SU1614085A2

SU1614085A2 - Inverter

Info

Publication number: SU1614085A2
Application number: SU884620331A
Authority: SU
Inventors: Аркадий Алексеевич Чернышев; Ефим Ильич Беркович; Альберт Павлович Мотыль; Евгений Михайлович Эрлих
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1990-12-15

Abstract

Изобретение относитс к силовой преобразовательной технике. Целью изобретени вл етс повышение надежности путем вы влени аварийной ситуации и предотвращени ее развити . Инвертор содержит мосты главных 1 - 6, распределительных 7 - 12 и обратных 13 - 18 тиристоров, а также два блока коммутации, систему управлени 32 и блок защиты 37. Установка датчиков тока 35, 36 последовательно с диодами 33, 34 в блоках коммутации позвол ет фиксировать обратную пол рность напр жени на коммутирующих конденсаторах 19, 20, котора по вл етс на них при аварийных режимах. Благодар сигналам I₉, I₂₀ с датчиков тока с помощью блока защиты 37 формируетс сигнал на сн тие управл ющих импульсов, формируемых системой 32. 2 ил.The invention relates to power converter technology. The aim of the invention is to increase reliability by detecting an emergency and preventing its development. The inverter contains bridges of main 1 - 6, distribution 7 - 12 and inverse 13 - 18 thyristors, as well as two switching units, control system 32 and protection unit 37. Installing current sensors 35, 36 in series with diodes 33, 34 in switching units allows fix the reverse polarity of the voltage on the switching capacitors 19, 20 that appears on them during emergency conditions. Due to the signals I ₉ , I ₂₀ from the current sensors using the protection unit 37, a signal is generated for the removal of control pulses generated by the system 32. 2 Il.

Description

оabout

s оs o

0000

елate

Изобретение относитс к преобразовательной технике, используемой преимущественно в т говом электроприводе с асинхронными короткозамкнутыми электродвигател ми .The invention relates to a converter technique used mainly in a traction electric drive with asynchronous short-circuited electric motors.

Цель изобретени - повышение надежности инвертора путем вы влени аварийной ситуации и предотвращени ее развити .The purpose of the invention is to increase the reliability of the inverter by detecting an emergency situation and preventing its development.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - практическа схема блока защиты.FIG. 1 is a schematic diagram of the proposed device; in fig. 2 - practical block protection circuit.

Инвертор содержит мост главных тиристоров 1-6, мост распределительных тиристоров 7-12, мост обратных управл емых вентилей 13-18. Все«мосты соединены между собой выводами переменного тока. Раз- ноименные выводы посто нного тока мостов главных тиристоров 1-6 и обратных управл емых вентилей 13-18 также соединены между собой. Коммутационные конденсаторы 19 и 20 и коммутационные запираемые по управлению тиристоры 21 и 22 образуют две последовательные цепоч ки, включенные между разноименными выводами посто нного тока мостов главных 1-6 и распределительных 7-12 тиристоров. Встречно-параллельно коммутационным тиристорам 21 и 22 включены зар дные диоды 23 и 24 соответственно. Вспомогательные источники 25 и 26 через дозар дные тиристоры 27 и 28 соответственно подключены к коммутационным конденсаторам 19 и 20. Напр жение источников 25 и 26 стабильно . Разделительный диод 29 включен между выводами посто нного тока моста распределительных тиристоров 7-12. Источник 30 питани инвертора подключен к выводам посто нного тока мостов главных 1-6 и обратных 13-18 тиристоров. Величина напр жени источника 30 питани может измен тьс в широких пределах. Источник 30 обладает обратной проводимостью. В т говом электроприводе тепловоза в качестве источника 30 питани используетс система: главный синхронный генератор - выпр митель - емкостный фильтр, в качестве вспомогательных источников 25 и 26 - система; вспомогательный синхронный генератор - разделительный трансформатор с двум вторичными обмотками, от которых питаютс два диодных выпр мител . Нагрузка 31 подключена к выводам перемен- .ного тока мостов главных 1-6, распределительных 7-12 и обратных 13-17 вентилей. На тепловозе такой нагрузкой вл ютс т говые асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Система 32 управлени инвертором вырабатывает импульсы Г-| включени тиристоров в соответствии с управл ющим сигналом Uy, поступающим от системы регулировани электропривода . Параллельно коммутационным конденсаторам 19 и 20 подключены защит- 5 ные диоды 33 и 34, последовательно с которыми включены датчики уровн тока 35 и 36 соответственно. Выходы датчиков 35 и 36 соединены с входами блока защиты 37, Сигналы Иэ и 120 формируютс на выходах дат10 чиков 35 и 36 соответственно .при включении защитных диодов 33 и 34 и возникновени токов в MX цеп х. На входы блока з-ащитьг- 37 заведены также сигналы I| датчиков других видов аварий в инвертореThe inverter contains a bridge of main thyristors 1-6, a bridge of distribution thyristors 7-12, a bridge of reverse controlled gates 13-18. All "bridges are interconnected by AC leads. The various DC outputs of the bridges of the main thyristors 1-6 and the reverse controlled gates 13-18 are also interconnected. Switching capacitors 19 and 20 and switching locked thyristors 21 and 22 form two successive chains connected between the opposite DC terminals of main 1-6 bridges and distribution 7-12 thyristors. Charge diodes 23 and 24, respectively, are connected in parallel to the switching thyristors 21 and 22. Auxiliary sources 25 and 26 are connected to switching capacitors 19 and 20, respectively, via watch thyristors 27 and 28, respectively. The voltage of sources 25 and 26 is stable. Dividing diode 29 is connected between the DC terminals of the distribution thyristor bridge 7-12. The inverter power supply 30 is connected to the DC terminals of the main bridges 1-6 and reverse 13-18 thyristors. The magnitude of the voltage of the power source 30 may vary widely. Source 30 has reverse conduction. In a diesel locomotive electric drive, the system is used as the power source 30: a main synchronous generator — rectifier — capacitive filter; as auxiliary sources 25 and 26 — a system; auxiliary synchronous generator - an isolation transformer with two secondary windings from which two diode rectifiers are powered. The load 31 is connected to the AC terminals of the main bridges 1-6, distribution 7-12, and reverse 13-17 gates. On a diesel locomotive, such a load is a squirrel cage rotor asynchronous electric motors. The inverter control system 32 generates pulses G- | turning on the thyristors in accordance with the control signal Uy, coming from the drive control system. Parallel to the switching capacitors 19 and 20, protective diodes 33 and 34 are connected, in series with which current level sensors 35 and 36 are connected, respectively. The outputs of sensors 35 and 36 are connected to the inputs of the protection unit 37, the signals Ie and 120 are formed at the outputs of sensors 35 and 36, respectively. When the protective diodes 33 and 34 are turned on and currents occur in the MX circuits. The signals I | are also connected to the inputs of the 3-ack-37 block. sensors of other types of accidents in the inverter

