DE3727996C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Unterdrückung von unzulässigen Löschversuchen bei abschaltbaren Leistungshalbleitern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung hierzu.The invention relates to a method for suppression of inadmissible deletion attempts with shutdowns Power semiconductors according to the preamble of the claim 1 and a device for this.
Eine Anwendung ist zum Beispiel bei GTO-Pulswechselrichtern für Traktionsantriebe möglich.One application is for example with GTO pulse inverters possible for traction drives.
Ein solches Verfahren zur Unterdrückung von unzulässigen Löschversuchen bei abschaltbaren Leistungshalbleitern ist aus der DE-OS 34 34 607 bekannt.Such a method of suppressing inadmissible Attempt to erase power semiconductors that can be switched off is known from DE-OS 34 34 607.
Abschaltbare Leistungshalbleiter, insbesondere GTO-Thyristoren, können hohe Überströme zwar leiten, jedoch nicht mehr abschalten. Bei der Abschaltung eines Anodenstromes, der über dem maximalen, periodisch abschaltbaren Anodenstrom ITQM liegt, werden GTO-Thyristoren in der Regel zerstört. Power semiconductors that can be switched off, in particular GTO thyristors, can conduct high overcurrents, but can no longer switch off. GTO thyristors are generally destroyed when an anode current is switched off which is above the maximum periodically switchable anode current I TQM .
Um eine derartige unzulässige Abschaltung zu verhindern, ist vorgeschlagen worden, die Anodenströme der GTO-Thyristoren zu messen und eine Verriegelung des GTO-Thyristors im leitenden Zustand zu bewirken, falls ein zu hoher Anodenstrom erfaßt wird (siehe z. B. "Der Elektroniker", Nr. 11/1985, H. Graffert, "Dimensionierungskritische Parameter beim Einsatz von GTO-Thyristoren", Seite 44, 45). Hierzu ist jedoch in nachteiliger Weise ein eigenes Strommeßglied in jedem GTO-Zweig eines Stromrichters erforderlich, was zusätzliche Kosten verursacht. Ferner müssen prinzipbedingte Verzögerungen zwischen dem Zeitpunkt der Abgabe eines Abschaltbefehls bis zu dessen Ausführung durch den GTO-Thyristor berücksichtigt werden (Befehlslaufzeit, Speicherzeit). Es gibt keine Möglichkeit eines Steuereingriffs mehr, wenn ein Abschaltbefehl abgegeben wird und erst anschließend ein Überstrom auftritt. Aus diesem Grund ist die Ansprechschwelle der Anodenstromerfassung so niedrig zu legen, daß der Anodenstrom des GTO-Thyristors während der Befehlslaufzeit unter keinen Umständen auf unzulässige Werte steigen kann. Dies setzt die Ausnützung des GTO-Thyristors beträchtlich herab.To prevent such an impermissible shutdown, The anode currents of the GTO thyristors have been proposed to measure and lock the GTO thyristor effect in the conductive state, if one too high anode current is detected (see, for example, "The Electronics Technician", No. 11/1985, H. Graffert, "Dimensioning critical Parameters when using GTO thyristors ", page 44, 45). However, this is disadvantageous separate current measuring element in each GTO branch of a converter required, which incurs additional costs. In addition, there must be delays between the time a shutdown command is issued until considered for its execution by the GTO thyristor (command runtime, storage time). There is no possibility of tax intervention if a Shutdown command is issued and only then Overcurrent occurs. For this reason, the response threshold the anode current detection so low that the anode current of the GTO thyristor during the instruction runtime under no circumstances to impermissible Values can rise. This implies the utilization of the GTO thyristor considerably down.
