Высоковольтный тиристорный выключатель переменного тока Советский патент 1986 года по МПК H03K17/72 H02M1/08 

элемент 72И-НЕ, пороговый элемент 8, состоящий из понижающего трансформатора 9 и порогового усилителя 10, формирователи 11 и 12 форсирующих импульсов, включающие зарядные цепи 16, пусковые тиристоры 17, накопительные конденсаторы 18, транзисторы 19 управления и резисторы 20, группы 13 и 14 импульсных трансформаторов и

1

Изобретение относиться к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике и в силовой автоматике.

Цель изобретения - повьшение надежности работы высоковольтных тирис- торных выключателей переменного тока путем формирования двух пачек импульсов управления с крутым фронтом первой пачки и пологим фронтом второй пачки.

На фиг.1 приведена электрическая функциональная схема высоковольтного тиристорного выключателя переменного тока; на ф1Л .2 - эпюры напряжений основных.узлов схемы.

Высоковольтный тиристорньп выключатель 1 переменного тока, включенный между питающей сетью 2 и нагрузкой 3, состоит из силовых тиристоров 4, образующих две последовательные цепи, включенные между собой встречно-параллельно, генератора 5 И1У1пуль- сов управления, у которого первый выход соединен с первым входом генератора 6 разнополярных импульсов, а второй выход - с первым входом элемента 2 И-НЕ 7, порогового элемента 8, состоящего из понижающего трансформатора 9, подключенного первичной обмоткой к питающей сети 1, а вторичной - к входу порогового усилителя 10, выход которого является выходом порогового элемента 8 и подключен к второму входу элемента 2 И-НЕ .7, выход которого подключен к входам первого 11 и второго 12 формирователей форсирующих импульсов и второму входу генератора 6 разнополярных импульсов, выход которого соединен с первичными обмотками первой 13 и

выпрямительные мосты 15. Введение формирователя 12 формирующих импульсов, порогового элемента 8,tэлемента 2 И-НЕ и образование новых связей между элементами устройства позволит формировать две пачки импульсов управления с крутым фронтом первой пачки и пологим фронтом второй пачки. 2 ил.

второй 14 групп импульсных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены через соответствующие, вы- прямительные мосты 15 с управляющими

электродами силовых тиристоров 4, а дополнительные обмотки первой 13 и второй 14 групп импульсных трансформаторов соединены с выходами формирователей 12, 11 форсирующих импульсов, соответственно.

Юаждьш формирователь 11, 12 форсирующих импульсов состоит из зарядной цепи 16, пускового тиристора 17, накопительного конденсатора 18, транзистора управления 19 и резистора 20.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии тиристорный выключатель выключен, силовые тиристоры 4 заперты. Напряжение питающей сети 2 падает на тиристорном выключателе. Накопительные конденсаторы 18 заряхкены до напряжения источника питания. Генератор 6 разнополярных импульсов выключен. На первом и втором выходах генератора импульсов управ- ления установлен потенциал логического О.

На вторичной обмотке понижающего

трансформатора 9 имеется синусоидальное напряжение, синфазное с напряжением питающей сети. В течение положительной полуволны напряжения сети на выходе порогового элемента 8 формируется потенциал логической 1 (+5В), в течение отрицательной полуволны - потенциал логического О. На второй вход логического элемента 2 И-НЕ 7 поступает потенциал

40

логического О от генератора импульсов управления.

1228259

На фиг.2 показаны временные диаграммы работы тиристорного выключателя ,. где а ) - напряжение питающей сети 2; б ) - напряжение на выходе усилителя 10; 6 ).- напряжение на выходе генератора 5 импульсов управления; г ) - напряжение на вьпсоде элемента 2 И-НЕ 7; ) напряжение на выходе генератора 6 разнополярных импульсов: ) - форсируюпщй импульс тока на выходе формирователей 12 и 11;х) - импульс на управляющем электроде силового тиристора, включенного анодом в сторону питающей сети; 3) - импульс на управляющем электроде силового тиристора, включенного анодом в сторону нагрузки.

В момент включения отпираются только силовые тиристоры 4, на которые поступают импульсы управления от импульсных трансформаторов первой группы 13. Эти импульсы имеют высокую крутизну и амплитуду и обеспечивают надежное включение силовых тиристоров 4.

Поскольку в предлагаемом устройстве устранено влияние формирователей 11, 12 форсирующих импульсов на генератор 6 разнополярных импульсов то амплитуду включающих импульсов может быть увеличена в десятки раз по сравнению с прототипом. Соответственно может быть значительно увеличена крутизна и амплитуда импульсов управления тиристорами, обеспечена.высокая надежность включения высоковольтного тиристорного выключателя переменного тока.

