Устройство отбора мощности для питания собственных нужд высоковольтного тиристорного вентиля Советский патент 1984 года по МПК H02M1/08 

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения пределов стабилизации напряжения на нагрузке, упомянутый трансформатор выполнен насыщающимся.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о тличающееся тем, что, с целью повьшения рабочего напряжения ключевой пороговый элемент выполнен из нескольких последовательно вклю05987

ченных тиристоров, шунтированных резисторами, к анодному выводу ключевого порогового элемента присоединен катод стабилитрона, анодом ccjerдиненного с упранпяюир ми электродами тиристоров через цепочки из последовательно включенных резисторов и диода, причем в цепь управления тиристора, катод которого является катодным выводом ключевого порогового элемента, включен стабилитрон.

1. УСТРОЙСТВО ОТБОРА МОЩНОСТИ ДЛЯ ПИТАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЛЩ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТИРИСТОРНОГО ВЕНТИЛЯ, содержащеа шунтирующую вентиль ем- костно-омическую цепочку, последовательно с которой включена первичная обмотка трансформатора, вторичной обмоткой подключенного к вьтрямнтелю с накопительным конденсатором и нагрузкой на выходе, и ключевой пороговый элемент, отличающееся тем, что, с целью стабилизации напряжения питания собственных нужд при малых нагрузках и упрощения конструкции, оно снабжено разделительным диодом, через который на-копительный конденсатор и нагрузка &) подключены к выходу вьшрямителя, шунтированному ключевым пороговым элеС ментом.

Изобретение относится к силовой полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использо.вцно в высоковольтных тиристорных вентилях (ВТВ), в том числе на преобразовательных подстанциях электро передач постоянного тока. Высоковольтный тиристорный вентиль состоит из большого числа посл довательно соединённых тиристорных ячеек и содержит в себе ряд устройс для работы которых необходимы низко вольтные источники питания, располо женные на потенциале ВТВ. К таким у ройствам относятся, например, генера торы иьшульсов управления тиристорами, устройства контроля и др. Известны устройства, обеспечивающие питание цепей собственных нужд ВТВ, присоединяемые непосредственно к ВТВ и питаемые напряжением, прикла дываемым к ВТВ, В этих устройствах сопряжение низковольтной части с анодом и катодом ВТВ осуществляется через балластный резистор (R-цепь), через резистор и последовательно вкл ченный конденсатор (RC-цепь), через согласующий трансформатор (Т-цепь) либо путем комбинации R-или КС-цепи с трансформатором (RT-цепь и КСТ-цеп Сопрягающая часть уст ройства подключается к вьтрямителю, после которого включена нагрузка собственных нужд (генератор импульсов, устройств контроля и др .). В большинстве случаев напряжение питания собственных нужд необходимо стабипизировать, для чего в указанных устройствах применяется ограничитель напряжения (на.пример, стабн-аитрон) L1 - 51. При изменении анодного напряжения ВТБ и тока нагрузки роль этого ограничителя состоит в том, чтобы воспринимать избыточный ток цепи отбора мощности при понижении тока нагрузки или при повышении напряжения на ВТВ, ограничивая напряжение нагрузки на заданном .уровне. Выполняя такую роль, ограничитель должен быть рассчитан на рассеивание избыточной мощности, т.е. на выделение тепла, что неблагоприятно оказывается на экономичность установки в целом, а главное - на надежности устройства отбора мощности. Наиболее близким к изобретению является устройство, в котором наиболее полно сочетаются основные элементы цепи отбора мощности, RCT-цепь сопряжения с анодным напряжением ВТВ, шунтирующая вентильр накопительный конденсатор и нагрузка, подключаемые к трансформатору через выпрямитель, в котором в качестве вентильных элементов использованы пороговые ключевые элементы б. Данному устройству свойствен недостаток, проявляющийся при понижении тока нагрузки, когда стабилизирующее действие устройства заканчивается, так как при полном отключении нагрузки происходит зарядка накопительного конденсатора до уровня, определяемого амплитудой приложенного к ВТВ напряжения и коэффициентом трансформации согласующего трансформатора. При этом напряжение на первичной обмотке этого трансорматора приближается к анодному напряжению ВТВ. Лля ограничения напряжения на накопительном конденсаторе и на обмотках согласующего трансформатора в режимах, близких к холостому ходу нагрузки, необходимо либо включать балластную нагрузку параллельно накопительному конденсатору, либо включать ограничитель напряжения, например стабилитрон. В обоих случаях такая мера приводит к рассеиванию избыточной мощности цепи отбора в блоке питания ВТБ. Кроме того, указанное устройство требует выполнение отпаек у вторичной обмотки согласующего трансформатора и дополнительного включения двух пороговых ключевых элементов. Цель изобретения - стабилизация напряжения питания собственных нужд при малых нагрузках, упрощение конструкции, расширение пределов стабилизации напряжения на нагрузке, а также повып1ение рабочего напряжения. Указанная цель достигается тем, что устройство отбора мощности для питания собственных нужд высоковоль ного тиристорного вентиля, содержащее шунтирующую вентиль емкостноомическую цепочку, последовательно с которой включена первичная обмотка трансформатора, вторичной обмоткой подключ.енного к выпрямителю с накопительным конденсатором и нагру кой на выходе, и ключевой пороговый элемент, снабжено разделительным диодом, через который накопительный конденсатор и нагрузка подключены к выходу выпрямителя, шунтированному ключевым пороговым элементом. При этом упомянутый трансформат выполнен насыщающимся, а ключевой пороговый элемент - из несколькихпоследовательно включенных тиристо ров, шунтированных резисторами, к анодному выводу ключевого пороговог .элемента присоединен катод стабилитрона, анодом соединенного с управ лягощими электродами тиристоров через цепочки из последовательно вклю ченных резистора и дио/г,а, причем в цепь управления тиристором, катод которого является катодным выводом ключевого порогового элемента, включен стабилитрон. На фиг, 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - ва874риант исполнения порогового ключевого элемента. Устройство содержит (фиг, 1) подключенную к ВТВ 1 цепь сопряжения 2 и coглacyюп ; :й трансформатор 3, вторичная обмотка которого питает выпрямитель на диодах 4. К выводам постоянного тока вьшрямителя подключены пороговый ключевой элемент 5 и через диод 6 накопительный конденсатор 7 и нагрузка 8. Работа указанного устройства основана на том, что между напряжением ВТВ 1 и напряжением на нагрузке 8 имеется большое различие (в 10 и более раз). При этом условии источник напряжения ВТБ вместе с сопрягающей цепочкой 2 по отношению к зажимам первичной обмотки трансформатора 3 можно считать источником тока, и напряжение первичной обмотки определяется напряжением нагрузки и коэффициентом трансформации. При включении устройства конденсатор 7 разряжен, поэтому через диод 6 протекает выпрямленный ток, а напряжение на пороговом ключе 5 ниже его уровня срабатывания. Когда в процессе зарядки конденсатора 7 напряжение на нагрузке достигнет порога включения ключа 5, последний открывается и шуатирует выпрямитель. При этом диод 6 запирается, и подпитка конденсатора 7 прекращается. Поскольку к трансформатору 3 приложено переменное напряжение, то при очередном переходе тока в ключе 5 через нуль последний выключается. В следующем полупериоде, когда напряжение вторичной обмотки достигает напряжения на конденсаторе 7, происходит отпирание диода 6 и подзарядка конденсатора. Если же напряжение на конденсаторе 7 продолжает оставаться равным пороговому напряжению ключа 5, то ключ открывается, и зарядка не происходит. При отключении нагрузки 8 отпирание ключа 5 происходит в каждом полупериоде, чем обеспечивается стабилизация напряжения на конденсаторе 7, Пороговый ключевой элемент (фиг,1) выполнен в виде комбинации тиристора и стабилитрона, В качестве порогового ключевого элемента может быть использован также динистор либо комбинация транзистора или тиристора с пороговой ключевой схемой. Если напряжение стабилизации превосходит н

