SU1350744A2 - Apparatus for overvoltage protection of thyristors in converters - Google Patents

Apparatus for overvoltage protection of thyristors in converters Download PDF

Info

Publication number
SU1350744A2
SU1350744A2 SU864024152A SU4024152A SU1350744A2 SU 1350744 A2 SU1350744 A2 SU 1350744A2 SU 864024152 A SU864024152 A SU 864024152A SU 4024152 A SU4024152 A SU 4024152A SU 1350744 A2 SU1350744 A2 SU 1350744A2
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
voltage
converter
current
signal
overvoltages
Prior art date
Application number
SU864024152A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Иванов
Михаил Михайлович Мульменко
Сергей Дмитриевич Короткин
Рифхат Гадылевич Юнусов
Original Assignee
Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
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 Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе filed Critical Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority to SU864024152A priority Critical patent/SU1350744A2/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1350744A2 publication Critical patent/SU1350744A2/en

Links

Landscapes

  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам защиты полупроводниковых преобразователей от перенапр жений, и может быть 10 L-I использовано при создании источников питани  на полупроводниковых вентил х . Целью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства в услови х действи  длительньЬс перенапр жений . При перенапр жени х импульсы тока передаютс  через трансформатор тока 5 на функциональный преобразователь 7, моделирующий тепловую пос- то нную времени защищаемых тиристоров . При превышении порога срабатывани  порогового элемента 8 поступает сигнал на исполнительный элемент 9, снимающий импульсы управлени . За счет введени  вьшр мител  6 обеспечиваетс  независимость условий срабатывани  устройства от длительности перенапр жени . 2 ил. с SS (Л с со Сд О 4 4 N)The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for protecting semiconductor converters against overvoltages, and can be used for creating power supplies on semiconductor valves. The aim of the invention is to increase the reliability of the device under the conditions of long-lasting overvoltages. During overvoltage, the current pulses are transmitted through the current transformer 5 to the functional converter 7, which simulates the thermal time of the protected thyristors. When the threshold of the threshold element 8 is exceeded, a signal is sent to the actuating element 9, which removes the control pulses. By introducing superior cells 6, the operation conditions of the device are independent of the duration of the overvoltage. 2 Il. with SS (L with with Sd O 4 4 N)

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам защиты полупроводниковых преобразователей от перенапр жений, может быт использовано при создании источников питани  на полупроводниковых вентил х и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт.ев, № 1288812.The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for protecting semiconductor converters against overvoltages, can be used to create power sources on semiconductor fans, and is an improvement of the invention according to Aut. No. 1288812.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства в услови х действи  длительных перенапр жений.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device under conditions of prolonged overvoltages.

На фиг.1 приведена электрическа  схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие принцип ег 1 аботы.Figure 1 shows the electrical circuit of the device; FIG. 2 shows timing diagrams explaining the principle of its work.

