Устройство для защиты импульсного тиристорного преобразователя постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к преобразовательной техни|се, а именно к области защиты импульсных тиристорных преобразователей постоянного тока, используемых в электротранспорте, в частности в рудничных электровозах. Известно устройство для защиты от срывов импульсных тиристорных преобразователей, состоящее из датчика рабочих импульсов и логической схемы с источником питания, срабатывающей при отсутствии в последовательности импульсов тока преобразова теля хотя бы одного иьшулБса, Даниое устройство имеет достаточно высокое быстродействие Сl. Однако схема такого устройства сложна, применение не всегда оправдано, так как в случае срыва работы узла коммутации преобразователя при устаиопивгаемся режиме работы двигателей по любой причине кроме короткого за1 «11кания, срьш не представляет, как правило, опасности для силовых элементов преобразователя, и к защите от срыва не предъявляются требования по быстродействию. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для защиты импульсного тиристор ного преобразователя постоянного тоKaj вкгаочающего в себ,я главный тиристор, соединенный последовательно с выходной цепью преобразователя и узел коммутации, подключенный параллельно главному тиристору, содержащее линейньш контактор, контакты которого включены последовательно /с главным тиристором, а катушка через конденсатор подключена параллельно выходным выводам преобразователя и через пусковой ко}1такт соединена с одним из входных выводов преобразователя L2J. Однако известное устройство имеет недостаток, выражепньщ в уменьшении напряжения питания на катушке контак тора при скважности регулирования преобразователя, близкой к единице, т,е. при выходном напряжении, прибли жающемся к напряжению питающей сети При этом сила удержания ярма контактора настолько зт еньшается, что становится возможным его самопроизвольнее отключение. Этоснижает надежность преобразователя в целом и вынуждает ограничивать максимальную 6 скважность при его работе, что не всегда допустимо. Цель изобретения - увеличение надежности устройства защиты. Поставленная цель достигается тем что в устройство для защиты импульсного преобразователя постоянного тока, включающего в себя главный тиристор, .соединенный последовательно с выходной цепью преобразователя, содержащее линейный контактор, контакты которого предназначены для включения последовательно с главным тиристором, а катушка через конденсатор предназначена для подключения параллельно выходным выводам преобразователя и через пусковой контакт к одному из входных выводов преобра- зователя, введены датчик тока, разрядный и вспомогательный тиристоры, стабилитрон и дроссель, при этом катод разрядного тиристора через дроссель соединен с объединенными выводами конденсатора и катушки линейного контактора, анод подключен к другому выводу конденсатора и через стабилитрон соединен с анодом вспомогательного тиристора, а выводы датчика ток, предназначенного для включения последовательно с главным тиристором, подключены соответственно к управляющему электроду вспомогательного тиристора и его катоду, соединенному с управляющим электродом разрядного тиристора. Движущееся транспортное средство с тиристорным электроприводом является источником повышенной опасности и При выходном напряжении, близком к максимальному, срыв в работе преобразователя не всегда может быть замечен визуально. Поэтому преобразователь должен быть оснащен устройством, автоматически отключающим его от сети во избежание потери управляемости, следствием которой является невозможность быстрого уменьшения скорости и перевода его в режим динамического торможения двигателя без переключения силовой аппаратуры. На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя с устройством для защиты; на фиг. 2 - экспериментальная зависимость напряжения на катушке контактора U от относительного напряжения на выходе тиристорного npeo6pa30BaTejpi

для известного устройства (кривые Б, В для разных значений емкости)и предлагаемого устройства (кривая А) на фиг. 3 - эпюры выходного напряжения преобразователя (напряжения на конденсаторе устройства. U,).

Преобразователь 1 сс деркит главный тиристор 2 и узел 3 коммутации. Датчик 4 тока включает в себя трансформатор 5 тока с шунтирующим сопротивлением и диод. К выходу преобразователя подключена нагрузка 6

с нулевым вентилем 7, параллельно которым подсоединены катушка 8 ли нейного. контактора и последовательно включенный с ней конденсатор 9, параллельно которому в свою очередь подсоединена цепочка из разрядного тиристора 10 и дросселя П. Анод тиристора 10 через стабилитрон 12 и вспомогательный тиристор 13 связан с управляющим электродом, а управ.ляющий электрод вспомогательного тиристора 13 через диод связан с выходом трансформатора 5 тока. Дпя пуска преобразователя служит кнопка 14, при помощи которой катушка линеного контактора подключается к питающей сети.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки 14 включается

iлинейный контактор 8 и через его.

