FI123528B - Induktiivisen kuorman kytkeminen - Google Patents
Induktiivisen kuorman kytkeminen Download PDFInfo
- Publication number
- FI123528B FI123528B FI20096017A FI20096017A FI123528B FI 123528 B FI123528 B FI 123528B FI 20096017 A FI20096017 A FI 20096017A FI 20096017 A FI20096017 A FI 20096017A FI 123528 B FI123528 B FI 123528B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- semiconductor
- thyristor
- valve
- ignition
- levels
- Prior art date
Links
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title claims description 17
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 8
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 241000036569 Carp sprivivirus Species 0.000 description 1
- 241000863814 Thyris Species 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000001475 halogen functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/084—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
- H02M1/34—Snubber circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Description
Induktiivisen kuorman kytkeminen
Keksinnön ala
Keksinnön kohteena on sovitelma induktiivisen kuorman kytkemiseksi, joka sovitelma käsittää puolijohdeventtiilin, joka on sovitettu kytkemään 5 induktiivisen kuorman, joka puolijohdeventtiili käsittää ainakin kaksi puolijohde-tasoa ja välineet sytytyssignaalin syöttämiseksi puolijohdeventtiilille.
Vielä keksinnön kohteena on menetelmä induktiivisen kuorman kytkemiseksi, missä menetelmässä ohjataan puolijohdeventtiiliä, joka puolijohde-venttiili käsittää ainakin kaksi puolijohdetasoa ja missä menetelmässä syöte-10 tään sytytyssignaali puolijohdeventtiilille.
Edelleen keksinnön kohteena on induktiivista kuormaa kytkevän ohjausjärjestelmän ohjelmistotuote, joka ohjausjärjestelmä käsittää ohjausyksikön, joka ohjaa puolijohdeventtiiliä, jossa on ainakin kaksi puolijohdetasoa.
15 Keksinnön tausta
Tyristoreja käytetään monissa korkeajännitesovellutuksissa. Korkean jännitteen vuoksi on tarve käyttää tyristoriventtiileitä, joissa useita tyristori-tasoja on kytketty sarjaan. Tyypillisesti jokainen tyristoritaso käsittää tyristorin tai kaksi vastarinnan kytkettyä tyristoria. Tyristoriventtiiliä käytetään staattisissa 20 kompensaattoreissa (SVC), missä tyristoriventtiilejä käytetään esimerkiksi TCR- venttiileiden (Thyristor Controlled Reactor) ja TSC- venttiileiden (Thyris-tores Switched Capacitors) yhteydessä. Tyristoriventtiileitä käytetään myös TCSC- venttiileissä (Thyristor Controlled Series Capacitor), joita käytetään pitkien voimansiirtolinjojen kompensoinnissa. Tyristoriventtiileitä käytetään myös 25 HVDC- sovellutuksissa (High Voltage Direct Current), co Erilaiset kapasitanssit kuten hajakapasitanssi, jakautunut ka- ^ pasitanssi tai virtakiskorakenteiden kapasitanssi, aiheuttavat suuren virtatran- 4 sieniin tyristoriventtiilin läpi kun tyristoriventtiili ohjataan johtavaksi. Jos tran- -4 sienttivirran amplitudi on korkea tai virran nousunopeus on suuri, muodostuu o x 30 niin sanottu kuuma piste (’hot spot’) tyristoriin ja niinpä tyristori vaurioituu. Tun-
CC
netuissa ratkaisuissa asennetaan kyllästyviä epälineaarisia virran nousuno- peutta (di/dt) rajoittavia reaktoreita tai lineaarisia virran nousunopeutta rajoitta-o via reaktoreita sarjaan venttiilin kanssa rajoittamaan virran muutosnopeutta, o Reaktorit täytyy mitoittaa venttiilin jännite- ja virtavaatimusten mukaisesti ja 35 niinpä sellainen ratkaisu on monimutkainen ja kallis.
2
Keksinnön lyhyt selostus
Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on tunnusomaista se, että välineet sytytyssignaalin syöttämiseksi puolijohdeventtiilille on sovitettu syöttämään sytytyssignaali puolijohdeventtiilille siten, että ainakin kahden puolijohde-5 tason sytytyssignaalien välillä on määrätty viive.
Edelleen keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että syötetään sytytyssignaali puolijohdeventtiilille siten, että ainakin kahden puolijohdetason sytytyssignaalien välillä on määrätty viive.
