Устройство для управления высоковольтным тиристорным блоком Советский патент 1984 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в статических упривлйемых преобразова телях различного назначения, например для управления высоковольтными тиристорными блоками с отбором мощнести для питания собственных нужд от силовой цепи блока на подстанция передач постоянного тока. Известно устройство для управлен высоковольтным тиристорным блоком, содержащее источник управляющего напряжения, резисторы и диоды ClJ. Недостатком устройства является сложность отбора мощности для собст венных нужд из силовой цепи высоковольтного тиристорного блока. Наиболее близким к изобретению является устройство для управления высоковольтным тиристорным блоком, состоящим из последовательно включенных тиристоров, содержащее блок формирователей импульсов с основным по числу на единицу меньше числа ти ристоров и высоковольтном тиристорном блоке и дополнительным выходами источник первичных импульсов, узел отбора мощности состоящий из последовательно включенных тиристора и конденсатора, подключенных к входу узла отбора мощности, который предназначен для подключения к силовым выводам одного из тиристоров высоко вольтного тиристорного блока, порог вого элемента, выход которого предназначен для подключения к управляю щему электроду указанного тиристора высоковольтного тиристорного блока, а вход подключен к конденсатору,выводы которого соединены с одним выводом стабилитрона непосредственно, с другим - через первый резистор и оба - с входом питания блока формирователей импульсов, точка соединения первого резистора со стабилитро ном соединена через диод и второй резистор с точкой соединения тиристора с входом узла отбора мощности, основные выходы блока формирователей импульсов предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров высоковольтного тири сторного блока кроме указанного C2J Недостатком известного устройства является относительно малая надежность из-за возникновения перенапряжений на йиловом тиристоре, к которому подключен узел отбора энер гии, в момент включения тиристорног блока. Указанное явление наиболее вероятно при больших рабочих напряжениях тиристорных блоков и при работе с большими углами регулироваЦелью изобретения является повышёние надежности стройства управле ния высоковольтного тиристорного бло ка пу±ем сн 1жения величины напряжения на силовом тиристоре, к которому подключен узел отбора мощности, при больших скоростях нарастания анодного тока тиристорного блока, обусловленных, например, разрядом паразитных емкостей оборудования при больших углах включения указанного блока. Эта цель достигается тем, что устройство для управления высоковольтным тиристорным блоком, состоящим из последовательно включенных тиристоров, содержащее блок формирователей импульсов с основными по числу на едицу меньше числа тиристоров высоковольтного тиристорного блока и дополнительным выходами, источник первичных импульсов, узел отбора мощности, состоящий из последовательно включенных тиристора и конденсатора, подключенных к входу узла отбора мощности, который предназначен для подключения к силовым выводам одного из тиристоров высоковольтного тиристорного блока, порогового элемента, выход которого предназначен для подключения к управляющему электроду указанного тиристора, высоковольтного тиристорного блока, а вход подключен к конденсатору,выводы которого соединены с одним выводом стабилитрона непосредственно, с другим через первый резистор и оба - с входом питания блока формирователей импульсов, точка соединения первого резистора со стабилитроном соединена через диод и второй резистор с точкой соединения тиристора со входом узла отбора мощности, основные выходы блока формирователей импульсов предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров высоковольтного тиристорного блока кроме указанного, снабжено линией задержки и двумя диодами, причем выход источника первичных импульсов через линию задержки соединен со входом блока формирователей импульсов, дополнительный выход которого через один диод соединен с управляющим электродом дополнительного тиристора, с которым через другой диод соединен выход источника, первичных импульсов , На чертеже представлена электрическая схема устройства. Устройство для управления высоковольтным тиристорным блоком 1, состоящим из последовательно соединенных тиристоров 2 и 3, ШУИтированных цепями; 4 деления и 5 демпфирования, содержит блок б формирователей импульсов тиристорами 2 блока 1, подключенный к одному из тиристоров 3 через узел отбора мощности 7. Узел отбора мощности 7 включает в себя накопительный конденсатор 8, подподключенный через пороговый элемент 9 к управляюдёму и через цепочку из дополнительного тиристора 10 и индук тивности 11 к силовому электроду тиристора 3. Стабилитрон 12 через резистор 13 подключен к конденсатору 8 и через резистор 14 и диод 15 - к силовому электроду тиристора 3. Источник 16 первичных импульсов соединен через разделительный диод 17 с электродом управления дополнительного тиристора 10, а также, через линию задержки 18 с блоком б формирователя импульсов, выход которого подключен к цепям управления си ловых тиристоров 2 и через диод 19 к электроду управления дополнительного тиристора 10. При использовании силового тиристора 3 с высокой группой стойкости к di/dt индуктивность 11, как отдельный конструктивный элемент может отсутствовать. В этом случае роль индуктивности ;выполняют монтажные провода и элементы в цепи подзаряда кон денсатора 8 узла отбора мощности 7. Устройство работает следующим образом. При подаче переменного (фазового) напряжения на последовательно соединенные запертые тиристоры 2 и 3 на положительной полуволне этого напряжения через резистор 14, диод 15 и резистор 13 происходит заряд накопительного конденсатора 8 до величины напряжения стабилизации стабилитрона В соответствии с фазой положитель ной полуволны напряжения на блоке 1 от источника первичных импульсов 16 происходит включение дополнительного тиристора 10 через доиод 17. При это если напряжение на тиристоре 3 превышает напряжение на конденсаторе 8, через открывшийся тиристор 10 и индуктивность 11 начинается разряд кон денсатора цепи демпфирования 5 тирис тора 3 на конденсатор 8. Напряжение на конденсаторе ЕС-цепи 5 и тиристоре 3 снижается. Через интервал времени, определяемый задержкой сигнала в линии задержки 18, происходит включение блока б. Выходными импульсами блока 6 включгиотся силовые тиристоры 2 и, че рез диод 19, дополнительный тиристор 10, если последний к этому моменту оказался выключенным. I К этому моменту емкость демпфиpiacкцeй цепи уже разряжена, примерно до напряжения на накопительном ко денсаторе 8, поэтому колебания напряжения на индуктивности 11 при. протекании тока разряда паразитных емкостей блока 16 демпфируются цепью 5 и перенапряжения не превышают допу стимых пределов. Током тиристоров 2 через дополнительный тиристор10 и индуктивность 11 происходит заряд накопительного конденсатора 8 до величины напряжения срабатывания порогового элемента 9. При включении тиристора 3 силовой, ток переходит на этот тиристор, а от энергии, накопленной на накопительном конденсаторе 8 продолжается работа блока 6 и других потребителей энергии. Описанный процесс повторяется каждый период. Следует указать, что в реальных тиристорных вентилях разряд конденсатора демпфирующей цепи 5 тиристора 3 на конденсатор 8 может происходить при наличии апериодического режима в указанном контуре, т.е. при этом соблюдается условие где R - активное сопротивление контура, величина которого, в основном, определяется сопротивлением резистора RC-цепи 5; L - индуктивность контура разряда ; С - величина емкости последовательно соединенных конденсатора 8 и конденсатора цепи демпфирования 5. Определение параметров линии задержки 18 сводится к расчету времени разряда конденсатора демпфирующей-цепи 5 от максимально допустимой величины напряжения на тиристоре 3 до величины, примерно равной напряжению на конденсаторе 8. В случае, если вышеупомянутый разряд происходит при наличии колебательного процесса в указанном контуре, то определение параметров линии задержки 18 сводится к расчету времени нарастания тока через индуктивность 11 до максимальной величины, при которой обеспечивается равенство напряжений на конденсаторе демпфирующей цепочки 5 и на накопительном конденсаторе 8. Указанное время составляет 1/4 периода собственной частоты упомянутого контура, которая может быть определена по формуле .ДГ7 21 УЪС где L - суммарная величина индуктивности контура ; С - величина емкости последовательно соединенных конденсаторов цепи демпфирования 5 и накопительногоконденсатора 8; R - активное сопротивление контура . В реальных современных высоковольтных тиристорных вентилях исходное значение напряжения в переходных режимах на каждом силовом тирис.торе