Aus der eingangs genannten DE-OS 34 34 607 ist bekannt, zunächst jeden Abschaltversuch eines GTO-Thyristors zu beginnen und während des Verlaufs des Abschaltversuchs anhand der aktuellen gemessenen Ausschaltverzugszeit (Speicherzeit) des GTO-Thyristors festzustellen, ob der Abschaltversuch im Hinblick auf den zu erwartenden Strom zulässig ist, d. h. während des Abschaltvorganges des Thyristors wird aus dem erfaßten Gate-Strom eine Integrationsgröße gebildet und ein Überlastungsmeldesignal erzeugt, wenn diese Integrationsgröße einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Beim Auftreten des Überlastungsmeldesignals wird der Thyristor dann wieder in den stromleitenden Zustand gesteuert, um eine Zerstörung zu verhindern. Bei diesem Verfahren wird der GTO-Thyristor einer hohen Belastung ausgesetzt, da jeder Abschaltversuch zunächst begonnen wird. Damit ergibt sich ein Restrisiko einer Zerstörung des GTO-Thyristors, insbesondere bei mehrfachen Abschaltversuchen. Zudem ist die als Meßgröße verwendete Speicherzeit des GTO-Thyristors stark temperaturabhängig, was zu einer großen Ungenauigkeit des Ansprechstromes führt. Auch hier ist eine Minderausnutzung des GTO-Thyristors die Folge.From the aforementioned DE-OS 34 34 607 it is known every attempt to switch off a GTO thyristor begin and during the shutdown attempt based on the current measured switch-off delay time (Storage time) of the GTO thyristor to determine whether the Attempt to switch off with regard to the expected current is permissible, d. H. during the shutdown process of the thyristor the detected gate current becomes an integration variable formed and an overload signal is generated, if this integration quantity has a given one Threshold exceeded. When the overload signal appears the thyristor is then returned to the Controlled current-controlled state to destruction to prevent. In this process, the GTO thyristor exposed to a high burden since everyone Switch-off attempt is started first. So that results there is a residual risk of destruction of the GTO thyristor, especially when trying to switch off several times. In addition is the storage time of the GTO thyristor used as measured variable strongly temperature-dependent, leading to great inaccuracy of the response current. Here too Underutilization of the GTO thyristor results.
Aus der DE 34 08 788 A1 ist eine elektronische Sicherungsvorrichtung für Halbleiterschalter zum Schutz gegen Überstrom bekannt, bei der der Laststrom des Halbleiterschalters bei Vorliegen eines Überstroms durch Zünden eines in einem parallelen Zweig liegenden Schutzschalters abgebaut wird, wobei eine Überstromerkennungseinrichtung bei Überschreitung einer bestimmten Stromschwelle einen entsprechenden Zündimpuls liefert.From DE 34 08 788 A1 is an electronic security device for semiconductor switches to protect against Overcurrent is known at which the load current of the semiconductor switch if there is an overcurrent due to ignition a circuit breaker located in a parallel branch is dismantled, with an overcurrent detection device when a certain current threshold is exceeded delivers a corresponding ignition pulse.
Ferner ist aus der DE 37 00 788 A1 ein blockierbarer nichtmechanischer Unterbrecher für einen Wechselstromkreis mit einer induktiven Last bekannt, wobei ein Abschalt-Thyristor, der zur Öffnung und Schließung eines die induktive Last enthaltenden Wechselstromkreises dient, mit einer parallel zur Anoden-Kathoden-Strecke angeordneten RCD-Schutzschaltung versehen ist. Weiterhin sind der Anoden-Kathoden-Weg des Thyristors und seine Schutzschaltung mit der Wechselstromquelle über eine Zweiweg-Gleichrichtvorrichtung verbunden, während ein Spannungsbegrenzungsorgan an den Anschlüssen dieser Gleichrichtvorrichtung vorgesehen ist.Furthermore, from DE 37 00 788 A1 is a blockable non-mechanical breaker for an AC circuit known with an inductive load, with a shutdown thyristor, the one to open and close a the AC circuit containing the inductive load serves, with a parallel to the anode-cathode path arranged RCD protection circuit is provided. Farther are the thyristor's anode-cathode path and its Protection circuit with the AC power source through a Two-way rectifier connected while one Voltage limiting device at the connections of this Rectifier device is provided.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Unterdrückung von unzulässigen Löschversuchen bei abschaltbaren Leistungshalbleitern anzugeben, das in einfacher Weise eine hohe Ausnutzung des Leistungshalbleiters ermöglicht. Desweiteren soll eine Vorrichtung hierzu entwickelt werden.Based on this, the object of the invention is a method of suppressing inadmissible Attempt to erase power semiconductors that can be switched off indicate that in a simple way high utilization of the power semiconductor enables. Furthermore should a device to be developed for this.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is related to the procedure with the features of the preamble according to the invention by those specified in the characterizing part of claim 1 Features solved.