Vielä keksinnön mukaiselle ohjelmistotuotteelle on tunnusomaista 10 se, että ohjelmistotuotteen suorittaminen ohjausyksikössä on sovitettu saamaan aikaan toiminnot sytytyssignaalin syöttämiseksi puolijohdeventtiilille siten, että ainakin kahden puolijohdetason sytytyssignaalien välillä on määrätty viive.
Esitetyssä ratkaisussa puolijohdeventtiiliä käytetään induktiivisen 15 kuorman kytkemiseen. Puolijohdeventtiili käsittää ainakin kaksi puolijohdeta-soa. Sytytyssignaali syötetään puolijohdeventtiilille siten, että ainakin kahden puolijohdetason sytytyssignaalien välillä on määrätty viive. Koska puolijohde-tasoja ei sytytetä samanaikaisesti, järjestelmän kapasitanssien purkausvirrat jakautuvat useampaan osaan, jolloin pystytään välttämään suuri virtapulssi 20 venttiilin läpi. Puolijohdeventtiili tulee johtavaksi sen jälkeen kun viimeinen puo-lijohdetaso on sytytetty. Induktiivisen kuorman vuoksi puolijohdeventtiilin jännite pienenee koko ajan jokaisella sytytyksellä. Niinpä lopullinen syöksyvillä pienenee alemmalle tasolle. Ei ole tarvetta käyttää virran nousunopeutta (di/dt) rajoittavaa reaktoria tai virran nousunopeutta (di/dt) rajoittavan reaktorin koko 25 on kohtuullinen.
Eräässä sovellutusmuodossa määritetään kapasitanssi (joka voi si- ” sältää puolijohte(id)en liitoskapasitanssin) jokaisen puolijohdetason yli siten, o ^ että jokaisen puolijohdetason jänniterasitus on ainoastaan kohtuullinen. Järjesti telmän kapasitanssit purkautuvat sytytetyn puolijohdetason kapasitanssiin hal- o 30 litulla tavalla. Niinpä puolijohdetason, jota ei ole vielä sytytetty, jännite ei nouse g liiaksi. Edelleen, koska puolijohdeventtiilin jännite pienenee tasaisesti, sähkö-
CL
magneettiset häiriöt muihin venttiileihin ja ympäristöön saadaan minimoitua, δ (g Kuvioiden lyhyt selostus o ^ Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin edullisten 35 suoritusmuotojen avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa 3 kuvio 1 on kaavio tyristoriohjatusta reaktorista, kuvio 2 esittää tyristoritasojen jännitteen tekniikan tason mukaisessa ratkaisussa, kuvio 3 esittää tyristoriventtiilin virran tekniikan tason mukaisessa 5 ratkaisussa, kuvio 4 esittää tyristoriventtiilin jännitteen tekniikan tason mukaisessa ratkaisussa, kuvio 5 esittää tyristoritasojen jännitteitä sovellutusmuodossa, joka käyttää viivästettyä sytytystä, 10 kuvio 6 esittää tyristoriventtiilin virtaa sovellutusmuodossa, joka käyttää viivästettyä sytytystä, kuvio 7 esittää tyristoriventtiilin jännitettä sovellutusmuodossa, joka käyttää viivästettyä sytytystä, kuvio 8 on kaavamainen esitys HVDC- muuntimesta, 15 kuvio 9 on kaavamainen esitys HVDC- tyristoriventtiilistä, kuvio 10 esittää kaavamaisesti sovellutusmuodon sytytyssignaalien syöttämisestä tyristoritasoille ja kuvio 11 esittää kaavamaisesti vielä toisen sovellutusmuodon sytytyssignaalien syöttämisestä tyristoritasoille.
20
Keksinnön yksityiskohtainen selostus
Kuvio 1 esittää tyristoriohjatun reaktorin, joka on sovitettu vaiheiden A ja B väliin. Reaktori L sinänsä käsittää kaksi osaa ja tyristoriventtiili V on sovitettu reaktoriosien välille. Tyristoriventtiili V käsittää useita tyristoritasoja Ti -25 T5, jotka on kytketty sarjaan. Jokainen tyristoritaso Ti -T5 käsittää kaksi vasta- co rinnan kytkettyä tyristoria.
Useat kapasitanssit vaikuttavat kuviossa 1 kuvattuun järjestelmään, g Esimerkkejä näistä kapasitansseista ovat hajakapasitanssi, jakautunut ka- 4- pasitanssi ja virtakiskorakenteiden kapasitanssi. Kuviossa 1 näitä kapasitans- o x 30 seja edustaa esimerkinomaisesti hajakapasitanssi Cst ja reaktorin kapasitans-
CC
si Cl. Tyypillisesti nämä kapasitanssit ovat suuruusluokaltaan useita satoja !4 pikofaradeita.
o
Jokaisen tyristoritason Ti - T5 yli on vaimennin RC-piiri. Jokainen o vaimennin RC-piiri käsittää vaimenninvastuksen RSi - Rss ja vaimennin kon- 35 densaattorin Csi - Css, jotka on kytketty sarjaan.
