SK9202001A3 - Method and device for protecting converters - Google Patents

Method and device for protecting converters Download PDF

Info

Publication number
SK9202001A3
SK9202001A3 SK920-2001A SK9202001A SK9202001A3 SK 9202001 A3 SK9202001 A3 SK 9202001A3 SK 9202001 A SK9202001 A SK 9202001A SK 9202001 A3 SK9202001 A3 SK 9202001A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
resistors
voltage
braking
semiconductors
current
Prior art date
Application number
SK920-2001A
Other languages
Slovak (sk)
Inventor
Alexis Colasse
Jean-Emmanuel Masselus
Original Assignee
Alstom Belgium Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=8243791&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=SK9202001(A3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Alstom Belgium Sa filed Critical Alstom Belgium Sa
Publication of SK9202001A3 publication Critical patent/SK9202001A3/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/02Dynamic electric resistor braking
    • B60L7/06Dynamic electric resistor braking for vehicles propelled by AC motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Abstract

Under braking conditions, the power supply to the drive motors from the inverter assembly is prone to hashing. The protection circuit causes a half cycling of the supply voltage under these conditions to generate a hashing function during the braking procedure. The hashing function limits the peak surge of the supply voltage. An Independent claim is included for an installation utilizing the described circuit protection system.

Description

Vynález sa týka predovšetkým spôsobu, ktorý zahŕňa funkciu napäťovej ochrany prevodníka a funkciu prerušovaného brzdenia pri propulznom (prenosovom) reťazci.In particular, the invention relates to a method comprising a voltage protection function of the converter and a function of intermittent braking in the propulsion chain.

Vynález sa taktiež týka zariadenia, ktoré realizuje uvedený spôsob.The invention also relates to an apparatus which implements the method.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Elektrické hnacie motory, napríklad synchrónne, asynchrónne a dokonca i jednosmerné motory, sú vybavené prevodníkmi. Jedným z príkladov je napäťový prevodník, ktorý umožňuje získať striedavé napätie z jednosmerného napätia z trolejového vedenia. Na dodávku energie do záťaže pozostávajúcej z elektrických hnacích motorov, ktorými sú trojfázové motory, je nutné poskytnúť trojfázový napäťový systém, ktorý je najbližší vyváženému, frekvenčné premennému a amplitúdovo premennému sínusovému trojfázovému systému. Menič jednosmerného prúdu na striedavý je zariadenie, ktoré umožňuje dosiahnutie tohoto cieľa a používa pre tento cieľ výkonové komponenty, akými sú napríklad tyristory, GTO tyristory a pod.Electric drive motors, such as synchronous, asynchronous and even DC motors, are equipped with converters. One example is a voltage converter that allows to obtain AC voltage from a DC voltage from the overhead contact line. To supply power to a load consisting of electric propulsion motors, which are three-phase motors, it is necessary to provide a three-phase voltage system that is closest to a balanced, frequency variable and amplitude variable sinusoidal three-phase system. A DC / AC converter is a device that enables this goal to be achieved and uses power components for this purpose, such as thyristors, GTO thyristors, and the like.

Až doteraz polovodiče, ktoré sa používajú ako spínače pri prevodníkoch a zvlášť pri meničoch, znášajú napätie, ktoré je väčšie ako hodnota napätia v trolejovom vedení.Until now, semiconductors, which are used as switches in transducers, and in particular in converters, tolerate a voltage that is greater than the voltage in the overhead contact line.

V konkrétnom prípade pri nominálnom DC 3 KV trolejového vedenia sa napríklad odporúča použiť dva GTO tyristory s hodnotou 4,5 KV zapojené do série. Získa sa tak veľké bezpečnostné rozpätie, ktoré umožňuje udržať napätie terminálov meniča, a to v každom fungujúcom prípade.In the specific case, for a nominal DC 3 KV overhead contact line, for example, it is recommended to use two GTO thyristors with a value of 4.5 KV connected in series. This provides a large safety margin which allows the voltage of the inverter terminals to be maintained, in each working case.

Okrem toho, ak sa prevodník zablokuje, napríklad vplyvom prepätia v trolejovom vedení, objaví sa na vstupe meniča taktiež okamžité prepätie. Toto prepätie v podstate závisí od parametrov samotného prevodníka, od vstupného filtra, od akéhokoľvek prerušenia prúdu a od parametrov v samotnom trolejovom vedení.In addition, if the converter is blocked, for example due to overvoltage in the overhead contact line, an instantaneous overvoltage also appears at the inverter input. This overvoltage essentially depends on the parameters of the converter itself, the input filter, any current interruption and the parameters in the overhead contact line itself.

