СУММАТОР ТОКА ЭЛЕКТРОДОВ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА Советский патент 1994 года по МПК H02K44/08 

Изобретение относится к магнитогидродинамической технике, в частности к устройствам для суммирования токов электродов МГДГ, и может быть использовано в системах нагружения МГДГ, где возможно изменение знака напряжения на инверторах.

Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет снятия обратного напряжения со стороны системы нагружения, вызывающего пробой тиристоров сумматора.

На чертеже дана принципиальная схема сумматора тока электродов МГДГ.

К каналу 1 МГДГ подключена нагрузка 2 в виде инвертора через сумматоры 3. Последние состоят из ячеек 4-7, трансформаторов 8-10 и системы управления 11 тиристорами сумматора. Каждая из ячеек содержит два диодных моста 12 и 13, состоящих из диодов 14-17. В диагональ постоянного тока мостов включены дроссели 18, 19 и последовательно соединенные с ними тиристоры 20 и 21 соответственно. Точки соединения тиристоров с дросселями соединены конденсаторами 22, а катоды тиристоров 20 и 21 соединены конденсаторами 23. Электроды 24-31 канала 1 МГДГ подключены к точке суммирования 32, связанной непосредственно с нагрузкой 2, через ячейки 4-7 и обмотки трансформаторов.

Трансформаторы 8-10 выполнены четырехобмоточными, причем каждая пара гальванически связанных обмоток (33-34, 35-36, 37-38, 39-40, 41-42, 43-44) включена по току встречно.

Выходы системы управления 11 подключены к управляющим электродам тиристоров 20 и 21.

Сумматор работает следующим образом.

Система управления 11 обеспечивает отпирание тиристоров 20 всех ячеек в один полупериод рабочей частоты и тиристоров 21 в другой полупериод. При выбранном направлении действующих в канале ЭДС (указаны на чертеже стрелками) ток электрода 24 в первый полупериод проходит к точке суммирования 32 по цепочке: электрод 24, диод 17, дроссель 18, тиристор 20, диод 15, обмотка 33 трансформатора 8, обмотка 41 трансформатора 10, точка суммирования 32. Ток электрода 25 в этот полупериод проходит к точке суммирования 32 по цепочке: электрод 25, диод 17, дроссель 19, конденсатор 22, тиристор 20, диод 15, обмотка 33 трансформатора 8, обмотка 41 трансформатора 10, точка суммирования 32. Таким образом, токи электродов 24 и 25 объединяются ячейкой 4 и через обмотку 33 трансформатора 8 и обмотку 41 трансформатора 10 достигают нагрузки 2. Конденсатор 22 в установившемся режиме обеспечивает гальваническую развязку электродов 24 и 25.

В этот же полупериод токи электродов 26 и 27 аналогично изложенному объединяются ячейкой 5 и далее через обмотку 34 трансформатора 8 и обмотку 41 трансформатора 10 достигают нагрузки 2. Поскольку обмотки 33 и 34 включены по току встречно, то трансформатор 8 обеспечивает выравнивание этих токов, т. е. компенсацию возможных небалансов по ЭДС и сопротивлениям в этих цепях. При выбранном направлении продольной ЭДС к обмоткам 33 и 34, кроме того, прикладывается напряжение, равное напряжению между двумя электродами, подключенными к обмоткам 33 и 34 без конденсатора (в данном случае электродами 24 и 26). При этом влияние дросселей 18 и 19 не учитывается.

В этот же полупериод токи электродов 28-31 аналогично описанному объединяются ячейками 6, 7 и обмотками 37 и 38 трансформатора 9. Нагрузки этот объединенный ток достигает через обмотку 42 трансформатора 10. Обмотки 41 и 42 трансформатора 10 включены встречно, что обеспечивает выравнивание токов двух подключенных к трансформатору 10 токосъемных зон: от электродов 24-27 и от электродов 28-31. При этом потенциал начала обмотки 41 равен потенциалу электрода 25, а потенциал конца обмотки 42 равен потенциалу электрода 29. Следовательно, к обмоткам 41 и 42 трансформатора 10 в течение полупериода прикладывается напряжение, равное напряжению на токосъемной зоне минус напряжение трех межэлектродных промежутков.

Поскольку система симметрична, во втором полупериоде аналогично описанному процессу обеспечивается суммирование токов электродов 24-31 при включенных тиристорах 21. При этом происходит перезаряд конденсаторов 22 током второго электрода, подключенного к ячейке. Например, в ячейке 4 в первом полупериоде конденсатор 22 заряжается током электрода 25, а во втором перезаряжается током электрода 24. Если эти токи не равны, то в напряжении конденсатора 22 появляется постоянная составляющая, компенсирующая разницу действующих в цепях электродов напряжений и выравнивающая токи электродов 24 и 25. Так происходит во всех ячейках системы.