Die Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung durch die im Anspruch 4 gekennzeichneten Merkmale gelöst.The task is performed on the device by the Characteristics characterized claim 4 solved.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß nicht in jedem GTO-Zweig ein eigenes Strommeßglied erforderlich ist. Der Einsatz zusätzlicher Meßwertaufnehmer speziell für die Abschaltsperre wird vermieden, da lediglich Meßglieder notwendig sind, die in jedem Fall zur Steuerung bzw. zum Schutz eines Stromrichters mit GTO-Thyristoren erforderlich sind, wie Stromanstiegserfassungseinrichtungen (notwendig für den Kurzschlußschutz) und Phasenstromerfassungseinrichtungen (notwendig für Regelzwecke). Das Verfahren ist nicht temperaturabhängig und ermöglicht einen hohen Ausnutzungsgrad der GTO-Thyristoren, da die Ansprechschwelle für unzulässige Löschversuche relativ hoch angesetzt werden kann. Gefährliche Zustände werden auf einfache Weise erkannt und der Abschaltbefehl an den betreffenden GTO-Thyristor wird zuverlässig unterdrückt. Dabei ist es vorteilhaft nicht notwendig, einen Abschaltversuch zunächst zu beginnen, um ihn dann gegebenenfalls wieder zu unterdrücken.The advantages that can be achieved with the invention are in particular in that not every GTO branch has its own Current measuring element is required. The use of additional Sensor especially for the shutdown lock is avoided since only measuring elements are necessary, which in any case to control or protect a Power converters with GTO thyristors are required, such as Current rise detection devices (necessary for the Short-circuit protection) and phase current detection devices (necessary for control purposes). The procedure is not temperature-dependent and enables a high degree of utilization of the GTO thyristors because the response threshold relatively high for inadmissible deletion attempts can be. Dangerous conditions are simple Way recognized and the shutdown command to the concerned GTO thyristor is reliably suppressed. It is advantageously not necessary, a switch-off attempt first to start and then close it again if necessary suppress.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims marked.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments explained.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 das Schema eines Wechselrichters mit Strom- und Stromanstiegserfassungseinrichtungen, Fig. 1 shows the diagram of an inverter with current and current rise detecting means,
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des tatsächlichen und des geschätzten abzuschaltenden Anodenstromes, Fig. 2 shows the time course of the actual and the estimated disconnected anode current,
Fig. 3 eine Auswerteelektronik zur Unterdrückung von unzulässigen Löschversuchen. Fig. 3 evaluation electronics to suppress inadmissible deletion attempts.
In Fig. 1 ist das Schema eines Wechselrichters mit Strom- und Stromanstiegserfassungseinrichtungen dargestellt. Es ist ein dreiphasiger Wechselrichter 1 in Brückenschaltung zu erkennen, der gleichstromseitig mit einem positiven bzw. negativen Gleichstromanschluß 2 bzw. 3 und wechselstromseitig mit Drehstromanschlüssen 4, 5, 6 verbunden ist. Der Wechselrichter 1 weist sechs Zweige mit jeweils einem GTO-Thyristor V1, V2, . . . V6 als Hauptventil auf. Jedem GTO-Thyristor V1 . . . V6 liegt eine Diode D1, D2 . . . D6 antiparallel.In Fig. 1, the scheme is shown of an inverter with current and current rise detecting means. A three-phase inverter 1 can be seen in a bridge circuit, which is connected on the DC side to a positive or negative DC connection 2 or 3 and on the AC side with three-phase connections 4, 5, 6 . The inverter 1 has six branches, each with a GTO thyristor V 1 , V 2 ,. . . V 6 as the main valve. Each GTO thyristor V 1 . . . V 6 is a diode D 1 , D 2 . . . D 6 anti-parallel.
Die GTO-Thyristoren V1 . . . V6 sind jeweils über Drosseln 7 . . . 12 und Stromanstiegserfassungseinrichtungen 13 . . .18 mit den Gleichstromanschlüssen verbunden, wobei der erste, dritte und fünfte Zweig am positiven Anschluß 2 und der zweite, vierte und sechste Zweig am negativen Anschluß 3 liegen. Die GTO-Thyristoren V1, V2 des ersten und zweiten Zweiges sind miteinander verbunden und über eine Phasenstromerfassungseinrichtung 19 an den Drehstromanschluß 4 angeschlossen. Ebenso sind die GTO-Thyristoren V3, V4 des dritten und vierten Zweiges miteinander verbunden und über eine weitere Phasenstromerfassungseinrichtung 20 an den Drehstromanschluß 5 angeschlossen. Schließlich sind die miteinander verbundenen GTO-Thyristoren V5, V6 über eine dritte Phasenstromerfassungseinrichtung 21 an den Drehstromanschluß 6 angeschlossen.The GTO thyristors V 1 . . . V 6 are each via chokes 7 . . . 12 and current rise detection devices 13 . . . 18 connected to the DC connections, the first, third and fifth branches being at the positive connection 2 and the second, fourth and sixth branches at the negative connection 3 . The GTO thyristors V 1 , V 2 of the first and second branches are connected to one another and connected to the three-phase connection 4 via a phase current detection device 19 . Likewise, the GTO thyristors V 3 , V 4 of the third and fourth branches are connected to one another and connected to the three-phase connection 5 via a further phase current detection device 20 . Finally, the interconnected GTO thyristors V 5 , V 6 are connected to the three-phase connection 6 via a third phase current detection device 21 .
