Устройство для управления трехфазным параллельным инвертором тока Советский патент 1986 года по МПК H02M7/48 

запрещения подачи импульсов на два тиристора инверторного моста. Для увеличепия кратности тока короткого замыкания в работе оставляют четыре тиристора, образующие однофазный мост, к диагонали которого под

Изобретение относится к электротехнике, а именно -к устройствам преобразования постоянного напряжения ,в переменное с помощью инвертора тока,

Цель ю изобретения является обеспечение селективности защиты электропотребителей с защитой инвертора и уменьшение перенапряжений на выходе инвертора при несимметричных и симметричных коротких замыканиях.

На чертеже представлена схема устройства для управления трехфазным параллельным инвертором тока, .

Устройство содержит тиристоры 1-6 инверторного моста, сглаживаюдр1й реактор Уд коммутирующие конденсаторы

8,индуктивно-вентильный компенсатор

9,блок управления компенсатором 10, последовательные реакторы 11, разделительный трансформатор 12, датчики выходного тока, блок 16 задатчиков угла запаса, блок 17 формирования отпирающих импульсов, включающий в себя шесть отдельных блоков 18-23 по числу тиристоров, блок 24 определения вида короткого замыкания элементы ИЛИ 25-27, элементы И 28-33 элементы ИЛИ-НЕ 34-35, компараторы 36-38, одновибраторы 39-41, триггеры 42-44 и формирователь 45 строби- руюнщх импульсов.

Входы компараторов 36-38 блока 24 определения вида короткого замыкания подключены к вьпоэдам соответствующих датчиков 1-3-15, а выходы - к входам одновибраторов 39-41 сйот- ветственно, прям111е выходы которьк подключены к первым входам элементов И 30-32 соответственно и одНовремен- но к трем входам элемента И 33 и к. трем входам элемента ИЛИ-НЕ 34. Выход элемента ИЛИ-НЕ 34 подключен к

ключены короткозамкнутая цепь при двухфазном и трехфазном коротких за- 1 гыканиях, последовательно соединенные короткозамкнутая и некороткозамк- нутая фазы при однофазном коротком замыкании. 1 ил.

входам: сброса триггеров 42-44 и к входу формирователя 45 стробирующего импульса, выход которого подключен к вторым входам элементов И 30-32. Инвертирующий выход одновибратора 40 под:ключен к третьему входу элемента И 30, инвертирующий выход одновибратора 41 подключен к третьему входу элемента И 31, инвертирующий выход одновибратора 39 подключен к первому входу элемента ИЛИ 27, к второму входу которого подключен выход элемента И 33, а к выходу - третий вход элемента И 32. Выходы элементов И 30-32 подключены к прямым входам триггеров 42-44 соответственно, выходы которых подключены к трем входам элемента ИЛИ-НЕ 35 и одновременно выход триг- герй. 42 подключен к первым входам элементов И 29 блоков 18 и 21, выход триггера 43 подключен к первым входам элементов И 29 блоков 20-23, выход триггера 44 подключен к п ервым входам элементов И 29 каналов 19-22 блока 17. Вторые входы элементов И 29 блоков 18-23 (1-6) подключены к соответствующим выходам блока за- датчиков углов запаса, выходы элемен- тов И 29 каждого на блоков 18-22 подключены к первым входам элементов ИЛИ 26 данного блока и к,вторым входам элементов ИЛИ 26 последующего по номеру канала, а выход элемента И 29 блока 23 подключен к первог-гу входу элемента ИЖ 26 блока 23 и к второму входу элемент а ИЛИ 26 блока

18. Выходы элементов ИЛИ 26 блоков 18-23 подключены к управляющим электродам тиристоров 1-6 инверторного MocTst, а третьи входы - к выходам элементов И 28 соответствующих блоков. Первые входы элементов И 28 .блоков 18-23 подключены к выходу

3

элемента ИЛИ-НР 35, а вторые входы - к выходам элементов И 25 соответствующих блоков. Первые входы элементов ИЛИ 25 подключены к соответствующим выходам блока 16 задатчиков угла запаса. Вторые входы элементов ИЛИ 25 блоков 18-22 подключены к последуюпщм по номеру выходам блока задатчиков угла запаса, а второй

вход элемента ИЛИ 25 блока 23 подклю-10 временно на вход Установка О тригге-чен к первому выходу блока задатчиков угла запаса.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, пока сигналыf5 фронт.ом, задержанным относительно

