SE451169B - Ledningsstyrkrets for en tyristorstromriktare - Google Patents

Description

30 35 451 169 2 1ikströmsöverföringsledning till jord och en likströms- reaktans. Följaktligen åstadkommes vad som kan benämnas "förbikopplingsparsdrift", varvid två särskilda serie- armar (förbikopplingsarmpar) i tyristorströmriktaren göres ledande, vid igångsättningstidpunkten. Under förbi- kopplingsparsdríften (shuntparsdrift) är tyristorström- riktaren kortsluten. Under en efterföljande deblockerings- drift (eller sexfasdrift) triggas de enskilda armarna konsekutivt genom att en av shuntparsarmarna sättes åt sidan. I varje tyristorventil är en dämpningskondensator parallellkopplad med tyristorerna, så att vid den tid- punkt då shuntdriften växlas över till sexfasdriften dessa dämpningskondensatorer urladdas för att bringa ström att flyta genom shuntparsarmarna i den motsatta riktningen. Strömmen i den tyristor som skall hållas ledande vid växlingstillfället från shuntdriften till sexfasdriften avbrytes således för alstring av en back- spänning. Om perioden för backspänningens närvaro är kort, göres ej alla tyristorerna i tyristorventilen oledande utan hålles ledande så snart en ledspänning påtryckes över dem, så att tyristorströmriktaren kan övergå på normalt sätt till sexfasdrift (flerfäSdrift)- Den backspänning som påtryckes över tyristorerna i tyristorventilen varierar emellertid med de enskilda tyristorerna i beroende av storleken av strömmen före avbrottet eller den strömmens differentiella värde eller på grund av fluktuationer i tyristorernas egenskaper.

Vid denna tidpunkt slås således några av tyristorerna i tyristorventilen från, medan resten hålles ledande.

Tyristorventilens ledspänning detekteras genom att spänningen över endast några och inte alla tyristorerna detekteras, detta-med hänsyn till ekonomi och enkelhet vid framställning, och den detekterade spänningen be- traktas sâsom den över samtliga tyristorerna påtryckta.

Om tyristorerna, över vilka spänningen detekteras, är ledande och ingen ledspänning är påtryckt, så matas, även om fasstyrkretsen alstrar utsignalen, ingen led- -Cf 10 15 20 25 30 451 169 3 ningsstyrsignal till tyristorventilen, varför den ven- tilen ej triggas. När en ledspänning påtryckes ventilen, delas den av enbart tyristorerna i det oledande till- ståndet. Om de oledande tyristorerna är få till antalet, är det därför sannolikt att en spänning, som överstiger tyristorns blockeringsspänning i ledriktningen, påtryckes för förorsakande av brott på den.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en ledningsstyrkrets för en tyristorström- riktare, med vilken krets det är möjligt att förhindra påtryckandet av en ledspänning, som är större än blocke- ringsspänningen i ledriktningen, över de oledande tyri- storerna i ventilen, vilka skall hållas kontinuerligt ledande vid tidpunkten för växling från shuntpàrsdrift över till sexfasdrift, i och för förhindrande av brott på dessa.

Ovannämnda ändamål med uppfinningen uppnås medelst en ledningsstyrkrets av inledningsvis nämnt slag, Vilken kännetecknas av att tyristorströmriktaren drivs med par- vis förbikoppling vid starttillfället före växling till normalt arbetstillstånd, och att ett andra organ, som är kopplat till fasstyrorganen, alstrar en andra grind- signal i gensvar till den första signalen och en andra signal, som styr ledningen för den tyristorventil som skall påverkas för övergång till normal drift med den till detekteringsorganen kopplade tyristorventilen.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till medföljande ritningar. Fig l är ett hlockschema, som visar en tyristorströmriktare. Pig 2 visar en utföringsform av led- är ett blockschema, som ningsstyrkretsen för en tyristorströmríktare enligt uppfinningen. Pig 3A-3I är tidsdiagram, som visar våg- former, vilka uppträder på olika ställen i kretsen enligt fig 2.