Zur Ansteuerung, d. h. zum Zünden und Löschen der GTO-Thyristoren V1 . . . V6 dient eine Steuereinrichtung 22. Diese Steuereinrichtung 22 ist ausgangsseitig jeweils mit den Steueranschlüssen der GTO-Thyristoren verbunden und empfängt unter anderem die Signale K1 · iL 1 bzw. K1 · iL 2 bzw. K1 · iL 3 der Phasenstromerfassungseinrichtungen 19 bzw. 20 bzw. 21 und die Signale K2 · diA 1/dt bzw. K2 · diA 2/dt bzw. K2 · diA 3/dt bzw. K2 · diA 4/dt bzw. K2 · diA 5/dt bzw. K2 · diA 6/dt der Stromanstiegserfassungseinrichtungen 13 bzw. 14 bzw. 15 bzw. 16 bzw. 17 bzw. 18, wobeiTo control, ie to ignite and extinguish the GTO thyristors V 1 . . . V 6 serves a control device 22 . On the output side, this control device 22 is connected to the control connections of the GTO thyristors and receives, among other things, the signals K 1 · i L 1 or K 1 · i L 2 or K 1 · i L 3 of the phase current detection devices 19 or 20 or 21 and the signals K 2 · di A 1 / dt or K 2 · di A 2 / dt or K 2 · di A 3 / dt or K 2 · di A 4 / dt or K 2 · di A 5 / dt or K 2 · di A 6 / dt of the current rise detection devices 13 or 14 or 15 or 16 or 17 or 18 , where
K1=Wandlerfaktor der Strommessung;
K2=Wandlerfaktor der di/dt-Messung;
iA 1, iA 2 . . . iA 6=Anodenstrom der GTO-Thyristoren V1,
V2 . . . V6;
iL 1 . . . iL 3=Laststrom.K 1 = converter factor of the current measurement;
K 2 = converter factor of the di / dt measurement;
i A 1 , i A 2 . . . i A 6 = anode current of the GTO thyristors V 1 , V 2 . . . V 6 ;
i L 1 . . . i L 3 = load current.
Die Wandlerfaktoren K1, K2 drücken allgemein aus, um welchen Faktor sich die aktuellen Ströme bzw. Ableitungen der Ströme von den Meßsignalen unterscheiden.The converter factors K 1 , K 2 generally express the factor by which the current currents or derivatives of the currents differ from the measurement signals.
Die Steuereinrichtung 22 enthält unter anderem eine Auswerteelektronik zur Unterdrückung unzulässiger Löschversuche, der die erwähnten Signale eingangsseitig zuzuführen sind und die unzulässige Abschaltbefehle zuverlässig unterdrückt.The control device 22 contains, among other things, evaluation electronics for suppressing impermissible deletion attempts, to which the signals mentioned are to be supplied on the input side and which reliably suppresses impermissible switch-off commands.
Die Drehstromanschlüsse 4, 5, 6 sind mit einer dreiphasigen (induktiven) Last 33 verbunden, z. B. mit einem Traktionsantrieb (Asynchronmaschine). The three-phase connections 4, 5, 6 are connected to a three-phase (inductive) load 33 , for. B. with a traction drive (asynchronous machine).