4
Tekniikan tason ratkaisuissa tyristoriventtiili V asetetaan johtavaksi siten, että jokainen tyristoritaso Ti - T5 saa sytytyssignaalin samanaikaisesti. Kuviot 2, 3 ja 4 esittävät mitä tapahtuu kun tyristoritasot Ti - T5 sytytetään hetkellä to. Niinpä tyristoritasojen jännite putoaa niiden nimellisestä arvosta nol-5 laan ja myös tyristoriventtiilin jännite putoaa sen nimellisestä arvosta nollaan. Tyristoriventtiili V johtaa ja hetkellä t0 järjestelmän kapasitanssit purkautuvat tyristoriventtiilin läpi ja sen vuoksi on erittäin suuri virtapiikki, kuten on esitetty kuviossa 3. Tämän piikin jälkeen virta alkaa nousta riippuen induktiivisesta kuormasta. Kuviossa 2, 3 ja 4 esitetyt jännite-ja virta-arvot kuvaavat vain arvo-10 jen suuruusluokkaa ja niiden tarkoitus ei ole olla täsmällinen esimerkki. Niinpä tyypillisesti jännitteet ovat suuruusluokkaa useita kilovoltteja ja virtapiikin korkeus voi olla esimerkiksi suuruusluokkaa 100 ampeeria.
Kuviot 5, 6 ja 7 kuvaavat mitä tapahtuu kun eri tyristoritasojen Ti -T5 sytytyspulssien välillä on viive ΔΤ. Kuviossa 1 esitetty ohjausyksikkö syöttää 15 sytytyssignaalin tyristoritason Ti hilayksikölle GU hetkellä ti. Tyristoritason Ti jännite Un putoaa nimellisestä arvostaan nollaan. Samanaikaisesti tyristoriventtiilin V jännite pienenee, kuten on esitetty kuviossa 7. Venttiili V ei ole kokonaan johtava vaan virta virtaa ainoastaan ensimmäisen tyristoritason Ti läpi ja sen jälkeen vaimenninpiirien Rs2Cs2- RssCssja kapasitanssien Cj2- Cjs läpi 20 eikä tyristoritasojen T2 - T5 läpi. Niinpä tyristoriventtiilin virtapulssi on melko pieni. Tyypillisesti tyristoriventtiilin virtapulssi on noin 10 % kuviossa 3 esitetyn samanaikaisen sytyttämisen aiheuttamasta virtapulssista. Tyristoritason Ti sytyttämisen vuoksi tyristoriventtiilin jännite pienenee ja järjestelmän kapasitanssit purkautuvat osittain.
25 Viiveen ΔΤ jälkeen sytytyssignaali syötetään toisen tyristoritason T2 hilayksikölle GU. Niinpä tyristoritaso T2 sytytetään hetkellä t2. Tyristoriventtiilin ” virtapulssi on myös tässä tapauksessa melko alhainen ja tämä virtapulssi me- o cm nee jo johtavan tyristoritason Ti läpi ja niiden tasojen, joita ei vielä ole asetettu o johtaviksi, vaimenninpiirien Rs3Cs3 - RssCss ja kapasitanssien Cj3 - Cjs läpi.
g 30 Tyristoritaso Ti pysyy johtavana, koska vaimennin RC piirin virta purkautuu x aikavakiolla, joka on tyypillisesti suuruusluokkaa 100 ps. Tyristoriventtiilin jän- nite pienenee myös hetkellä t2.
n.
£ Muut jäljellä olevat tyristoritasot T3 - T5 sytytetään vastaavasti vii- g veen ΔΤ jälkeen. Kun viimeinen tyristoritaso T5 on sytytetty, tyristoriventtiili on 35 kokonaisuudessaan johtava ja virta alkaa nousta induktiivisen kuorman mukaan. Tyypillisesti sytytyssekvenssi kestää 10-50 ps.