5 или электроприводе, например сигнал аварии двигател и сигнал Уз от системы управлени и защиты электропривода в целом. Сигнал УЗ имеет место, например, при автоматическом повторном включении. Выход0 ной сигнал UA блока защиты 37 заведен в систему 32 управлени инвертора с целью сн ти управл ющих сигналов FJ и отключени инвертора, а также во внешние устройства электропривода, с целью отключени 5 or an electric drive, for example, an engine alarm signal and a node signal from the control and protection system of the electric drive as a whole. The ultrasonic signal occurs, for example, with automatic restart. The output signal UA of the protection unit 37 is inputted to the inverter control system 32 in order to remove the FJ control signals and turn off the inverter, as well as to the external devices of the electric drive, in order to disconnect

5 или обесточивани (развозбуждени ) источника 30 питани инвертора.5 or de-energize (de-energize) the source 30 of the inverter.

Предлагаемое устройство при возникновении аварийной ситуации работает следующим образом.The proposed device when an emergency situation works as follows.

0Поскольку процессы коммутации вентилей идентичны, рассмотрим один из них, например, отключение главного тиристора 1. Дл отключени главного тиристора 1 снимаетс импульс включени FI с него и0 Since the switching processes of the valves are identical, consider one of them, for example, turning off the main thyristor 1. To turn off the main thyristor 1, the FI switching-on pulse is removed from it and

5 включаетс распределительный тиристор 7, подготавлива цепь отключени главного тиристора 1. Затем включаетс коммутационный запираемый по управлению тиристор 21 и начинаетс разр д5, the distribution thyristor 7 is turned on, preparing the main thyristor disconnection circuit 1. Then the switching lockable control thyristor 21 is turned on and the discharge starts

0 коммутационного конденсатора 19 по цепи; конденсатор 19-диод 29-распределительный тиристор 7 - главный тиристор 1 - коммутационный тиристор 21 - конденсатор 19. Напр жение на конденсаторе 19снижа5 етс . При наличии повреждени в главном тиристоре 1 типа сквозного пробо (спекани ) переходов тиристор 1 не отключаетс и конденсатор 19 разр жаетс полностью. Аналогична ситуаци возникает и при сни0 жении отключающей способности по цепи управлени запираемого тиристора 21, из- за чего тот остаетс включенным по окончании заданного времени коммутации. При. этом конденсатор 19 также разр жаетс до0 switching capacitor 19 on the circuit; capacitor 19-diode 29-distributive thyristor 7 - main thyristor 1 - switching thyristor 21 - capacitor 19. The voltage across the capacitor 19 decreases 5. If there is damage in the main thyristor 1 of the type of through-breakdown (sintering) of the junctions, the thyristor 1 is not turned off and the capacitor 19 is discharged completely. A similar situation occurs when the breaking capacity of the control circuit of the lockable thyristor 21 decreases, which is why it remains on after the specified switching time. At. this capacitor 19 is also discharged to

5 нул , как и в предыдущей аварийной ситуации . В обоих случа х вслед за разр дом коммутационного конденсатора 19 начинаетс его перезар д током нагрузки. Когда обратное напр жение на конденсаторе 195 zero, as in the previous emergency. In both cases, following the discharge of the switching capacitor 19, it is recharged by the load current. When the return voltage on the capacitor is 19

