DD150525A2

DD150525A2 - OVERVOLTAGE PROTECTION DEVICE FOR NETWORKED POWER SUPPLY

Info

Publication number: DD150525A2
Application number: DD21054379A
Authority: DD
Inventors: Gerd Uhlenhut
Original assignee: Gerd Uhlenhut
Priority date: 1979-01-18
Filing date: 1979-01-18
Publication date: 1981-09-02

Abstract

Ueberspannungsschutzeinrichtung fuer hochinduktive Verbraucher speisende netzgeloeschte Stromrichter, insbesondere Umkehrstromrichter. Eine Ueberspannungsschutzeinrichtung gemaesz Hauptpatent 142832 enthaelt neben netz- und gleichstromseitigen Ueberspannungsschutzelementen einen Entregerkreis aus der Reihenschaltung von Begrenzungswiderstand, Entregegventilanordnung und nichtlinearer Entregerkreisdaempfungsdrossel und ist mit einer Informationsverarbeitung, bestehend aus Impulsgenerator, Wirkdauermeszeinrichtung und Steuerwinkelsteller, versehen. Zur Vermeidung von Betriebsstoerungen bei angeregter Entregerventilansteuerung durch Ueberspannung aus dem Netz, wird durch den Steuerwinkelsteller eine Einstellung der Zuendimpulse fuer die Stromrichterventile entsprechend einer Ausgangsspannung Null eingeleitet, wodurch eine Loeschung des stromfuehrenden Entregerventils eintritt. Wirkungen, die sich insbesondere dynamisch nachteilig bei Stromrichtern mit hohem Nennstrom auf die betriebsmaeszige Entregung im Wechselrichterbetrieb auswirken, erfordern zur Sicherstellung des nichtleitenden Zustandes des stromfuehrenden Entregerventils eine dynamisch angepaszte Einstellung der Steuerwinkelstellung. Das wird durch ein zeitlich begrenztes Signal im Steuerwinkelsteller erreicht, welches eine wechselnde Einstellung der Zuendimpulse mit dem Betrag d um einen Nennwert von 87 Grad elektrisch herum bewirkt.Surge protection device for high-inductive loads feeding mains-powered converter, in particular reversing converter. An overvoltage protection device gemaesz main patent 142832 contains in addition to mains and DC side overvoltage protection elements a de-energizing circuit of the series circuit of limiting resistor, Entregegventilanordnung and non-linear Entregerkreisdaempfungsdrossel and is provided with an information processing consisting of pulse generator, Wirkdauermeszeinrichtung and control angle. To avoid malfunctions in excited Entregerventilansteuerung by overvoltage from the network, an adjustment of the ignition pulses for the converter valves corresponding to an output voltage zero is initiated by the control angle adjuster, whereby a Loeschung the energizing de-energizing valve occurs. Effects which, in particular, have a detrimentally dynamic effect on converters with a high nominal current on the operational de-excitation in inverter operation require a dynamically adjusted adjustment of the control angle position in order to ensure the non-conducting state of the energizing de-energizing valve. This is achieved by a time-limited signal in the control angle actuator which causes an alternating adjustment of the ignition pulses with the amount d around a nominal value of 87 degrees electrically.

Description

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Titel der ErfindungTitle of the invention

Überspannungsschutzeinrichtung für netzgelöschte StromrichterOvervoltage protection device for mains-deleted converters

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Stromrichtern, die Verbraucher mit großer Induktivität speisen, gegen Überspannungen, die durch Schalthandlungen entstehen. In Verbrauchern hoher Induktivität ( > 1 H), z.B. den Feldern von Gleichstrommaschinen wird eine Energie von 10^ J bis 10 J gespeichert· Bei Abschaltung, d»h. Unterbrechung des Stromkreises, wird diese hohe Energie als Wärmeenergie umgesetzt. Dieses geschieht in Form eines Lichtbogens über der Schaltstelle, wobei weiterhin am Verbraucher eine so hohe Spannung entsteht, daß die elektronischen Bauelemente des Stromrichters zerstört werden.The invention relates to a device for the protection of power converters that feed consumers with high inductance, against overvoltages caused by switching operations. In high inductance (> 1 H) consumers, e.g. The fields of DC machines are stored with an energy of 10 ^ J to 10 J. · When switching off, ie. Interruption of the circuit, this high energy is converted as heat energy. This is done in the form of an arc over the switching point, which continues to the consumer such a high voltage that the electronic components of the converter are destroyed.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Gegenstand des Hauptpatents ^/[Ч'Ъ$1Ъ isit eine Überspannungsschutzeinrichtung für hochinduktive Verbraucher speisende netzgelöschte Stromrichter, insbesondere Umkehrstromrichter mit steuerbaren Ventilen· Diese Stromrichter enthalten Schalt-Subject of the main patent ^/ [Ч'Ъ $ 1Ъ isit an overvoltage protection device for high- inductive loads supplying power-deleted power converters, in particular reversing power converters with controllable valves.

