Вентильный преобразователь с защитой Советский патент 1987 года по МПК H02M7/00 H02M7/10 

технике и может быть использовано для контроля перегорания предохранителей в параллельных вентильных ветвях плеч многофазных преобразователей.

Целью изобретения является упрощение идентификации поврежденной вентильной ветви.

На фиг.1 приведена электрическая схема одного плеча вентильного преобразователя с защитой, вьшолненного по схеме с замкнутой цепочкой; на фиг.2 - вьтолнение индуктивного делителя тока; на фиг.З-временные диаг- g топровода 8..п каждого делителя

раммы магнитных потоков.

Вентильный преобразователь с защитой содержит в каждом пЛече п параллельных вентильных ветвей с тиристорами 1.1-1.П, предохранителями 2.1-2.п и индуктивными делителями тока в каждой ветви. Магнитопровод каждого ивдуктивного делителя тока состоит из замкнутого сердечника 3.1-З.п с одновитковыми обмотками 4.1-4.П и 5.1-5.П, к которым подключены соответствующие токоведущие шины 6.1-б.п и 7.1-7.П смежных ветвей, и разомкнутого С-образного сердечника 8.1-8.П, в воздушном зазоре которого установлен герметизированный магнитоуправля- емый контакт (геркон) 9.1-9.П, на корпус которого намотана катушка 10.1-10.П индуктивности. Один из контактов каждого геркона 9.1-9 .IV подключен к отрицательному полюсу источника 11 питания постоянного напряжения, а другой контакт - к одному из концов собственной катушки 10.1-10.П, другой конец каждой из катушек 10,1-10.п подключен к положительному .полюсу источника 11 питания. Параллельно каждой катушке 10.1-10.п подключены индикаторы, например последовательно соединенные цепочки: светодиод 12.1-12.П - токоограничива- ющий резистор 13.1-13.п, а к каждому из резисторов 13.1-13.п последовательно подключены электроды развязываюрезультирующий магнитный поток близок к нулю. Любой из герконов 9.I- 9.П находится в разомкнутом состоян что соблюдается вне зависимости от

20 величины, формы и частоты тока вентильных ветвей.

При любой неисправности в одном из вентильных ветвей: исчезновении управляющих импульсов, неотпирании

25 управляемого вентиля, обрыве цепи, тихом перегорании без протекания аварийных токов (что возможно при длительных перегрузках по току), контролируемая вентильная ветвь обе

30 точивается и в воздушном зазоре раз мкнутого С-образного магнитопровода нарушается нулевой баланс магнитных потоков, в результате чего срабатьш ет размещенный в ;ITOM зазоре геркон Регулировка амг ер-витков срабаты вания геркона и устранение вероятно ти его ложного срабатывания при отклонении параметров геркона и деления токов от расчетных значений осу

Q ществляется известными методами, на ример ориентаьщей продольной оси ге кона относительно оси магнитного по тока в зазоре С-образного магнитопровода путем вращения геркона со

g своей катушкой вокруг поперечной ос их симметрии.

Пусть неисправность возникла, на ример, в вентильной ветви управляем го вентиля 1.2. В этом случае обес35

щих диодов 14.1-14.п, вторые элект- 50 токоведущие шина 6.2, прохо- роды которых объединены между собой дящая через разомкнутьш магнитопро- и подключены к одному вьгооду питания вод 8.2, и шина 7.1, проходящая через исполнительного органа 15 защиты, нап- разомкнутый магнитопровод 8.1, обример реле, второй вьшод питания которого подключен к положительному полюсу источника 11 питания. Конструкция индуктивного делителя тока (фиг,2) такова, что может быть использована в цепи любой вентильной

ментам присвоен индекс i,

. Вентильный) пре образователь с защитой (фиг.1) работает следующим образом.

При нормальном режиме работы параллельных ветвей, через две обмотки каждого делители текут равньш по величине и противоп1эложные по направлению токи. В результате этого создаваемые ими магнитные потоки взаимно компенсируются и в воздушном за- зоре разомкнутого С-образного магнирезультирующий магнитный поток близок к нулю. Любой из герконов 9.I- 9.П находится в разомкнутом состоянии что соблюдается вне зависимости от

0 величины, формы и частоты тока вентильных ветвей.