Blockschemat i fig 1 visar hela konstruktionen av en tyristorströmriktare för omformning av trefasig växelström till likström. Ingångsanslutningar 10, 12 och 10 15 20 25 30 35 451 169 4 14 är kopplade till var sin trefasledare. Ingångsanslut- ningen l0 är kopplad till en anslutning till U- och X- fasens tyristorventiler l6 och 18, ingångsanslutningen 12 är kopplad till en anslutning till V- och Y-fasens tyristorventiler 20 och 22 och ingângsanslutningen l4 är kopplad till en anslutning till W- och Z-fasens tyristorventiler 24 och 26. Tyristorventilerna 16, 18, 20, 22, 24 och 26 innefattar vardera ett flertal i serie kopplade tyristorer. En seriekrets, som består av en dämpningsresistor och en dämpningskondensator, är paral- lellkopplad med var och en av dessa tyristorer. De andra anslutningarna till U-, V- och W-fasens tyristorventiler 16, 20 och 24 är kopplade till en utgångsanslutning 28, och de andra anslutningarna till X-, Y- och Z-fasens tyristorventiler 18, 22 och 26 är kopplade till en ut- gångsanslutning 30. Utgångsanslutningarna 28 och 30 är exempelvis kopplade till ej visade likströmsöverförings- ledningar. I var och en av tyristorventilerna l6, 18, 20, 22, 24 och 26 är de motsatta ändarna av ett parti (i denna utföringsform en av två intilliggande serietyristorer bildad strömbana, kopplade till en särskild av ett fler- tal ledningsstyrkretsar 32, 34, 36, 38, 40 och 42. En fasstyrkrets 44 för alstring av till-frånsignaler, som bestämmer ledningsperioden för var och en av tyristor- ventilerna, är kopplad till de enskilda ledningsstyr- kretsarna 32, 34, 36, 38, 40 och 42. Ledningsstyrkret- sarna 32, 34, 36, 38, 40 och 42 har sina utgångsanslut- ningar enskilt kopplade till styrelektrodanslutningarna till alla tyristorerna i de olika tyristorventilerna l6, 18, 20, 22, 24 och 26.

Konstruktionen av dessa ledningsstyrkretsar skall nu beskrivas. Eftersom dessa ledningsstyrkretsar har samma konstruktion, kommer enbart konstruktionen av ledningsstyrkretsen 32, som styr ledningen hos U-fasens tyristorventil 16, att beskrivas under hänvisning till fig 2, medan beskrivningen av de andra ledningsstyrkret- sarna utelämnas. Tyristorventilen l6 har N~serietyfistorer f. f l0 20 30 451 169 5 l6-l, 16-2, ..., l6-N, en dämpningsresistor l7-l och en dämpningskondensator l7-2. Ett ljusemitterande element 46, såsom en lysdiod, är kopplat mellan den första tyristorns 16-l anod och den andra tyristorns 16-2 katod.

Det åskådliggjorda läget för det ljusemitterande elementets 46 inkoppling är ej begränsande. Ljus från det ljusemitte- rande elementet 46 kopplas via en ljusledare, såsom en kabel av optiska fibrer (ej visade),till en fotoelektrisk omvandlare 48, såsom en "PTR". Den fotoelektriska omvand- laren 48 har sin utgångsanslutning kopplad till en ingångs- anslutning till en OCH-grind 50.

En "till"-signal och en "från"-signal för U-fasen, avsedda för att bringa U-fasens tyristorventil 16 att leda respektive icke-leda, matas från fasstyrkretsen 44 till inställnings- respektive âterställningsanslut- ningarna till en vippkrets 52. Vippkretsen 52 har sin Q-utgángsanslutning kopplad till en annan ingångsan- slutning till OCH~grinden 50 och även till en ingångs- anslutning till en OCH-grind 54. Varje tyristorventils ledningsperiod, dvs då utsignalen av hög nivå alstras på vippkretsens 52 Q-utgångsanslutning, svarar mot en elektrisk vinkel på 1200. Under sexfasperioden triggas de enskilda tyristorventilerna i ordningen för U-, Z-, V-, X-, W- och Y-faserna med en fördröjningsvinkel på 600 mellan två konsekutiva faser. En "till"-signal på Y-fasen för att åstadkomma ledning hos Y-fasens tyristor- ventil 22, som lämnar blockeringstillstândet med U-fasens tyristorventil l6 styrd av ledningsstyrkretsen 32, till- föres från fasstyrkretsen 44 till en annan ingångsanslut- ning till OCH-grinden 54 i ledningsstyrkretsen 32. OCH- grindarna 50 och 54 har sina utgångsanslutningar kopplade till var sin ingângsanslutning till en ELLER-grind 58, vars utgångsanslutning är kopplad till en monostabil multivibrator 60. Utsignalen från den monostabila multi- vibratorn 60 kopplas via en förstärkare 62 till ett ljus- emitterande element 64, vilket kan vara en lysdiod eller liknande. Ljus från det ljusemitterande elementet 64 10 20 N UI 30 451 169 6 kopplas via en ljusledare (ej visad) till en fotoelektrisk omvandlare 66, såsom en "PTR". Den fotoelektriska omvandla- ren 66 har sin utgångsanslutning kopplad till styrelektro- derna hos tyristorerna 16-1, 16-2, ..., 16-N i U-fasens tyristorventil 16.