в момент его включения составляет порядка 2-3 кВ, Напряжение же питания фор шрователя импульсов управления, как правило, не превьииает 0,5 кВ. Таким образом, задержка включения тиристоров 2 по отношению к включению тиристора 10, позволяет снизить возможные перенапряжения на тиристоре 3 в переходных режимах преобразователя, более чем на 1 кВ.

Указанное снижение напряжения на силовом тиристоре обеспечивается во всех режимах включения, при которых исходное напряжение включения этого тиристора превышает напряжение на накопительном конденсаторе узла отбора мощнсоти.

При больших скоростях нарастания анодного тока вентиля, обусловленных большими углами регулирования и большими значениями исходного напряжения включения, уровень перенапряжений на силовом тиристоре с подключенным отбором мощности значительно снижен за счет предварительного разряда конденсатора КС-цепи этого тиристора. Улучшение режима работы упомянутого силового тиристора повышает длительность безотказной работы ответственного узла CHCTeNM управления вентиля.

При больших значениях исходного напряжения включения, повышается надежность работы не только устройства управления, но и тиристорного вентиля и преобразователя в целом.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ ТИРИСТОРНЫМ БЛОКОМ, состоящим из последовательно включенных тиристоров, содержащее блок формирователей импульсов с основными по числу на единицу меньше числа тиристоров высоковольтного тиристорногр блока и дополнительным выхо.п. дами, источник первичных импульсов, узел отбора мощности, состоящий из последовательно включенных тиристора и конденсатора, подключенных к входу узла отбора мощности, который предназначен для подключения к силовым выводам одного из тирийторов высоковольтного тиристорного блока, порогового элемента, выход которого предназначен для подключения к управляющему электроду указанного тиристора высоковольтного тиристорного блока, а вход подключен к конденсатору, выводы которого соединены с одним выводом стабилитрона непосредственно, с другим - через первый резистор и оба - с входом питания бло-ка формирователей импульсов, точка соединения первого резистора со стабилитроном соединена через диод и второй резистор с точкой соединения тиристора с входом узла отбора мощности, выходы блока формирователей импульсов предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров высоковольтного тирнсторного S блока, кроме указанного, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено линией задержки и двумя диодами, причем выход источника первичных импульсов через линию задержки соединен с входом блока формирователе импульсов, дополнительный выход которого через один диод соединен, с {управляющим электродом дополнительного тиристора, с кото1Яз1м через другой диод соединен выход источника первичных импульсов. сд о