DE2334081B1

DE2334081B1 - Circuit arrangement for the converter operation of an electric heat generator

Info

Publication number: DE2334081B1
Application number: DE2334081A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl-Ing Buerkle; Wolfgang Dipl-Ing Timpe; Dipl-Ing Thomas Friedri Werner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1973-07-04
Filing date: 1973-07-04
Publication date: 1974-12-05
Also published as: JPS5038146A; JPS5515075B2

Description

Erfahrungen an solchen stromrichtergespeisten Elektrowärmegeräten haben ergeben, daß die metallurgischen Eigenschaften des Glühgutes bei den geschilderten Betriebsstörungen wenigstens für eine begrenzte Zeit noch aufrechterhalten werden können, solange die umgesetzte Leistung je nach den gegebenen Verhältnissen auf etwa der Hälfte ihres ursprünglich veranschlagten Wertes aufrechterhalten werden kann. Experience with such converter-fed electrical heating devices have shown that the metallurgical properties of the annealing material in the case of the Operational disruptions are maintained at least for a limited time can, as long as the implemented performance depending on the given Circumstances are maintained at about half their originally estimated value can.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei Ausfall eines oder mehrerer Thyristoren den Betrieb so aufrechtzuerhalten, daß das Glüthgut nicht verdorben wird. It is therefore an object of the invention, in the event of failure of one or more Thyristors maintain the operation so that the glow material is not spoiled will.

Die Erfindung besteht bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten - Art darin, daß von jedem Thyristor einer Thyristorgruppe des Stromrichters vermittels einer Überwachungsschaltung ein den Betriebszustand des Thyristors abbildendes Signal abgeleitet ist, welches den Stromregler bei Störungen des Thyristorbetriebs im Sinne einer Absenkung des Stromsollwerts beeinflußt. The invention consists in a circuit arrangement as described at the outset - Kind in that of each thyristor of a thyristor group of the converter by means of a monitoring circuit a mapping of the operating state of the thyristor Signal is derived, which the current regulator in the event of faults in the thyristor operation influenced in the sense of lowering the current setpoint.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand von drei Figuren näher erläutert. Embodiments of the invention are described below with reference to three figures explained in more detail.

F i g. 1 veranschauliEht eine bekannte Schaltungsanordnung für den Stromrichterbetrieb eines Glühofens O, der seinen Speisestrom vorgebbarer Frequenz aus einem an ein Netz N angeschlossenen Stromrichter SR bezieht, dessen Steuersatz St von einem Stromregler IR mit Pl-Verhalten gesteuert wird. Dem Stromregler IR wird über seinen einen Eingang der Stromsollwert zoll eines Sollwertgebers SG und über seinen anderen Eingang der einem Stromwandler W im Ofenstromkreis entnommene Stromistwert 4t eingegeben. Vermittels des Stromreglers IR wird der Stromistwert 1,st dem Stromsollwert isoll nachgeführt. F i g. 1 illustrates a known circuit arrangement for the Converter operation of an annealing furnace O, the supply current of a specifiable frequency from a converter SR connected to a network N, its tax rate St is controlled by a current regulator IR with PI behavior. The current regulator IR the current setpoint inch of a setpoint generator SG and via its one input via its other input the one taken from a current transformer W in the furnace circuit Current actual value 4t entered. The current actual value is determined by means of the current controller IR 1, st tracked to the current setpoint isoll.

Bei Ausfall eines oder mehrerer Thyristoren im Stromrichter SR während des Glühprozesses im Glühofen 0 ist die Schmelze gefährdet, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird. Zur Aufrechterhaltung eines Notbetriebs mit verminderter Leistung bei Ausfall von Thyristoren des Stromrichters SR wird die Störungsmeldung einer jedem Thyristor zugeordneten Sicherung ausgenutzt, um den Stromsollwert iSoll herabzusetzen. In the event of failure of one or more thyristors in the converter SR during of the annealing process in the annealing furnace 0, the melt is at risk when the power is applied is interrupted. To maintain emergency operation with reduced performance if the thyristors of the converter SR fail, the fault message is a fuse assigned to each thyristor is used to reduce the current setpoint iSoll.