Beim vorgeschlagenen Verfahren zur Unterdrückung von unzulässigen Löschversuchen bei abschaltbaren Leistungshalbleitern ist es wesentlich, daß die Abschaltsperre in zwei Fällen, nämlich bei Überstrom und bei Kurzschluß, aktiviert wird. Die Abschaltsperre ist wirksam, solange bei leitenden GTO-Thyristoren mindestens einer der beiden Fälle vorliegt. Die Abschaltsperre wird aktiviert, sobald eine Meßgröße M(t₀) (=geschätzter zu schaltender Anodenstrom) größer als ein einstellbarer Schwellwert (=Ansprechstrom=maximal schaltbarer Anodenstrom) iAmax ist. Die Meßgröße M(t₀) ergibt sich zu:In the proposed method for suppressing inadmissible deletion attempts in the case of power semiconductors which can be switched off, it is essential that the switch-off lock is activated in two cases, namely in the event of overcurrent and short circuit. The shutdown lock is effective as long as there is at least one of the two cases with conductive GTO thyristors. The shutdown lock is activated as soon as a measured variable M (t₀) (= estimated anode current to be switched) is greater than an adjustable threshold value (= response current = maximum switchable anode current) i Amax . The measured variable M (t₀) results in:
M(t₀)=K1(iA (t₀)+K2 · K3 · diA(t)/dt)M (t₀) = K 1 (i A (t₀) + K 2 · K 3 · di A (t) / dt)
Für iA(t₀)=iA 0 ist jeweils der aktuelle Anodenstrom iA 1 . . . iA 6 zum Zeitpunkt t einzusetzen. Für diA(t₀)/dt=diA 0/dt ist die aktuelle zeitliche Ableitung (Steilheit, Steigung des Anodenstromes) diA 1/dt . . . diA 6/dt einzusetzen. K3 =maximale Abschaltverzugszeit des GTO-Thyristors (=Befehlslaufzeit zwischen dem Zeitpunkt der Abgabe eines Abschaltbefehls und dem Zeitpunkt der Ausführung durch den GTO-Thyristor. Kennzeichnet der Zeitpunkt t₀ den aktuellen Zeitpunkt, zu dem der Abschaltbefehl abgegeben werden soll, gibt die Meßgröße M(t₀) zum Zeitpunkt des Abschaltbefehls eine Abschätzung für den maximalen Anodenstrom iA an, der im GTO-Thyristor im tatsächlichen Schaltaugenblick voraussichtlich fließt. Neben dem aktuellen Wert des Anodenstromes wird also auch dessen geschätzte zukünftige Entwicklung bei der Überstromüberwachung berücksichtigt. Dadurch werden die negativen Folgen der Ausschaltverzugszeit weitgehend vermieden, d. h. es ist nicht notwendig, den GTO-Thyristor zunächst abzuschalten und danach eventuell wieder einzuschalten, um eine Zerstörung zu verhindern, sondern die Entscheidung über die GTO-Abschaltung fällt zum aktuellen Zeitpunkt t₀, bei dem der Abschaltbefehl gerade abgegeben werden soll. Desweiteren ist das vorgeschlagene Verfahren nicht temperaturabhängig, wodurch der Ansprechstrom relativ genau eingestellt werden kann. Hieraus resultiert eine optimale Ausnutzung des GTO-Thyristors.For i A (t₀) = i A 0 , the current anode current is i A 1 . . . i Use A 6 at time t. For di A (t₀) / dt = di A 0 / dt, the current time derivative (slope, slope of the anode current) is di A 1 / dt. . . to use di A 6 / dt. K 3 = maximum switch-off delay time of the GTO thyristor (= command runtime between the point in time when a switch-off command is issued and the point in time when it is executed by the GTO thyristor. If time t₀ indicates the current point in time at which the switch-off command is to be issued, the measured variable M gives (t₀) at the time of the switch-off command an estimate for the maximum anode current i A , which is likely to flow in the GTO thyristor at the actual switching instant. In addition to the current value of the anode current, its estimated future development in overcurrent monitoring is also taken into account Consequences of the switch-off delay time largely avoided, i.e. it is not necessary to switch off the GTO thyristor first and then switch it on again afterwards in order to prevent destruction, but the decision about the GTO switch-off is made at the current time t₀, at which the switch-off command was just issued Furthermore, the proposed method is not temperature-dependent, which means that the response current can be set relatively precisely. This results in optimal use of the GTO thyristor.
In Fig. 2 ist zur Erläuterung des vorgeschlagenen Verfahrens der zeitliche Verlauf des tatsächlichen und des geschätzten abzuschaltenden Anodenstromes dargestellt. Als durchgezogener Linienzug ist der tatsächliche Verlauf iA(t) und als gestrichelter Linienzug der geschätzte Verlauf des Anodenstromes gezeigt. Zum aktuellen Zeitpunkt t₀ (=Beginn des Löschversuchs) weist der Strom den Wert iA(t₀)=iA 0 (=aktueller Anodenstrom) auf. Nach Ablauf einer "tatsächlichen Versuchszeit" zum Zeitpunkt t₁ weist der tatsächliche Strom den Wert iA′ (=tatsächlich zu schaltender Anodenstrom) auf. Nach Ablauf der maximalen Abschaltverzugszeit K3 zum Zeitpunkt t₂ weist der geschätzte Anodenstrom den Wert M(t₀) (geschätzter zu schaltender Anodenstrom) auf. FIG. 2 shows the course over time of the actual and the estimated anode current to be switched off to explain the proposed method. The actual course i A (t) is shown as a solid line and the estimated course of the anode current is shown as a dashed line. At the current time t₀ (= start of the quenching attempt), the current has the value i A (t₀) = i A 0 (= current anode current). After an "actual test time" at time t 1, the actual current has the value i A ' (= anode current actually to be switched). After the maximum switch-off delay time K 3 at time t 2 , the estimated anode current has the value M (t₀) (estimated anode current to be switched).