При любой неисправности в одном из вентильных ветвей: исчезновении управляющих импульсов, неотпирании

5 управляемого вентиля, обрыве цепи, тихом перегорании без протекания аварийных токов (что возможно при длительных перегрузках по току), контролируемая вентильная ветвь обес0 точивается и в воздушном зазоре разо- мкнутого С-образного магнитопровода нарушается нулевой баланс магнитных потоков, в результате чего срабатьша- ет размещенный в ;ITOM зазоре геркон. Регулировка амг ер-витков срабатывания геркона и устранение вероятности его ложного срабатывания при отклонении параметров геркона и деления токов от расчетных значений осуQ ществляется известными методами, например ориентаьщей продольной оси геркона относительно оси магнитного потока в зазоре С-образного магнитопровода путем вращения геркона со

g своей катушкой вокруг поперечной оси их симметрии.

Пусть неисправность возникла, например, в вентильной ветви управляемого вентиля 1.2. В этом случае обес5

мотка 4.2 замкнутого магнитопровода 553.2 и обмотка 5.1 замкнутого магнитопровода 3.1. В воздушном зазоре разомкнутого магнитопровода 8.2 возникает нескомпенсированный магнитный поток Ф 7.2, создаваемьш током, протекающим через токоведущую шину 7.2 от вентиля 1,2 следующей по порядку номеров вентильной ветви. Магнитный потокФ 7.2 вызывает срабатывание гер- кона 9,2, в результате чего его контакты замыкаются и начало катушки . 10.2 подключается к отрицательному полюсу источника постоянного напря- же ния.

Через катушку 10.2. начинает протекать ток, создающий магнитный поток Ф 10.2, коллинеарный потоку Ф 7.2. При замыкании контакта геркона 9.2 через последовательно соединенные светодиод 12.2 и токоограничивающий резистор 13,2 протекает ток от источника постоянного напряжения и светодиод 12.2 начинает светиться,

Одновременно нарушается баланс магнитных потоков в воздушном зазоре разомкнутого магнитопровода 8.1 и срабатывает установленный в нем гер- кон 9,1. Начало катушки 10.1 подклю30

35

40

чается к отрицательному полюсу источ- 25 ся в проводящем состоянии. После сме- ника постоянного напряжения и через катушку 10i1 начинает течь ток, создающий магнитный поток Ф 10.1, направленный встречно магнитному потоку Ф 6.1, создаваемому током, протекающим через токоведущую шину 6,1 неповрежденной вентильной ветви с вентилем 1.1, В результате взаимной компенсации этих потоков геркон . 9,1 отключается, затем вновь кратковременно включается, отключается и т,д,, а светодиод 12,1 горит мигающим светом, краткими вспьш1ками.

Нарушение баланса магнитных потоков в замкнутых магнитопроводах 3«2 и 3,1 приводит к нарушению работы схемы деления тока во всем плече выпрямленного моста вентильного преобразователя, т.е. к перегрузке исправных вентильных ветвей, что недопустимо и преобразователь должен быть отключен до устранения неисправности.

Это и происходит после срабатывания геркона 9.2, Обмотка исполнительного органа защиты - реле 15 через развязывающий диод 14.2 и замкнутый контакт геркона 9,2 подключается к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения, в результате чего срабатывает защита и силовые цепи преобразователя, В1слю- чая параллельные вентильные ветви на тиристорах 1,1-Т,п, обесточиваются, Геркон 9.1 прекращает включать45

50

55

ны полярности переменного напряжения, питающего преобразователь, на обратную ток короткого замыкания начинает протекать по цепи: шина постоянного тока плеча преобразователя - обмотка 5,1 замкнутого магнитопровода 3,1 - токоведущая шина 7.1 разомкнутого магнитопровода 8,1 - обмотка 4.2 замкнутого магнитопровода 3.2- токоведущая шина 6.2 разомкнутого магнитопровода 8.2 - предохранитель 2.2 - управляемый вентиль 1.2 Остальные вентильные ветви обесточены, Маг- н итные потоки в интервале времени tr,-to в воздушных зазорах магнито- проводов 8.2 и 8.1 (фиг.З в.д.) определяются магнитным потоком токоведу- щих шин 6.2 и 7,1 (фиг.За), создаваемым током короткого замыкания.

