專利名稱：回饋換流器橋的滅弧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制回饋換流器橋的滅弧方法，其中換流器橋以它的三個輸入端與一個交流電網(wǎng)的相線相連接并且該換流器橋被一個電網(wǎng)同步控制電路利用觸發(fā)脈沖進行控制，而所述橋的兩個輸出端通向一個直流電動機，所述直流電動機在其發(fā)電運行過程中通過所述橋向所述交流電網(wǎng)回饋，并且所述滅弧裝置由一個觸發(fā)單元控制，由所述觸發(fā)單元依據(jù)對電參量和時間參量的監(jiān)測發(fā)出觸發(fā)脈沖。
此外本發(fā)明還涉及一種對應(yīng)的滅弧裝置。
如例如在本申請人于AT404 414B所描述的，電壓時間曲線或者電流時間曲線中的干擾，尤其是過電壓或者變換器故障，可以導(dǎo)致毀壞這樣一種橋昂貴的晶閘管或者開關(guān)管。
確切地說，在連通電網(wǎng)的換流器中，在回饋運行時出現(xiàn)逆變器翻轉(zhuǎn)的基本問題。此外在電網(wǎng)電壓就動而有足夠的直流電壓的情況下，例如在所述電動機的對應(yīng)的電樞電壓的情況下，出現(xiàn)一種過電流，所述過電流進一步增大，并且不再能夠由換流器本身滅弧。于是必須要求通常設(shè)置的應(yīng)當(dāng)保護晶閘管的保險裝置。結(jié)果是換流器和由之饋電電動機較長時間不能夠使用，因為要更換保險裝置，所述保險裝置通常構(gòu)成為半導(dǎo)體保險器。因此人們致力于創(chuàng)建各種部分地昂貴的裝置以限制和中斷所述過電流，或者或防止逆變器翻轉(zhuǎn)或控制以結(jié)束逆變器翻轉(zhuǎn)，例如如在本發(fā)明人的上述專利中所說明的內(nèi)容。
例如眾所周知在直流通路中的直流快速開關(guān)。如果應(yīng)當(dāng)保證其可靠地工作，就要求附加的高度可控的扼流圈限制電流上升，并且與此對應(yīng)地影響成本，還不說會出現(xiàn)問題的定量設(shè)計和為可靠工作進行的定期保養(yǎng)。
還公知有滅弧電容器的直接晶閘管滅弧的其它方法，例如兩個換流器中只有一個用一個電容器滅弧，其中在電動機電流完全下降到零時第二半橋的整流管卻還是滿負荷并且因此不是在任何情況下都能夠進行保護。一個類似的方法是兩個半橋的滅弧用兩個電容器，并且各有一個與之并聯(lián)的限壓裝置，然而這卻允許在電動機上的過電壓。此外電網(wǎng)與換流器橋之間有一個變壓器的情況下，在電網(wǎng)斷開時所述方法不受過電壓保護。
本發(fā)明的一個任務(wù)在于，提出一種用于控制一種滅弧裝置的方法，用之可以快速觸發(fā)一個回饋的換流器的晶閘管，使得尤其是在逆變器翻轉(zhuǎn)的情況下，保護前置于單個晶閘管或者前置于整個換流器的半導(dǎo)體保險裝置不被熔斷或者損壞(老化)。就保險而言，應(yīng)當(dāng)不達到其熔斷積分值(i2t)，在無保險的運行情況下，不應(yīng)當(dāng)達到晶閘管的極限積分值(i2t)。由此應(yīng)當(dāng)對換流器過電壓保護，譬如尤其是在電網(wǎng)中斷的情況下，主要是在使用一個變壓器運行的情況下出現(xiàn)并且往往是變換器故障的原因從而結(jié)果導(dǎo)致晶閘管毀壞的過電壓。
該任務(wù)用一種本文開始時所述方法如此地完成根據(jù)本發(fā)明在一個預(yù)先給定的相位角范圍作為該相位角的函數(shù)測量交流電網(wǎng)的至少兩個相的電壓時間曲線，從作為所述相位角的函數(shù)的這兩相電壓時間曲線來確定一種特征參量，把所確定的參量與一個對應(yīng)的理論參量相比較，并且在由所測量的相位值而確定的參量與所述理論參量偏離一個可以預(yù)先給定的值的情況下啟動所述滅弧裝置。