5
Niiden tyristoritasojen, joita ei ole vielä sytytetty, jännitteet nousevat jonkin verran. Tämä nousu ei ole kuitenkaan kovinkaan merkittävää, koska jokaisella tyristoritasolla on sisäinen kapasitanssi jota kutsutaan liitoska-pasitanssiksi ja joka on esitetty kuviossa 1 viittausmerkinnöille Cji - Cjs. Jokai-5 sella sytytyksellä sytytetyn tyristorin liitoskapasitanssi purkautuu itse tyristoriin. Ulkoinen hajakapasitanssi purkautuu osittain jäljelle jäävien ei-sytytettyjen tyristoritasojen liitoskapasitansseihin. Niinpä ei-sytytetyn tyristoritason jännite ei nouse merkittävästi.
Tyypillisesti tyristoritason liitoskapasitanssi on useita nanofaradeita. 10 Jos tyristoritasojen liitoskapasitanssit eivät ole riittävän suuria, on mahdollista sovittaa nopea lisäkapasitanssi tyristoritasojen Ti - T5 yli.
Sytytysten välinen viive voi olla esimerkiksi 0,5 ps. Viive ΔΤ voi vaihdella esimerkiksi 0,2 ps ja 5 ps välillä. Jos viive ΔΤ on erittäin lyhyt, järjestelmän kapasitanssit purkautuisivat hyvin nopeasti ja siksi niiden virtapiikki ty-15 ristoriventtiilin läpi olisi melko suuri ja siksi järjestelmä olisi samanlainen kuin järjestelmä, jossa on tyristoritasojen samanaikainen sytytys. Jos viive ΔΤ sytytysten välillä on varsin pitkä, niin niiden tyristoritasojen, joita ei vielä ole sytytetty, jännitteet nousisivat liikaa. Niinpä olisi varsin suuri jänniterasitus ei-sytytettyjen tyristoritasojen yli. Lisäksi sytytyssekvenssin ei pidä olla pitkä, jotta 20 tyristoritasot saadaan pidettyä johtavina. Tyristorin sytytyskulmaa voidaan jatkuvasti säätää jännitteen huipun jälkeen 90 -180° välillä, jolloin loistehoa säädetään 100 % ja 0 % välillä. Jos sytytyskulma on suuri, vaimenninkondensaat-torin Cs jännite on alhainen ja niinpä purkautuva vaimenninvirta on alhainen. Niinpä viiveen ΔΤ tulee olla riittävän lyhyt pitämään myös ensimmäinen tyristo-25 ritaso Ti ja myös kaikki muut sytytetyt tyristoritasot johtavina koko sytytys- tai kytkemissekvenssien ajan.
£2 Viiveen ΔΤ pituus eri sytytysten välillä voi olla yhtä suuri joka tason ° välillä. On myös mahdollista vaihdella viiveen ΔΤ pituutta jokaisen tai joidenkin § sytytysten välillä.
g 30 Jokainen tyristoritaso, voi jatkaa sytytyssignaalin seuraavalle tyristo- x ritasolle viiveen jälkeen. Sellaisessa sovellutusmuodossa jokainen tyristoritaso käsittää sopivat komponentit viiveen muodostamiseksi sytytyssignaaliin. Niinpä ^ tyristoritasot voidaan sytyttää peräkkäin yksi toisensa jälkeen. On myös mah- c) dollista sytyttää jotkut tyristoritasoista samanaikaisesti. Niinpä jos tyristorivent-
O
^ 35 tiili käsittää 20 tyristoritasoa, ensimmäinen ja yhdestoista tyristoritaso voidaan sytyttää samanaikaisesti ja sen jälkeen esimerkiksi toinen ja kahdestoista jne.
6
On myös mahdollista sytyttää ensimmäiset kolme tyristoritasoa samanaikaisesti ja sen jälkeen neljäs, viides ja kuudes jne.
On myös mahdollista tehdä sytytyssekvenssi luotettavammaksi siten, että sytytyskäskyt lähetetään venttiilin kahteen eri tyristoritasoon ja jokai-5 nen hilayksikkö GU johtaa sytytyskäskyn molemmille naapureilleen. Tyristori tietenkin vastaa vain ensimmäiseen vastaanottamaansa sytytyskäskyyn. Sytytyksen syöttö voi muodostaa linjan kuten on esitetty kuviossa 1 tai sytytysjär-jestelmä voidaan sovittaa muodostamaan renkaan. Jälkimmäisessä tapauksessa tarvitaan jonkinlaista logiikkaa hilayksiköissä varmistamaan, että syty-10 tyskäskyt johdetaan eteenpäin vain kun tyristoriventtiili ei ole johtava. Nämä ratkaisut varmistavat, että tyristoritaso sytytetään vaikka yksi tai useampi hilayksikkö ei olisi kunnossa. Esimerkki kaksinkertaisesta sytytyksestä rengasra-kenteella on esitetty kuviossa 10. Tässä sopeutusmuodossa ohjausjärjestelmä käsittää kaksi kaistaa sytytyssignaalin syöttämiseksi.