Устройство запдаты тиристоров преобразовател  1 содержит ограничители 2-4 напр жени , подключенные параллельно вентил м преобразовател , датчик 5 тока, выпр митель 6, функциональный преобразователь 7, пороговый элемент 8 и исполнительный элемент 9 защиты. Датчик 5 тока выполнен в виде трансформатора тока с трем  первичными обмотками (по числу вентилей и ограничителей напр жени ) кажда  из которых включена в цепь соответствующего ограничител  напр жени , а вторична  обмотка через выпр митель 6, функциональный преобразова . тель 7 и пороговый элемент 8 св зана с исполнительным элементом защиты. В цепь питани  включен выключатель 10, который также может быть св зан с исполнительным органом 9 защиты.The transistor thyristor device of converter 1 contains voltage limiters 2-4 connected in parallel to converter valves, current sensor 5, rectifier 6, functional converter 7, threshold element 8 and protection actuating element 9. Current sensor 5 is made in the form of a current transformer with three primary windings (according to the number of valves and voltage suppressors), each of which is connected to the circuit of the corresponding voltage limiter, and the secondary winding through rectifier 6 is a functional transformation. Tel 7 and threshold element 8 are associated with an actuating security element. A switch 10 is turned on in the power circuit, which can also be connected to the protection actuator 9.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При нормальных режимах работы и номинальных напр жени х на вентил х преобразовател  ток через ограничители напр жени  чрезвычайно мал и сигнал на вторичной обмотке трансформатора 5 тока близок к нулю (фиг.2). Величина напр жени  ограничителей 2-4 напр жени  выбираетс  по максимально допустимому напр жению вентилей преобразовател  1, и в случае возникновени  аварийных режимов, сопровождающихс  превышением напр жени  на вентил х максимально допустимого значени , ограничители 2-4 напр жени  вступают в работу. При этом они ограничивают напр жение на вентил х на максимально допустимом уровне Ufl и через первичные обмотки трансформатора 5 тока протекает ток 12   значительной величины (дес тки-сотни ампер) в виде однопол рныхUnder normal operating conditions and nominal voltages at the converter valves, the current through the voltage limiters is extremely small and the signal on the secondary winding of the current transformer 5 is close to zero (Fig. 2). The magnitude of the voltage of the limiters 2-4 voltage is selected by the maximum allowable voltage of the valves of the converter 1, and in the event of emergency conditions, accompanied by an excess voltage on the valves of the maximum allowable value, the limiters 2-4 voltage come into operation. At the same time, they limit the voltage at the valves at the maximum allowable level Ufl and through the primary windings of the current transformer 5 a current of a significant amount (tens to hundreds of amperes) flows in the form of unipolar

5five

5five

00

5five

00

5five

00

5five

импульсов (фиг.2). Во вторичной обмотке трансформатора протекает переменный ток, по форме воспроизвод щий сумму импульсов тока, протекающих через первичные обмотки. Таким образом , при перенапр жени х даже только на одном вентиле на выходе датчика 5 тока возникает сигнал. Этот сигнал, с помощью выпр мител  преобразованный в однопол рные импульсы , поступает на функциональный преобразователь 7, выполненный, например , в виде интегрирующей RC-це- почки. При достижении выходным сигналом функционального преобразовател  и порога срабатьтани  элемента 8 последний вьщает импульсный сигнал Ug, включающий исполнительный элемент 9 защиты, который может либо сн ть импульсы управлени  с вентилей преобразовател  1, либо подать непрерывный сигнал отпирани  на них, либо отключить преобразователь от источника питани  (фиг.1, св зь,показанна  штриховой линией) .Запрет подачи управл ющих импульсов приводит к остановке в работе преобразовател  и, следовательно, устранению аварийных перенапр жений, если они вызваны внутренними процессами преобразовател  (например, раскачкой напр жений в автономном инверторе). Подача отпирающего сигнала приводит к принудительному включению вентилей и сн тию с них напр жени ; в этом случае необходимо одновременно ограничение тока вентилей или отключение преобразовател  от источника питани . Б третьем варианте прекращение аварийного режима обеспечиваетс  отключением преобразовател  от источника питани .pulses (figure 2). An alternating current flows in the secondary winding of the transformer, reproducing in its form the sum of current pulses flowing through the primary windings. Thus, during overvoltages, even on only one valve, a signal is generated at the output of current sensor 5. This signal, with the help of a rectifier transformed into unipolar pulses, is fed to a functional transducer 7, made, for example, in the form of an integrating RC circuit. When the output signal reaches the functional converter and the threshold of the element 8 is triggered, the latter triggers the pulse signal Ug, which includes the protection actuator 9, which can either remove the control pulses from the converter 1 valves, either send a continuous signal to unlock them, or disconnect the converter from the power supply ( Fig. 1, a connection shown by a dashed line.) The prohibition of the supply of control pulses leads to a stop in the operation of the converter and, consequently, the elimination of emergency overvoltages, If they are caused by internal processes transducer (e.g., buildup of stresses in the autonomous inverter). The triggering of the unlocking signal leads to the forced opening of the valves and the removal of voltage from them; in this case, it is necessary to simultaneously limit the valve current or disconnect the converter from the power source. In the third variant, termination of the emergency mode is ensured by disconnecting the converter from the power source.