作為替代方案或者附加地所述任務(wù)用一種開始所述的方法如下地完成根據(jù)本發(fā)明作為時間的函數(shù)確定電動機輸出直流電流，按時間構(gòu)成所述輸出電流的二階導(dǎo)數(shù)，并且對于在兩個相繼的觸發(fā)時刻之間的一個期間中所述二階導(dǎo)數(shù)取一個大于或者等于零的值情況，啟動所述滅弧裝置。
以此方式可以只通過確定本來就是對換流裝置的正常工作所需要的測量量(“輸出直流電流”、“電網(wǎng)電壓”)推導(dǎo)出用之啟動滅弧裝置的標(biāo)準(zhǔn)。從而確定這種標(biāo)準(zhǔn)進行得相對地簡單并且導(dǎo)致滅弧裝置的可靠控制。
本發(fā)明有利的實施方式和擴展在從屬權(quán)利要求中說明并且在


中詳細地說明。
下面借助于附圖詳細說明本發(fā)明。在附圖中圖1是用一個示意性方框與一個帶有一個所屬的觸發(fā)裝置的滅弧裝置一起圖示出為一個直流電動機供電的受控換流器橋的控制電路，圖2a和圖2b大致示出與本發(fā)明一個第一實施方式相關(guān)聯(lián)的電網(wǎng)電壓時間曲線，而圖3示出與本發(fā)明的一個第二、替代的或者附加的實施方式相關(guān)聯(lián)的一種電流時間曲線。
為了更進一步地理解本發(fā)明，圖1首先示出與一個帶有所屬觸發(fā)裝置的滅弧裝置一起圖示出為一個直流電動機供電的受控換流器橋的控制電路。一個這樣的滅弧裝置特別適用于本發(fā)明的范圍內(nèi)，然而在原則上還可以在本發(fā)明的范疇內(nèi)采用以在此沒有詳細描述的細節(jié)有別于圖中所示滅弧裝置的其它滅弧裝置。
如從圖1中可見，一個交流電網(wǎng)的三個相線U、V、W經(jīng)變換扼流圈Lu、Lv、Lw連接在換流器橋SRB的交流方。在此通常在每一相中各有一個圖中未示出的電網(wǎng)保險器，例如如在AT404 414B中參照其圖2所說明的那樣。受控的整流器開關(guān)V11、...、V16和V21、...、V26構(gòu)成為晶閘管或者可以與之相當(dāng)?shù)钠骷?br> 兩個橋設(shè)有一個控制裝置AST，所述控制裝置用于提供晶閘管的電網(wǎng)同步觸發(fā)。通過推移觸發(fā)時間可以按照公知的方式進行轉(zhuǎn)速控制或者轉(zhuǎn)矩控制。向控制電路AST輸送電網(wǎng)的三個相電壓和電動機端子電壓以及通過兩個電流變換器Wu、Ww輸送相電流，從而為控制換流器橋提供對應(yīng)的調(diào)控信息。
橋SRB的兩個直流端子1C1、1D1通向一個直流電動機MOT，所述直流電動機在發(fā)電運行時通過由開關(guān)V11、...V16組成的橋向交流電網(wǎng)中回饋。在此應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明只關(guān)注發(fā)電運行(電能流入電網(wǎng))。如果反向布置電動機EMK(要求相反的轉(zhuǎn)動方向)，另一個橋V21、...V26也可以回饋工作。為了簡化，這里只考慮由開關(guān)V11、...V16組成的橋在此時回饋的情況。在此時回饋的橋中，如同剛才說明的那樣，毫無障礙地要求在滅弧意義上的介入。具體在電網(wǎng)電壓擾動的情況下在饋電的橋中進行電流的回程。為了進一步理解應(yīng)當(dāng)記住，可以把等效電路表示成電動機EMK、電樞電感Lanker和電樞電阻Ranker的串聯(lián)電路。橋SRB的輸出電流對應(yīng)于圖示的電動機電流Ianker。
在本發(fā)明的意義上舉例地構(gòu)成并且起作用的滅弧裝置LOV對每個半橋V11、V13、V15或者V14、V16、V12(與V21、V23、V25或者V24、V26、V22有相反的EMK)具有一個滅弧電容器C1或者C2，如下文還要說明的那樣，這些電容器中的每個都按圖示的極性充電。電容器C1和C2的正極和負極以圖中所示的方式通過晶閘管V31、V32和V34、C33與換流器橋SRB的直流電壓連接端1C1和1D1連接，在該圖示的情況下是通過變換扼流圈L1、L2連接的。C1的負極或者C2的正通過一個晶閘管V39和三個二極管V41、V43、V45或者通過一個晶閘管V40和三個二極管V44、V46、V42與換流器橋SRB的交流連接端1U1、1V1、1W1連接。在此連接中示出的扼流圈LSU、LSV、LSW限制電流上升，這可以涉及空心線圈或者寄生(線路)電感。