15 On myös mahdollista implementoida sytytysviive keskitetysti erilai sella vaihtelevalla viiveellä jokaiselle tyristoritasolle kuten on esitetty kuviossa 11. Tässä ratkaisussa on vielä se etu, että eri tyristorien käyttö voidaan jaksottaa lämpötilojen tasoittamiseksi. Niinpä tyristorien lämpökuormitus voidaan keskimääräistää. Niinpä tässä sovitusmuodossa jokaisella viiveellä ΔΤι - ΔΤβ 20 voi olla erilainen pituus. On myös mahdollista määrittää jotkut viiveet pituudeltaan yhtä suuriksi.
Ohjausyksikkö voi käsittää ohjelmistotuotteen, jonka suorittaminen ohjausyksikössä on sovitettu saamaan aikaan tarvittava sytytyssekvenssi. Ohjelmistotuote voidaan ladata ohjausyksikköön varastointi- tai muistivälineeltä 25 kuten muistitikulta, muisti levykkeeltä, kovalevyltä, verkkopalvelimelta tai vastaavalta, jonka ohjelmistotuotteen suorittaminen ohjelmistoyksikön prosesso- $2 rissa tai vastaavassa saa aikaan tässä selityksessä kuvatut toiminnot tyristori- o cvj venttiilin ohjaamiseksi.
o Kuviossa 1 tyristoriohjattu reaktori on esitetty vaiheiden A ja B välis- g 30 sä. Samanlaisia sovitelmia voidaan sovittaa myös muiden vaiheiden väliin, x Edelleen käytännössä tyristoriventtiili V käsittää tyypillisesti enemmän kuin 5 tyristoritasoa Ti - T5. Käytännössä kuviossa 2-7 esitetyt käyrät ovat loivempia. ^ Ne kuitenkin kuvaavat ratkaisun periaatetta varsin hyvin, g Sovitelma soveltuu hyvin sovitelmaan missä tyristoriventtiili ohjaa £3 35 induktiivista kuormaa. Niinpä sovitelma voidaan soveltaa käytettäväksi myös 7 HVDC (High Voltage Direct Current) sovellutuksiin. Esimerkki HVDC sovellutuksesta on esitetty alla viitaten kuvioihin 8 ja 9.
Kuvio 8 esittää kaaviota HVDC muuntimesta. HVDC muunnin käsittää kuusi tyristoriventtiiliä Vi - V6 siltarakenteessa. Venttiilit on numeroitu niiden 5 standardi sytytysfrekvenssin mukaisesti V1-V2-V3-V4-V5-V6.
Muunnin on kytketty muunninmuuntajaan TF jolla on merkittävä ha-jakapasitanssi Cst (tyypillisesti suuruusluokkaa 1 nF) sen käämityksen ja läpivientien aiheuttamana. Muuntajalla TF on vuotoreaktanssi, mikä muodostaa muuttajan induktiivisen kuorman, johon normaalisti viitataan kommutointi-10 induktanssina Xc.
Kun tyristoriventtiili kytkeytyy johtavaksi, muuttajan muuntajasta TF ja läpivienneistä aiheutuvat hajakapasitanssit Cst purkautuvat osittain tyristori-venttiiliin. Tämä prosessi on vakavin ja helpoimmin ymmärrettävissä venttiileissä V2, V4, Vö, joiden yksi napa on maadoitettu.
15 Edellä esitetty ongelma vältetään tai minimoidaan käyttämällä yllä kuvattua viivästettyä sytytystä. Kaavio yhdestä HVDC tyristoriventtiilistä on esitetty kuviossa 9. Tässä sovellutusmuodossa jokainen tyristoritaso Ti - Te käsittää ainoastaan yhden tyristorin vastarinnan kytketyn parin sijaan. Kuvio 9 esittää edelleen RC vaimenninpiirit RsiCsi - Rs6Cs6 ja DC luokitteluvastukset 20 Rgi - Rg6- Viitenumerot Cji - Cj6 esittävät liitoskapasitanssia tai jos sovitelmaan on sovitettu nopeita kondensaattoreita, liitoskapasitanssin ja nopeiden kondensaattorin yhdistelmää.
