вьщается сигнал на отключение преобразователя, зависит от среднего ни- терва:-а между импульсами таким образом, что при большем интервале между импульсами сигнал отключения не вы. дается..
Изобретение касается устройства для защиты вентильных преобразователей тока, от которых запитьтаются потребители с большой индуктивностью от коммутационных перенапряжений, В потребителя с с большой ин дуктивностью (.: Гн ), например, оЪмотками возбуждения машин постоянного токи накапливается энергия порядка Дж., При отключении, т.е. при прерывании цепи тока, эта энергия преобразуется в тепловую энергию. Это происходит при возникновении электрической дуги в месте переключения, и поэтому напряжение на потре бителе возрастает настолько, что электронные приборы вентильного преобразователя тока выходит из стро Для предотвращения этого отрицате ного эффекта необходимо открыть путь току потребителя в момент отключения через .элементы таким образом чтобы преобразование энергии протекало без возникновения опасного перенапряжения. На примере энвива.Лентной схемы (фиг.1 преобразователя тока с вентилями V в трехфазной мостовой схеме с шестью тиристорами поясняются известные в настоящее вре мя предприн}{Шемыё.меры и их недоста ки.Участки переключения S - это paзмe ценные в- вентильном преобразователе. или перед ним выключатели или предох нители, которые могут срабатывать в любой комбинации. В частности, выклю чателями S1 могут быть, например, такие устройства, как.,например, контакторы, в цепях питания КДТзентильного преобразователя в то время как выключатели ё2 могут быть.,главным образом ,предохранителями в ответвлен ньк цепях. Потребитель 1 представлен последовательно включенньами R и t.. Расположение нули-вентилях; (диод) параллельно потребителю 1 привойит к тому, что напряжение на. потребите|ЛеТ1 близко к нулю. Однако на режим работы вентильного преобразователя оказывается влияние вследствие того, что инверторный режшл больше невозможен (размагничивания L,отрицательным напряжением на потребителе). Ант параллельное включение второго вентильного преобразователя (реверсивный режим ) невозможно, так как нульвентиль Vji замыкает его накоротко, Включение параллельного резистора RP обеспечивает удержание перенапря- жений в допустимых пределах, если сопротивление параллельного резистора RP ограничивается 3-4-кратным значением сопротивления потребителя R Однако вследствие потерь мощности на параллельном резисторе Рр коэффициент полезного действия всей схемы снижается на 25-30%. Кроме того, значительно ухудшается динамическая характеристика (зависимость тока 1, от времени ). Введение в схему нелинейного элемента КрОбеспечивает в соответствии с вольт-амперной характеристикой используемых полупроводниковых приборов (, варисторы, селеновые ограничители ) ограничение перенапряжений до допустимого значения. Мощность потерь при нормальном режиме (номинальное напряжение на элементе ) также весьма мала. Однако эти элементы могут преобразрвывать лишь незначительную часть накопленной в потребителе энергии и до1тустйм(5е время протекания тока Через них невелико. Введение в схему управляемого нульвентиля (тириетор j часто используется для ограничения напряжения. При превышении определенного перенапряжения при отключении тиристор зажигается и работает как нуль-вен тиль. в вентильных преобразователях, которые не содержат выключатели .5 2 (преобразователи с предохранителями в ответвленных цепях), по крайней мере тиристоры V3 (фиг.1) работают как управляемые нуль-вентА ли, что обеспечивается схемой зажигания в соответствии с зажиганием VNC CDEAS 1283 358). однако схема с управляемыми нуль-вентилями в условиях реального режима преобразователя имеет некоторые недостатки, которое сказываются на надежности работы. В условиях реального режима схема вентильного преобразователя тока согласно фиг.1 дополняется конденсаторами, которые служат для подавления так называемого эффекта скопления носителей и для устранения помех, создаваемы с радиоприему, и кроме того, к входньин выводам преобразователя подключено устройство управления, вырабатывающее импульсы зажигания. Отрицательные явления, возникающие в этом случае, поясняются на примере двухполупериодной моствой схемы вентильного преобразователя тока () с конденсатором С на входе, который представляет собой эквивалент названных конденсаторов в преобразователе. На йходе преобразователя включен нелинейнь1й элемент , защищающий преобразователь, главHfcjM образе, от перенапр51жений в сети.
в момент отключения участком перекгаочения S1 вентили VI..1 и V2,2. преобразователя должны быть отпертыми. Ток 1цнелинейного элемента R,, за ряжает конденсатор С до перенапряжения, падающего на RrtiU(. в направлении стрелки ). Управляемый нуль-вентиль МлЗЗжигается, .а именно с задержкой, чтобы при нормальном режиме не проис ходило зажигание вследствие перенапряжений в сети. При зажигании управляемого нуль-вентиля У|.вентили преобразователя V1.1 иУ2.2 запираются, устройство управления 2 запитывается от конденсатора и зажигает вентили преобразователя V1.1 и V 2.2, вследствие чего нуль вентиль Л(апирается отрйцательныгл импульсом анодногю напряжения направлении стрелки .