Функциональный преобразователь играет роль аналоговой тепловой модели ограничител  напр жени , входным сигналом которой  вл етс  энерги  тепловых потерь, выдел юща с  в нем, а выходным - температура ограничител .The functional converter plays the role of an analog thermal model of a voltage limiter, the input signal of which is the energy of the heat loss, which is distinguished in it, and the output is the temperature of the limiter.

Дл  надежного функционировани  устройства существенно правильно выбрать структуру модели и ее параметры. Энерги  тепловых потерь W в ограничителе напр жений вьфажаетс  через напр жение U и ток i , протекающий через ограничитель, с помощью формулы iFor reliable operation of the device, it is essential to correctly select the structure of the model and its parameters. The heat loss energy W in the voltage limiter is amplified through the voltage U and the current i flowing through the limiter using formula i

W 5 Uo-i ,,pdt, (1)W 5 Uo-i ,, pdt, (1)

о где t - врем .About where t - time.

Поскольку и то нным.Since that is nnom.

можно считать пос иcan be considered as pic

tt

о J icrp оo J icrp o

(2)(2)

При отсутствии теплоотдачи в окружающую среду температура ограничител  Т равнаIn the absence of heat transfer to the environment, the temperature of the limiter T is equal to

Т Т,T T,

WW

гаha

(3)(3)

где Т - температура окружающейwhere T is the ambient temperature

среды;environments;

сит-удельна  теплоемкость и масса ограничител  напр жени . С учетом теплоотдачи, пренебрега  потер ми на излучение и использу  вьфажени  (2) и (3), запишемsieve specific heat and mass of the voltage limiter. Taking into account the heat transfer, neglecting the radiation losses and using the emissions (2) and (3), we write

+ +

uJiorpdt-Y Ит-TjdtuJiorpdt-Y It-Tjdt

..

огр ogre

,Il, Il

mm

-,(4)-,(four)

гдеWhere

V - уделкна  теплопроводность ограничитель напр жени  - среда.V is the thermal conductivity of the voltage limiter - the environment.

Дифференциру  выражение (4), после некоторых преобразований получимDifferentiation expression (4), after some transformations we get

.l.cs (Т-т,).(5).l.cs (Tt,). (5)

ТT

ТтTm

функциональный преобразователь 7 описываетс  аналогичным уравнениемFunctional transducer 7 is described by a similar equation.

dUcdUc

dt - dt -

iR,iR,

(6)(6)

Uj. - напр жение на конденсаторе;Uj. - voltage across the capacitor;

i - входной ток, пропорциональный току ограничител  напр жени  ;i is the input current proportional to the current of the voltage limiter;

R - сопротивление резистора;R is the resistance of the resistor;

С - емкость конденсатора.С - capacitor capacitance.

Очевидно, должны соблюдатьс  равенстваObviously, equality must be respected.

RC S2RC S2

YTYt

(7)(7)

R -КR-K

ТтTm

т.t.

(8)(eight)

где К - коэффициент трансформации;where K is the transformation ratio;

m - масштабный коэффициент. Таким образом, при выборе параметров функционального преобразовател  7 в соответствии с формуламиm is the scale factor. Thus, when choosing the parameters of the functional converter 7 in accordance with the formulas

с . ( 7) и (8) выходной сигнал Uj, U., функционального преобразовател  пропорционален температуре перегрева ограничителей напр жений. Напр жение срабатывани  порогового элемента выбираетс  в соответствии с предельно допустимой температурой перегрева ограничител  напр жени , что позвол етwith . (7) and (8) the output signal Uj, U., of the functional converter is proportional to the overheating temperature of the voltage limiters. The trigger voltage of the threshold element is selected in accordance with the maximum permissible superheat temperature of the voltage limiter, which allows

0 избежать необратимого теплового пробо  последнего.0 avoid irreversible thermal breakdown of the latter.