Induktiivinen kuorma käsittää kaksi vaihetta kommutointi induktanssia, joka on lenkin, jonka muodostaa sytytysventtiili, sammutusventtiili ja muut-25 tajan muuntaja, induktanssi ja joka on esitetty kuviossa 9 viitemerkinnällä 2 Xc. Kahden vaikutetun vaiheen hetkellinen pääjännite Ull on yhtä suuri kuin U £2 (pääjännitteen huippu) sin (alfa), missä alfa on sytytyskulma. Normaalissa ° toiminnassa alfa voi vaihdella tasasuuntaajamoodin n. 15°:sta invertterimoodin S n. 150 - 160°:seen.
g 30 Kun käytetään edellä kuvattua viivästettyä sytytystä, on joko mah- x dollista eliminoida virtaa (di/dt) rajoittava reaktori tai ainakin on mahdollista tehdä se pienemmäksi ja kevyemmäksi.
^ Selityksessä kuvioihin 1 ja 11 viitaten mainittujen tyristorien sijaan o) tai lisäksi puolijohdetasot voivat käsittää myös muita komponentteja. Esimerk- ^ 35 kejä näistä komponenteista ovat kaksisuuntaiset tyristorit, hilalta sammutetta vat tyristorit (GTO), IGCT- tyristorit (Integrated gate commutated thyristors) ja 8 eristehilatransistorit (IGBT) tai mitkä tahansa muut tarkoitukseen soveltuvat komponentit. Puolijohdetaso voi käsittää yhden komponentin tai kaksi tai useampia komponentteja. Jos puolijohdetaso käsittää kaksi tai useampia komponentteja, nämä komponentit voivat olla rinnakkain ja/tai vastarinnan kytket-5 tynä tarpeen mukaan.
Jossain tapauksissa tässä hakemuksessa kuvattuja piirteitä voidaan käyttää sinänsä riippumatta muista piirteistä. Tässä hakemuksessa kuvattuja piirteitä voidaan myös tarpeen mukaan yhdistää muodostamaan erilaisia kombinaatioita.
10 Alan ammattimiehelle on ilmeistä teknologian kehittyessä, että kek sinnön mukainen ratkaisu voidaan implementoida eri tavoin. Keksintöä ja sen suoritusmuotoja ei ole rajoitettu edellä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.
15
CO
δ
CvJ
cp o
X
X
Q.
δ co o o o
CvJ
Claims (10)
1. Sovitelma induktiivisen kuorman kytkemiseksi, joka sovitelma käsittää puolijohdeventtiilin, joka on sovitettu kytkemään induktiivisen kuorman, joka puolijohdeventtiili käsittää ainakin kaksi puolijohdetasoa ja välineet syty- 5 tyssignaalin syöttämiseksi puolijohdeventtiilille, tunnettu siitä, että välineet sytytyssignaalin syöttämiseksi puolijohdeventtiilille on sovitettu syöttämään sytytyssignaali puolijohdeventtiilille siten, että ainakin kahden puolijohdetason sytytyssignaalien välillä on määrätty viive.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, et-10 tä viiveen pituus on välillä 0,2-5 ps.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että sovitelma käsittää lisäkondensaattorin jokaisen puolijohdetason yli estämään ei- sytytetyn puolijohdetason jänniterasitusta.
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sovitelma, t u n -15 n e 11 u siitä, että puolijohdetaso käsittää ainakin yhden tyristorin.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että puolijohdetaso käsittää ainakin kaksi tyristoria.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että puolijohdetason ainakin kaksi tyristoria on vastarinnan kytketty.
7. Menetelmä induktiivisen kuorman kytkemiseksi, missä menetel mässä ohjataan puolijohdeventtiiliä, joka puolijohdeventtiili käsittää ainakin kaksi puolijohdetasoa ja missä menetelmässä syötetään sytytyssignaali puolijohdeventtiilille, tunnettu siitä, että syötetään sytytyssignaali puolijohde-venttiilille siten, että ainakin kahden puolijohdetason sytytyssignaalien välillä on 25 määrätty viive. co
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ° että määritetään kapasitanssi jokaisen puolijohdetason yli ja sovitetaan lisä- g kondensaattori jokaisen puolijohdetason yli jos ei-sytytetyn puolijohdetason ^ jännite nousee liiaksi viivästetyn sytyttämisen vuoksi, o x 30
9. Jonkin patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, t u n - CC n e 11 u siitä, että viiveen pituus on välillä 0,2 ps - 5 ps.
