SE446418B - Aterhemtningsskydd for en tyristorventil med ett flertal seriekopplade tyristorer - Google Patents

Description

15 25 446 418 tialseparerande överföringskanaler per tyristor. En typisk tyristorventil. för högspänning har ett stort antal seriekopplade tyristorer, och antalet nödvändiga överföringskanaler blir därför stort. Detta har två väsentliga nackdelar. För det första medför det stora antalet överföringskanaler att ventilen blir komplicerad och får en högre kostnad. För det andra med- för det en reduktion av ventilens driftsäkerhet. Denna reduktion är inte oväsentlig eftersom de i en typisk överföringskanal ingående optoelektro- _ niska komponenterna (lysdioder) har lägre driftsäkerhet och livslängd än övriga i ventilens styrkretsar ingående komponenter.

Vid det kända återhämtningsslqfddet återställa skyddet av den nästföljande ordinarie styrpulsen från ventilens styrpulsdon. Detta innebär att skyddet endast kan gripa in en enda gång per period, och detta faktum utgör vid vissa driftfall en väsentlig nackdel.

Uppfinningen avser att åstadkomma ett återhämtningsskydd av inledningsvis vilket ej kräver nâgra potentialseparerande ger den ett lägre pris angivet slag, överföringskana- ler och därmed gör ventilen mindre komplicerad och en högre driftsäkerhet. Uppfinningen avser vidare att åstadkomma ett omedelbart är funktionsberett. och återhämtningsskydd som efter ett ingrepp Vad som kännetecknar ett återhämtningsskydd enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas i anslutning till bifogade figurer 1-5. Fig 1 visar schematiskt en tyristorventil enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en av ventilens tyristorer med tillhörande styrenhet. Fig 3 visar tyristorns ström och spänning samt nâgra av dande signalerna som funktion av tiden. de i styrenheten uppträ- Fig 1 visar en ty-ristorventil, exempelvis för användning vid en strömriktare med de seriekopplade tyristorerna T1, T2,...'I'N. Varje katod och styre ansluten i en HVDC-övezföring, :tyristor är försedd med en till tyristorns anod, styr-enhet, vilken alltså är belägen på. samma potential som tyristorn. Styr- enheterna 'betecknas i figuren med S1, S2,.. . SN. Ett för ventilen gemensamt styrdon SD är anordnat att till tyristorerna avge tändsigxzaler för samtidig t ex för fasvinkelstyrning av den ström- "ordinarie" tändsigrxaler överförs till LN. Dessa tändning av ventilens tyristorer, riktare som ventilen ingår i. Dessa tyristorerna via potentialseparerande överföringskanaler L1, L2 _.. 10 25 50 \\' \J'1 446 418 kan lämpligen bestå. av lysdioder, ljusledare och ljusdetektorer. Styrdonet SI) avger då tändsigrmler i fom av ljuspulser vilka överförs till styrenhe- terna, där de detekteras av ljuskänsliga element och utlöser tändning av ty- ristorerna.

Fig 2 visar tyristorrz T1 med tillhörande styrenhet S1. De övriga tyristorernas styrenheter är utformade och anslutna på. samma sätt som det som visas i fig 2.

Parallellt med tyristorn är en spänningsdelare ansluten, vilken består av motstånden 3 och 4. Från spänningsdelaren erhålles en signal nå, som är pro- portionell mot tyristorspänningen um. En nivådetektor 5 avger en utsignal d, som är "1" om ul, överstiger ett visst positivt värde, t ex 1~kV. Om tyristorns blockspärming överstiger 1 kV blir alltså signalen d "1". En nivådetek- tor 6 avger en signal a, som är "1" om uT understiger ett visst negativt värde, t ex -1OV. Om tyristorns spärrspäxming överstiger 10V blir alltså signalen a "1". Signalen a indikerar att tyristorn slutat föra ström och på- tryckts spärrspäxming. Denna signal tillförs en bistabil vippa 9, vilken när signalen a blir"1" ställs i det läge där dess utsignal b är "1". Signalen b tillförs en monostabil vippa 10 som när b blir "1" avger en puls c med en längd av t ex 1 ms. Pulsen c och signalen d tillförs en OCH-krets 11. Ut~ signalen e från denna. krets tillförs en ELLER-krets 12. Utsignalen från ELLER-kretsen tillförs en tändkrets 13, vilken när ELLER-kretsens 12 utsignal blir "1" avger en kort tändströmpuls i' med lämplig amplitud och varaktighet till tyristorns styre 2. ELLER-kretsens 12 utsigial tillförs R-ingången hos vippen 9, vilken när ELLER-kretsens utsignal blir "1" återställes i det läge där vippans utsignal b är "O".