F i g. 2 a zeigt, daß mit der Schaltstrecke jedes Thyristors Th, von denen die Thyristoren Tha1 und Th,,2 einerseits und die l'hyristoren Tht,1 und Th1>2 andererseits Thyristorengruppen a bzw. b bilden, eine Sicherung Sia1, Si,,2 bzW. bi, Sib2 in Reihe geschaltet ist, deren Zustand von Meldekontakten al, a2 bzw. b 1, b2 abgebildet wird. Beim Durchbrennen einer Sicherung Si öffnet der zugehörige Meldekontakt a oder b. F i g. 2 a shows that with the switching path of each thyristor Th, of which the thyristors Tha1 and Th ,, 2 on the one hand and the thyristors Tht, 1 and Th1> 2, on the other hand, form thyristor groups a or b, a fuse Sia1, Si ,, 2 respectively. bi, Sib2 is connected in series, the status of which is indicated by the signaling contacts al, a2 and b 1, b2 is mapped. When a fuse Si blows, the associated fuse opens Signal contact a or b.

Sind z. B. die Meldekontakte al und a2 der Thyristorgruppe a geschlossen und damit die Thyristoren Th,,1 und Th,,2 betriebsfähig, dann ist nach F i g. 2 b ein Relais D1, dessen Wicklung in Reihe mit den Meldekontakten al, a 2 in einem Stromkreis liegt, erregt, und sein Arbeitskontakt dl ist geschlossen. Are z. B. the signaling contacts al and a2 of the thyristor group a closed and so that the thyristors Th ,, 1 and Th ,, 2 are operational, then according to FIG. 2 b a relay D1, the winding of which is in series with the signaling contacts al, a 2 in one Circuit is energized, and its normally open contact dl is closed.

Auch die geschlossenen Meldekontakte b 1 und b 2 ecken mit der Wicklung eines Relais D 2 in einem Stroçnkreis, so daß im Normalfall auch dessen Arbeitskontakt d2 geschlossen ist. Damit fließt Steuerstrom zu den Basen von Feldeffekttransistoren FETt, FET. in einer Auswertsohaltung A W. Die Feldeffekttransistoren FET FET2 sind damit durchlässig gesteuert, und die eingeieichneten Widerstände R1, R2 und R3 sind einander parallel geschaltet. Ein Potentiometer, das als SollwertgeberSG vorgesehen ist, wird damit von einem durch die parallelgeschal- teten Widerstände R1 bis R3 bestimmten Strom durchflossen. Mit der Einstellung des Abgriffs am SollwertgeberSG wird somit ein festgelegter Stromsollwert iSozl in den Sollwertemgang des Stromreglers IR eingegeben.The closed signaling contacts b 1 and b 2 also corner with the winding of a relay D 2 in a current circuit, so that its normally open contact d2 is closed. Control current thus flows to the bases of field effect transistors FET, FET. in an Auswertsohaltung A W. The field effect transistors FET FET2 are controlled so that it is permeable, and the resistors R1, R2 and R3 are included connected in parallel to each other. A potentiometer intended as a setpoint generator SG is, is thus used by one of the parallel connected resistors R1 to R3 certain current flowed through it. With the setting of the tap on the setpoint generator SG a fixed current setpoint iSozl is thus entered into the setpoint output of the current controller IR entered.

Öffnet einer der Meldekontakteal, a2 bzw. b 1, b2 beim Durchbrennen der zugeordneten Sicherung Si infolge eines Thyristordefekts, z. B. der Meldekontakt al, dann wird das Relais D j stromlos. Sein Arbeitskontaktdl öffnet und unterbricht den Steuerstrom zum Feldeffekttransistor FET1. Demzufolge wird der Widerstand R1 aus der Parallelschaltung mit den Widerständen R 2 und R3 herausgeschaltet, und das Potentiometer SG wird von einem geringeren Strom durchflossen. Bei gleichbleibender Einstellung am Sollwertgeber SG vermindert sich damit der dem Stromregler IR eingegebene Stromsollwert i1011, was eine Verringerung des Stromistwerts ist nach sich zieht. Opens one of the signaling contacts al, a2 or b 1, b2 when it burns out the associated fuse Si as a result of a thyristor defect, e.g. B. the signal contact al, then the relay D j is de-energized. His work contact opens and interrupts the control current to the field effect transistor FET1. As a result, the resistor R1 disconnected from the parallel circuit with the resistors R 2 and R3, and the potentiometer SG has a lower current flowing through it. With the same The setting at the setpoint generator SG is thus reduced to the value entered for the current controller IR Current setpoint i1011, which results in a reduction in the actual current value.