圖示的滅弧裝置還有一個其上并聯(lián)一個限壓器SB6的保護電容器C3。該保護電容器C3的負極通過晶閘管V35、V36而正極通過晶閘管V38、V37與橋SRB的直流電壓端子1C1和1D1連接。要指出的是，與滅弧電容器C1、C2相反，總是用一個同一極性的電壓加載保護電容器C3，并且如果C1和C2充電電壓的和低于C3的初電壓，晶閘管V35、...、V38也可以由二極管代替。
安排在橋式電路中的二極管V41、V46的直流電壓端通過二極管V47或者V48與限壓器SBG的輸入端連接并且與保護電容器C3連接。它們使得在滅弧過程中一方面能夠在變換扼流圈中降低電流并且在換流器橋的正常工作時(電動機的和發(fā)電機的)能夠吸收電網(wǎng)中的瞬態(tài)過電壓并且吸收換流器本身的變換電壓尖峰。
下面首先說明滅弧過程(對圖中所示的電動機EMK極性)，其中根據(jù)附圖以充電的滅弧電容器C1、C2為前提。在下文中說明其充電。
在由觸發(fā)單元ALE觸發(fā)晶閘管V31、V33和V39、V40的情況下，電流既從上半橋V11、V13、V15變換到電容器C1中，也從下半橋V14、V16、V12變換到電容器C2中，由此立即滅弧在回饋的換流器V11、...、V16中的所有電流。同時隨著發(fā)出滅弧脈沖(滅弧晶閘管的觸發(fā)脈沖)還截止橋SRB的觸發(fā)脈沖。
電容器C1、C2上的電壓由電動機電流轉(zhuǎn)變，直到該電壓通過在此前一個短的時間觸發(fā)的V35和V37變換到接在限壓器SBG上的電容器C3中。如果在C3上的電壓還沒有達到限壓器SGB極限電平，該電容就通過電動機電流繼續(xù)充電。在此應(yīng)當(dāng)指出，只在相反的電動機EMK的情況下電流才流過晶閘管V32、V34、V36和V38。
下面更加詳細地說明限壓器SBG和其工作方式，其中前提應(yīng)當(dāng)是，電動機電壓(在電動機端子或者設(shè)備端子上的電壓)由于滅弧過程，短時間地，大約1ms，轉(zhuǎn)換極性。如果重新達到的原來的電動機電壓，如果電動機電流在滅弧時間就對其開始值稍有上升。在電動機的電樞電感中的電流首先由于一個較高的電壓下降到零，并且該電壓必須通過限壓器SBG在極限意文上調(diào)節(jié)到一個最高值。
該極限以公知的方式通過被控制地在限壓器SBG的輸入端子上接入鎮(zhèn)流器電阻并且從而接上保護電容器進行。該鎮(zhèn)流器電阻視電壓高度而異按不同的節(jié)拍接入，其中把電能轉(zhuǎn)換成熱能。事實上存在一個約10％滯后的時間控制器，所述時間控制器接入和斷開所述鎮(zhèn)流器電阻。為了可能有較高的總和滅弧電壓，可以在通過晶閘管V35、...、V38轉(zhuǎn)變電容器C1、C2的過程中才接通限壓器SBG。在此還可以采用四個二極管，但是因為需要用C3構(gòu)成一個橋式整流器，所述和滅弧電壓在整流開始會超過C3的瞬態(tài)值并且造成明顯的(不受限制的/損壞性的)電流沖擊。因此采用四個大致在電容器C1和C2的電壓過零時刻觸發(fā)的晶閘管。于是不再有所述危險，因為如上已經(jīng)說明規(guī)定(或附帶地或近似恒定地)變換到限壓器中。稱為保護電容器的電容器C3還可以在使用另一種限壓器時取消，其中考慮使用電壓依賴性電阻或者齊納二極管。
然而限壓器SBG卻總是通過已經(jīng)說明的二極管V47、V48連接在二極管橋V41、...、V46上。這使之還能夠限制全部來自電網(wǎng)的過電壓。例如可以在負載的情況下斷開前置的變壓器時出現(xiàn)過電壓。在下文中還要對此詳細地說明。