- r- r

-2 (Opravený list)-2 (Corrected Sheet)

Nedávno sa objavili nové typy statických spínačov. Medzi nich patria statické spínače typu „IGBT“ (izolované hradlové bipolárne tranzistory), tranzistory MGT, IGCT tranzistory a pod. Obecne platí, že sa tieto zariadenia môžu doplniť použitím obmedzovačov mechanického kmitania, a to v tom prípade, že je ovládanie realizované hradlom.Recently, new types of static switches have appeared. These include static IGBT switches (isolated gate bipolar transistors), MGT transistors, IGCT transistors, and the like. In general, these devices can be supplemented by the use of mechanical vibration limiters, if the control is realized by a gate.

Použitie polovodičov tejto novej generácie, zvlášť však v prípade použitia typu IGBT, umožňuje povoliť redukované maximálne napätie. Dôvodom je, že to stačí na zaradenieThe use of this new generation of semiconductors, especially when using the IGBT type, allows a reduced maximum voltage to be allowed. The reason is that it is enough for inclusion

3,3 KV IGBT do série v prípade, že v trolejovom DC vedení je napätie s hodnotou 3 KV. Znamená to, že sa znižuje aj bezpečnostný rozsah, čoho výsledkom je nutnosť použiť ochranné zariadenie na obmedzenie napätia vstupného filtra prevodníka, aby sa tým zabezpečilo, že maximálne napätie pri termináloch polovodičov nikdy neprekročí ich maximálnu hodnotu. Princíp takéhoto ochranného systému je jednoduchý a zahŕňa ochranné zariadenie zapojené vtedy, ak napätie prekročí maximálnu prahovú hodnotu, pritom sa neodpojí do okamihu, keď napätie klesne pod minimálnu prahovú hodnotu. Potreba zaradiť ochranné zariadenie obmedzujúce napätie si vynucuje použiť na vstupe prevodníka elektrický spotrebič, čo v praxi znamená akýkoľvek odpor.3.3 KV IGBT in series when there is a 3 KV voltage in the overhead contact line. This means that the safety range also decreases, resulting in the need to use a protective device to limit the voltage of the converter input filter to ensure that the maximum voltage at the semiconductor terminals never exceeds their maximum value. The principle of such a protective system is simple and includes a protective device connected when the voltage exceeds the maximum threshold value, but does not disconnect until the voltage drops below the minimum threshold value. The need to include a voltage limiting protective device requires the use of an electrical appliance at the input of the converter, which in practice means any resistance.

Obyčajne sa ako doplnok používajú na vstupe filtra,- ktorý je umiestnený pred prevodníkom, propulzné prevodníky, v konkrétnych prípadoch aj s prerušovačom brzdenia. Podstata vynálezuThey are usually used as an accessory at the filter inlet, - located in front of the transducer, with pulse transducers, in particular cases with a breaker. SUMMARY OF THE INVENTION

Cieľom tohoto vynálezu je poskytnúť spínače novej generácie, napríklad typu IGBT pre prevodníky, a súčasne aj ochranné zariadenie.It is an object of the present invention to provide new generation switches, for example of the IGBT type for converters, as well as a protective device.

Tento vynález taktiež poskytuje zariadenie slúžiace na realizáciu spôsobu, ktorý umožňuje racionálne použitie tohoto zariadenia na ovládanie brzdenia a ochrany proti prepätiu na vstupe prevodníka zásobujúceho motory energiou.The present invention also provides a device for implementing a method that makes it possible to rationally use the device to control braking and overvoltage protection at the inlet of a converter supplying power to the motors.

Vynález sa týka zariadenia na dodávku elektrickej energie do propulzného motora predstavujúceho záťaž začínajúcu pri DC elektrickej sieti, vytvára zdroj prostredníctvom prevodníka a prostriedkov slúžiacich na ochranu pred prepätím, a to cestou obmedzovania napätia, ktoré zahŕňa odpory na odvádzanie nadbytočného napätia, ďalej zahŕňa brzdiace .3.The invention relates to an apparatus for supplying power to a propulsion motor representing a load starting with a DC power supply, providing a source through a transducer and overvoltage protection means by a voltage limiting means that includes resistors for dissipating excess voltage, further comprising braking. .

(Opravený list) odpory slúžiace na odvádzanie brzdiaceho prúdu, pritom zariadenie je charakteristické tým, že odpory uvedených prostriedkov ochrany proti prepätiu pomocou obmedzovania napätia a brzdiace odpory sú tými istými odpormi usporiadanými v samostatných obvodoch umiestnených paralelne.The resistors used to dissipate the braking current, the device being characterized in that the resistances of said overvoltage protection means by voltage limiting and the braking resistors are the same resistors arranged in separate circuits arranged in parallel.