20

25

на выходах задатчиков 13-15 тока, пропорциональные токам в выходных шинах инвертора, не превышают величин, задаваемых уставками компараторов 36-38, на выходах последних, а соответственно и на прямых выходах одновибраторов 39-41 устанавливаются сигналы логический О. Эти сигналы инвертируются элементом ИЛИ-НЕ 34 и в виде сигнала логическая 1 пос- тутгают на входы сброса (О) триггеров 42-44, устанавливая на их выходах сигнала логический О, которые поступают на входы логического элемента ИЛИ-НЕ 35 и на первые входы эле- зо ментов И 29 блоков 18-23 блока 17 формирования отпирающих импульсов инвертора, запрещая прохождение импульсов управления с блока задатчиков угла запаса через второй вход элементов И 29 и на элементы ИЛИ 26 и далее на управляющие электроды тиристоров 1-6. Сигнал Логическая 1 с выхода элемента ШШ-НЕ 35 поступает на первые входы элементов И 28 всех блоков 18-23 и разрешает прохождение импульсов управления, поступающих на вторые входы элементов И 28 с блока 16 задатчиков угла запаса после их сдваивания на элементах ИЛИ 25, через элементы ИЛИ 26 на управляющие электроды тиристоров 1-6. Таким образом, в исходном состоянии на все шесть тиристоров поступают последо35

40

45

фронта входного сигнала на время до таточное для нарастания тока во все короткозамкнутых фазах до величин ус 1:авок компараторов 36-38, что необходимо для однозначного определения вида короткого замыкания. Сигна с выхода формирователя 45 стробирую щего импульса поступает на второй вход элемента И 30, на третий вход которого поступает сигнал .Логическ 1 с инверсного выхода одновибратор 40. На выходе элемента И 30 формиру ется единичный импульс, который устанавливает на выходе триггера 42

сигнал Логическая 1. Последний инвертируется элементом ИЛИ-НЕ 35, и поступая на входы элементов И 28 всех блоков 18-23, запрещает прохойс- дение сдвоенных импульсов управления на управляющие электроды тиристоров 1-6 инвертора. Одновременно сигнал

логическая 1 с выхода триггера 42 поступает на первые входы элементов И 29 блоков 18 и 21, блока 17 и раз- р ешает прохождение импульсов управления из блока задатчиков угла запаса через второй вход элемента И 29 блока 18 на элементы ИЛИ 26 блоков 18 и 19 и далее на управляющие элект роды тиристоров 1 и 2 соответственно, а также разрешает прохождение импульсов управления из блока 16 за- датчика угла запаса через второй

вход элемента И 29 блока 21 на эле- вательно сдвоенные импульсы управле- .... „„,, ,,,- ,

50 менты ИЛИ 26 блоков 21 и 22 и далее

ния; инвертор работает в обычном трехфазном режиме

Рассмотрим работу устройства в режиме внешнего несимметричного, корот-. кого замыкания. 55

Для определени.э будем считать, что короткое замыкание возникло в фазе А. При этом сигнал с выхода

на управляющие электроды тиристоров 4 и 5 соответственно. В течение времени протекания тока короткого замыкания состояние одновибратора 39 (а соответственно и всего блока 24) остается неизменным благодаря тому, что длительность выходных импульсов одновибраторов 39-41 выбирается не

I24&2364.

датчика 13 тока превьшает вапичину, задаваемую уставкой компаратора 36. На выходе компаратора и соответствен- но на прямом вьпходе рдновибратора 5 39 устанавливается сигнал Логическая 1, который поступает одновременно на первые входы элементов И 30, 33 и ИЛИ-НЕ 34. С выхода последнего сигнал Логический О поступает одноров 42-44, подготавливая их к переключению, и на вход формирователя 45 стробирующего импульса, который формиргует импульс Логическая 1 с

20

5

о

5

0

5

фронта входного сигнала на время достаточное для нарастания тока во всех короткозамкнутых фазах до величин ус 1:авок компараторов 36-38, что необходимо для однозначного определения вида короткого замыкания. Сигнал с выхода формирователя 45 стробирующего импульса поступает на второй вход элемента И 30, на третий вход которого поступает сигнал .Логическая 1 с инверсного выхода одновибратора 40. На выходе элемента И 30 формируется единичный импульс, который устанавливает на выходе триггера 42