Arbetssättet för denna utföringsform skall nu be- skrivas under hänvisning till fig 3. Fig 3 är ett tids- diagram, som visar vågformer, vilka uppträder på olika ställen i kretsen enligt fig 2. Arbetssättet för denna tyristorströmriktare skall beskrivas i anslutning till ett fall, i vilket shuntparsdrift, varvid enbart U-fasens och X-fasens tyristorventiler göres ledande, Éramkallas vid starttidpunkten, varefter Y-fasens tyristorventil 22 triggas för att åstadkomma överföring av ström från X-fasens ventil 18 till Y-fasens ventil 22 och därmed låta Y-fasens ventil 22 deblockera med U-fasens ventil 16.

De enskilda fasernas ventiler triggas i ordningen U, Z, V, X, W, Y och sedan äter-U-fasen, såsom nämnts tidigare.

Detta innebär att i shuntparsarmen U-fasens ventil 16 kontinuerligt hålles ledande vid den tidpunkt då shunt- parsdriften växlas över till sexfasdriften.

När de trefasiga växelinspänningarna tillföres in- gångsanslutningarná 10, 12 och 14, kopplas en sådan spänning som den med en heldragen linje i fig 3A visade över de första och andra tyristorerna 16-1 och 16-2 i U-fasens ventil 16. Som följd härav flyter en shuntpars- ström via utgångsanslutningen 30, X-fasens tyristor- ventil l8, U-fasens tyristorventil 16 och utgångsanslut- ningen 28. Det ljusemitterande elementet 46 emitterar ljus, när den över tyristorerna 16-l och l6-2 påtryckta ledspänningen ligger över en ledspänningsdetekterings- nivå¿ vilken är visad med en streckad linje i fig 3A, och den fotoelektriska omvandlaren 48 alstrar en motsva- rande utsignal, såsom visat i fig 3B, vilken signal får hög nivå, när ledspänningsdetekteringsnivån överskrides.

Under den period då ledspänningen påtryckes U-fasens ventil 16 matas en "till"-signal för U-fasen såsom en V) f) 10 15 20 25 30 451 169 7 i fig 3C visad pulssígnal för att åstadkomma ledning hos Udasens ventil l6 från fasstyrkretsen 44 till inställ- ningsanslutningen till vippkretsen 52 i ledningçstyr- kretsen 32 för U-fasens ventil 16, varefter vippkretsens 52 Q-utsignal ges hög nivå, såsom visat i fig 3D. Detta tillstånd fortsätter till dess att en i fig 3E visad "från"-signal för U-fasen tillföres från fasstyrkretsen 44 till vippkretsens 52 återställningsanslutning. Med ändringen av vippans Q-utsignal till hög nivå bringas utsignalen från OCH-grinden 50 att inta hög nivå, såsom visat i fig 3F. Den monostabila vultivibratorn 60 alstrar en utsignal med hög nivå under en förutbestämd tidsperiod från uppgången i utsignalen från OCH-grinden 50, såsom visat i fig 3G. Med utsignalen från multivibratorn 60 bringas det ljusemitterande elementet 64 att emittera ljus, som av den fotoelektriska omvandlaren 66 omvandlas till en elektrisk signal, vilken kopplas till styrelektro- 16-N i U-fasens ventil l6, varigenom U-fasens ventil triggas. derna Lill alla tyristorerna l6-l, 16-2, ..., När U-fasens ventil 16 är triggad föres den över tyristo- rerna 16-l och l6~2 påtryckta spänningen till nollnivå, såsom visat i fig 3A. och även den fotoelektriska omvandla- rens 48 utsignal ändras till låg nivå, såsom visat i fig 38.

Samtidigt matas en "till"-signal från fasstyrkretsen 44 till ledningsstyrkretsen 34 för X-fasens ventil 18 i och för triggning av denna ventil på likartat sätt, varigenom tyristorströmriktaren bringas att arbeta med ett shuntat ventilpar eller i shuntparsdrift.

Vid tidpunkten för växlingen från shuntparsdrift över till sexfasdrift i och med triggningen av Y-fasens ventil 22 urladdas dämpningskondensatorerna i V-fasens ventil 20 genom U-, X- och Y-fasens ventiler l6, 18 och 22 i nämnd ordning. Urladdningsströmmen flyter genom U- och X-fasens ventiler l6 och l8 i motsatta riktningar, så att den shuntström som flyter under shuntparsdriften avbrytes och några av tyristorerna i dessa ventiler slås 10 15 20 25 451 169 8 från. Om tyristorerna 16-1 och 16-2 i den till lednings- , styrkretsen 32 kopplade U-fasens ventil 16 förblir ledande, kan det ljusemitterande elementet 46 ej detek- tera någon ledspänning. I detta fall ändras ej utsignalen < från OCH-grinden 52 till den höga nivån. U-fasens ventil 16 göres således ej ledande, varför växlingen från shunt- parsdrift över till sexfasdrift ej kan uppnås.