Wird nach dem Ausfall des Thyristors Tha1 der Thyristorgruppe a bei schon verminderter Ofenleistung abermals ein Thyristor der Thyristorgruppe b, z. B. der Thyristor TIZZ,T, zusätzlich defekt und öffnet demgemäß auch der Meldekontakt bl in F i g. 2 b, dann wird zusätzlich das Relais D2 entregt. Sein Arbeitskontakt d2 öffnet, und auch der Widerstand R 2 wird wegen fehlender Ansteuerung des Feldeffekttransistors FET., aus der Parallelschaltung mit dem Widerstand R 3 herausgeschaltet. Damit wird bei gleichgebliebener Stellung des Abgriffs am Sollwertgeber so der Ofenstrom um eine weitere Stufe zurückgenommen, da jetzt nur noch der Widerstand R3 im Stromkreis des Sollwertgebers SG verblieben ist. Is after the failure of the thyristor Tha1 of the thyristor group a at already reduced furnace power again a thyristor of thyristor group b, z. B. the thyristor TIZZ, T, also defective and accordingly opens the signaling contact bl in FIG. 2 b, then relay D2 is also de-energized. His work contact d2 opens, and the resistor R 2 is also due to the lack of control of the field effect transistor FET., Disconnected from the parallel circuit with the resistor R 3. So that will If the position of the tap on the setpoint generator remains the same, the furnace current is increased taken back a further step, since only the resistor R3 is left in the circuit of the setpoint generator SG remains.

F i g. 3 veranschaulicht eine weitere Eingriffsmöglichkeit in die Sollwertvorgabe bei Thyristorausfällen. Zwischen dem Sollwertgeber SG und dem StromreglerlR ist hier ein galvanisch rückgekoppelter Yerstärker V vorgesehen. Bei diesem werden hintereinandergeschaltete Widerstände R4 und R5 in der Rückführung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Thyristoren des Stromrichters SR beeinflußt. Öffnet einer der Meldekontakte al, a2, b 1, b 2 (wie bei Fig.2 erläutert), z.B. der Meldekontaktal oder bl, so öffnet entweder der Arbeitskontakt d3 des Relais D 3 oder der Arbeitskontakt d 4 des Relais D 4. In diesem Fall führt ein Gatter NOR ein Ausgangssignal, das vermittels des Schalttransistors FET, den Widerstand R 4 in der Rückführung des Verstärkers V kurzschließt, so daß nur noch der Widerstand R 5 in der Rückführung verbleibt. Der dem Sollwerteingang des Stromreglers IR zugeführte, am Sollwertgeber SG eingestellte Stromsollwert iSoll vermindert sich dadurch, und der Ofenstrom wird abgesenkt. F i g. 3 illustrates a further possibility of intervention in the Setpoint specification in the event of thyristor failures. Between the setpoint generator SG and the current regulator IR a galvanically fed back amplifier V is provided here. Be at this series-connected resistors R4 and R5 in the feedback as a function influenced by the operating state of the thyristors of the converter SR. Open one the signaling contacts a1, a2, b 1, b 2 (as explained in Fig. 2), e.g. the signaling contact or bl, either the normally open contact d3 of the relay D 3 or the normally open contact opens d 4 of relay D 4. In this case, a gate NOR carries an output signal that by means of the switching transistor FET, the resistor R 4 in the return of the Amplifier V short-circuits, so that only resistor R 5 is in the feedback remains. The one fed to the setpoint input of the current controller IR at the setpoint generator SG set current setpoint iSoll is thereby reduced and the furnace current becomes lowered.