為了避免在限壓器SBG的所述電阻上的一個持續(xù)的功率損耗，所述限壓器可以具有另一個有略低電壓閾值的開關(guān)，通過所述開關(guān)，接入的(angetakteten)(“斬波的”)一些電阻或者說一個電阻具有比所述限壓器的電阻值有高得多的電阻值。
對此要指出在實際的實施方式中，所述斬波電阻的有效電阻值為250毫歐姆。這以并聯(lián)方式通過四個IGBT開關(guān)和四個各為1歐姆的電阻來實現(xiàn)。在極限條件下流過每個電阻的電流為900A。
這兩個滅弧電容器C1、C2必須充電到鏈接的電網(wǎng)電壓幅值的一部分，典型地是所述電壓幅值的0.5至0.9。這兩個電容器C1和C2在滅弧過程之后進行反向充電。通過下面說明的電路也就是首先嚴(yán)格地放電至零，然后才充電。以什么方式進行這兩個電容器的充電對本發(fā)明的原理都是等效的，然而下面說明集成在整個滅弧裝置中的一種充電電路的實踐證明了的可能性。該充電電路對每個電容器C1或者C2各有兩個充電電阻R1、R2或者R3、R4，所述充電電阻的R1、R3通到橋式電路V41...V46的正極，R2、R4通到橋式電路V41...V46的負極。與充電電阻R1、R2和R3、R4串聯(lián)的C1的開關(guān)S1、S2和C2的開關(guān)S3、S4由一個圖中沒有示出的時間控制器控制。只有在滅弧晶閘管截止時才可以充電。此外通過該電路由此避免晶閘管V31和V33或者V32和V34受雙倍的電壓負荷。
在滅弧的情況下必須在滅弧電容器C1和C2上的電壓轉(zhuǎn)向的過程中于觸發(fā)滅弧晶閘管后立即通過前文說明的半導(dǎo)體開關(guān)S1...S4把所述滅弧電容器從充電電路分隔開，以避免在成功地電流降低以后由于充電電流使滅弧晶閘管保持導(dǎo)通。即由此阻止進一步的充電過程和因此導(dǎo)致的電阻R1、...、R4過載。只要電容器C1和C2重新充分地進行充電，就可以進行一個新的滅弧過程，然而其中通過設(shè)計電路的參數(shù)，尤其是充電電阻和限壓器確定滅弧過程的重復(fù)頻率和一個確定的時間段內(nèi)的滅弧次數(shù)。
整個電路的控制可以通過一個有與換流器通信的微處理器支持的模擬電路進行。下面詳細地說明如本發(fā)明所述的用于“晶閘管滅弧裝置的觸發(fā)單元”的方法。所述晶閘管滅弧裝置的觸發(fā)在此借助于所測量的電壓和電流和/或時間進行，這些例如通過適當(dāng)?shù)能浖M行。
在如本發(fā)明所述的方法的一個第一變例中，作為在一個預(yù)先給定的相位角φ范圍上的相位角φ的函數(shù)測量交流電網(wǎng)的至少兩個相的電壓時間曲線，這兩個相在下面是交流電網(wǎng)的相U、相V。根據(jù)本發(fā)明作為相位角φ的函數(shù)從這兩個相U、V的電壓時間曲線確定一個特征參量，其中其中把所確定的參量Agem與一個對應(yīng)的理論參量Athe相比較；在下文中還要對所述理論參量的確定進行說明。
在根據(jù)相U、V測量值確定的參量Agem與所述理論參量偏離一個可預(yù)先給定的值時，啟動滅弧裝置LOV。該條件可以用數(shù)學(xué)式表達如下Agem＜k·Athe這意味著當(dāng)測量的參量Agem小于理論參量Athe一個確定的數(shù)量時，就啟動所述滅弧裝置。
在圖2a和圖2b中具體地示出了這種情況。圖2a示出相U、V、W的理論特性曲線(電網(wǎng)正弦波)，用粗線(稍錯開地)表示由此得出的在換流器的輸出端上的正常變換時應(yīng)當(dāng)?shù)贸龅睦硐氲碾妷簳r間曲線。此外還示出電動機的瞬態(tài)EMK。
這種向下的一個相，亦即從相U變換到相V，應(yīng)當(dāng)大致在時間tz進行。在圖2b所示例子中卻不進行這種變換，因為相U中的電網(wǎng)電壓有一個大的擾動(虛線)，從而盡管進行一個向新的整流管(相V)的轉(zhuǎn)換卻并且下面電流流過該相V，但是不滅弧舊的整流管(相U)并且在該相上如以前那樣流過電流。因此得出異常的貫穿地(用粗實線)示出的換流器輸出端的電壓時間曲線，帶有可能由此出現(xiàn)的不利效果。