Zur Erläuterung ist schließlich noch der maximal schaltbare Anodenstrom iAmax (=einstellbarer Schwellwert, Ansprechstrom) dargestellt. Da die Meßgröße M(t₀) kleiner als der Schwellwert iAmax ist, ist der beispielhaft skizzierte Löschversuch zulässig, d. h. die Abschaltsperre wird nicht aktiviert.Finally, the maximum switchable anode current i Amax (= adjustable threshold value, response current) is shown for explanation. Since the measured variable M (t₀) is smaller than the threshold value i Amax , the deletion attempt sketched as an example is permissible, ie the shutdown lock is not activated.
Die beschriebene Überstromauslösung soll lediglich eine Löschsperre bei überhöhtem Ausgangsstrom des Stromrichters bewirken. Bei internem Kurzschluß sind die Steilheit des Anodenstroms und damit der Term K2 · K3 · diA 0/dt schon so groß, daß die Löschsperre bereits allein dadurch aktiviert wird. Damit ergibt sich die Möglichkeit, anstelle des Meßwertes des echten Anodenstromes des GTO-Thyristors den ohnehin für leittechnische Aufgaben zu erzeugenden Meßwert des Laststromes iL als Ersatzwert zu verwenden. Daher sind keine zusätzlichen eigenen Stromerfassungseinrichtungen in jedem GTO-Zweig für die Löschsperre erforderlich, sondern es genügen die Phasenstromerfassungseinrichtungen 19, 20, 21. Durch Einweggleichrichter in der Auswerteschaltung werden die Meßwerte derjenigen Anteile der Phasenströme unterdrückt, die nicht über die betrachteten Leistungshalbleiter fließenThe described overcurrent release is only intended to block the extinguishing if the output current of the converter is excessive. When an internal short circuit, the slope of the anode current and thus the term K 2 · K 3 · A 0 are di / dt already so large that the erasure preventing device is already activated solely thereby. This results in the possibility, instead of the measured value of the real anode current of the GTO thyristor, of using the measured value of the load current i L, which is to be generated anyway for process control tasks, as a substitute value. Therefore, no additional separate current detection devices are required in each GTO branch for the extinguishing block, but the phase current detection devices 19, 20, 21 are sufficient. The measured values of those portions of the phase currents which do not flow through the power semiconductors under consideration are suppressed by one-way rectifiers in the evaluation circuit
Die Stromanstiegserfassungseinrichtungen 13 . . . 18 zur Ermittlung der Steilheit der Anodenströme diA/dt sind in der ebenfalls bereits ohnehin vorhandenen Kurzschlußerkennung enthalten, wobei die Kurzschlußerkennung die Kurzschluß-Auslösung neben weiteren Aufgaben miterledigt. Somit erfordert die Überstrom-Auslösung auch bezüglich der Stromanstiege (Steilheiten) keine zusätzlichen Meßglieder. Zusammenfassend benötigt das vorgeschlagene Verfahren der Löschsperre keine eigenen Meßwertaufnehmer, sondern nur eine Auswerteelektronik, die in Abhängigkeit der Ausgangssignale der Stromanstiegserfassungseinrichtungen 13 . . . 18 und der Phasenstromerfassungseinrichtungen 19 . . . 21 über die Zulässigkeit eines beabsichtigten Löschversuchs entscheidet.The current rise detection devices 13 . . . 18 for determining the steepness of the anode currents di A / dt are also contained in the short-circuit detection, which is already present anyway, the short-circuit detection also carrying out the short-circuit triggering in addition to other tasks. This means that overcurrent tripping does not require any additional measuring elements with regard to the current increases (slopes). In summary, the proposed method of the extinguishing block does not require its own measuring sensor, but only an electronic evaluation system, which is dependent on the output signals of the current rise detection devices 13 . . . 18 and the phase current detection devices 19 . . . 21 decides on the admissibility of an intended deletion attempt.