сигнал Логическая 1. Последний инвертируется элементом ИЛИ-НЕ 35, и, поступая на входы элементов И 28 всех блоков 18-23, запрещает прохойс- дение сдвоенных импульсов управления на управляющие электроды тиристоров 1-6 инвертора. Одновременно сигнал

логическая 1 с выхода триггера 42 поступает на первые входы элементов И 29 блоков 18 и 21, блока 17 и раз- р ешает прохождение импульсов управления из блока задатчиков угла запаса через второй вход элемента И 29 блока 18 на элементы ИЛИ 26 блоков 18 и 19 и далее на управляющие электроды тиристоров 1 и 2 соответственно, а также разрешает прохождение импульсов управления из блока 16 за- датчика угла запаса через второй

на управляющие электроды тиристоров 4 и 5 соответственно. В течение времени протекания тока короткого замыкания состояние одновибратора 39 (а соответственно и всего блока 24) остается неизменным благодаря тому, что длительность выходных импульсов одновибраторов 39-41 выбирается не

енее полупернода тока короткого за- ыкания, т.е. при коротком зам. в фазе А поочередно работают тиристоы первой с вторым и четвертьй с пятым,

После отключения коротв;озамкнутой цепи защитным аппаратом нагрузки ток а выходе инвертора уменьшается Веичина сиг-нала с выхода датчика 13 ока становится ниже величины уставки компаратора 36 В результате на выходе последнего устанавливается сигнал Логический О. Через время, определяемое длительностхэю выходного импульса одновибратора 39 и достаточное для восстановления правильтюсти чередования фаз на выходе инвертора, на прямом выходе одновибратора 39 устанавливается сигнал Логический который поступает на первый вход элемента И 30 и на первый вход элемента ИЛИ-ИЕ 34, устанавливая на его выходе сигнал Логическая 1, который устанавливает триггер 42 в исходное состояние. Тем самым схема переходит в исходный трехфазный режим работы.

При симметричном коротком замыкании возрастает ток во всех фазах и на прямых выходах всех одновибрато- ров з станавливается сигнал Логическая 1, который поступает на все три входа элемента И 33 и через элемент ИЛИ 27 поступает на второй вход элемента И 32, на первый и в третий входы которого поступают

сигналы Логическая

с выходов

одновибратора 41 и форм1-1рователя 45 стробнрующего импульса соответственно. На выходе элеме 1та И 32 устанавливается сигнал логическая 1, который устанавливает в едд1 шчное состояние триггер i 4 и переводргт схему в режим работы аналогич1-5ый режиму работы п,ри коротком зам якании в фазе С

Таким образом, при возникнозении короткого замыкания с помощью блока 24 определения вида короткого замыкания и блока 17 управления инве.рто- ра, интзер гор переводится из трехфазного режима работы в однофазный путем запрс1це кя подачи импульсов равления на два тиристора инвертор- ного моста. Причем, для увеличения кратности тока короткого замыкания, в работе ос1, авляются четыре тиристора, образующие однофазный мост, к

диагонали которого подключены: ко- роткозамкнутая депь при двухфазном и трехфазном коротких замыканиях, ,- последовательно соединенные коротко замкнутая и одна некоротко замкнутая фаза при oднoфaзнo коротком замыкаHlf и „

Для обеспечения гарантированного

0 угла запаса в релсиме короткого замыкания изменяется характер сдваивания импульсов. Если в стационарном режиме сдваивание осуществляется с канала отстающего (по очередности

5 вютк1чения) тиристора на канал опере- жаюигего, то в режиме короткого замыкания наоборот. При зтом не только 3 стационарном-режиме, но и в режиме короткого замыкания в нагрузке ком0 мутирующим и формирующим угол запаса каждого тиристора является напряжение одной и той же фазь. Это позволяет как в процессе короткого замы- кани)., так и непосредственно после

5 его окончания устойчиво поддерживать достаточно высокое значение коммутирующего напряжения н а тиристорах, исключить пропуски коммутации. Кроме - того5 работа в однофазном режиме

0 производится с постоянными углами запаса и мальм входным током, что обусловливает малые перенапряжения. По окончании короткого замыкания, через время, достаточное для восстановления

.j правильного., чередования фаз, устройт ство переводится и в трехфазный режим работы.

5

5

Таким образом, /стройство позволяет с помощью вновь введенных элементов з меньшить пере1гапряжения на выхо- де инвертора, повы сить его коммута- 11;ионкую устойчивость при внеткних сим- .матричных и несимметричных коротких замыканиях, тем самым. Исключив срывы инвертирования и обеспечив селективное отключение короткозамкнутых цепей защитной аппаратурой нагрузки, повысить надежность питания ответственных потребителей электрической знергии.

