SE445598B - PROTECTIVE DEVICE FOR A CONTROLLABLE CONVERTER IN A FREQUENCY CONVERTER - Google Patents
PROTECTIVE DEVICE FOR A CONTROLLABLE CONVERTER IN A FREQUENCY CONVERTERInfo
- Publication number
- SE445598B SE445598B SE8004214A SE8004214A SE445598B SE 445598 B SE445598 B SE 445598B SE 8004214 A SE8004214 A SE 8004214A SE 8004214 A SE8004214 A SE 8004214A SE 445598 B SE445598 B SE 445598B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- inverter
- protective device
- thyristors
- thyristor
- mains
- Prior art date
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
- H02H7/10—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 converters; for rectifiers
- H02H7/12—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 converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
- H02H7/1216—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 converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for AC-AC converters
-
- 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
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M5/4505—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
Description
8ÛÛ4214-6 2 Spänningsförloppen i växelriktaren är beroende av mellankrets- strömmen, maskinspänningens och omformarfrekvensens storlek och den anslutna maskinens effektfaktor. Växelriktartyristorernas spärrspänning bestämmes av kommuteringskondensatorernas spänning. I spärrat tillstånd adderas kondensatorspänning och maskinens klämspänning vid blockdioderna. Deras spärrspännings- belastning kan således beroende av effektfaktorn stiga upp till dubbla kondensator- resp. tyristorspänningen. Vid märkdrift rör sig kondensatorspänningen t.ex. vid 380 V motorspänning i ett område omkring :B00 V så, att i växelriktaren och speciellt vid blockdioderna driftsmässigt uppträder tämligen höga spärrspänningar, vilka är störst i generatorisk drift. Uppkommer fel utbildas dynamiska spänningstoppar som överlagras den driftsmässiga spänningen och eventuellt överskrider halvledarventilernas spärrförmåga. Såsom störningar vid omformarens drift, som kan resultera i att blockdioderna äventyras, uppträder i huvudsak strömavbrott i det matande nätet (1-3-fasiga avbrott) och utlösning av de (nätsidiga) omformarsäkringarna. 8ÛÛ4214-6 2 The voltage courses in the inverter depend on the intermediate circuit current, the magnitude of the machine voltage and the converter frequency and the power factor of the connected machine. The barrier voltage of the inverter thyristors is determined by the voltage of the commutation capacitors. In the blocked state, capacitor voltage and the terminal voltage of the machine are added to the block diodes. Their barrier voltage load can thus, depending on the power factor, rise up to double capacitor resp. the thyristor voltage. During rated operation, the capacitor voltage moves e.g. at 380 V motor voltage in an area around: B00 V so that in the inverter and especially at the block diodes operationally, relatively high cut-off voltages appear, which are greatest in generator operation. If faults occur, dynamic voltage peaks are formed which are superimposed on the operating voltage and possibly exceed the blocking capacity of the semiconductor valves. Disruptions in the operation of the inverter, which can result in the block diodes being compromised, mainly occur in power outages in the supply network (1-3-phase interruptions) and tripping of the (mains) inverter fuses.
Uppkommer under drift ett matarspänningsavbrott så brytes strömmen i omformaren. Vid induktanserna (mellankretsinduktans, läckinduktanser vid ansluten asynkronmaskin) uppkommer som följd av strömändringen (-did/dt) en induktionsspänning.If a supply voltage interruption occurs during operation, the current in the inverter is cut off. At the inductances (intermediate circuit inductance, leakage inductances at connected asynchronous machine) an induction voltage arises as a result of the current change (-did / dt).