На фиг.2 (временна  диаграмма) показано, что при прохождении импульсов тока 123,+ через ограничителиFigure 2 (timing diagram) shows that with the passage of current pulses 123, + through the limiters

15 2-4 напр жени  (или через один из них) измен етс  сигнал U-, Uc на выходе функционального преобразовател  7, отража  в масштабе m нарастание температуры структуры ограничител  напр жени . При достижении сигналом15 2-4 voltages (or through one of them) the signal U-, Uc changes at the output of the functional converter 7, reflecting on the scale m an increase in the temperature of the structure of the voltage limiter. When reaching the signal

2020

))

е e

2525

30thirty

3535

и порога срабатывани  порогового элемента 8 (U пор) последний выдает сигнал на включение исполнительного элемента защиты. Назначение исполнительного элемента 9 защиты - снижение напр жени  на вентил х преобразовател  дл  безопасного уровн , при котором ограничители напр жени  не пропускают ток и не нагреваютс . На фиг.2 приведены временные диаграммы сигнала исполнительного элемента 9 защиты, выполненного в виде схемы запр ета управлени  вентил ми. Начина  с момента t (фиг.2), вступают в работу ограничители 2-4 напр жени , а в момент t, выходной сигнал функ0and the threshold of the threshold element 8 (U then), the latter gives a signal to activate the actuating element of protection. The purpose of the protection actuator 9 is to reduce the voltage on the converter valves for a safe level at which the voltage limiters do not pass the current and do not heat up. Figure 2 shows the timing diagrams of the signal of the protection actuator 9, made in the form of a gate control circuit. Starting from the moment t (Fig. 2), voltage limiters 2-4 come into operation, and at time t, the output signal is function

5five

ционального преобразовател  достигает порога, и в результате срабатывани  исполнительного элемента 9 пода- ча управл ющих импульсов на вентили (фиг.2, диаграмма Ug) прекращаетс  иThe national converter reaches the threshold, and as a result of the actuation of the actuating element 9, the supply of control pulses to the valves (Fig. 2, diagram Ug) stops and

преобразователь перестает работать.the converter stops working.

Вследствие разр да коммутирующего конденсатора напр жение на вентил х снижаетс  до безопасной величины. .Due to the discharge of the switching capacitor, the voltage across the valves decreases to a safe value. .

Существенное значение дл  нормальной работы устройства имеет выпр митель 6. Благодар  введению в схему выпр мител  6 импульсный сигнал, амплитуда которого пропорциональна току ограничителей напр жени , поступает на вход функционального преобразовател  7 не только в течение переходного процесса нарастани  тока намагничивани  трансформатора, как в известном устройстве, но и при сколь угодно длительном действии перенапр жений . Дл  измерени  полной амплитуды тока может быть использо0Rectifier 6 is essential for the normal operation of the device. By introducing rectifier 6 into the circuit, a pulse signal, whose amplitude is proportional to the current of the voltage limiters, arrives at the input of the functional converter 7 not only during the transient process of increasing the magnetization of the transformer, as in the known device , but also for arbitrarily long lasting action of overvoltages. To measure the total amplitude of the current can be used

вана схема выпр мител  с удвоением напр жени , в случае использовани  обычных схем вьшр млени  выходной сигнал имеет погрешность, равную среднему значению сигнала первичных обмоток, уменьшенному в коэсМ ициент трансформации раз. Односторонн   проводимость выпр мител  предотвращает разр д конденсатора функционального преобразовател  7 через вторич- ную обмотку трансформатора 5„ При отсутствии выпр мител  посто нна  составл юща  напр жени  на конденса- торе функционального преобразовател  приводит к нарастанию тока на- магничивани  на вторичной обмотке трансформатора, что вынуждает неоправданно увеличивать габариты трансформатора с целью избежать его насыщени , а также приводит к разр ду конденсатора функционального преобразовател  через вторичную обмотку. Кроме того, использование двухполу- периодньгх схем выпр мител  6 упрощает наладку устройства, так как A voltage doubled rectifier circuit, in the case of using conventional power supply circuits, the output signal has an error equal to the average value of the primary windings signal, reduced by the same transformation factor times. One-way conductor of the rectifier prevents the discharge of the capacitor of the functional converter 7 through the secondary winding of the transformer 5 "In the absence of the rectifier, the constant component voltage on the capacitor of the functional converter leads to an increase in the magnetizing current on the secondary winding of the transformer, which forces unreasonably increase the size of the transformer in order to avoid its saturation, and also leads to the discharge of the capacitor of the functional converter through the secondary whence. In addition, the use of two half-timed circuits of rectifier 6 simplifies the setup of the device, since