10. Induktiivista kuormaa kytkevän ohjausjärjestelmän ohjelmisto-o tuote, joka ohjausjärjestelmä käsittää ohjausyksikön, joka ohjaa tyristoriventtii-o liä, joka käsittää ainakin kaksi puolijohdetasoa, tunnettu siitä, että ohjel- 35 mistotuotteen suorittaminen ohjausyksikössä on sovitettu saamaan aikaan toiminnot sytytyssignaalin syöttämiseksi puolijohdeventtiilille siten, että ainakin kahden puolijohdetason sytytyssignaalien välillä on määrätty viive. CO δ C\J o o X CC CL δ CD O) o o C\l
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20096017A FI123528B (fi) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Induktiivisen kuorman kytkeminen |
| EP10821618A EP2486644A1 (en) | 2009-10-05 | 2010-09-27 | Switching an inductive load |
| US13/500,050 US20120200165A1 (en) | 2009-10-05 | 2010-09-27 | Switching an inductive load |
| CN2010800446436A CN102612799A (zh) | 2009-10-05 | 2010-09-27 | 转换电感性负载 |
| PCT/FI2010/050742 WO2011042596A1 (en) | 2009-10-05 | 2010-09-27 | Switching an inductive load |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20096017 | 2009-10-05 | ||
| FI20096017A FI123528B (fi) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Induktiivisen kuorman kytkeminen |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20096017A0 FI20096017A0 (fi) | 2009-10-05 |
| FI20096017A FI20096017A (fi) | 2011-04-06 |
| FI123528B true FI123528B (fi) | 2013-06-28 |
Family
ID=41263434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20096017A FI123528B (fi) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Induktiivisen kuorman kytkeminen |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120200165A1 (fi) |
| EP (1) | EP2486644A1 (fi) |
| CN (1) | CN102612799A (fi) |
| FI (1) | FI123528B (fi) |
| WO (1) | WO2011042596A1 (fi) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2865447C (en) | 2012-03-01 | 2019-03-12 | Alstom Technology Ltd | Control circuit |
| CN103023312B (zh) * | 2012-11-14 | 2014-12-31 | 国网智能电网研究院 | 一种基于晶闸管器件的mmc换流阀子模块装置及其控制方法 |
| US9287764B2 (en) * | 2013-02-28 | 2016-03-15 | Alstom Technology Ltd. | Energy delivery system and method for a gate drive unit controlling a thyristor-based valve |
| RU2528202C1 (ru) * | 2013-03-19 | 2014-09-10 | Анатолий Андреевич Лебедин | Двунаправленный высоковольтный тиристорный ключ |
| WO2014198734A1 (en) | 2013-06-14 | 2014-12-18 | Alstom Technology Ltd | Semiconductor switching string |
| US9667164B2 (en) | 2014-06-27 | 2017-05-30 | Alstom Technology, Ltd. | Voltage-source converter full bridge module IGBT configuration and voltage-source converter |
| WO2016110958A1 (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-14 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 静止型開閉器 |
| CN107482646B (zh) * | 2017-09-11 | 2024-03-08 | 辽宁荣信兴业智能电气有限公司 | 一种基于电磁触发的tsc装置及触发方法 |
| CN107834569B (zh) * | 2017-11-27 | 2021-05-04 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种基于晶闸管投切控制的装置式定制模拟负荷装置 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH451315A (de) * | 1967-02-10 | 1968-05-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Umrichteranordnung mit mehreren in Reihe liegenden gesteuerten Stromrichterelementen |
| US4146921A (en) * | 1976-07-27 | 1979-03-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power control or conversion apparatus |
| DE3010099A1 (de) * | 1980-02-25 | 1981-09-03 | BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Elektronische schutzschaltung |
| JPS57156666A (en) * | 1981-03-24 | 1982-09-28 | Toshiba Corp | Protecting device for thyristor against overvoltage |
| US4555659A (en) * | 1984-02-27 | 1985-11-26 | Westinghouse Electric Corp. | Static VAR generator system having improved response time |
| JPS60255056A (ja) * | 1984-05-30 | 1985-12-16 | Hitachi Ltd | サイリスタ変換器の制御装置 |
| JPS61221528A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-10-01 | 三菱電機株式会社 | ゲ−トタ−ンオフサイリスタのスナバ回路 |
| JPS62138055A (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-20 | Toshiba Corp | サイリスタ変換器の保護装置 |
| US4757435A (en) * | 1986-03-19 | 1988-07-12 | Westinghouse Electric Corp. | Static-controlled current-source AC/DC power converter and DC/AC power converter, and protection system embodying the same |