Pri zvlášť pokrokovom spôsobe sú odpory zásobované elektrickou energiou striedavo pri brzdení a súčasne s obmedzovaním napätia.In a particularly advanced method, resistors are supplied with electricity alternately during braking and simultaneously with voltage limitation.

Presnejšie, každý odpor je sériovo pripojený k samostatnému ovládajúcemu polovodiču.More specifically, each resistor is connected in series to a separate control semiconductor.

Podľa jedného uskutočnenia, ktorému sa dáva prednosť, sú aspoň dva ovládajúce polovodiče, každý spojený aspoň s jedným odporom, pripojené k medziľahlému bodu siete DC, pritom odpory sú v páre pripojené k obidvom pólom siete.According to one preferred embodiment, the at least two controlling semiconductors, each connected to at least one resistor, are connected to an intermediate point of the DC network, the resistors being coupled in pair to both poles of the network.

Podľa iného uskutočnenia, ktorému sa dáva prednosť, sú odpory spojené sériovo s polovodičmi ovládajúcimi prúd v priepustnom smere.According to another preferred embodiment, the resistors are connected in series with the current-controlling semiconductors in the forward direction.

Okrem toho je každý odpor (obyčajne) paralelne pripojený k nulovej (rekuperačnej) dióde blokujúcej prúd v priepustnom smere.In addition, each resistor (usually) is connected in parallel to a zero-current blocking diode in the forward direction.

Vynález sa taktiež týka spôsobu dodávky elektrickej energie propulznému motoru, ktorý tvorí záťaž (M) začínajúcu pri sieti DC tvoriacu zdroj pomocou uvedeného zariadenia, a pomocou ktorého ovládajúce polovodiče uvedených odporov sú striedavo ovládané brzdením a súčasne obmedzovaním napätia.The invention also relates to a method of supplying electric power to a propulsion motor which generates a load (M) starting at a DC network generating a source by means of said device, and by means of which controlling semiconductors of said resistors are alternately controlled by braking and voltage limitation.

Pri zvlášť pokrokovom spôsobe sú uvedené ovládajúce polovodiče striedavo ovládané systémom prekladania.In a particularly advanced method, said controlling semiconductors are alternately controlled by the interleaving system.

Prehľad obrázkov na výkreseOverview of the figures in the drawing

Obr. 1 schematický znázorňuje pohľad na propulzný reťazec zahŕňajúci rôzne silové obvody a moduly, napríklad vstupný obvod, vstupný filter, prerušovač brzdenia, menič a elektrický propulzný motor, a to v prípade, že sa použili prepínače podľa doterajšieho stavu techniky; obr. 2 schematicky znázorňuje pohľad na prerušovač brzdenia v prípade, keď sa použili spínače novej generácie, napríklad IGBT; obr. 3 schematicky znázorňuje pohľad na ochranné zariadenie fungujúce na princípe obmedzovania, ktoré je nutné použiť, ak sa v propulznom reťazci (obr. 1) použijú spínače novej generácie, napríklad typu IGBT; obr. 4 _3α.Fig. 1 is a schematic view of a propulsion chain comprising various power circuits and modules, such as input circuit, input filter, brake chopper, converter and electric propulsion motor, when prior art switches have been used; Fig. 2 schematically illustrates a view of the breaker in the case where new generation switches, such as IGBTs have been used; Fig. 3 schematically shows a view of a protective device operating on the principle of restraint to be used when a new generation of switches such as IGBTs are used in the propulsion chain (FIG. 1); Fig. 4 _3α.

(Opravený list) schematicky znázorňuje pohľad na riešenie podľa tohoto vynálezu, pri ktorom sa kombinuje funkcia prerušovača brzdenia a obmedzovača napätia; obr. 5 a 6 znázorňujú princípy ovládania prerušovača brzdenia a obmedzovača napätia.(Corrected sheet) schematically illustrates a view of a solution according to the present invention combining the function of a brake interrupter and a voltage limiter; Fig. 5 and 6 illustrate the principles of operating the breaker and voltage limiter.