После включения тиристоров 21 к ячейкам подключаются вторые пары обмоток трансформаторов 8-10. При этом напряжение, приложенное к парам обмоток и определенное выше, вызывает изменение направления магнитного потока в сердечнике трансформатора, так как пары обмоток (35 и 36), (39 и 40), (43 и 44) включаются в цепь с другой полярностью (от начала к концу) по отношению к приложенному напряжению токосъемной зоны (в первом полупериоде были включены от конца к началу). Величина приложенного напряжения к каждому трансформатору определяется уровнем межэлектродного напряжения и схемой включения. В данной схеме трансформаторы включены так, что в каждый полупериод уровень напряжения на их обмотках не меняется, а изменяется только направление магнитного потока в сердечнике, т. е. режим работы аналогичен работе трансформатора в цепях переменного тока с прямоугольной формой напряжения.

В процессе переключения тиристоров выключение работавшего в первый полупериод тиристора 20 происходит под действием напряжения на конденсаторе 22. Это напряжение через отпертый тиристор 21 и конденсатор 23 прикладывается к тиристору 20 так, что на катоде оказывается "плюс", а на аноде "минус", что обеспечивает запирание тиристора 20. После выключения тиристора 20 ток электродов в каждой ячейке может от тиристора 21 достигать точки суммирования 32 двумя путями.

Первый путь. Тиристор 21, диод 15 моста 13, обмотка 35 трансформатора 8, обмотка 43 трансформатора 10, точка суммирования 32.

Второй путь. Тиристор 21, конденсатор 23, диод 15 моста 12, обмотка 33 трансформатора 8, обмотка 41 трансформатора 10, точка суммирования 32.

Поскольку коммутация происходит одновременно во всех ячейках, то все обмотки трансформаторов обтекаются током. При этом трансформаторы оказываются на время коммутации в режиме короткого замыкания, так как их обмотки попарно включены встречно по току и суммарный магнитный поток в сердечнике равен нулю. Однако ток короткого замыкания на интервале коммутации не превышает величины рабочего тока, поскольку контурные токи ограничиваются дросселями 18 и 19.

В рассматриваемом режиме ток по второму контуру протекает только до того момента, пока напряжение на конденсаторе 23 не станет большим, чем падение напряжения в цепи первого контура, после чего диод 15 моста 12 запрется и начинает работать первый контур. Далее повторяется периодически работа тиристоров 20 и 21.

При изменении напряжения на нагрузке 2 проходит через ноль рабочий ток и изменяет свое направление. При работе сумматора этот режим приводит к запиранию ранее включенных диодов 15, 17 и отпиранию диодов 14, 16, что происходит автоматически при изменении напряжения на диодных мостах 12 и 13. Остальные элементы силовой цепи сумматора практически не ощущают изменения направления рабочего тока. Если же рабочий ток не изменяет своего направления, а только изменяется полярность приложенного к нагрузке напряжения, то это не грозит пробоем тиристорам 20 и 21, как в известном устройстве, так как диодные мосты исключают приложение к ним обратного напряжения со стороны нагрузки или канала 1 МГДГ.

(56) Гуревич А. Е. , Казаков Ю. А. и др. Особенности аварийных режимов и системы защиты инверторной подстанции МГД-электростанций. (Тезисы докладов к совещанию). Преобразовательная техника в энергетике (ПТЭН-84). М. : Наука, 1984, с. 38-39.

Изобретение относится к магнитогидродинамической технике, в частности к устройствам для суммирования токов электродов МГДГ, и может быть использовано в системах нагружения МГДГ, где возможно изменение знака напряжения на инверторах. Сумматор обеспечивает более надежную работу за счет исключения появления на тиристорах обратного напряжения, величина которого превосходит напряжение пробоя. Сумматор содержит ячейки 4 - 7, трансформаторы 8 - 10, систему управления 11 тиристорами сумматора. Каждая из ячеек содержит два диодных моста 12 и 13, состоящих из диодов 14 - 17. В диагональ постоянного тока мостов включены дроссели 18, 19 и последовательно соединенные с ними тиристоры 20 и 21. Точки соединения тиристоров 20 и 21 с дросселями 18 и 19 соединены конденсаторами 22, а катоды тиристоров 20 и 21 соединены конденсаторами 23. Электроды 24 - 31 канала 1 МГДГ подключены к точке суммирования 32, связанной непосредственно с нагрузкой 2, через ячейки 4 - 7 и обмотки 33 - 44 трансформаторов 8 - 10. 1 ил.

СУММАТОР ТОКА ЭЛЕКТРОДОВ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА(МГДГ), содержащий ячейки, состоящие из двух цепочек последовательно соединенных дросселей и тиристоров, коммутирующие конденсаторы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства, он дополнительно содержит диодные мосты по числу цепочек, в диагонали постоянного тока которых включены цепочки дроссель - тиристор, один вывод диагонали переменного тока каждого диодного моста подсоединен к электроду канала МГДГ, а другой вывод соединен с точкой суммирования тока электродов через обмотки четырехобмоточных трансформаторов, образующих два каскада, первый из которых содержит трансформаторы, связывающие соседние пары ячеек в группы, а второй - группы ячеек с точкой суммирования тока электродов, конденсаторы, по числу ячеек включенные между точками соединения тиристоров с диодными мостами, и систему управления тиристорами.