Den ovan beskrivna delen av styrenheten utgör ett återhämtningsskydd för tyristorn T1. Funktionen hos återhämtningsskyddet skall nu beskrivas i an- slutning till fig 3, som visar tyristorströmmen iT, tyristorspänningen uT samt signalerna a-f.

Före tiden t = t, är ventilen och därmed tyristorn T1 strömförande. Tyristor- spänningen uT har ett lågt positivt värde (ledspänningsfallet) och siglalerna a-f är "O". Vid t = t., påbörjas en kommuteríng av strömmen till en annan ventil, Vid t = tå börjar ty- Tyristorsströmmen i avtar och går genom noll vid t = t rífætorn ta upp spíírf-rspširxning. Signalen a från nivådetelïtrnm 6 blir då "1",' vip- pnn 'J ställer. om, signaler: h blir "I" och triggar vippan K), vilken då. avger pulsen c med längden 1 ms. Längden av denna puls definierar det intervall under vilket tyristorn har reducerad förmåga att utan självtändnirxg ta upp blockspän- ning. 10 15 ?5 SO Il' 4~4i5 4-1 8 Vid ett typiskt normalt förlopp skulle tyristorsgfärmingen 11,1, mellan t - tå och t = t 4 följa den heldragzxa linjen i fig 5 och därefter den med u' beteck- nade streckade linjen. Blockspänningen skulle då. inte förrän efter slutet av återhämtningsskyddets ingreppsintervall nå. det av detektorn 5 bestämda *värdet 1 kV, tyristorn skulle utan risk för självtändning kunnaita upp block- spänningen och återhämtningsskyddet skulle inte träda i funktion.

Om däremot blockspäxmingen skulle öka snabbare, t ex på grund av en transient överspäuning, finns risk för självtändning. En sådan överspänning har visats i figuren med början vid t = t 4. Ty-ristorspänningen uæ når vid t = 1:5 detek- torns 5 omslagsnivå (1 kV) och signalen d blir "1". Eftersom även signalen c är "1" blir OCH-kretsens 11 utsignal e "1" och tändkretsen 15 avger en styr- strömpuls f till tyristorn 'D1. Tyristorn tänds varvid tyristorspänningen, som följer den heldragzxa kurvan i fig 3, snabbt sjunker till en nivå motsvarande ledspänningsfallet, dvs någon volt. Samtidigt återställa vippan 9 av utsig- nalen från ELLER-kretsen 12.

Styrenheten S1 innehåller även kretsar för den ordinarie periodiska tändningen av tyristorn. På. känt sätt är en nivådetektor 8 anordnad att avge en utsignal h som är "1" om tyristorns blockspänning är större ett minimivärde, t ex SOV, som krävs för att säker tändning av tyrístorn skall kunna pårälcnas. En detektor 15 tar mot de från styrdonet SD utsända styrpulserna och avger en ut- sigmal j som blir "1" när en styrpuls tas emot av detektorn. Signalerna h och j tillförs en OCH-krets 14, vars utsignal k tillförs ELLER-kretsen 12 och ut- löser en tänapuls till tyrißtorn.

För att skydda tyristorn från att självtända vid alltför höga blockspäzmingar ärven nivådetektor 7 anordnad. Den avger en signal g som blir _"1" om uT blir större än ett värde, t ex 4~ kV, som är högre än den högsta vid normal drift förekommande blockspänníngen. Signalen g tillförs *ELLER-kretsen 12 och ut- 'löser en tändpuls till tyristorn.

Det ovan beskrivna återhämtningsskyddet enligt uppfinningen väsentliga fördelar framför tidigare kända kretsar med samma syfte. På grund av skillnader i sk efterledningsmängd hos de olika tyristorerna i ventilen och på grund av toleranserna hos spärmingsdelarkomponenterna kommer ty- ristorerna i en ventil att utsättas för olika stora spänningspâkärmingar.