f Pf P

- H Príkladv uskutočnenia vynálezuExamples of embodiments of the invention

Obr. 1 znázorňuje úplný propulzný reťazec dvoch propulzných motorov Ml a M2. Podľa uskutočnenia na obr. 1 má trojúrovňový menič E, umiestnený pred trojfázovými propulznými motormi Ml a M2. ďalej tri vetvy, ktoré zásobujú tri fázy R, S, a T motorov, prerušovač brzdenia C a vstupný filter A, ktorý je priamo spojený vstupným obvodom O s 3000 V trolejovým vedením a koľajnicou 16. Obyčajne sú jednotlivé komponenty výkonového zariadenia typu GTO (vypínajúce tyristory), ktoré nevyžadujú použitie dodatočného napäťového ochranného zariadenia (obmedzovača).Fig. 1 shows the complete propulsion chain of two propulsion engines M1 and M2. According to the embodiment of FIG. 1 has a three-level converter E, located in front of the three-phase propulsion motors M1 and M2. three branches supplying the three phases R, S, and T of the motors, the breaker C and the inlet filter A, which is directly connected to the O input circuit with 3000 V overhead contact line and rail 16. Typically, the individual components of the GTO thyristors) that do not require the use of an additional voltage protection device (limiter).

Pokiaľ sa použijú spínače novej generácie, napríklad typu IGBT, je nutné použiť dva IGBT tranzistory v každej z vetví, a to v prípade použitia 3 000 V trolejového vedenia, s cieľom vydržať príslušné zaťaženie. V tomto prípade sú oba tranzistory IGBT usporiadané paralelne a sériovo sú spojené s brzdiacim odporom. Ako to už bolo uvedené, je tu nutné zaradiť ochranné zariadenie znázornené na obr. 3, ktoré by obmedzovalo napätie vstupného filtra a prevodníka. Obyčajne každá vetva pozostáva zo spínača IGBT spojeného sériovo s diódou a paralelne s obmedzujúcim odporom.If new generation switches such as IGBT type are used, two IGBT transistors in each branch must be used, in case of using 3000 V overhead contact line, in order to withstand the respective load. In this case, both IGBTs are arranged in parallel and connected in series with a braking resistor. As already mentioned, the protective device shown in FIG. 3, which would limit the input filter and converter voltage. Usually each branch consists of an IGBT switch connected in series to the diode and parallel to the limiting resistor.

V praxi sa ukazuje, že pri brzdení, keď napätie medzi bodmi L1 (pripojenými k trolejovému vedeniu cez vstupný filter) a bodom L2 (v spojení s koľajnicami) je vyššie ako prahové, čo znamená, že vedenie nemôže ďalej obnoviť brzdiacu energiu, napätie na kapacitných odporoch 3 a 4 je obmedzené aktivovaním ovládajúcich polovodičov 5 a 6. Tieto polovodiče odvádzajú prúd do prerušujúcich odporov 7 a 8.In practice, when braking, when the voltage between L1 points (connected to the overhead contact line through the inlet filter) and L2 point (in conjunction with the rails) is higher than the threshold, this means that the line can no longer restore the braking energy, capacitance resistors 3 and 4 are limited by activating the controlling semiconductors 5 and 6. These semiconductors divert current to the interrupting resistors 7 and 8.

Medziľahlý bod L3 nachádzajúci sa medzi polovodičmi 5 a 6 je spojený s medziľahlým bodom L4 medzi kapacitnými odpormi 3 a 4 vstupného filtra A.The intermediate point L3 located between the semiconductors 5 and 6 is connected to the intermediate point L4 between the capacitances 3 and 4 of the input filter A.

Prerušovač brzdenia B sa hodí pre väčšinu trakčných prevodníkov a počíta sa s ním pre vysoké výkony.The breaker B is suitable for most traction converters and is designed for high performance.

Na zníženie nákladov je navrhnuté riešenie (obr. 4), ktoré kombinuje funkcie prerušovača brzdenia a obmedzovača napätia, a to v rámci jedného výkonového zariadenia.In order to reduce costs, a solution (Fig. 4) is proposed which combines the functions of the breaker and voltage limiter within one power device.

Odpory 7 a 8 sú rozdelené do 11+. 12+. 11-, a 12-. IGBT polovodiče zásobujúce odpory, a sú s nimi sériovo spojené, sa taktiež rozdeľujú do: 13+. 14+. 13-, a HL. Nanešťastie menovitý výkon zariadenia, ktorý má fungovať ako obmedzovač, vyžaduje odpor s nízkou hodnotou obmedzenia, a to z dôvodu poskytnutia dobrej napäťovej ochrany polovodičov obmedzovača a meniča (nie je znázornená na obr. 2 a 4), musí byť pripojené * ŕResistors 7 and 8 are divided into 11+. 12+. 11-, and 12-. IGBT semiconductors supplying resistors and connected in series are also divided into: 13+. 14+. 13-, and HL. Unfortunately, the rated power of the device to act as a limiter requires a low-limiting resistor to provide good voltage protection for the limiter and converter semiconductors (not shown in Figures 2 and 4) must be connected.