In Fig. 3 ist eine Auswerteelektronik zur Unterdrückung von unzulässigen Löschversuchen dargestellt. Die Auswerteelektronik ist Bestandteil der Steuereinrichtung 22 und weist einen Einweggleichrichter 23 auf, der eingangsseitig das Signal K2 · diA 1/dt der Stromanstiegserfassungseinrichtung 13 erhält (Ue =Eingangssignal, Ua =Ausgangssignal), und ausgangsseitig ein SignalIn Fig. 3, a transmitter is shown for suppressing illegal extinguishing tests. The evaluation electronics is part of the control device 22 and has a one-way rectifier 23 , which receives the signal K 2 · di A 1 / dt of the current rise detection device 13 on the input side (U e = input signal, U a = output signal), and a signal on the output side
S1=1/2 (1+Sign (diA 1/dt))K2 · diA 1/dtS 1 = 1/2 (1 + Sign (di A 1 / dt)) K 2 · di A 1 / dt
an einen Multiplizierer 24 abgibt. Der Multiplizierer 24 leitet ein Signal K3 · S1 an eine Additionsstelle 25 weiter. Der Additionsstelle 25 wird ferner ein Ausgangssignaloutputs to a multiplier 24 . The multiplier 24 forwards a signal K 3 · S 1 to an addition point 25 . The addition point 25 also becomes an output signal
S2=1/2 (1+Sign (iL 1))K1 · iL 1 S 2 = 1/2 (1 + Sign (i L 1 )) K 1 i L 1
eines Einweggleichrichters 26 zugeführt, dem eingangsseitig das Signal K1 · iL 1 der Phasenstromerfassungseinrichtung 19 anliegt. Die Additionsstelle 25 gibt das dem geschätzten, zu schaltenden Anodenstrom M(t₀) entsprechende Summensignal S2 + K3 · S1 an einen Schwellwertschalter 27 ab. Der Schwellwertschalter 27 gibt das Ausgangssignal S3=0 ("low") ab, wenn das Eingangssignal S2 + K3 · S1 größer als der maximal schaltbare Anodenstrom iAmax ist. Der Schwellwertschalter 27 gibt das Ausgangssignal S 3=1 ("high") ab, wenn das Eingangssignal S2+K3 · S1 kleiner als der maximal schaltbare Anodenstrom iAmax ist, wobei eine Schalthysterese ΔiA zu berücksichtigen ist, wenn sich das Eingangssignal S2+K3 · S1 von größeren zu kleineren Werten hin verändert, d. h. der Low-High-Übergang erfolgt bei einem Wert Ue=iAmax-ΔiA und der High-Low-Übergang bei einem Wert Ue=iAmax.a one-way rectifier 26 , to which the signal K 1 · i L 1 of the phase current detection device 19 is present on the input side. The addition point 25 outputs the sum signal S 2 + K 3 .S 1 corresponding to the estimated anode current M (t₀) to be switched to a threshold switch 27 . The threshold switch 27 outputs the output signal S 3 = 0 ("low") when the input signal S 2 + K 3 · S 1 is greater than the maximum switchable anode current i Amax . The threshold switch 27 outputs the output signal S 3 = 1 ("high") when the input signal S 2 + K 3 · S 1 is less than the maximum switchable anode current i Amax , a switching hysteresis Δi A having to be taken into account if that Input signal S 2 + K 3 · S 1 changed from larger to smaller values, ie the low-high transition occurs at a value U e = i Amax -Δi A and the high-low transition occurs at a value U e = i Amax .
Die Auswerteelektronik enthält desweiteren einen Einweggleichrichter 28, der eingangsseitig das Signal K2 diA 2/dt der Stromanstiegserfassungseinrichtung 14 erhält und ausgangsseitig ein SignalContains the transmitter further comprises a half-wave rectifier 28, the input side of the signal K 2 A 2 di / dt of the current increase detection means 14 receives a signal on the output side
S5=1/2 (1+Sign (diA 2/dt)) · K2 · diA 2/dt)S 5 = 1/2 (1 + Sign (di A 2 / dt)) · K 2 · di A 2 / dt)
an einen Multiplizierer 29 abgibt. Der Multiplizierer leitet ein Signal K3 · S5 an eine Additionsstelle 30 weiter. Der Additionsstelle 30 wird ferner ein Ausgangssignaloutputs to a multiplier 29 . The multiplier forwards a signal K 3 · S 5 to an addition point 30 . The addition point 30 also becomes an output signal
S4=1/2 (1+Sign (iL 1))K1 · iL 1 S 4 = 1/2 (1 + Sign (i L 1 )) K 1 i L 1
eines Einweggleichrichters 31 zugeführt, dem eingangsseitig das Signal K1 · iL 1 der Phasenstromerfassungseinrichtung 19 anliegt. Die Additionsstelle 30 gibt das dem geschätzten, zu schaltenden Anodenstrom M(t₀) entsprechende Summensignal S4 + K3 · S5 an einen Schwellwertschalter 32 ab. Der Schwellwertschalter 32 gibt das Ausgangssignal S6=0 (Low) ab, wenn das Eingangssignal S4 + K3 · S5 größer als der maximal schaltbare Anodenstrom iAmax ist. a one-way rectifier 31 , to which the signal K 1 · i L 1 of the phase current detection device 19 is applied on the input side. The addition point 30 outputs the sum signal S 4 + K 3 · S 5 corresponding to the estimated anode current M (t₀) to be switched to a threshold switch 32 . The threshold switch 32 outputs the output signal S 6 = 0 (low) when the input signal S 4 + K 3 · S 5 is greater than the maximum switchable anode current i Amax .