рмула

6

3 о

бретения

0

Высоковольтный тиpиcтopньJй выключатель переменного тока, включенный между питающей сетью и нагрузкой и содержащий генератор импульсов управления, генератор разнополярных импульсов, первый формирователь форсирующих импульсов, силовые тиристоQ ры и импульсные трансформаторы, вторичные обмотки которых соединены с управляющими электродами силовых тиристоров, а первичные - с выходом генератора разнополярных импульсов,

5 первый вход которого соединен с .первым выходом генератора импульсов управления первичных импульсов, о т- личающийся тем, что, с целью повышения надёжности, в него, дополнительно введены второй формирователь форсирующих импульсов, пороговый элемент и элемент 2 И-НЕ, при этом импульсные трансформаторы разделены на две группы и в них введены

5 пусковые обмотки, вход порогового элемента соединен с питающей сетью, первый вход элемента 2 И-НЕ - с выходом порогового элемента, второй вход - с вторым выходом генератора импульсов управления, а выход - с вторым входом генератора разнополярных импульсов и входами первого и второго формирователей форсирующих импульсов, причем к выходу первого формирователя форсирующих импульсов присоединены пусковые обмотки первой группы импульсных трансформаторов, а к выходу второго формирователя -.пусковые обмотки второй группы или трансформатор.

0

На выходе элемента 2 И-НЕ 7 установлен потенциал логической 1 (+5В). Транзисторы управления 19 заперты.

Для включения высоковольтного ти ристорного выключателя 1 генератор 5 импульсов управления формирует положительный импульс на своем втором выходе. Если этот импульс сформрован в течение положительной полуволны напряжения питающей сети, то на выходе логического элемента 2 И7 вырабатывается отрицательный импульс, включающий высоковольтный ти ристорный выключатель 1.

Если генератор 5 импульсов упраления формирует положительный импульс в течение отрицательной полуволны напряжения питающей сети, то потенциал на выходе логического элемента 2 И-НЕ 7 не изменяется и высоковольтный тиристорный выключатель не включается

Описаниная вьше синхронизация момента включения с положительной полуволной напряжения сети обеспечивает такой режим работы высоковольтного тиристорного выключателя, при котором в момент включения под отпирающим напряжением находятся всегда силовые тиристоры, включенные анодом в сторону питающей сети, в то время как силовые тиристоры, включенные анодом в сторону нагрузки в момент включения всегда заперты.

Поэтому в предлагаемом устройстве импульсы управления с крутьм передним фронтом должны быть поданы только на половину силовых тиристоров, а именно на силовые тиристоры, включенные анодом в сторону питающей сети. Это позволяет, используя два формирователя 11 и 12 форсирующих импульсов, включить импульсные трансформаторы 13 и 14 таким образом, чтобы устранить взаимное влияние между генератором 6 разнополярных импульсов и формирователями 11 и 12 формирующих импульсов.

Процесс включения высоковольтного тиристорного выключателя 1. Отрицательный импульс на выходе элемента 2 И-НЕ 7 отпирает транзисторы 19 управления и одновременно включает генератор 6 разнополярных импульсов, устроенный таким образом, что первым генерируется всегда импульс положительной полярности. Транзисторы 19 управления отпирают пусковые

тиристоры 17 и на выходе формирователей 11 и 12 форсирующих импульсов вырабатываются одинаковые по величине и форме импульсы тока.

Эти импульсы трансформируются во вторичную и первичную обмотки импульсных трансформаторов 13 и 14, причем обмотки соединены таким образом, что наводимый в первичной об- мотке импульсного трансформатора первой группы 13 импульс имеет положительную полярность, а наводимый в .первичную обмотку трансформатора второй группы 14 - отрицательную поляр- ность.

Поскольку первичные обмотки первой 13 и второй 14 групп трансформаторов соединены последовательно, то суммарное наведенное напряжение на выходе генератора 6 разнополярных импульсов близко к нулю.

Происходит взаимная компенсация наводимых на генератор разнополярных импульсов ЭДС от формирователей 11 и 12 форсирующих импульсов.

При , указанном включении импульсных трансформаторов формы напряжений на вторичных обмотках импульсных трансформаторов первой 13 и второй 14 групп различны. Напряжение на вторичных обмотках импульсных трансформаторов первой группы 13 равно сумме форсирующего импульса генератора 6 азнополярных импульсов. Напря- ение на вторичных обмотках импульс- ых трансформаторов второй группы 14 авно разности указанных импульсов.

По окончании разряда накопительных конденсаторов 18 пусковые тиристоры 17 запираются в течение отрицательной полуволны напряжения питания 220 В, далее накопительные конденсаторы 18 заряжаются до амплитудного напряжения +300 В.

Генератор 6 разнополярных импульсов продолжает непрерывно вырабатывать импульсы частотой 7-10 кГц, поддерживая силовые тиристоры 4 в открытом состоянии.

Для выключения высоковольтного тиристорного выключателя генератор 5 импульсов управления формирует положительный импульс на первом выходе.

При этом выключается генератор 6 разнополярных импульсов и силовые тиристоры 4 запираются в цикле естественной коммутации при переходе напряжения сети 2 через ноль.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике и силовой автоматике. Цель изобретения - повышение надежности работы тиристора. Устройство содержит питаю.щую сеть 2, нагрузку 3, силовые тиристоры 4, генератор 5 импульсов управления, генератор 6 разнополярных импульсов. (Л to to СХ) to ел со

фиг. 2