Genom att varje tyristor har ett eget separat återhämtningsskydd kommer endast de tyristorer att tändas på vilka späxmingspåkärmirxgen bl ir så stor att risk för skada på tyristorn föreligger. Onödiga genomtändningar av __.. .i____....-i_.__~_..-.a-s~_~_..._...-v» '-" i .l 'Fab

Claims (5)

10 15 _ 5 446 418 hela ventilen undviks därigenom. Genom att varje tyristors Kåterhämtningsskydd i sin helhet är beläget på samma potential som tyristorn erhålles en väsentligt ökad driftsäkerhet jämfört med sådana återhämtningsskydd, vilka delvis eller helt är anordnade på jordpoten- tial. De sistnämda systemen kräver nämligen minst två potentialseparerande överföringskanaler per tyristor för överföring av signaler från och till ty- ristorns styrkrets. Dessa kanaler kan t ex utgöras av optoelektroniska över- föringsorgan, och de i sådana organ ingående lysdiodema har relativt sett låg driftsäkerhet och livslängd. Vid återhämtningsslqddet enligt uppfinningen undviks dessa överföringslärflcar helt, vilket ger en väsentligt ökad driftsäker- het. Denna fördel är av stor betydelse eftersom det är viktigt att återhämt- ningsskyddet säkert tänder sin tyristor vid en överspäzming för att undvika skador på. tyristorn. Genom att de nämnda överföringskanalerna undvikes erhålles dessutom en förenkling och besparing. Vidare undvikes de i överföringskana- lerna uppträdande signalfördröjningazna, vilket ger en snabbare funktion. Vid återhämtningsskyddet enligt uppfinningen återställa skyddet (vippen 9 i fig 2) så snart en tändsignal avges till tyristorn, och skyddet är därefter omedelbart redo för förnyat ingrepp, vilket vid vissa driftfall är en för- del. 1 Den ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen är endast ett exempel på hur uppfinningen kan realiseras. Det detaljerade utförandet av återhämtninge- skyddet kan varieras inom ramen för uppfinningen, och de angivna tiderna och spänningsnivâerna. kan givetvis ges andra värden. PATENTKRAV

1. Ãterhämtningsskydd för en tyristorventil med ett flertal seriekopplade tyristorer (T1-- N), vilket för varje tyristor innefattar ett första spännings- kännande organ (6) anordnat att fastställa den tidpunktßâ) då tyristorns spärr- spärming efter ett tidintervall överstiger ett första förutbestämt värde, tids- bestämmande organ (10) anordnade att definiera. ett tidsintervall med början i nämnda tidpunkt och med förutbestämd längd, samt styr-organ (5, 11, 12, 15) anordnade att avge en tändsigzxal (f) till tyristom om dess blockspänning under intervallet överstiger ett andra förutbestämt värde, k ä n n e t e c n a d därav, varje tyristor i ventilen är försedd med ett individuellt och i sin helhet på tyristorns potential anordnat återhämtningsslcydd. Poor onvfatnvvt 446 418

2. Återhämtningsslqdd enligt patentkravet 1 för en tyristorventil, k ä n n e - t e c n a d därav, det första spänningskännande organet (6) är anordnat att, när tyristorns spärrspänning överstiger nämnda första värde, avge en signal för omställning ev en bietebil krets (9) till ett företa 1äge.(b -1), via vilket kretsen avger en siglal (b) till en monostabil krets (10) anordnad att därvid avge en signal (o) med en förutbestämd längd som definierar det nämnda. tidsintervallet, att denna signal är anordnad att tillföras en OCH- krets (11), att ett andra spärmingskännande organ (5) är anordnat att avge en signal (d) till OCH-kretsen när tyristorns blockspäxming överstiger nämn- da andra värde, att OCH-kretsens utsignal (e) är anordnad att tillföras organ (13) för avgivande av tändsigrzal (f) till tyris-torn och en signal för åter- ställning av den bistabila. kretsen till ett andra läge. 5.- Återhämtningsskydd enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c n a d därav,

3. OCH-kretsens (11) utsignal (e) är anordnad att tillföras organen (15) för av- givande av tändsignal till tyristorn via en ELLER-krets (12), samt att en signal (k) för samtidig tändning av ventilens tyristorer är anordnad att till- föras en andra ingång hos ELIER-kretsen.

4. Ãterhämtmlngsskydd enligt patentkravet 3 vid en tyristorventil, vid vilken varje tyristor är försedd med ett tredje spänningskännande organ (1) anordnat att avge en signal för tändning av ty-ristorn då, tyristoms block- spänning överstiger ett tredje förutbestämt värde, k ä n n e t e c k n a d därav, att signalen från det tredje spänningskännande olïßfimt är anord- nad att tillföras en tredje ingång hos ELLER-kretsen (12).

5. Återhämtningsskydd enligt patentkravet 3, k ä. n n e t e c k n a d där- av, utsignalen från ELLER-kretsen (12) är anordnad att tillföras den bistabila kretsen (9) för återetäalning ev aeme till ett enar-e läge (b - o). .I _ QUÅLITy WW., _ .rr