|минальное напряжение тиристора в пороговом ключевом элементе 5, то повышения рабочего напряжения ключа можно дрбиться, вклюиая последовательно два или несколько тиристоров (фиг. 2). Резисторы 9 служат для выравнивания напряжения между тирис.торами 10 и 11. Стабилитрон 12 определяет порог ключевого элемента. При неработающем ключе 5 диод 13 перт. Когда напряжение на ключе 5 достигает порога стабилизации стабилитрона 12, возникает ток э цепи резистора 14, стабилитрона 15(с низким пороговым уровнем) и в электроде управления тиристора 11. Отпирание тиристора 11 приводит к появлению тока в диоде 13, т.е. к отпиранию тиристора 10 и сквозному включению порогового ключа 5. Описанная схема может служить также для резервирования тиристоров 10 и 11, поскольку ее работоспособность сохраняется при пробое любого из тиристоров 10 и 11. При использовании сопрягающей цепочки RCT-типа дипазон стабилизации напряжения (в

.схеме фиг. 1) может быть расширен в сторону больших нагрузок, если согласующий трансформатор выполнить

насыщающимся при требуемом напряжении стабилизации. Расширение диапазона токов на участке стабилизации напряжения происходит вследстви увеличения тока в RCT-цепи за счет феррорезонанса напряжений.

Экономический эффект от использования предложенного устройства определяется, главным образом, уменьшением тепловьщеления в источнике питания в режиме холостого хода, что облегчает тепловой режим аппаратуры и повышает надежность ее работы. Кроме того, в предложенной схеме один из пороговых ключевых элементов заменяется диодом, что снижает стоимость устройства в целом.