Enligt uppfinningen kopplas Y-fasens "till"-signal för triggning av Y-fasens ventil 22 för sexfasdrift också till OCH-grinden 54 i ledningsstyrkretsen 32, så att utsignalen från OCH-grinden 54 ges hög nivå, såsom visat i fig 3I. Utsignalen från den monostabila multi- vibratorn 60 bringas därmed uppvisa hög nivå under en förutbestämd tidsperiod, såsom visat i fig 3G, oberoende av utsignalen från OCH-grinden 50. På detta sätt hålles U-fasens ventil 16 kontinuerligt ledande, så att sexfas- driften påbörjas med ledning hos både U- och Y-fasens ventiler 16 och 22. Eftersom U-fasens ventil 16 göres ledande med Y-fasens "till"-signal, så kommer, även om 16-N i U-fasens ventil 16 slås från vid den tidpunkt då shuntparsdrift några av tyristorerna 16-1, 16-2, ..., med U- och X-fasens ventiler 16 och 18 växlas till sexfasdriften med U- och Y-fasens ventiler 16 och 22, de snart att ånyo triggas.

Ehuru i ovan beskrivna utföringsform ljus användes för triggning av tyristorventilen i och för åstadkommande av elektrisk isolering av tyristorventilen från lednings- styrkretsen, så är det också möjligt att använda en puls- transformator eller liknande.

LI

Claims (3)

LII 10 15 20 25 30 451 169 PATENTKRAV

1. Ledningsstyrkrets för en tyristorströmriktare som innefattar ett bryggorgan med bryggarmar, vilka 18, 20, 22, 24, 26) med vardera ett flertal seriekopplade tyristorer (16-l, l6-2,.. av en signal som styr ledningen för de enskilda tyristor- har var sina tyristorventiler (16, ., 16-N); ett fasstyrorgan (44, 52) för alstring ventilerna i bryggorganet; detekteringsorgan (46, 48), som är kopplade över anod-katodbanan hos åtminstone en av tyristorerna (16-1, 16-2) i en (16) av tyristor- l8, 20, 22, 24, 26) i bryggorganet för alstring av en detekteringssignal, som motsvarar anod- ventilerna (16, -katodspänningen över nämnda åtminstone ena tyristor (16-l, till fasstyrorganet (44, 52) och detekteringsorganen 16-2); ett första organ (50), som är kopplat (46, 48) för alstring av en första grindsignal i överens- stämmelse med detekteringssignalen och en första signal, som styr ledningen för den till detckteringsorganen (46, 48) kopplade tyrístorventilen (l6); triggorgan (60, 64, tyristorventilerna (l6, 18, 20, 22, 24) ledande i gensvar 66), som är anordnade att göra de enskilda till den första grindsignalen, k ä n n e t e c k n a d av att tyristorströmriktaren drivs med parvis förbi- koppling vid starttillfället före växling till normalt arbetstillstånd, och att ett andra organ (54), som är 52), grindsignal i gensvar till den första signalen och en kopplat till Iasstyrorganen (44, alstrar en andra andra signal, som styr ledningen för den tyristorventil (22) som skall påverkas för övergång till normal drift med dpn_till detekterinqsorganen (46, 48) kopplade tyristor- (16).

2. Ledningsstyrkrets enligt patentkravct l, ventilen k ä n - 48) innefattar ett ljusemitterande element (46) för emittering n e t e c k n a d av att detekteringsorganen (46, av ljus då tyristorledspänningen överstiger ett förut- 10 451 169 10 bestämt värde, samt en fotoelektrisk omvandlare (48) för mottagning av ljus från det ljusemitterande elementet (46) och för alstring av en utsignal i överensstämmelse med det mottagna ljuset.

3. Ledningsstyrkrets enligt patentkravet l, k ä n - n e t e c k n a d av att triggorganen (60, 64, 66) innefattar ett till det första och andra organet (50, 54) kopplat ljusemitterande element (64) för emittering av ljus i överensstämmelse med vilken som helst av den första och andra grindsignalen, samt en fotoelektrisk omvandlare (66), som är kopplad till styrelektroderna till alla tyristorerna (16-l,...,l6-N) i den tyristor- ventil (16) som är kopplad till detekteringsorganen (46, 48) för mottagning av ljus frán det ljusemitterande elementet (64) och för matning av en signal till styr- elektroderna i överensstämmelse med det mottagna ljuset. (á