Ergibt sich nach der vorerwähnten Störung erneut eine weitere Störung eines Thyristors, diesmal in einer anderen Thyristorgruppe, sind also beide Relais D 3 und D 4 entregt, so gibt ein Gatter NAND ein Ausgangssignal, das den Schalttransistor FET ansteuert. Von dessen Schaltstrecke werden beide Widerstände R4 und R S überbrückt, so daß die Verstärkung des Verstärkers V und damit der in den Stromregler IR eingegebene (zuvor schon verminderte) Stromsollwert l50tl noch weiter-zurückgesetzt wird. If another fault occurs after the aforementioned fault of a thyristor, this time in a different thyristor group, are both relays D 3 and D 4 are de-energized, a gate NAND gives an output signal which the switching transistor FET drives. Both resistors R4 and R S are bridged by its switching path, so that the gain of the amplifier V and thus the input to the current controller IR (previously reduced) current setpoint 150tl is further reset.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for converter operation an electrical heating device in the event of failure of one or more thyristors of the converter, whose control set is preceded by a current regulator, which is supplied by a setpoint generator a current setpoint as well as a current actual value for the current from an actual value transmitter is specified in the load circuit, characterized in that each thyristor (Tht Th 2) a thyristor group (a) of the converter (SR) by means of a monitoring circuit derived a signal representing the operating state of the thyristor (The Th ,, 2) is which the current regulator (IR) in the case of malfunctions in the thyristor operation in the sense a lowering of the current setpoint (isoti).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the operational state of the thyristor (Th, 1, Th ,,) representing the signal from a Fuse connected in series to the thyristor switching section (Si "or Ski ,, 2) is.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that for each thyristor (Th ,, 1 'Th ,,) a fuse (Si ,, Ski ,,,) with signaling contact (a 1, a2), which opens when the fuse (.Si ", Si,.,) is blown, connected in series is and that the signaling contacts (a 1, a2) of the fuses (Si ,, 1 ski, 2) to each other are connected in series and inserted into the control line of a gate circuit, when at least one of the signaling contacts (a 1, a2) is opened, a fault signal is output gives away.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the output of the gate circuit is included in the circuit of the setpoint generator (SG) Evaluation circuit (A W) affects the upon receipt of a fault signal Current flow through the setpoint generator (SG) reduced (Fig. 2 b).

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the parallel connection between the input and output of the evaluation circuit (A W) of at least two resistors (R 1. R2, R3), of which at least one a normally closed switch, in particular the switching path of a field effect transistor (FETt, FET2), is connected in series, which can be controlled by the fault signal (Fig. 2b).

6. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the output of the gate switching one between setpoint generator (SG) and current regulator (JR) inserted evaluation circuit (A W) influences which from a mediating Resistors (R 4, R 5) fed back amplifier (V), whose input with the setpoint generator (SG) and its output with the setpoint input of the current controller (IR) (Fig. 3).

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that in the return of the amplifier (V) at least two resistors connected in series (R 4, R 5) are provided, of which at least one in the event of a fault through a from the fault signal controllable switch, in particular a field effect transistor (FET1, FET2), can be short-circuited (Fig. 3).

8. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the gate circuit is a signal inverter.

9. Circuit arrangement according to one of claims 3 to 8, characterized characterized in that several interconnected gate circuits are provided which are the signaling contacts (al, a 2, b 1, 1) 2) of several thyristor groups (a, b) monitor, and that the link is chosen so that at a first Fault reporting signal followed by a further fault reporting signal a further reduction of the current setpoint (setpoint) is initiated.

The invention relates to a circuit arrangement for converter operation an electrical heating device in the event of failure of one or more thyristors of the converter, whose tax rate is preceded by a current regulator, both of which is provided by a setpoint generator a current setpoint as well as a current actual value for the current from an actual value transmitter is specified in the load circuit. Such a circuit arrangement is, for example from Siemens-Zeitschrift 47 (1973), Issue 1, pp. 48 to 52, in particular Fig. 6 and 7, known.

During the converter operation of electrical heating devices such as melting furnaces at feed frequencies between 0 and z. B.

10 Hz or medium frequency annealing furnaces Frequencies between 300 and z. B. 10,000 Hz, must sometimes during the glow operation the failure of thyristors in the converter can be expected, leading to furnace shutdowns leads. In the event of such a malfunction, it is just subjected to a heat treatment process Annealed material is then often to be regarded as a scrap that cannot be further processed leads to considerable financial losses in the case of valuable batches.

It is common in the case of electrical heating devices, the individual Thyristors of the multiple thyristor groups of a converter each have a fuse to be assigned in series with the thyristor switching path in order to avoid overloads of this as well to intercept valuable components, the breakdown of the fuse by means of this to make assigned signal contacts perceptible by an alarm system and / or then switch off the furnace system. Marriage, however, by the alarmed waitress remedial measures for the system - for example by replacing the defective thyristor module can be, the oil to be treated is often already spoiled, and it may be further fuses and / or thyristors will also be destroyed.