Теперь ток ц течет в обратном направлении через нелинейный элемент Rfl, конденсатор С перезаряжается и, если динамическая характеристи ка схемы регистрации перенапряжений обеспечивает-зажигание нуль-вентиля Vjsf, то процесс повторяется. Боли нутш-вентиль не зажигается, то ток t| течет постоянно, изменяя толь;Ко направление через нелинейный элемент Йц- -.
Таким образом, схема вентильного преобразователя тока с гашением от сети при отключении участком переклю чения 51 работает далее как инвертор с самогашением с притоком энергии от индуктивности L, потребителя 1 причем нелинейный элемент й„ перегружается при преобразовании энергии, и устройство управления находится Т1ОД перенапряжением недопустимо долго
Эт6т колебательный эффек приводит jB трехфазной мостовой схеме к другим дополнительным отрицательHtO4 явлениям При прерывании одной из цепей питания (срабатывание одного из выключателей 51 на фяг.1) вентильный преобразователь тока в условиях колебательного р&ктла вслед твие питания через оставшиеся 1«епи питания еще может создавать Tok нагрузки, и амплитуда перенапряження на стороне сети преобразователя выше, чем на стороне выхода.
Другой недостаток заключается в том, что вследствие зажигания
управляемого нуль-вентиля перенапряжением в сети через нуль-вентиль V jyсоздается цепь короткого замыкания, в. частности при антипараллвльно включении второго преобразователя. Обычно для ограничения тока последовательно с нуль-вентилемVf BKJBOчается резистор и подавляется формирование импульсов зажигания в устройстве управления. Однако последняя мера приводит к нарушению режима работы.
Цель изобретения - повышение надежности работы вентильных.йреобразователей тока.
Задача изобретения состоит в том, чтобы создать .эффективное в реальных условиях эксплуатации вентильного преобразователя тока и исключгиощее нарушение режима работы устройство защиты вентильных преобразователей тока с гашением от сети, питакяцих потребители- с большой индуктивностью от перенапряжений, которые возникают вследствие переключательных операций в участках переклчения, относящихся к прербразователям.
Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению, задача решается тем, что в цепь развозбуждения, состоящую Из последовательно .ключенного ограничительного сопротивления и группы вентилей развозбуждеиия, последовательно включен нелинейньай демпфирующий дроссель с большой начальной индуктивностью, и устройство ззщиты от перенапряжет -НИИ скомбинировано со схемой, состоящей из импульсного генератора, схемы регулирования угла управления и измерителя эффективной длительности, импульсный генератор имеет по одному входу для восприятия напряжения настороне сети и на стороне Постоянного тока и выходы сигналов, которые соединены одновременно с импульсньм усилителем для управ.ления вентилями развозбуждения со -схемой регулирования угла управления, которая соединена по выходу сигнала с устройством управления импульсами зажигания и с измерителем эффективной длительности.
Входы ИМПУЛЬСНОГО генератора; пре назна 1«нные для восприятия напряжения на стороне сети и на стороне постоянного тока, связаны логической схемой ИЛИ и соединены с формирователем порога, а запуск схемы управления вентилями развозбуждения последовательностью импульсов осуществляется с задержкой.
В схеме регулирования угла управления из первого импульсного генератора образуется ограниченный по времени сигнал, который устанавливает нмпулл ,- зажигания в схеме управления и.тульсами зажигания примерно на 90 эл.град. Измеритель эффективной длительно ти имеет , счетчик импульсов, который выдает сигнал отключения для вентил ного преобразователя после прохождения определенного числа импульсов При этом число импульсов, на осн ве которого отключается преобразова тель, зависит от среднего интервала между импульсами, именно так, что при следовании импульсов с большими интервалами сигнал на отключение не выдается. Изобретение поясняется на npmiep его осуществления. Известная встречно-параллельная схема вентильного преобразователя тока (фиг.З) состоящая из 12 вентипей V и обычньп 1 набором конденсаторов (не. изображены) для подавления эффекта скопления носителей и для устранения помех,создаваемых радиоприему, участков переключения 3 1 и 52 и сетевого выключателя 53, обычных нелинейных элементов защиты на стороне сети R, скемы управления импульсами захсигания 2 и высокоиндуктивного потребителя 1 с омической и индуктивной нагрузкой р и , , снабжена устройством защиты состоящим из известных вентилей развозбукдения с встречно-параллельными тиристорами Vg(y, ;, „,2В ключ енными последовательно с ограничительньм сопротивлением f и демпфирующим дро селем LP С037ЛШСЫО изобретению. Параллельно потребителю 1 и описанному устройству защиты включен нелинейный элемент RnOУстройство защиты состоит из схе мы обработки информации 4, состоящей из импульсного генератора 5, cxef-cj регулирования угла управления б и измерителя эффективной длительности 7 и запитываемой от блока питания 8, который предпочтительно выполняется таким образом, что его выходное Напряжение сохраняется при обесточивании цепи питания или при зa ыкaнии этой цепи с другой цепью питания. Импульсный