Denna spänning faller över avbrottsställets ljusbåge, vilken absorberar induktansernas magasinerade energi, d v s brytar- kontakterna utsättes för kraftig påfrestning. Den i läckinduk- tanserna inducerade spänningen uppträder även vid de parallellt därmed anordnade komponenterna. Eftersom halvledarna belastas i spärriktning uppdelas den inducerade spänningen på basis av kapacitetsförhållandena i strömkretsen. Blockdioderna upptar på grund av sin ringa sammankopplingskapacitet nästan hela - induktionsspänningen varför den tillåtna spärrspänningen kan överskridas. Denna risk föreligger speciellt i generatorisk drift med en asynkronmaskin, eftersom den driftsmässiga blockdiodspänningen här på grund av motorspänningens fasläge redan i och för sig är mycket hög.This voltage drops across the arc of the breakpoint, which absorbs the stored energy of the inductors, ie the switch contacts are subjected to strong stress. The voltage induced in the leakage inductors also occurs at the components arranged in parallel therewith. Since the semiconductors are loaded in the cut-off direction, the induced voltage is divided on the basis of the capacitance conditions in the circuit. Due to their small interconnection capacity, the block diodes occupy almost the entire induction voltage, which is why the permissible blocking voltage can be exceeded. This risk exists especially in generator operation with an asynchronous machine, since the operational block diode voltage here is already very high due to the phase position of the motor voltage per se.
Ett fel med liknande förutsättningar som strömavbrott är ut- lösning av de (nätsidiga) omformarsäkringarna. Detta slags 8004214-6 störning är ännu mera kritiskt för spänningsbelastningen i växelriktaren, eftersom omformaren vid utlösningstidpunkten leder en ström, som är flera gånger större än märkströmmen.An error with similar conditions as a power failure is tripping of the (network) converter fuses. This kind of disturbance is even more critical for the voltage load in the inverter, since the converter at the tripping time conducts a current which is several times greater than the rated current.
Detta kan uppträda vid plötslig belastning av asynkronmaskinen innan reglatorn hinner kompensera belastningsändringen.This can occur in the event of a sudden load on the asynchronous machine before the controller has time to compensate for the load change.
Uppfinningen har till uppgift att vid en skyddsanordning av det inledningsvis omnämnda slaget undvika skador på halv- ledarelementen vid sammanbrott av nätspänningen.The object of the invention is to avoid damage to the semiconductor elements in the event of a protection device of the type mentioned in the introduction in the event of a breakdown of the mains voltage.
Denna uppgift löses genom uppfinningen i enlighet med de i patentkravet l upptagna kännetecknen.This object is solved by the invention in accordance with the features included in claim 1.
På fördelaktigt sätt förebyggas skador på halvledarelementen _ genom att för den i omformaren magasinerade magnetiska energin erbjudes en utjämningsströmsträcka. På grund av skyddsströmkretsen uppträder vid fel på induktanserna endast ett ringa -did/dt, varigenom halvledarelementens spännings- belastning minskas väsentligt och risken för totalskador kan elimineras. Samtidigt försvagas emellertid även säkrings- ljusbågen om omformarsäkringarna utlöses. En möjlighet att åstadkomma utjämningsströmvägen erbjuder en extra tyristor som är anordnad parallellt med nätlikriktarens utgång. Denna tyristor utstyres i störningsfall och övertar omformarinduk- tansernas utjämningsström.Damage to the semiconductor elements is advantageously prevented by offering an equal current current for the magnetic energy stored in the inverter. Due to the protection circuit, in the event of a fault in the inductances, only a small -did / dt occurs, whereby the voltage load of the semiconductor elements is significantly reduced and the risk of total damage can be eliminated. At the same time, however, the fuse arc also weakens if the converter fuses are tripped. An opportunity to provide the equalizing current path offers an additional thyristor which is arranged parallel to the output of the mains rectifier. This thyristor is equipped in the event of a fault and takes over the equalizing current of the converter inductors.
En annan möjlighet att bilda utjämningsströmvägen i omformaren är samtidig styrning av tvâ tyristorer i nätlikriktaren.Another possibility to form the equalization current path in the converter is simultaneous control of two thyristors in the mains rectifier.