在時刻tx電流不能夠完全地變換到相V并且在相U中繼續(xù)流動，因為截止電壓時間面積Agem非常地小。
用本發(fā)明的第一變例可以提前地識別這樣的錯誤表現(xiàn)并且啟動滅弧裝置LOV。在此按照該變例作為參量確定一種由相U、V的電壓時間曲線所圍的面積Agem、Athe，其中所述面積在一個可以預(yù)先給定的下相位角φmin與一個可以預(yù)先給定的上相位角φmax之間計算。
從而所述參量用下式得出 如果相位角的下限φmin對應(yīng)于從第一相U變換到第二相V的觸發(fā)角φ或者觸發(fā)時刻tz，就得出典型的有意義的值。
有意義的是只在V＞U的區(qū)域中進行積分。
因此不進行變換，因為截止電壓時間面積過Agen小，因為脫離變換的晶閘管需要一個最低截止電壓時間面積Agem，使得所述晶閘管中的載流子耗盡并且可以截止所述晶閘管。如果不存在最低面積，就不能夠進行從一個晶閘管對向下一個晶閘管對的過渡(“變換”)。舊的晶閘管對保持導(dǎo)通。然而在該相中電網(wǎng)電壓向零的方向變化并且然后變化到正值，在該線路中電流急劇地上升并且導(dǎo)致保險裝置動作。所述滅弧裝置通過及時啟動首先把該急劇上升的電流首先轉(zhuǎn)入滅弧電容器中并且然而接著把該電流下降到零。
所述上限φmax實質(zhì)上對應(yīng)于第一相U和第二相V具有同一的電壓值的相位角。
在一個φz＝150°的觸發(fā)角的情況下，在觸發(fā)角之后30°結(jié)束截止電壓面積Agem或者Athe。但是還可以一般地，也就是對于一個任意的觸發(fā)角可以表明，對于積分一個在所述觸發(fā)角φz后最多30°的相位角的上限是足夠的。如果到該時刻還不能夠得出足夠與所述理論的截止電壓面積相當(dāng)?shù)拿娣e，變換就無論如何都不是正常進行的，從而啟動所述滅弧裝置以避免建立過電流。
如前已說明，如果測量的面積Agem比理論的面積Athe小一個確定的量就啟動滅弧裝置LOV。在實踐中證實上述的系數(shù)k可以取0.5的值?？紤]到這方面可以可靠地防止出現(xiàn)過電流。
最后還要說明，為了計算所述理論面積Athe，假定相U、V的電壓時間曲線是關(guān)于相位角的余弦曲線或者正弦曲線。
為了計算理論面積使用兩個相繼的相的特性曲線，但是每3.3ms(＝周期的1/6)就采用另外兩個相，也就是首先用U和V，然后用V和W，然后用W和U。
一種如本發(fā)明所述啟動所述滅弧裝置的方法的一個第二變型提出，確定作為時間的函數(shù)的電動積輸出直流電流iA(在前文中還稱為Imotor)，按時間構(gòu)成該輸出直流電流iA的二階導(dǎo)數(shù)，并且對于在兩個相繼的觸發(fā)時刻tz1、tz2；tz2、tz3；tz3之間的所述二階導(dǎo)數(shù)取一個大于或者等于零的值的情況啟動所述滅弧裝置LOV。
圖3示出作為時間t或者相位φ的函數(shù)的電動機輸出直流電流iA的舉例的電流時間曲線。在觸發(fā)時刻tz1和tz2之間或者tz2和tz3之間iA的時間曲線表現(xiàn)為一個典型的電流時間曲線，只在時間tzi該電流時間曲線才突變，在此i＝1、2、3；然而這是正常的，因為在該時刻觸發(fā)一個新的晶閘管對。在該時刻不啟動滅弧裝置。
然而該電流時間曲線卻表現(xiàn)出一種非典型的曲線，如在時刻tu就是這種情況，在該時刻作為時間函數(shù)的iA電流曲線突然地改變，盡管該時刻tu在觸發(fā)時刻tz3之后但是卻還在下一個觸發(fā)時刻之前，從而在此不會涉及正常的換流器的狀態(tài)，因為在此不觸發(fā)新的晶閘管對。在此于該時刻啟動滅弧裝置LOV。