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strecken in den Stromrichterzuleitungen und den Stromrichterzweigen, während netzseitig Überapannungsschutzelemente sowie die Zündimpulssteuereinrichtung für die Stromrichterventile angeschlossen sind und gleichstromaeitig jeweils parallel zum Verbraucher ein nichtlineares Überspannungsschutzelement sowie ein Entreger-Jcreis enthalten ist, der eine Reihenschaltung eines Begrenzungswiderstandes mit einer Entregerventilanordnung, bestehend aus je einem über einen Impulsverstärker angesteuertes steuerbares Ventil für jede Stromrichtung, aufweist, wobei in den Entregerkreis in Reihe mit dem Begrenzungswiderstand und der Entregerventilanordnung eine nichtlineare Bntregerkreisdämpfungsdrossel mit hoher Anfangsinduktivität eingefügt ist, und die Überspannungsschutzeinrichtung weiterhin mit einer Informationsverarbeitung, bestehend aus einem Impulsgenerator, einem Steuerwinkelsteller und einer Wirkdauermeßeinrichtungjkombiniert ist. Im Steuerwinkelsteller wird, zur Vermeidung einer Betriebsstörung in der Form, daß speziell bei antiparalleler Schaltung der Stromrichter eine Anregung durch Überspannung aus dem Netz erfolgt und durch Einschaltung des Entregerkreises eine zusätzliche Belastung durch den Begrenzungswiderstand entsteht, durch den ersten Impuls aus dem Impulsgeneratorein kurzzeitiger (ca. 30 ms langer) Befehl gebildet, der in der Zündimpulssteuereinrichtung eine Einstellung der Zündimpulse für die Stromrichterventile auf den Wert von etwa 90° elektrisch bewirkt. Dadurch liegt am Ausgang des Stromrichters nahezu nur Wechselspannung und das stromführende ^ntregerventil wird durch eine negative Anodenspannung nichtleitend. Bei einer Anregung durch überspannung aus dem Netz tritt je nach Auftreten der Anregung neben der Wirkung als zusätzlicher Belastungskreis durch denstretch in the power converter leads and the converter branches, while the mains side overvoltage protection elements and the ignition pulse control device for the converter valves are connected and Gleichstromaeitig each parallel to the consumer a non-linear overvoltage protection element and a Entreger Jcreis is included, the series connection of a limiting resistor with a Entregerventilanordnung consisting of one each a pulse amplifier driven controllable valve for each current direction, wherein in the de-energizing circuit in series with the limiting resistor and the Entregerventilanordnung a non-linear Btregerkreisdämpfungsdrossel high initial inductance is inserted, and the surge protector further with an information processing consisting of a pulse generator, a control angle adjuster and a Dauerumermeermeßeinrichtungjkombiniertj is. In Steuerwinkelsteller is to avoid a malfunction in the form that especially in antiparallel circuit of the converter excitation caused by overvoltage from the mains and by switching the Entregerkreises an additional load caused by the limiting resistor, by the first pulse from the Impulsgeneratorein kurzzeitiger (approx 30 ms long) command, which causes in the Zündimpulssteuereinrichtung an adjustment of the ignition pulses for the power converter valves to the value of about 90 ° electrically. As a result, the output of the converter is almost only AC voltage and the current-carrying exciter valve becomes nonconductive due to a negative anode voltage. When excitation by overvoltage from the network occurs depending on the occurrence of the excitation in addition to the effect as an additional load circuit by the

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Begrenzungswiderstand auch noch die Wirkung als Entregerkreis auf. Diese Wirkung, die im Hauptpatent zur Vereinfachung der Erläuterung des Erfindungsprinzips nicht näher beschrieben wurde, wirkt sich aber bei Stromrichtern im Umkehrbetrieb mit hohem Nennstrom auf die geforderte Genauigkeit der Steuerwinkeleinstellung nachteilig aus, wodurch die gewünschte Abschaltung des Entregerkreises nicht immer gewährleistet ist· Um bei beiden Wirkungen den nichtleitenden Zustand im stromführenden Entregerventil zu erreichen, muß der Steuerwinkel in der Zündimpulssteuereinrichtung unter besonderer Berücksichtigung der nichtlinearen Charakteristik der Entregerkreisdämpfungsdrossel ziemlich genau auf einen Nennwert von 87° elektrisch eingestellt werden. Besonders bei Stromrichtern mit hohem Nennstrom, einige 100 A, ist wegen eines kleinen geforderten Begrenzungswideretandes und einer vom Nennstrom des Stromrichters unabhängigen Induktivitätscharakteristik der Entregerkreisdämpfungsdroasel die Zeitkonstante des Entregerkreises so groß, daß unter realen Toleranzen der Steuerwinkelstellung 87° elektrisch der nichtleitende Zustand des Entregerventils nicht zu erreichen ist.Limiting resistor also the effect as a de-energizing circuit. This effect, which has not been described in detail in the main patent to simplify the explanation of the principles of the invention, but affects in converters in reverse mode with high nominal current to the required accuracy of the control angle setting disadvantageous, whereby the desired shutdown of the Entregerkreises is not always guaranteed · To both In order to achieve the non-conductive state in the energized de-energizing valve, the control angle in the ignition pulse control apparatus must be set fairly accurately to a nominal value of 87 °, paying particular attention to the non-linear characteristic of the de-looping damper. Especially in power converters with high rated current, some 100 A, the time constant of the de-energizing circuit is so large that under real tolerances of the control angle position 87 ° electrically the non-conductive state of the de-energizing valve is not due to a small required Begrenzungswideretandes and an independent of the nominal current of the power converter inductance of the Entregerkreisdämpfungsdroasel reach is.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, bei dem Betrieb von Stromrichtern mit hohem Nennstrom die Abschaltung eines durch Netzüberspannungen eingeschalteten Entregerkreises durch den Steuerwinkelsteller sicherzustellen.The aim of the invention is to ensure in the operation of power converters with a high rated current, the shutdown of an on-line overvoltages Entregerkreises by the control angle adjuster.