Det är fördelaktigt att i den medelst parallellt med nätlik- riktaren anordnade tyristorn inkopplade strömkretsen anordna ett strömbegränsningsmotstånd, som begränsar utjämnings- strömmens amplitud till ett tillåtet värde och omsätter magasinerad energi i värme. Eftersom motståndet endast inkopplas i fall en störning föreligger beror dess förlust- effekt endast på den i utjämningsströmkretsen omvandlade energin, d v s man kan använda ett motstånd med mindre effekt. soo4214+6 Motståndets R dimensionering sker enligt formeln : R=99 Idmax Nätlikriktarens utgångsspänning Uo bestämmas av spärrförmågan hos nätlikriktarens tyristorer. Iamax är den maximala mellan- kretsströmmen som fortfarande kan kommuteras utan att växel- riktartyristorernas maximalt tillåtna spärrspänning uppnås. Åstadkommes utjämningsströmvägen via två tyristorer av nät- likriktaren, kommer man i regel inte att anordna något _strömbegränsningsmotständ. På grund av saknat motstånd uppträder vid denna kopplingsvariant i fall av störningar en hög utjämningsströmamplitud som uppgår till flera gånger märkströmvärdet. Därför är det mycket viktigt att samtidigt med de båda tyristorernas tändning inledes en spärrning av växelriktartändimpulserna, för att förhindra kommutering av denna höga ström. Dessutom måste man vid denna koppling se till att tyristorernas stötströmgränsvärde inte överskrides av utjämningsströmmen. Denna skyddsåtgärd är således på sin plats vid lägre effekter.It is advantageous to arrange a current limiting resistor in the circuit connected by means of the thyristor arranged in parallel with the mains rectifier, which limits the amplitude of the equalizing current to a permissible value and converts stored energy into heat. Since the resistor is only switched on in the event of a fault, its loss power depends only on the energy converted in the equalizing circuit, ie a resistor with less power can be used. soo4214 + 6 The dimensioning of the resistor R takes place according to the formula: R = 99 Idmax The output voltage Uo of the mains rectifier Uo is determined by the blocking capacity of the thyristors of the mains rectifier. Iamax is the maximum intermediate circuit current that can still be commutated without reaching the maximum allowable cut-off voltage of the inverter thyristors. If the equalization current path is achieved via two thyristors of the mains rectifier, no _-current-limiting resistor will as a rule be provided. Due to the lack of resistance, a high equalizing current amplitude occurs in the case of this connection variant, which amounts to several times the rated current value. Therefore, it is very important that at the same time as the ignition of the two thyristors is started, a blocking of the inverter ignition pulses is initiated, in order to prevent commutation of this high current. In addition, in this connection it must be ensured that the surge current limit value of the thyristors is not exceeded by the equalizing current. This protective measure is thus in place at lower effects.
För optimal funktion av skyddsanordningen är det erforderligt att så snabbt som möjligt tända utjämningsströmvägen efter det att ett fel uppkommit, för att hålla komponenternas spännings- och ljusbågsbelastning nere.For optimal operation of the protection device, it is necessary to switch on the equalization current path as soon as possible after a fault has occurred, in order to keep the voltage and arc load of the components down.
Samtidigt med att utjämningsströmvägens tyristor resp. tyristorer tändes, -inledes en tändimpulsspärr för lik- och växelriktartyristorerna samt en regleringsspärr och en störningsindikering, som frånkopplar omformaren. Spärrningen av växelriktarens tändimpulser förhindrar ytterligare kommuteringar, så att kondensatoröverladdningar genom eventuellt för hög mellankretsström och därmed skador på växelriktar- tyristorerna undvikes. För att vid avbrott blott i en fas eller vid återvändande nätspänning förhindra kortslutning över växelriktaren sker även en spärrning av likriktartänd- impulserna.At the same time as the thyristor resp. thyristors are switched on, a ignition impulse block for the rectifier and inverter thyristors is initiated, as well as a control block and a fault indication, which disconnects the converter. The blocking of the inverter's ignition pulses prevents further commutations, so that capacitor overcharges are avoided due to too high an intermediate circuit current and thus damage to the inverter thyristors. In order to prevent a short circuit across the inverter in the event of an interruption only in one phase or in the event of a returning mains voltage, the rectifier ignition pulses are also blocked.
Fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen, vilka i delvis redan förklarats ovan, kännetecknas i underkraven. 5 8004214-6 Uppfinningen skall nu närmare förklaras i anslutning till ett på bifogade ritning återgivet utföringsexempel.Advantageous further developments of the invention, which in part have already been explained above, are characterized in the subclaims. The invention will now be explained in more detail in connection with an exemplary embodiment shown in the accompanying drawing.
