B (zh) 用于保护直流电网不致过电压的电路
Mahajan System protection for power electronic building block based DC distribution systems
JP3757030B2 (ja) サージ電圧抑制回路
JP4528552B2 (ja) 同期機の励磁制御装置
RU2232457C2 (ru) Устройство защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью (варианты)
Almutairy et al. A novel DC circuit breaker design using a magnetically coupled-inductor for DC applications
JPH0530758A (ja) 電力変換装置
JP2001177921A (ja) 電気車制御装置
UA60068A (ru) Устройство для ограничения ударных токов, электродинамических моментов и перенапряжений при подключении электрической машины переменного тока к электрической сети

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20110512

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200712