От воздействия этих потоков в момент времени t срабатывают герконы 9.2 и 9.1 и включаются катушки 10,2 и 10.1, создавая в воздушных зазорах свои магнитные потоки (фиг.З б.г), Магнитный поток Ф 10.2 суммируется с потоком Ф 6.2, магнитный поток Ф 10,1 вычитается из потока Ф 7.1, однако ток короткого замыкания нарастает достаточно быстро и геркон 9,2 остается в замкнутом состоянии. Одновременно с включением герконов 9.2 и 9,1 подается сигнал на исполнительный орган 15 защиты, а от тока короткого замыкания начинает плавиться плав

5

0

ся, а геркон 9.2 остается включенным, так как его замкнутое состояние поддерживается потоком Ф 10.2 и светодиод 12.2 продолжает светиться. Аналогичным образом осуществляется идентификация неисправной вентильной ветви и защита преобразователя при возникновении неисправности в любой другой вентильной ветви.

При пробое вентиля в одной из ветвей возникает аварийное короткое замыкание и преобразователь с защитой в этом режиме работает следующим образом.

При выходе вентиля, например, 1,2 из строя в проводящем состоянии (пробой и сплавлении от перегрузки, из-за внутренних дефектов кремниевой структуры и т.д.) в момент времени t (фиг.З) состояние преобразователя до момента времени t остается неизменным, так как вентили других ветвей плеча преобразователя также находят0

5

0

5 ся в проводящем состоянии. После сме-

5

0

5

ны полярности переменного напряжения, питающего преобразователь, на обратную ток короткого замыкания начинает протекать по цепи: шина постоянного тока плеча преобразователя - обмотка 5,1 замкнутого магнитопровода 3,1 - токоведущая шина 7.1 разомкнутого магнитопровода 8,1 - обмотка 4.2 замкнутого магнитопровода 3.2- токоведущая шина 6.2 разомкнутого магнитопровода 8.2 - предохранитель 2.2 - управляемый вентиль 1.2 Остальные вентильные ветви обесточены, Маг- н итные потоки в интервале времени tr,-to в воздушных зазорах магнито- проводов 8.2 и 8.1 (фиг.З в.д.) определяются магнитным потоком токоведу- щих шин 6.2 и 7,1 (фиг.За), создаваемым током короткого замыкания.

От воздействия этих потоков в момент времени t срабатывают герконы 9.2 и 9.1 и включаются катушки 10,2 и 10.1, создавая в воздушных зазорах свои магнитные потоки (фиг.З б.г), Магнитный поток Ф 10.2 суммируется с потоком Ф 6.2, магнитный поток Ф 10,1 вычитается из потока Ф 7.1, однако ток короткого замыкания нарастает достаточно быстро и геркон 9,2 остается в замкнутом состоянии. Одновременно с включением герконов 9.2 и 9,1 подается сигнал на исполнительный орган 15 защиты, а от тока короткого замыкания начинает плавиться плавкая вставка предохранителя 2.2 В момент времени t цепь короткого замыл

кания разрывается сгоревшим предохранителем 2.2, а затем срабатывает защита, отключая питающее напряжение сети. Ток короткого замыкания спадает до нуля достаточно быстро, но не мгновенно, так как некоторое время поддерживается энергией, запасенной

раллельные вентильные ветви и по числу вентильных ветвеш индуктивные делители тока, магнитопровод каждого из которых охватывает токоведущие шины двух смежных ненТильных ветвей и состоит из замкнутой части и разомкнутой С-образной части, в воздушном зазоре которой установлен геркон, одним вьшодом подключенный к одному