Ritningsfiguren visar ett principkopplingsschema för en frekvensomformare, vilken bildas av en nätlikriktare Vl med styrbara tyristorer Vll till V16, en likströmsmellankrets med en mellankretsinduktans L, som gör strömmen Id belastningsoberoende, och växelriktaren V2. Växelriktaren V2 uppvisar huvudtyristorer V21 till V26. För kommutering i fasföljdsläckningen är kommuteringskondensatorer Cl till C6 via blockdioder V27 till V32 kopplade mellan växelriktarens V2 växelströmsfas- utgångar. Växelriktaren V2 matar en trefasasynkronmaskin M med läckinduktanser Lev. Nätlikriktaren Vl är via omformar- säkringar Fl till F3 ansluten till det matande nätet R, S, T._Vid den via en nätkontaktor K frånkopplingsbara nätlikriktarens V1 utgång föreligger mellankretsspänningen Uo.The drawing figure shows a principle circuit diagram of a frequency converter, which is formed by a mains rectifier V1 with controllable thyristors V1 to V16, a direct current intermediate circuit with an intermediate circuit inductance L, which makes the current Id load independent, and the inverter V2. The inverter V2 has main thyristors V21 to V26. For commutation in the phase sequence blanking, commutation capacitors C1 to C6 are connected via block diodes V27 to V32 between the AC phase outputs of the inverter V2. The inverter V2 feeds a three-phase synchronous machine M with leakage inductances Lev. The mains rectifier V1 is connected via converter fuses F1 to F3 to the supply mains R, S, T. At the output of the mains rectifier V1 which can be disconnected via a mains contactor K, the intermediate circuit voltage Uo is present.
Nätlikriktarens Vl utgång är överbryggad av en tyristor V3, seriekopplad med ett strömbegränsningsmotstånd É, så att för den i omformaren magasinerade magnetiska energin bildas en utjämningsströmväg via dessa båda kopplingselement. Tyristorn V3 tillföres tändimpulser från en anordning E så snart nämnda anordning E konstaterar otillåtet höga spänningar vid kommuteringskondensatorerna Cl till C6. Detta konstaterande kan exempelvis på fördelaktigt sätt ske genom att medelst anordníngcn E avkännes avbrott i en eller flera faser av nätet R, S, T och/eller utlösning av omformarsäkringarna Fl till F3.The output of the mains rectifier V1 is bridged by a thyristor V3, connected in series with a current limiting resistor É, so that for the magnetic energy stored in the converter, a compensating current path is formed via these two switching elements. The thyristor V3 is supplied with ignition pulses from a device E as soon as the said device E detects impermissibly high voltages at the commutation capacitors C1 to C6. This finding can, for example, advantageously take place by means of device E being interrupted in one or more phases of the network R, S, T and / or tripping of the converter fuses F1 to F3.
'Vid lägre omformareffekter rekommenderas att i stället för tyristorn V3 med strömbegränsningsmotstândet R använda tvâ av nätlikriktarens l tyristorer, således t ex tyristorerna Vll och V12 att bilda utjämningsströmvägen. Såsom antytts med streckade linjer förbindes för detta ändamål dessa båda tyristorers Vll och Vl2 styrelektroder - förutom förbindnings- punkten av nätlikriktarens (här icke återgivna) tändstyrdon - med anordningen E. Tyristorerna Vll och V12 tändes då av anordningen ll om skador på halvledarna på grund av över- spänningar hotar. Samtidigt sker spärrning av de driftsmässiga tändimpulserna för växelriktaren och nätlikriktaren.At lower converter powers, it is recommended that instead of the thyristor V3 with the current limiting resistor R, use two of the thyristors of the mains rectifier 1, thus for example the thyristors V11 and V12 to form the equalizing current path. As indicated by dashed lines, for this purpose the control electrodes of these two thyristors V1 and V12 are connected - in addition to the connection point of the ignition controllers of the mains rectifier (not shown here) - to the device E. The thyristors V11 and V12 overvoltages threaten. At the same time, the operational ignition pulses for the inverter and the inverter are blocked.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19792924729 DE2924729C2 (en) | 1979-06-16 | 1979-06-16 | Circuit arrangement for protecting the inverter in a DC link converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE8004214L SE8004214L (en) | 1980-12-17 |