-fk terminálom L5 a L6. Použitie odporu s nízkou hodnotou, ktorý je vhodný na obmedzovanie, spôsobuje nadmerné zvýšenie hodnoty prúdu, a tým aj nadmerné straty v zariadení, pokiaľ funguje ako prerušovač brzdenia.-fk by terminals L5 and L6. The use of a low value resistor that is suitable for limiting causes an excessive increase in current value and thus excessive losses in the device when acting as a breaker.

Podľa tohoto vynálezu riešenie spočíva v striedavej aktivácii prúdu prechádzajúceho odpormi, pokiaľ majú funkciu prerušovača brzdenia.According to the invention, the solution consists in alternating activation of the current passing through the resistors as long as they function as a breaker of the brake.

Pokiaľ prerušovač brzdenia C funguje ako obmedzovač napätia, potom je teplo rozptýlené v odporoch menšie, a to z dôvodu kratšej prevádzkovej doby. V tomto prípade sú páry ovládajúcich polovodičov 13+, 14+. 13-, a 14- budené súčasne a odpory 11+, 12+. 13-, a 14- sú zásobované paralelne, takže ekvivalentný odpor medzi bodmi L1 a L2 má polovičnú hodnotu ekvivalentného odporu získaného pri fungovaní ako prerušovač brzdenia.If the breaker C acts as a voltage limiter, then the heat dissipated in the resistors is less because of the shorter operating time. In this case, the pairs of controlling semiconductors are 13+, 14+. 13-, and 14- excited simultaneously and resistors 11+, 12+. 13-, and 14- are supplied in parallel so that the equivalent resistance between points L1 and L2 has half the equivalent resistance obtained when operating as a breaker.

Je potrebné vziať do úvahy, že pre dané použitie, ako prerušovač brzdenia, nie je odpor predimenzovaný, pozostáva proste z dvoch oddelených dielov.It should be taken into account that for a given application as a breaker, the resistance is not oversized, it consists simply of two separate parts.

Vynález umožňuje znížiť frekvenciu spínania polovodičov fungujúcich ako prerušovače brzdenia, a to bez modifikácie frekvencie na kapacitných odporoch vstupného filtra. Straty vzniklé pri spínaní vo frekvenčnom prerušovači sa tak znižujú.The invention makes it possible to reduce the switching frequency of the semiconductors acting as brake interrupters without modifying the frequency at the capacitance of the inlet filter. Thus, the switching losses in the frequency interrupter are reduced.

Takto možno ťažiť z výhod režimu striedavej prevádzky (postupným spracovávaním).In this way, it is possible to take advantage of the alternating mode operation (stepwise processing).

Okrem toho, straty vedením prúdu sa nezvyšujú, a to: vplyvom rozpojenia odporu zásobovaného každým ovládajúcim polovodičom je prúd ním vedený redukovaný na polovicu, pritom je tento prúd vedený dvakrát vplyvom striedavej prevádzky ovládacích polovodičov.In addition, the current-carrying losses do not increase as a result of the disconnection of the resistance supplied by each of the controlling semiconductors, the current is guided by half, while this current is conducted twice by the alternating operation of the controlling semiconductors.

Ak na druhej strane funguje ako obmedzovač napätia, je hodnota ekvivalentného odporu redukovaná na polovicu, čím umožňuje, pomocou zdvojeného prúdu, zabezpečiť efektívnu napäťovú ochranu.If, on the other hand, it acts as a voltage limiter, the equivalent resistance value is reduced by half, thereby allowing, by means of a double current, to provide effective voltage protection.

Princíp fungovania ako prerušovač brzdenia je znázornený na grafe na obr. 4 a to vo vzťahu (pomocou príkladu) k ovládajúcim polovodičom 13+ a 14+, ktoré fungujú striedavo. Počas časového úseku T funguje polovodič 13+ v čase δΤ/2, a to od časovej hodnoty = 0, pritom polovodič 14+ funguje v rovnakom čase δΤ/2 s počiatkom v T/2. Trvanie δΤ/2 je dané veľkosťou realizovaného prerušujúceho efektu, čo znamená strateným výkonom.The principle of functioning as a brake interrupter is shown in the graph of FIG. 4 in relation (by way of example) to the controlling semiconductors 13+ and 14+, which operate in alternation. During time period T, semiconductor 13+ operates at time δΤ / 2, starting from time value = 0, while semiconductor 14+ operates at the same time δΤ / 2 starting at T / 2. The duration δΤ / 2 is given by the magnitude of the interrupting effect realized, which means the power lost.