в индуктивностях силового трансформа- О полюсу источника питания, другой пораллельные вентильные ветви и по числу вентильных ветвеш индуктивные делители тока, магнитопровод каждого из которых охватывает токоведущие шины двух смежных ненТильных ветвей и состоит из замкнутой части и разомкнутой С-образной части, в воздушном зазоре которой установлен геркон, одним вьшодом подключенный к одному

тора (не показан), соединительных и токоведущих шин, индуктивных делителей тока и за счет которой возникает, дуга в предохранителе при перегорании плавкой вставки или между контактами коммутирующего аппарата защиты при их размьпсании. В момент времени t разность магнитных потоков Ф 7.1 и Ф 10.1 становится равной потоку отпускания геркона 9.1 и он размьщается, а в момент времени tg поток Ф 6.2 становится равным нулю и геркон 9.2 остается замкнутьм, поддер«- живаемьй в этом состоянии потоком собственной катушки 10.2. При этом светится светодиод 12.2.

Таким образом, благодаря введению катушки управления герконом с подключенным к ней индуктором упрощаетлюс которого подключен « одному выводу питания исполнительного органа защиты, отличающийс я тем, что, с це.лью :)гпрощения иденти15 фикации поврежденной вентильной ветви, он снабжен по числу вентильнЬк ветвей диодами, индикаторами и катушками индуктивности, каждая из которых намотана на корпус соответствующего

20 геркона и подключена параллельно соответствующему индикатору, один вывод которого подключен к другому полюсу источника питания, а другой - к другому выводу соответствующего геркона

5 и через соответствующий диод - к другому выводу питания исполнительного органа защиты, причем начало и конец каждой катушки индуктивности подключены к полюсам источника питания тася индентификация поврежденной ветви. -30 ким образом, чтобы создаваемый ею при

вентильного преобразователя. Формула изобретения

Вентильньй преобразователь с защитой, содержащий в каждом плече паюс которого подключен « одному выводу питания исполнительного органа защиты, отличающийс я тем, что, с це.лью :)гпрощения идентиикации поврежденной вентильной ветви, он снабжен по числу вентильнЬк ветвей диодами, индикаторами и катушками индуктивности, каждая из которых намотана на корпус соответствующего

геркона и подключена параллельно соответствующему индикатору, один вывод которого подключен к другому полюсу источника питания, а другой - к другому выводу соответствующего геркона

и через соответствующий диод - к другому выводу питания исполнительного органа защиты, причем начало и конец каждой катушки индуктивности подключены к полюсам источника питания тасрабатьшании геркона магнитный поток был направлен встречно магнитному потоку, создаваемому током токоведу- щей шины контролируемой вентильной 35 ветви в рабочем режиме.

«t

«

tit

3 « 5 6

Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, .для контроля перегорания предохранителей в параллельных вентильных ветвях плеч многофазных преобразователей Целью изобретения является упрощение идентификации поврежденной вентильной ветви. Концы катушек 10.1- 10.П подключены к источнику 11 питания через контакты герконов 9.1- 9.П так, что создаваемый катушками магнитный поток при срабатывании герконов 9.1-9.П направляется встречно магнитному потоку, создаваемому током токоведущей шины контролируемой вентильной ветви в рабочем режиме. Срабатьтание соответствующего геркона 9.1(9.2-9.п) происходит за счет нарушения баланса магнитных потоков в воздушном зазоре разомкнутого С-об- разного магнитопровода 8.1(8.2-8.п) при любой неисправности в контролируемой вентильной ветви. Соответствующий поврежденной вентильной ветви геркон 9.1(9.2-9.п) после срабатьюа- ния становится на самоблокировку от воздействия магнитного потока собственной катушки 10.1(10.2-10.п). Включается индикатор 12.1 (12.2-12.п) и одновременно посылается сигнал на исполнительньй орган 15. 3 ил. (Л

Редактор Г.Волкова

Составитель В.Жмзфов Техред Л.Сердюкова

Заказ 3495/55 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Г.Решетник