I контакт на преобразователь подается напряжение.. Одновременно напряжение питания подается и на систему управления преобразователя, которая может быть выполнена по любой из общеизвестных схем. Преобразователь начинает работать, при импульсном напряжении на его выходе катушка 8 линейного контактора будет подпитываться током перезаряда конденсатора 9. При наличии напряжения на выходе преобразователя конденсатор. будет заряжаться с полярностью, указанной на фиг. 1, а при отсутств напряжения - разряжаться на нагрузку . 6 .

При работе преобразователя с минимальным .выходным напряжением . (фиг. 3 конденсаторх9, как видно из фиг. 36, успевает полностью разрядиться на время паузы выходно;го напряжения. При увеличении выход-jj ного напряжения (фиг. Зв) возникает :граничный режим (фиг. Зг), когда , конденсатор 9, разрядившись, вновь

начннает заряжаться. Однако в этом случае импульс управления от трансформатора тока, поступакяций на тиристор 13, не включит его, так как в этот момент напряжение на конденсаторе 9 не превьшает напряжения пробоя стабилитрона 12. Это позволяет исключить режим работы устройства, при котором коммутация тиристора 10 происходила бы ненадежно. В данном случае величина напряжения на конденсаторе, при которой тиристор будет надежно выключаться, зависит от величины емкости конденсатора, величины И1ЗДУКТИВНОСТИ дросселя 11 и типа разрядного тиристора 10 (коммутация тиристора 13 облегчена наличием стабилитрона). На фиг. (кривая А) этот режим характеризуется некоторым провалом напряжения на катушке, который, однако, не превьппает 3 - 5% и не влияет заметным образом на надежное удержание, так как напряжение надежного удержания для контакторов примененного в устростве типа равно 50-60% номинального напряжения.

При дальнейшем увеличении выходного напряжения (фиг.З д) в момент появления управляющего импульса на тиристоре 10 напряжение на конденсаторе 9 больше напряжения пробоя стабилитрона 12 и тиристоры 13 и 10 последовательно включаются. Происходит перезаряд конденсатора 9 от полярности, указанной на фиг. 1, до противоположной. За счет колебательного перезаряда конденсатора через дроссель 11 тиристоры 13 и 10 запираются, после чего конденсатор 9 начинает вновь заряжаться. Напряжение на конденсатор 9 имеет вид, представленный на фиг. 3 е. На 3 ж для сравнения приведена осциллограмма напряжения на том же конденсаторе при работе известного устройства. Благодаря периодическому перезаряду конденсатора 9 при нормальном режиме работы преобразователя напряжение на катушке 8 линейного контактора будет оставаться практ:;чески неизменным во всем диапазоне работы преобразователя.

При срыве преобразователя,, т.е. при .отсутствии коммутации главного тиристора, произойдет заряд конденсатора 9, после чего он разряжаться не будет, импульсы управления

S1

на тиристор 13 также не будут поступать, прекратится ток в катушке линейного контактора, в результате чего произойдет его отключение.

Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с известным напря жение питания катушки линейного контактора не уменьшается при выходном напряжении преобразователя, близком к максимальному, так как во всем диапазоне регулирования выход- . ного напряжения преобразователя

41506

напряжение на катушке линейного контактора поддерживается достаточным для надежного удержания его во включенном состоянии. Это повьш1ает надёжность работь устройства защиты.. Ра сширяется также область применения предлагаемого устройства.

Применение устройства позволи-т сзпцественно повысить безопасность эксплуатации рельсового рудничного электротранспортера с тиристорными импульсными преобразователями.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИМПУЛЬСНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, включающего- в себя главный тиристор, соединенньй последовательно с выходной цепью преобразователя, содержащее линейный контактор, контакты которого предназначены для включения последовательно с главным тиристором, а катушка через конденсатор предназначена для подключения параллельно выходным выводам преобразователя и через пусковой контакт-к одному из ;входных ; выводов преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, введены датчик тока, разрядный и вспомогательный тиристоры, стабилитрон и дроссель, при этом катод разрядного тиристора через дроссель соединен с объединенными вьшодами конденсатора и катушки линейного контактора, анод подключен к другому вьшоду конденсатора и через стабилитрон соединен с анодом вспомогательного тирис- тора, а выводы датчика тока, предназначенного для включения последовательно с главным тиристором, подСО ключены, соответственно к управляющему электроду вспомогательного тиристора и его катоду, соединенному с управляющим электродом разрядного ; тиристора.

Uc (S)

а«

Unp

d

-e.

Vt

Unf

г-АгЛ .

Uc

-