Obr. 5 znázorňuje súčasne prebiehajúcu akciu, v každej časovej hodnote T, polovodičov 13+ a 14+ počas δΤ, keď fungujú ako obmedzovače napätia.Fig. 5 illustrates the simultaneous action, at each time value T, of the 13+ and 14+ semiconductors during δΤ when acting as voltage limiters.

-GPodľa tohoto vynálezu musí obmedzovanie prebiehať vtedy, keď napätie prekročí maximálnu únosnú prahovú hodnotu polovodičov prerušovača brzdenia C a/alebo meniča E, a to vplyvom prepätia na trolejovom vedení 15. alebo zvlášť vplyvom blokovania meniča.According to the present invention, the limitation must take place when the voltage exceeds the maximum carrying threshold of the breaker C and / or converter E semiconductors, due to the overvoltage on the overhead contact line 15 or, in particular, to the converter blocking.

V tomto prípade elektronické ovládacie zariadenie blokuje trakčný menič E, začne sa jeho činnosť s funkciou obmedzovača, a to dokonca aj vtedy, aj keď nie je nutné fungovať ako prerušovač brzdenia.In this case, the electronic control device blocks the traction converter E, it starts to operate as a limiter, even if it is not necessary to act as a brake interrupter.

Obmedzovač vedie prúd do odporov usporiadaných paralelne, spína sa pri vysokej prahovej hodnote a vypína sa pri nízkej prahovej hodnote, čím sa udržiava napätie pod maximálnou hodnotou a bezpečnou prahovou hodnotou napätia polovodičov. Je to doba, ktorá uplynie medzi prechodom týchto dvoch prahových hodnôt, čo určuje trvanie δΤ (obr. 5). Pokiaľ operácia presiahne danú hodnotu trvania, ďalšie bezpečnostné opatrenie zabezpečí otvorenie prerušovača obvodu trolejového vedenia vo vstupnom obvode D.The limiter conducts current to resistors arranged in parallel, switches at a high threshold value and switches off at a low threshold, keeping the voltage below the maximum value and the safe threshold value of the semiconductor voltage. It is the time that elapses between the transition of these two thresholds, which determines the duration δΤ (Fig. 5). If the operation exceeds a given duration value, an additional safety measure will ensure the opening of the overhead contact circuit breaker in the input circuit D.

Je vykonané opatrenie pre možnosť použiť zariadenie, ktoré sa nemusí znova upravovať pomocou stýkača, nakoľko elektronika automaticky realizuje túto úpravu.Provision is made for the possibility of using a device that does not need to be re-treated by a contactor, as the electronics automatically makes this adjustment.

Opísaný spôsob uskutočnenia je založený na použití trojúrovňového meniča. Je zrejmé, že uvedený spôsob môže odborník v odbore aplikovať aj na dvoj úrovňový menič úplne bez obtiaží, pritom takáto aplikácia ostáva v medziach tohoto vynálezu.The described embodiment is based on the use of a three-level converter. It will be understood that the above method can be applied by a person skilled in the art to a two-level converter without difficulty, yet such application remains within the scope of the present invention.

Office Van Malderen (Opravené nároky)Office Van Malderen (Fixed Claims)

Claims (7)