Фор м у л а изобретения

Устройство для управления трехфазным параллельньи инвертором тока, сос тоящкы из трехфазного мостового инвертора и вьжодного трансформатора, содержащее блок задатчиков угла заласа и шесть блоков формирования отпирающих импульсов, кэ-ждьй из которых включает в себя первый элемент ИЛИ и первый элемент И, о т л и ч а- го щ е е с я тем, что, с целью обеспечения селективности защиты электропотребителей с инвертором и уменьшения перенапряжений на выходе инвертора при несимметричных и симметрич- ц ных коротких замыканиях, в него введены три датчика выходного фазного тока, второй элемент ИЛИ и второй элемент И в каждый блок формирования отпирающих импульсов, а также блок 15 определения вида короткого замыкания, содержащий три компаратора, три од- новибратора, четыре элемента И, элемент 1-ШИ, три триггера, два элемента ИЛИ-НЕ и формирователь стробргрую- 20 щих импульсов, причем входы трех компараторов блока определения вида короткого замыкания подключен к выходам соответствующих трех датчиков выходного фазного тока, а их выходы - 25 к входам соответствуюЕИХ трех одно- вибраторов, прямые выходы которых подключены соответственно к первым входам первых трех элементов И, а также к трем входам четвертого эле- зо мента И и трем входам первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входам сброса трех триггеров и к входу формирователя стробирующих импульсов, выход которого подключен : г к вторым входам первых трех элементов И, третий вход первого элемента И подключен к инверсному выходу второго одновибратора, третий вход второго элемента И - к инверсному вы- д оду третьего одновибратора, третий вход третьего элемента И - к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого одключен к инверсному выходу первого одновибратора, а второй вход - к вы- с оду четвертого элемента И, выходы ервых трех элементов И подключены прямым входам трех соответствующих риггеров, выходы которых прдключены входам второго элемента ИЛИ-НЕ, ыход первого триггера- подключен к

первым входам первых элементов И .первого и четвертого, блоков формирова- ния отпирающих импульсов, выход второго, триггера подключен к первым входам первых элементов И третьего и шестого блоков формирования отпирающих и шyльcoв5 выход третьего триггера подключен к первым входам пер вых элементов 1-1 второго и пятого блоков фopм ipoвaния отпирающих импульсов, вторые входы перЬых элементов И блоков фop шpoвaния отпирающих импульсов подключены к соответствующим выходам блока задатчиков угла запаса, выходы первых элементов И в каждом блоке формирования отпирающих импульсов подключены к первому вко- ду первого элемента ИЛИ и к второму входу первого элемента ИЛИ последую- Diero блока, при этом выход первого элемента И шестого блока формирования отпирающих импульсов подключен к второму входу первого элемента ИЛИ первого блока фор шрования отпираю- iipix импульсов, выходы первых элементов 1-ШИ блоков формирования отпирающих импульсов предназначены для под- ючючения к управляющим электродам соответствующих тиристоров инвертора, а их третьи входы подключены к выходам вторых элементов И во. всех блоках фop fflpoвaния отпирающих им- пульсов , первые входы которых подключены к выходу второго элемента I-fflH- НЕ блока определения вида короткого замыкания, вторые входы вторых элементов И подключены к выходам вторых элементов ИЛИ в каждом блоке формирования отпирающих импульсов, первые входы которых подключены к соответ- сд взтощим выходам блока задатчиков угла запаса, вторые входы вторых элементов ИЛИ блока формирования отпирающих импульсов подключены к последующему выходу блока задатчиков угла запаса, при этом второй выход второго элемента ИЛИ шестого блока формирования отпирающих импульсов подключен к первому выходу блока задатчиков угла запаса.

Изобретение позволяет обеспечить селективность защиты электропотребителей с защитой инвертора и уменьше- ние перенапряжений на выходе инвертора при несимметричных и симметричных коротких замыканиях путем введения трех датчиков выходного фазного тока 13, 14, 15, блока определения вида короткого замыкания (БОКЗ) 24, формирователя стробирующих.импульсов 45. При возникновении короткого замыкания с помощью БОКЗ и блока формирования отпирающих импульсов 17 инвертор переводится из трехфазного режима работы в однофазный путем с (Л ,7