也說是說對于每次電流翻轉(zhuǎn)必須成立d2iA/dt2＜0。如果不是這種情況下，就必須由此推斷由于電網(wǎng)電壓的擾動在短時間內(nèi)構(gòu)成一次過電流，并且可以在達到過電流前就啟動滅弧裝置。
變例1和變例2適用于分開地控制所述滅弧裝置，然而有利的是同時采用這兩個變例。這個變例都適用于在達到過電流以前就啟動所述滅弧裝置。變例1尤其適用于在一個觸發(fā)時刻左右的時刻識別一個過電流的形成，而第二變例適用于在兩個觸發(fā)時刻之間的區(qū)域中識別。
如上所述，在出現(xiàn)過流之前，通過變例1和/或2，滅弧裝置已經(jīng)被啟動。由此所有的工作設(shè)備如電動機、保險裝置、晶閘管、保護器都得到最好的保護。
在此在變例2的情況下，不論是結(jié)合第一變例還是與第一變例無關(guān)地，直接地在電動機方測量輸出直流電流iA，或者如在許多情況下下可以簡單地實現(xiàn)并且可以得出可相比較的結(jié)果地那樣從至少兩個電網(wǎng)電流導(dǎo)出所述輸出直流電流iA。
然而在一種不間斷運行的意義上卻需要不發(fā)生無原因觸發(fā)所述滅弧裝置的誤觸發(fā)。如果如此地設(shè)計變例1和/或變例2使得只有在確實不能夠變換時，才啟動所述滅弧裝置，例如通過對應(yīng)地選擇變例1中的參數(shù)k，于是如果附加地有另一個保險裝置，在變換確實失靈時，是有利的。
為此還提出，確定電動機的輸出直流電流iA并且在受監(jiān)測的輸出直流電流超過一個可預(yù)先給定的閾值iAs時啟動所述滅弧裝置。
所述閾值的典型值在此是換流器橋SRB的額定電流的二又二分之一至三倍(參見圖3)。
最后說明由如本發(fā)明所述的滅弧裝置控制的運行(故障)狀態(tài)的幾個例子。
在高壓或者中壓裝置中起弧的情況下觸發(fā)保護火花間隙或者充氣的過電壓保護件。所述裝置于是燃燒直到下一個過零點。由此出現(xiàn)一個持續(xù)3至20ms的低歐姆的電網(wǎng)電壓擾動。然而還可以發(fā)生較長時間的電網(wǎng)電壓下落，其中一個或者幾個變壓器或者其它耗電器把電網(wǎng)低歐姆地保持到零。
在同一電網(wǎng)上的電流回路的短路情況下首先發(fā)生一個電網(wǎng)電壓擾動。接著熔斷所配屬的保險器并且把出故障的電流回路從電網(wǎng)上分隔開。結(jié)果以此方式然后出現(xiàn)一個短時過電壓脈沖，其中該擾動的持續(xù)時間和擾動的強度取決于電網(wǎng)阻抗和故障電流。
其它可能的低歐姆電網(wǎng)擾動是饋電電網(wǎng)的各種短路。
在涉及所有低歐姆電網(wǎng)擾動的所述例子中，并且在同時通過換流器在同一中回饋的情況下，對應(yīng)于EMK和電樞電感加電網(wǎng)阻抗電動機電流立即上升，直到所述觸發(fā)單元促使滅弧裝置關(guān)斷。平均關(guān)斷時間，亦即電動機電流下降到零的時間約為5ms。在電網(wǎng)復(fù)原時的可能出現(xiàn)的過電壓如以上所述地受到限制。
在直接位于所述換流器前的主保護裝置斷開時必須能夠使變換電感和電樞電感放電。這通過如前所說明的總是介入的電網(wǎng)電壓限壓器達到。在此不會出現(xiàn)逆變器翻轉(zhuǎn)，但是如果沒有這樣一種過電壓保護裝置多數(shù)情況會出現(xiàn)一種橫向觸發(fā)。主要在主保護裝置中進行能量降低，然而這卻已經(jīng)完全由于觸點的耗損而得以避免。
例如在中等的電壓水平斷開一個饋電變壓器的情況下，由于電網(wǎng)的較高內(nèi)阻不會出現(xiàn)顯著的電流上升(在逆變器翻轉(zhuǎn)的情況下)。然而換流器中的確定的晶閘管卻不再進行滅弧從而結(jié)果出現(xiàn)一種橫向觸發(fā)。這種情況下同樣及時識別并且發(fā)起電流的關(guān)斷。由于所述變壓器退磁造成的可能的過電壓還是通過所述滅弧裝置(二極管橋V41、...、V4經(jīng)由與限壓器并聯(lián)的C3上的V47、V48)限制。
權(quán)利要求