1. Zariadenie na dodávku elektrickej energie do propulzného motora predstavujúceho záťaž (M), ktorá začína pri DC elektrickej sieti, vytvára zdroj prostredníctvom prevodníka (E) a prostriedkov slúžiacich na ochranu pred predpätím, a to cestou obmedzovania (B) napätia, ktoré zahŕňa odpory na odvádzanie nadbytočného napätia, ďalej zahŕňa brzdiace odpory slúžiace na odvádzanie brzdiaceho prúdu, pritom zariadenie je charakteristické tým, že odpory uvedených prostriedkov ochrany proti prepätiu, pomocou obmedzovania napätia a brzdiace odpory (11+, 12+, 11-, 12-), sú paralelne umiestnené v samostatných obvodoch a striedavo zásobované prúdom na brzdenie a na obmedzovanie napätia.A device for supplying power to a load propulsion motor (M) starting at a DC power supply generates a source by means of a transducer (E) and bias protection means by way of a voltage limiting (B) that includes resistors for removing excess voltage, further comprising braking resistors for dissipating the braking current, wherein the device is characterized in that the resistances of said overvoltage protection means by voltage limiting and braking resistors (11+, 12+, 11-, 12-) are parallel in separate circuits and alternately supplied with current for braking and voltage limiting. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že každý odpor (11+, 12+, 11-,Device according to claim 1, characterized in that each resistor (11+, 12+, 11-, 12- ) je sériovo pripojený k jednotlivým ovládajúcim polovodičom (13+, 14+,12-) is connected in series to individual control semiconductors (13+, 14+, 13- , 14-).13-, 14-). 3. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že aspoň dva ovládajúce polovodiče (134-, 14+, 13-, 14-), každý pripojený k aspoň jednému odporu (11+, 12+, 11-, 12-), sú pripojené k medziľahlému bodu (L3) uvedenej siete CD, pritom uvedené odpory sú v páre pripojené k dvom pólom siete (L1, L2).Device according to claim 2, characterized in that at least two controlling semiconductors (134-, 14+, 13-, 14-), each connected to at least one resistor (11+, 12+, 11-, 12-), are connected to an intermediate point (L3) of said network CD, said resistors being coupled in pair to the two poles of the network (L1, L2). 4. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že uvedené odpory (11+, 12+, 11-, 12-) sú sériovo pripojené k polovodičom (13+, 14+, 13-, 14-) ovládajúcim prúd v priepustnom smere, to znamená od kladného pólu (Ll) k zápornému pólu (L2).Device according to any one of claims 1 or 2, characterized in that said resistors (11+, 12+, 11-, 12-) are connected in series to the current-controlling semiconductors (13+, 14+, 13-, 14-). in the forward direction, i.e. from the positive pole (L1) to the negative pole (L2). 5. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek nároku 2 až 4, vyznačujúce sa tým, že každý z uvedených odporov (11+,12+,11-, 12-) je paralelne pripojený k dióde (9 alebo 10), ktorá blokuje prúd v priepustnom smere, čo je smer od kladného pólu (Ll) k zápornému pólu (L2).Device according to any one of claims 2 to 4, characterized in that each of said resistors (11 +, 12 +, 11-, 12-) is connected in parallel to a diode (9 or 10) which blocks the current in the forward direction, which is the direction from the positive pole (L1) to the negative pole (L2). -8(Opravené nároky)-8 (Fixed Claims) 6. Spôsob dodávky elektrickej energie do propulzného motora, ktorý vytvára záťaž (M) začínajúcu pri sieti DC a vytvárajúci zdroj s použitím zariadenia podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že ovládajúce polovodiče (13+, 14+, 13-, 14-) uvedených odporov (11+, 12+, 11-, 12-) sú striedavo ovládané brzdením a súčasne obmedzovaním napätia.A method of supplying power to a propulsion motor that generates a load (M) starting at a DC network and generating a source using the device of any preceding claim, characterized in that the controlling semiconductors (13+, 14+, 13-, 14) are used. -) The mentioned resistors (11+, 12+, 11-, 12-) are alternately controlled by braking while limiting the voltage. 7. Spôsob dodávky elektrickej energie podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že polovodiče (13+, 14+, 13-, 14-) uvedených odporov (11+, 12+, 11-, 12-) sú striedavo ovládané systémom prekladania.Method for supplying electricity according to claim 6, characterized in that the semiconductors (13+, 14+, 13-, 14-) of said resistors (11+, 12+, 11-, 12-) are alternately controlled by the interleaving system. fptyUo 4jW)fptyUo 4jW) WO 00/43231WO 00/43231 PCT/BEOO/OOO’02PCT / BEOO / OOO'02 2/32/3 Fíg. 2Fig. 2 Fig. 3 f rFig. 3 f r WO 00/43231WO 00/43231 PCT/BEOO/00002PCT / BEOO / 00002 3/33/3 í i .. s i .. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ------------------------- 1 1 1 1 1 r i r i --------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ---------- 1 13* —J 13 * —J I I (13-) : 1 (13-): 1 f 4 1 F 4 1 1 < » 1 · · i l l 1 <» 1 · · i l l 14+ . 1 (14-) 0 ô 14+. 1 (14-) 0 ô T T r r
SK920-2001A 1999-01-19 2000-01-11 Method and device for protecting converters SK9202001A3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP99870008A EP1022181A1 (en) 1999-01-19 1999-01-19 Protection method and device for converters
PCT/BE2000/000002 WO2000043231A1 (en) 1999-01-19 2000-01-11 Method and device for protecting converters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK9202001A3 true SK9202001A3 (en) 2002-03-05

Family

ID=8243791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK920-2001A SK9202001A3 (en) 1999-01-19 2000-01-11 Method and device for protecting converters

Country Status (17)