Der Schwellwertschalter 27 gibt das Ausgangssignal S6=1 (high) ab, wenn das Eingangssignal S4 + K3 · S5 kleiner als der maximal schaltbare Anodenstrom iAmax ist, wobei die Schalthysterese ΔiA ebenfalls zu berücksichtigen ist.The threshold switch 27 outputs the output signal S 6 = 1 (high) when the input signal S 4 + K 3 · S 5 is less than the maximum switchable anode current i Amax , the switching hysteresis Δi A also having to be taken into account.
Die Auswerteelektronik enthält weitere Begrenzer, Multiplizierer, Additionsstellen und Schwellwertschalter zur Verarbeitung der weiteren SignaleThe evaluation electronics contain further limiters, multipliers, Addition points and threshold switches for Processing the other signals
K2 · diA 3/dt,
. . . K2 · diA 6/dt
sowie
K1 · iL 2 und K1 · iL 3 K 2 · di A 3 / dt,. . . K 2 · di A 6 / dt
such as
K 1 * i L 2 and K 1 * i L 3
in der vorstehend beschriebenen Art und Weise. Dabei ist wesentlich, daß jedem GTO-Thyristor eine eigene Einrichtung für die Abschaltsperre zugeordnet ist. Der Faktor K3 bildet die maximale Abschaltverzugszeit nach. Die Ausgangssignale der Schwellwertschalter greifen direkt in die Steuerung der GTO-Thyristoren V1 . . . V6 ein, d. h. bei Auftreten eines Signales S3, S6 . . .=0 (low) wird der Abschaltbefehl an den betreffenden GTO-Thyristor und damit der beabsichtigte Löschversuch unterdrückt, um eine Zerstörung durch einen unzulässig hohen Strom zu verhindern. Bei Auftreten eines Signals S3, S6 . . .=1 (high) wird der Löschversuch als zulässig bewertet und der Abschaltbefehl wird ausgeführt.in the manner described above. It is essential that each GTO thyristor is assigned its own device for the shutdown lock. The factor K 3 simulates the maximum switch-off delay time. The output signals of the threshold switches directly affect the control of the GTO thyristors V 1 . . . V 6 on , ie when a signal S 3 , S 6 occurs . . . = 0 (low) the switch-off command to the GTO thyristor in question and thus the intended extinguishing attempt are suppressed in order to prevent destruction by an impermissibly high current. When a signal S 3 , S 6 occurs . . . = 1 (high) the deletion attempt is rated as permissible and the shutdown command is executed.
Claims (8)
(K2 · diA 1/dt . . . K2 · diA 6/dt)
einer Auswerteelektronik zuleitbar sind, daß Phasenstromerfassungseinrichtungen (19 . . . 21) vorgesehen sind, deren Ausgangssignale
(K1 · iL 1 . . . K1 · iL 3)
ebenfalls zur Auswerteelektronik gelangen, daß die Auswerteelektronik Additionsstellen (25, 30) zur Summation der mit einem Wandlerfaktor (K1) bewerteten aktuellen Lastströme (iL 1 . . . iL 3) mit den mit einem Wandlerfaktor (K2) und der maximalen Abschaltverzugszeit (K3) bewerteten zeitlichen Ableitungen der aktuellen Anodenströme (diA 0/dt) aufweist, und daß Schwellwertschalter (27, 32) zum Vergleich der gebildeten Meßgröße mit dem vorgebbaren, maximal schaltbaren Anodenstrom (iAmax) dienen.4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that each switchable power semiconductor (V 1 ... V 6 ) is assigned its own current rise detection device ( 13 ... 18 ), the output signals
(K 2 · di A 1 / dt.. K 2 · di A 6 / dt)
can be fed to an evaluation electronics that phase current detection devices ( 19 .... 21 ) are provided, their output signals
(K 1 · I L 1 .. K 1 · i L 3 )
also arrive at the evaluation electronics that the evaluation electronics add points ( 25, 30 ) for summing the current load currents (i L 1 ... i L 3 ) evaluated with a converter factor (K 1 ) with those with a converter factor (K 2 ) and the maximum Switch-off delay time (K 3 ) has evaluated time derivatives of the current anode currents (di A 0 / dt), and that threshold switches ( 27, 32 ) serve to compare the measured variable formed with the specifiable, maximum switchable anode current (i Amax ).
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