1.用于對回饋換流器橋(SRB)進行控制的滅弧裝置(LOV)的方法，其中所述換流器橋通過它的三個輸入端(1U1、1V1、1W1)與一個交流電網(wǎng)的相線(U、V、W)相連接并且該換流器橋被一個電網(wǎng)同步控制電路(AST)利用觸發(fā)脈沖進行控制，而且所述橋的兩個輸出端(1C1、1D1)通向一個直流電動機(MOT)，所述直流電動機在其發(fā)電運行過程中通過所述橋向所述交流電網(wǎng)回饋，并且所述滅弧裝置由一個觸發(fā)單元(ALE)控制，由所述觸發(fā)單元依據(jù)電參量和時間參量的監(jiān)測發(fā)出觸發(fā)脈沖，其特征在于，在一個預(yù)先給定的相位角(φ)范圍作為該相位角(φ)的函數(shù)來測量交流電網(wǎng)的至少兩個相(U、V)的電壓時間曲線，從作為所述相位角(φ)的函數(shù)的這兩相(U、V)的電壓時間曲線確定一種特征參量，把所確定的參量(Agem)與一個對應(yīng)的理論參量(Athe)相比較，并且在由所測量的相位(U、V)值確定的參量(Agem)與所述理論參量偏離一個可以預(yù)先給定的值的情況下啟動所述滅弧裝置(LOV)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上述所確定的參量和理論參量是相(U、V)的電壓時間曲線所包圍的面積(Agem、Athe)，其中在一個可以預(yù)先給定的下相位角(φmin)與一個可以預(yù)先給定的上相位角(φmax)之間來計算所述面積。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述面積(Agem、Athe)按下式計算
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述相位角的下限(φmin)相當(dāng)于從第一相(U)變換到第二相(V)的觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角(φz)。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述上限(φmax)實質(zhì)上相當(dāng)于第一相(U)和第二相(V)具有同一電壓值的相位角。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述相位角的上限在朝向觸發(fā)角(φz)方向的最大值為30°。
7.如權(quán)利要求2至6中任一項所述的方法，其特征在于，如果所測量的面積(Agem)比理論面積(Athe)小一個確定的量就啟動滅孤裝置(LOV)。
8.如權(quán)利要求2至7中任一項所述的方法，其特征在于，為了計算所述相(U、V)的電壓時間曲線的理論面積(Athe)，假定該相(U、V)的電壓時間曲線是相位角的余弦曲線或者正弦曲線。
9.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，確定作為時間函數(shù)的電動機輸出直流電流(iA)，按時間構(gòu)成該輸出直流電流iA的二階導(dǎo)數(shù)，并且對于在兩個相繼的觸發(fā)時刻(tz1、tz2；tz2、tz3；tz3、tz4)之間的所述二階導(dǎo)數(shù)取一個大于或者等于零的值的情況啟動所述滅弧裝置(LOV)。