Country Link
EP (2) EP1022181A1 (en)
AT (1) ATE382001T1 (en)
AU (1) AU3027000A (en)
BG (1) BG105717A (en)
BR (2) BRPI0008892B1 (en)
CZ (1) CZ296728B6 (en)
DE (1) DE60037571T2 (en)
EA (1) EA003165B1 (en)
EE (1) EE200100337A (en)
ES (1) ES2296605T3 (en)
HR (1) HRP20010495A2 (en)
HU (1) HUP0105074A3 (en)
PL (1) PL200244B1 (en)
SI (1) SI1147027T1 (en)
SK (1) SK9202001A3 (en)
WO (1) WO2000043231A1 (en)
ZA (1) ZA200105218B (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1288060A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-05 Alstom Belgium S.A. Multiple voltage power supply for railway vehicles
JP4069022B2 (en) * 2003-06-12 2008-03-26 三菱電機株式会社 Power semiconductor device
DE102009017254B4 (en) * 2009-04-09 2012-12-13 Siemens Aktiengesellschaft Device for coupling energy storage devices to a voltage intermediate circuit of a traction converter
FR3035557B1 (en) * 2015-04-23 2017-05-12 Labinal Power Systems SYSTEM AND METHOD FOR DISSIPATING ELECTRICAL ENERGY REGENERATED BY ACTUATORS
CN114448322B (en) * 2022-02-28 2024-01-30 中国铁道科学研究院集团有限公司 Voltage limiting chopper control method and device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19537526B4 (en) * 1995-09-29 2008-06-05 Daimlerchrysler Rail Systems Gmbh Electrically operated vehicle, in particular traction vehicle
DE19704704C2 (en) * 1997-02-07 2000-11-16 Siemens Ag GTO brake actuator

Also Published As

Publication number Publication date
EA200100673A1 (en) 2001-12-24
EP1147027B1 (en) 2007-12-26
HRP20010495A2 (en) 2002-10-31
CZ20012567A3 (en) 2002-11-13
BG105717A (en) 2002-09-30
EE200100337A (en) 2002-12-16
WO2000043231A1 (en) 2000-07-27
ATE382001T1 (en) 2008-01-15
ZA200105218B (en) 2002-10-22
DE60037571T2 (en) 2008-07-24
ES2296605T3 (en) 2008-05-01
CZ296728B6 (en) 2006-05-17
EA003165B1 (en) 2003-02-27
HUP0105074A3 (en) 2002-10-28
DE60037571D1 (en) 2008-02-07
BRPI0008892B1 (en) 2018-01-02
HUP0105074A2 (en) 2002-04-29
AU3027000A (en) 2000-08-07
BR0008892A (en) 2001-10-30
EP1022181A1 (en) 2000-07-26
PL200244B1 (en) 2008-12-31
EP1147027A1 (en) 2001-10-24
SI1147027T1 (en) 2008-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107070191B (en) Device for temporarily taking over the current of an energy transmission or distribution system as required
Meyer et al. Circuit breaker concepts for future high-power DC-applications
CA2974472C (en) Dc circuit breaker with counter current generation
CN103280763B (en) A kind of dc circuit breaker and its implementation
AU2018227938B2 (en) Switching device for disconnecting a current path
WO2019057931A1 (en) Soft-starter ac-ac converter with integrated solid-state circuit breaker and method of operation thereof
CN105474546B (en) Semiconductor switching circuit
Zhou et al. SiC bidirectional solid-state circuit breaker with soft-start function for motor control center
WO2014124713A1 (en) Circuit interruption device
CN113437731A (en) Current-limiting type hybrid direct-current circuit breaker based on high-speed mechanical switch
US20110080758A1 (en) Plant for transmitting electric power
EP3544163B1 (en) Converter
KR101897725B1 (en) Method for protecting an electrical modular unit from overcurrent damage
GB2375902A (en) A hybrid fault current limiting and interrupting device
EP2849306A1 (en) Voltage source converter
Anselmo et al. Solid-state circuit breakers for DC microgrid applications
US20210297073A1 (en) Switching Device for Separating a Current Path
CN107078627A (en) Voltage source converter
Zhou et al. Lifetime extension for solid-state circuit breakers in motor control center applications
SK9202001A3 (en) Method and device for protecting converters
JP4247771B2 (en) electric circuit
JP2005295796A (en) Generator with built-in power switch
EA003622B1 (en) Method for protecting power semiconductors of a power converter and power converter implementing this method
CN119944575A (en) An enhanced modular multilevel converter with mechanical switches
JPH0654541A (en) Power supply system for self-extinguishing and AC power adjustment