Редактор С.ПекарьEditor S.Pekar

Раг2Reg2

Составитель В.ШироковCompiled by V. Shirokov

ТехредМ.Моргентал Корректор Л.ПатайTehred.Morgental Proofreader L. Patay

Заказ 5291/52 Тираж 618ПодписноеOrder 5291/52 Circulation 618 Subscription

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д, 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., d, 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

в этом случае не требуетс  фазироват сигнал, вторичной обмотки трансформатора 5, т.е. ее включение может быть произвольным.in this case, the signal is not required to be phased, the secondary winding of the transformer 5, i.e. its inclusion may be arbitrary.

Использование изобретени  позвол ет повысить надежность устройства и снизить установленную мощность трансформатора тока. Повышение надежности обеспечиваетс  работоспособностью устройства при любой длительности действи  перенапр жений,The use of the invention improves the reliability of the device and reduces the installed power of the current transformer. Increased reliability is ensured by device operability at any duration of overvoltage,

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  защиты тиристоров преобразовател  от перенапр жений по авт.св. № 1288812, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности в услови х действи  длительных перенапр жений, введен выпр митель, включенный между вторичной обмоткой трансформатора тока и входом функционального преобразовател .Device to protect the thyristors of the converter from overvoltages according to the author. No. 1288812, characterized in that, in order to increase reliability under the conditions of prolonged overvoltages, a rectifier is inserted connected between the secondary winding of the current transformer and the input of the functional converter.
SU864024152A 1986-02-19 1986-02-19 Apparatus for overvoltage protection of thyristors in converters SU1350744A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864024152A SU1350744A2 (en) 1986-02-19 1986-02-19 Apparatus for overvoltage protection of thyristors in converters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864024152A SU1350744A2 (en) 1986-02-19 1986-02-19 Apparatus for overvoltage protection of thyristors in converters

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU1288812A Addition SU290230A1 (en) METHOD OF MEASURING THE SPECTRUM OF ELECTRIC SIGNALS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1350744A2 true SU1350744A2 (en) 1987-11-07

Family

ID=21222277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864024152A SU1350744A2 (en) 1986-02-19 1986-02-19 Apparatus for overvoltage protection of thyristors in converters

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1350744A2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1288812, кл. Н 02 Н 7/12, 1984. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4396882A (en) Inrush current limiter
CA2110020C (en) Isolator surge protector for dc isolation and ac grounding of cathodically protected systems
US3943427A (en) Apparatus for protecting the thyristors of a high-voltage controlled converter from overvoltage
US4466039A (en) Open circuit current transformer protection circuit
US3424948A (en) Overvoltage protection circuit for controlled solid state valves
GB1192640A (en) Improvements in Distance Relays
US3660724A (en) Power supply protective control
SU1350744A2 (en) Apparatus for overvoltage protection of thyristors in converters
US4237509A (en) Thyristor connection with overvoltage protection
US11245255B2 (en) Solid-state circuit breaker and breaking method for solid-state circuit breaker
US3124738A (en) Overvoltage protection apparatus
GB2031623A (en) Power supplies
US4482930A (en) Electrical protection equipment with digital integration apparatus for firing pulse initiation
US3538383A (en) Magnetic pulse generator protective device
JPS6132899B2 (en)
US3526812A (en) Power supply for circuit breaker tripping
SU1288812A1 (en) Device for overvoltage protection of converter thyristors
SU1081724A1 (en) Device for current protection of a.c.power network against short circuit
SU955337A1 (en) Device for protecting valve converter with dc link
SU600646A1 (en) Arrangement for protective disconnecting at earthing of contact dc network, including controlled power rectifier and triggering pulse interrupter in control circuit
SU862306A1 (en) Device for protecting electrical plant from phase breaking
Agarwal et al. iMOV—An Active, Controllable Overvoltage Protection Device for Multi-Inverter Microgrids with High IBR Penetration
IT9048441A1 (en) IGNITION SYSTEM FOR COMBUSTION ENGINE WITH OVERVOLTAGE LIMITER.
SU1261043A1 (en) Device for protection of d.c. power source
SU1317552A1 (en) Device for overvoltage protection of using equipment