достигнет уровн падени напр жени наreaches the level of voltage drop

защитном диоде 33, последний включаетс и проводит ток, в результате чего датчик 35 уровн тока срабатывает и выдает сигнал Ii9. Сигнал Ii9 воздействует на блок 37защи- ты, который в результате вырабатывает ава- рийный сигнал UA, воздействующий на систему 32 управлени инвертора таким образом , что она отключаетс - управл ющие сигналы Fi снимаютс с тиристоров. Благодар этому предотвращаетс возникнове- ние сквозного короткого замыкани в инверторе. Кроме того, сигнал UA поступает в систему управлени и защиты электропривода , котора , в свою очередь, отключает источник 30 питани или снижает его напр - жение.protective diode 33, the latter is turned on and conducts a current, as a result of which the current level sensor 35 triggers and outputs a signal Ii9. The signal Ii9 acts on the protection unit 37, which, as a result, generates an emergency signal UA, acting on the inverter control system 32 in such a way that it is turned off — the control signals Fi are removed from the thyristors. This prevents the occurrence of a through short circuit in the inverter. In addition, the UA signal enters the drive control and protection system, which, in turn, turns off the power supply 30 or reduces its voltage.

На фиг. 2 показана схема блока 37 защиты , построенна на микросхемах серии К155. Сигналы датчиков аварийных ситуа- ции Иэ, 2о и прочие li заведены на элементы 38, 39 и 40 (микросхема К155 ЛЛ1 - четыре элемента 2 ИЛИ), выходной сигнал которых подан на S-вход тр- ггера 41 (микросхема К155 ТМ2 - два 0 триггера). Начальное состо ние триггера 41 устанавливаетс либо вручную нажатием кнопки 42, либо автоматически устройством 43 восстановлени схемы защиты по сигналу Уз, св занных с R-входом триггера 41. Выходной сигнал UA триггера 41 подаетс на вход системы 32 управлени инвертора, сигнал Од может быть использован дл воздействи на систему управлени и защиты электропривода .FIG. 2 shows a diagram of the protection unit 37, built on the K155 series chips. The signals of the emergency situation sensors Ie, 2o and other li are wired to elements 38, 39 and 40 (chip K155 LL1 - four elements 2 OR), the output signal of which is fed to the S-input of the tragger 41 (chip K155 TM2 - two 0 trigger). The initial state of the trigger 41 is set either manually by pressing the button 42, or automatically by the device 43 restoring the protection circuit on the signal Uz connected to the R input of the trigger 41. The output signal UA of the trigger 41 is fed to the input of the inverter control system 32, the signal Au can be used for influencing the control and protection of the electric drive.

Блок 37 защиты (фиг. 2) работает леду- ющим образом.The protection unit 37 (FIG. 2) works as follows.

Нажатием кнопки 42 или с помощью устройства 43 по сигналу Уз триггер 41 устанавливаетс в начальное положение, приBy pressing the button 42 or using the device 43 according to the signal Ose, the trigger 41 is set to the initial position, when

котором сигнал UA отсутству зт (О), сигнал UA соответственно есть ( 1). При БОЗНИККС- вении аварийной ситуации в инверторе по вление любого из сигналов dg, 120 переводит триггер 41 в противополохсное состо ние, котором сигнал UA равен 21, а сигнал UA равен О. Дл зосстано зле- ии схемы защиты после устранени аварии а инверторе она возвращаетс в начальное положение вручную - нажатием на кнопку 42 или автоматически - с помощью устройства 43. where the signal UA is absent rt (O), the signal UA, respectively, is (1). In case of an emergency situation in the inverter, the appearance of any of the signals dg, 120 transfers the trigger 41 to the anti-alarm state, where the signal UA is 21, and the signal UA is equal to O. To restore the protection circuit after the elimination of the accident in the inverter, it returns to the initial position manually - by pressing the button 42 or automatically - using the device 43.

Введение в схему инвертора защитных диодов и датчиков уровн тока исключает высокочастотные собственные колебани в узле коммутации и перенапр жени при неотключении главного или коммутационного тиристора и позвол ет своевременно вы вить аварийную ситуацию, благодар чему повышаетс надежность инвертора,Introduction of protective diodes and current level sensors to the inverter circuit eliminates high-frequency natural oscillations in the switching and overvoltage node when the main or switching thyristor is not turned off and allows detecting an emergency situation in a timely manner, thereby increasing the reliability of the inverter

При этом увеличение объема и массы инвертора незначительное, поскольку защитны . диоды в нормальном режиме током не обтекаютс и могут быть установлены без охладителей , а датчики могут быть простейшими. The increase in the volume and mass of the inverter is insignificant, since they are protective. The diodes in normal mode are not flowed by current and can be installed without coolers, and the sensors can be the simplest.

Claims

Invention Formula

Invertorpoavt. St. Nfe 1504767, characterized in that, in order to increase reliability by detecting an emergency and preventing its development, it is equipped with a protective diode connected in parallel with a switching capacitor, and a current level sensor connected in series with an inserted protective diode and its output connected to the inserted unit protection.

ig.2