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Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

- Di© technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.- Di © technical problem, which is solved by the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom ersten Impuls des Impulsgenerators im Steuerwinkelsteller ein solches zeitlich begrenztes Signal abzuleiten, daß dynamisch immer eine richtige Einstellung der Zündimpulse erfolgt, damit die Abschaltung des Entregerkreises gewährleistet ist·The invention has for its object, starting from the first pulse of the pulse generator in Steuerwinkelsteller such a time-limited signal derive that dynamically always a correct setting of the ignition pulses, so that the shutdown of the de-energizing circuit is ensured ·

- Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelbst, daß der Steuerwinkel der Zündimpulse um seine Grundeinstellung in der Gesamtbefehlszeit um diese mindestens einmal wechselnd in beiden Richtungen um einen Winkel d verschoben ist·The object is achieved according to the invention that the control angle of the ignition pulses to its basic setting in the total command time is shifted by this at least once changing in both directions by an angle d ·

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Zur Abschaltung des Entregerkreises bei vorheriger Einschaltung durch Überspannung aus dem Netz wird im Steuerwinkelsteller durch den ersten Impuls aus dem Impulsgenerator ein kurzzeitiger (ca. 30 ms langer) Befehl gebildet, der in der Zündimpulssteuereinrichtung für die steuerbaren Ventile des Stromrichters eine Einstellung der Zündimpulse mit einem Zeitverhalten ergibt, wie es in der Figur dargestellt ist. Unter der Bedingung, daß die Zeit der Verschiebung um den Winkel d größer als die 2-fache Pulszeit desThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. For switching off the de-energizing circuit with previous activation by overvoltage from the network, a short-term (about 30 ms longer) command is formed in the control angle by the first pulse from the pulse generator, in the Zündimpulssteuereinrichtung for the controllable valves of the power converter setting the ignition pulses with a Time behavior results, as shown in the figure. Under the condition that the time of the shift by the angle d is greater than the 2-fold pulse time of the

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.Stromrichters ist, und in der Gesamtbefehlszeit mindestens einmal in jede Richtung um den Winkel d verschoben viird, iat gesichert, daß dynamisch immer eine richtige Einstellung erscheint, die zur Abschaltung des Entregerkreises führt.The current converter is, and in the total command time shifted at least once in each direction by the angle d, iat ensured that dynamic always a correct setting appears, which leads to the deactivation of the de-energizing circuit.

Die Größe des Winkels d hängt von den Toleranzen der Grundeinstellung 87° elektrisch ab und beträgt ca. 5 % derselben. Die Punktion ist dabei nicht unbedingt an den in der Figur dargestellten rechteckförmigen Verlauf der Steuerwinkelstellung gebunden· Es sind auch Abweichungen von der konstanten Verschiebung d möglich, z.B. ein sinusförmiger Verlauf, wenn nur sichergestellt ist, daß ein in beiden Richtungen um die Grundeinatellung herum symmetrischer Verlauf entsprechend den vorher dargelegten Bedingungen gegeben ist.The size of the angle d depends on the tolerances of the basic setting 87 ° electrical and is about 5 % of the same. The puncture is not necessarily bound to the rectangular course of the control angle position shown in the figure. Deviations from the constant displacement d are also possible, for example a sinusoidal profile, if it is only ensured that a symmetrical course in both directions around the basic position is achieved given in accordance with the conditions set out above.

Claims

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Invention claim:

Overvoltage protection device for hochinduktive consumer feeding, mains yellowed converter, in particular reversible converter with controllable valves, the mains and DC side overvoltage protection elements includes, including a de-energizing circuit consisting of the series connection of a limiting resistor, a Entregerventilanordnung, each with a controllable valve for each direction of flow, and a non-linear Entregerkreisdämpfungsdrossel high initial inductance, said overvoltage protection device is provided with an information processing, consisting of a pulse generator, an effective duration and a Steuerwinkelsteller, by means of which excitation of the Entregerventilansteuerung takes place at overvoltage from the network through the pulse generator and the first pulse of the pulse generator in Steuerwinkels- a time-limited signal is derived, which in the ignition pulse control device for the controllable Ve In accordance with the main patent '14 -2.% & 2- , characterized in that the control angle of the firing pulses at its basic setting in the total command time at least once alternately in both directions by one Angle d is shifted ·

- For this 1 sheet drawing -