| SE445598B true SE445598B (en) | 1986-06-30 |
Family
ID=6073586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE8004214A SE445598B (en) | 1979-06-16 | 1980-06-05 | PROTECTIVE DEVICE FOR A CONTROLLABLE CONVERTER IN A FREQUENCY CONVERTER |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | ATA309880A (en) |
| DE (1) | DE2924729C2 (en) |
| SE (1) | SE445598B (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3128638A1 (en) * | 1981-07-20 | 1983-07-07 | Loher Gmbh, 8399 Ruhstorf | Circuit arrangement for protecting converter components against overvoltages |
| JPS5889073A (en) * | 1981-11-24 | 1983-05-27 | Hitachi Ltd | Current type inverter |
| DE4420341C1 (en) * | 1994-06-01 | 1995-07-06 | Licentia Gmbh | Protection of thyristors of AC inverter drive circuit |
| DE4438779C2 (en) * | 1994-07-26 | 1996-06-13 | Licentia Gmbh | Method for operating a DC link converter feeding an asynchronous machine with short-term mains undervoltage |
| KR20120130158A (en) * | 2009-06-29 | 2012-11-29 | 아이디얼 파워 컨버터스, 인코포레이티드 | Power transfer devices, methods, and systems with crowbar switch shunting energy-transfer reactance |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1513518B2 (en) * | 1965-08-28 | 1971-12-30 | Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München | DEVICE FOR FORCED COMPUTATION FOR A SELF-GUIDED CONVERTER TO CONTROL THE SPEED AND ROTATION DIRECTION OF A THREE-PHASE AC MOTOR |
-
1979
- 1979-06-16 DE DE19792924729 patent/DE2924729C2/en not_active Expired
-
1980
- 1980-06-05 SE SE8004214A patent/SE445598B/en not_active IP Right Cessation
- 1980-06-12 AT AT309880A patent/ATA309880A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE8004214L (en) | 1980-12-17 |
| DE2924729C2 (en) | 1985-01-10 |
| ATA309880A (en) | 1992-05-15 |
| DE2924729A1 (en) | 1980-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2701255B1 (en) | Circuit interruption device | |
| US20230246435A1 (en) | Adjustable speed drive with integrated solid-state circuit breaker and method of operation thereof | |
| US5734256A (en) | Apparatus for protection of power-electronics in series compensating systems | |
| RU2683956C1 (en) | Converting device and method for its protection against short circuit | |
| KR100832769B1 (en) | control and protection of a doubly-fed induction generator system | |
| US11258437B2 (en) | Switching device for disconnecting a current path | |
| CN100586002C (en) | Quenching device for a converter bridge of reverse feeding | |
| SE518070C2 (en) | VSCconverter | |
| EP2849330A1 (en) | Modular Power Converter and module thereof | |
| WO2015039942A1 (en) | Module | |
| US7443129B2 (en) | Quenching device for a converter bridge with line regeneration | |
| EP1082799B1 (en) | Power-factor correction arrangement | |
| SE445598B (en) | PROTECTIVE DEVICE FOR A CONTROLLABLE CONVERTER IN A FREQUENCY CONVERTER | |
| CN113302812A (en) | Pulse circuit for providing a fault current in a direct voltage supply network | |
| US5371664A (en) | Line-commutated and self-commutated combined power conversion system | |
| WO1994024622A1 (en) | Turnoff thyristor controlled series compensation system | |
| EP3379717B1 (en) | Variable-speed pumped storage power system and variable-speed pumped storage power method | |
| US11159094B2 (en) | Converter arrangement having a phase module arrester and method for short-circuit protection thereof | |
| SE430451B (en) | SHORT CIRCUIT PROTECTION FOR A HIGH POWER INTERNAL NETWORK | |
| EP3614543A1 (en) | Switching valve | |
| Sztykiel et al. | AC/DC converter with DC fault suppression for aircraft+/-270 VDC distribution systems | |
| FI3935706T3 (en) | Dc network | |
| EP3544141A1 (en) | Electrical assembly | |
| SU1358033A1 (en) | Arrangement for protecting three-phase induction motor against emergency duty | |
| JP2634692B2 (en) | Secondary overvoltage protection device for AC-excited synchronous machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8004214-6 Effective date: 19910131 Format of ref document f/p: F |