| DE3770679D1 (de) * | 1986-04-14 | 1991-07-18 | Bbc Brown Boveri & Cie | Zuendverfahren fuer einen thyristorschalter. |
| US5027264A (en) * | 1989-09-29 | 1991-06-25 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Power conversion apparatus for DC/DC conversion using dual active bridges |
| JPH05344707A (ja) * | 1992-06-15 | 1993-12-24 | Toshiba Corp | サイリスタ変換器の制御装置 |
| US5432695A (en) * | 1993-09-17 | 1995-07-11 | The Center For Innovative Technology | Zero-voltage-switched, three-phase PWM rectifier inverter circuit |
| US5949664A (en) * | 1997-06-19 | 1999-09-07 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Current stiff converters with resonant snubbers |
| US6573691B2 (en) * | 2001-10-17 | 2003-06-03 | Hatch Associates Ltd. | Control system and method for voltage stabilization in electric power system |
| US6594130B2 (en) * | 2001-11-29 | 2003-07-15 | General Electric Co. | Method and circuit for the protection of a thyristor |
| SE527686C2 (sv) * | 2004-10-29 | 2006-05-09 | Abb Research Ltd | Styrning av elektriskt effektflöde |
| CN101075498B (zh) * | 2007-04-13 | 2011-05-25 | 中国南车集团株洲电力机车研究所 | 一种抑制变压器空载合闸涌流的装置和方法 |
| CN101527559A (zh) * | 2009-04-20 | 2009-09-09 | 中国电力科学研究院 | 可控金属氧化物避雷器、晶闸管阀开关及其过电流限制方法 |
-
2009
- 2009-10-05 FI FI20096017A patent/FI123528B/fi active IP Right Grant
-
2010
- 2010-09-27 US US13/500,050 patent/US20120200165A1/en not_active Abandoned
- 2010-09-27 WO PCT/FI2010/050742 patent/WO2011042596A1/en active Application Filing
- 2010-09-27 EP EP10821618A patent/EP2486644A1/en not_active Withdrawn
- 2010-09-27 CN CN2010800446436A patent/CN102612799A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102612799A (zh) | 2012-07-25 |
| WO2011042596A1 (en) | 2011-04-14 |
| FI20096017A (fi) | 2011-04-06 |
| FI20096017A0 (fi) | 2009-10-05 |
| EP2486644A1 (en) | 2012-08-15 |
| US20120200165A1 (en) | 2012-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI123528B (fi) | Induktiivisen kuorman kytkeminen | |
| Zhang et al. | A hybrid active gate drive for switching loss reduction and voltage balancing of series-connected IGBTs | |
| Shammas et al. | Review of series and parallel connection of IGBTs | |
| EP2476193B1 (en) | Fault current limitation in dc power transmission systems | |
| US8514597B2 (en) | Chain-link converter, method for starting chain-link converter and static compensator system | |
| US7940029B2 (en) | Static VAR corrector | |
| US10027120B1 (en) | System and method for high efficiency power quality correction | |
| US8933378B2 (en) | Power supply system for a polyphase arc furnace with an indirect converter between a mains connection and a furnace transformer | |
| US9780643B2 (en) | DC power system for marine applications | |
| KR101179789B1 (ko) | 비대칭용량 구조의 순동무효전력공급장치 및 그 제어방법 | |
| CN110676850B (zh) | 三相四线三桥臂statcom的***电容直流电压均衡方法及*** | |
| Mohsenzade et al. | A voltage balancing method for series-connected IGBTs operating as a fault current limiter in high-voltage DC power supplies | |
| US5355076A (en) | Phase controlled capacitor for series compensation of a high voltage transmission line | |
| EP3721522B1 (en) | System and method for high efficiency power quality correction | |
| Du et al. | An integrated voltage and current balancing strategy of series-parallel connected IGBTs | |
| Chen et al. | A novel method for current balancing between parallel-connected IGBTs | |
| EP2980945B1 (en) | Dc power system for marine applications | |
| Zhou et al. | Inverter with paralleled modules to extend current capacity and combat motor overvoltage in SiC-based adjustable speed drives | |
| JP3772534B2 (ja) | 半導体電力変換器 | |
| Chang et al. | Design of D-STATCOM for fast load compensation of unbalanced distribution systems | |
| Lin et al. | Current balancing methods for a high power silicon carbide inverter with paralleled modules | |
| JP3684928B2 (ja) | 無効電力補償装置 | |
| Xu et al. | Turn-off performance optimization of press-pack IGBT with advanced active gate driver technique | |
| Ali et al. | An SVC controller for power quality improvement of a heavily loaded grid | |
| JPH07200083A (ja) | 静止形無効電力補償装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 123528 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: ALSTOM TECHNOLOGY LTD |