10.控制回饋換流器橋(SRB)的滅弧裝置(LOV)的方法，其中換流器橋以它的三個輸入端(1U1、1V1、1W1)與一個交流電網(wǎng)的相線(U、V、W)相連接并且換流器橋被一個電網(wǎng)同步控制電路(AST)利用觸發(fā)脈沖進行控制，而所述橋的兩個輸出端(1C1、1D1)通向一個直流電動機(MOT)，所述直流電動機在其發(fā)電運行過程中通過所述橋向所述交流電網(wǎng)回饋，并且所述滅孤裝置由一個觸發(fā)單元(ALE)控制，由所述觸發(fā)單元依據(jù)對電參量和時間參量的監(jiān)測來發(fā)出觸發(fā)脈沖，其特征在于，確定作為時間的函數(shù)的電動機輸出直流電流(iA)，按時間構(gòu)成該輸出直流電流iA的二階導(dǎo)數(shù)，并且對于在兩個相繼的觸發(fā)時刻(tz1、tz2；tz2、tz3；tz3、tz4)之間的所述二階導(dǎo)數(shù)取一個大于或者等于零的值的情況啟動所述滅弧裝置(LOV)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，直接在電動機端測量輸出直流電流(iA)。
12.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，從至少兩個電網(wǎng)電流()導(dǎo)出輸出直流電流(iA)。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其牲在于，確定電動機的輸出直流電流(iA)并且在被監(jiān)測的輸出直流電流超過一個可預(yù)先給定的閾值(iAS)時啟動所述滅孤裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述閾值(iAs)相當(dāng)于換流器橋(SRB)額定電流的三倍。
15.用于回饋換流器橋(SRB)的滅孤裝置(LOV)，其中換流器橋以它的三個輸入端(1U1、1V1、1W1)與一個交流電網(wǎng)的相線(U、V、W)相連接并且該換流器橋被一個電網(wǎng)同步控制電路(AST)利用觸發(fā)脈沖進行控制，而所述橋的兩個輸出端(1C1、1D1)通向一個直流電動機(MOT)，所述直流電動機在其發(fā)電運行過程中通過所述橋向所述交流電網(wǎng)回饋，并且所述滅弧裝置受一個觸發(fā)單元(ALE)控制，由所述觸發(fā)單元依據(jù)對電參量和時間參量的監(jiān)測發(fā)出觸發(fā)脈沖，其特征在于，以如權(quán)利要求1至14之一所述的方法對所述滅弧裝置進行控制。
16.如權(quán)利要求15所述的滅弧裝置，其特征在于，所述滅孤裝置(LOV)對每個半橋(V11、V13、V15；V11’、V13’、V15’或者V14、V16、V12；V14’、V16’、V12’)具有一個充電到一定滅弧電壓的滅弧電容器(C1或者C2)，并且在滅孤的情況下可以借助于由觸發(fā)單元(ALE)控制的開關(guān)(V31、V32、V39或者V34、V33、V40)把所述滅弧電容器切換到所述半橋上。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制回饋換流器橋(SRB)的滅弧裝置(LOV)的方法，其中換流器橋以其三個輸入端(1U1、1V1、1W1)連接在一個交流電網(wǎng)的相線(U、V、W)上并且該換流器橋被一個電網(wǎng)同步控制電路(AST)利用觸發(fā)脈沖進行控制，而所述橋的兩個輸出端(1C1、1D1)通向一個直流電動機(MOT)，所述直流電動機在其發(fā)電運行過程中通過所述橋向所述交流電網(wǎng)回饋，并且所述滅弧裝置由一個觸發(fā)單元(ALE)控制，由所述觸發(fā)單元依據(jù)電參量和時間參量的監(jiān)測發(fā)出觸發(fā)脈沖。根據(jù)本發(fā)明從測量值“輸出直流電流”和/或“電網(wǎng)電壓”確定確定一參量，把所確定的參量與一個對應(yīng)的理論參量相比校，并且根據(jù)該比較結(jié)果在一定的情況下啟動所述滅弧裝置。
文檔編號H02P7/295GK1985435SQ200580023854
公開日2007年6月20日 申請日期2005年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月14日
發(fā)明者T·比里鮑爾, F·哈克爾, W·霍夫穆勒, H·皮查爾納, W·里特舍爾, F·沃雷 申請人:奧地利西門子公司