генератор 5 воспринимает через связанные логической схе мой ИЛИ входы Si 1 и Si 2 напряжение на стороне входа и выхода вентильного прёобразрвателя В случае превыгления заданного порога на протяжении этого превышения вырабатываю ся пряыоугольные и 1пyльcы (длительность около 100 МКС, интервал около 250 МКС ), которые через импульсный усилитель 9 подаются на управляющий вывод згшигаемого вентиля развозбуждения igjv: приводят к включению цепи вен1-нля развозбуждения. Для исключения формирования импульсов при малой длительности перенапряжения в сети, которое fje является следствием переключательных операций на участках переключе ния 51- 53, возбуждение импульсного генератора осу(цдествляется с задержкой, так что в случае переключательной операции нелинейные элементы R,. и Й. во время между моментом возникновения перенапряжения и его подавления путем включения цепи вентиля развозбуждения должны преобразовывать лишь незначительную часть энергии, запасенной индуктивностью U потребителя 1. Путем формирования последовательности импульсов обеспечивается образование .цепи развозбуждения также в том слу-чае, если вследствие длительного .перенапряжения в сети, например ввиду отключения находящегося в той же сети вентильного преобразователя с .высокоиндуктивным потребителем, импульсный генеОатор возбуждается, а еатем осуществляются переключа,тельные операции на участках переклю.чения 51- S3. Для исключения нарушения режима работы, проявляющегося в том, что именно при встречнопараллельных схемах вентильных преобразователей происходит возбуждение перенапряжением в сети, а вследствие включения цепи развозбуждения возникает дополнительная нагрузка, обусловленная наличием ограничительного сопроти-вления Rg, в схеме регулирования угла управления б при поступлении первого импульса из импульсного генератора формируется кратковременный (около 30 мс) управЛ5шщий сигнал, который приводит к установке в схеме управления импульсами зажигания 2 импульсов зажигания для вентилей преобразователя примерно на 90 эл.град. Благодаря этому на выходе вентильного преобразователя существует практически только переменное напряжение, открытый вентиль развозбужденияУ с запирается отри цате ль HHJ.I напряжением на аноде, и после прекращения управляющего сигнала вновь восстанавливается нормальный режим. работы. Измеритель эффективной длительности 7 регистрирует время существования перенапряжений путем подсчета импульсов импульсного генератора 5 и после прохох-сдения определенного числа импульсов выдает сигнал На отключение вентильного преобразователя на участке переключения S3 в том случае, если, в частности, ввиду обесточивания цепи питания постоянно возникает уже описанный колебательный эффект и приводит к недопустимо длительной перегрузке перенапряжением. В соответствии с зависящей от времени устойчивостью к перегрузке нелинейных элементовRp п2 число импульсов, которое ведет к отключению, зависит от среднего интервала, а именно:, сигнал на отключение не выдается, если импульсы следуют с большим интервалом. Благодаря введению в схему демпфирующего дросселя Lgпредотвращается запирание как раз открытого вентиля развозбуждения Vgjv при колебател ном эффекте. Путем соответствующего выбора параметров демпфирующего . дросселя Upисключается переход тока через нуль вследствие возникновения описанного отрицательного импульса анодного напряжения при колебательном эффекте. Для обеспечения эффекта демпфирования демпфирующий дроссель UE при малом токе должен иметь большую индуктивность, а при большом токе - малую индуктивность Поатому демпфирующий дроссель выполнен в виде тёк называемого нелинейного дросселя с зависимой от тока ин дуктивностью, как это необходимо для обеспечения работы схемы регу-,. Ьирования угла управления, где, в свою очередь требуется, как можно меньшая индуктивность. Применение предлагаемого устройст ва защиты от перенапряжений не ограничивается только схемами вентильног преобразователя тока согласно фиг.1 и фиг. также предпочтительно, .например, для двухполупериодной мост вой схемы или трехполупериодной схема со средней точкой, а также для вентильных преобразователей, работающих в одном направлении. Если вентильный преобразователь не имеет участка переключения Sj 2, то воспринимается только сигнал по входу Si 1 на стороне сети преобразователя, и нелинейный элемент на стороне постоянного тока можно заменить высокоомным сопротивлением для предотвращения перенапряжений, обуславливаемым остаточными токами, причиной которых является удерживакядий ток тиристоров V и gW. Вместо непосредственного восприятия напряжения ток можно подавать, через нелинейные элементы в виде воздействия нагрузки перенапряжения на выходы сигналов 5il и Si 2. Устройство защиты от пеЕ енапряжеНИИ работает описанным образом также в том случае, если вместо нелинейных элементов используются аккумуляторы энергии в виде конденсаторов с обеспечением одностороннего действия, причем под обеспечением одностороннего действия понимается, например, подключение через мостовую выпрямительную схему. Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной t ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.
/
s г
