Способ защиты тиристорного преобразователя Советский патент 1987 года по МПК H02H7/12 

10

20

25

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при эксплуатации тирис- торных преобразователей, работающих в выпрямительном и инверторном режимах .

Целью изобретения является повышение надежности защиты путем снижения аварийных токов.

На фиг,1 показаны: а - питающие фазные напряжения и временная запрещенная зона для тиристора фазы А; б, в, г, д- графики выходного нап- 5 ряжения преобразователя и моменты подачи управляющих импульсов на тиристоры соответственно при срыве управляющих импульсов после регистрации аварии, при подаче внеочередных импульсов управления на все тиристоры группы, в которой обнаружен срыв коммутации, после чего увеличивается угол опережения инвертора, при подаче внеочередных импульсов управления на все тиристоры с последующим срывом управляющих импульсовj при защите предлагаемым способом (горизонтально заштрихованы вольт- секундные площадки, вызывающие рост аварийного тока, вертикально заштрихованы отрицательные вольт-секундные площадки, вызывающие снижение аварийного тока); на фиг,2 - схема устройства защиты тиристорного преобразователя, реализующего предлагаемьй способ.

Устройство содержит для каждого из тиристоров 1-6 датчики 7-12 несостоявшейся коммутации и блоки 13-18 предварительного формирования и обработки управляющих импульсов, выходной блок 19 усиления управляющих импульсов, а также синхронизирующий и фазосдвигающий блок 20, элемент 21 задержки, реагирующий орган 22, авто- матический выключатель 23, элементы И 24-26, двигатель 27 постоян ного тока и сглаживающую индуктивность 28.

Датчики 7-12 несостоявшейся коммутации предназначены для регистрации захода тока соответствующего тиристора в запрещенную временнзпо зону 300-360 эл. град, по отношению к моменту естественной коммутации. Каждый датчик несостоявшейся коммутации представляет собой, например, элемент И, первьй вход которого соединен с выходом датчика состояния ти30

35

40

45

50

55

1350743

0

5

5

0

5

0

5

0

5

ристора, второй и третий входы подключены к выходам датчиков линейных напряжений, синфазных с питающим.

Реагирующий орган 22 представля- е,т собой, например, элемент,ИЛИ.

Синхронизирующий и фазосдвигающий блок 20 предназначен для задания временного расположения управляющих импульсов и содержит в каждом канале фильтр фазного напряжения, выход которого соединен с первым входом нуль-индикатора, второй вход нуль- индикатора соединен с зажимом, на который подается напряжение задания.

Выходной блок 19 усиления управляющих импульсов представляет собой мощный транзисторный усилитель с трансформаторным входом.

Элемент 21 задержки представляет собой, например, пассивный фильтр.

Каждый из блоков 13-18 предварительного формирования и обработки управляющих импульсов содержит двух- входовые элементы И-НЕ и И и имеет управляющий вход, первый исполнительный вход для формирования внеочередных импульсов управления и второй исполнительный вход для срыва управляющих импульсов.

Управляющие входы блоков 13-18 соединены с выходами синхронизирующего и фазрсдвигающего блока 20, выходы через выходной блок 19 усиления управляющих импульсов соединены с управляющими электродами тиристоров 1-6 соответственно. Датчики 7-12 несостоявшейся коммутации своими входами подключены соответственно к тиристорам 1-6. Выходы датчиков 7 и 8 несостоявшейся коммутации для тиристоров 1 и 4 первой фазы А подключены к первым входам первого элемента И 24 и реагирующего органа 22 и второму входу третьего элемента И 26. Выходы датчиков 9 и 10 несостоявшейся коммутации для тиристоров 3 и 6 второй фазы, например фазы В, подключены к первому входу второго элемента И 25, а также к вторым входам реагирующего органа 22 и первого элемента И 24. Выходы датчиков 11 и 12 несостоявшейся коммутации для тиристоров 2 и 5 третьей фазы, например фазы С, подсоединены к первому входу третьего элемента И 26, третьему входу реагирующего органа 22 и второму входу второго элемента И 25, а выходы пер3

вого, второго н третьего элементов И 24-26 подключены к первым исполнительным входам соответственно блоков 13 и 16, 15 и 18, 14 и17 предварительного формирования и обработку управляющих импульсов для тиристоров соответственно 1 и4, Зиб, 2и5 первой, второй и третьей фаз.

Вторые исполнительные входы блоков 13-18 через элемент 21 задержки подключены к выходу реагирующего органа 22, соединенному с управляющим входом автоматического выключателя 23, включенного в цепь нагрузки преобразователя между двигателем 27 постоянного тока и сглаживающей индуктивностью 28.

Сущность способа защиты тирис- торного преобразователя заключается в следующем.

При нарушении коммутации, например, тиристора 1 в инверторном режиме работы возникает авария двухфазного опрокидывания инвертора. Ток проводят тиристоры 1 и 2. После регистрации аварии в момент начала запрещенной зоны ЭЗ-1 тиристора 1 отсчитывают выдержку времени, длительность которой обратно пропорциональна реактивности питающей сети и текущему значению тока преобразователя. В момент окончания вьщержки времени подают команду на одновременное отпирание тиристоров 1, 5, 4 и 2. Тиристор 5 начинает коммутировать тиристор 1, а тиристор 4 начинает коммутировать тиристор 2. На этом этапе выходное напряжение преобразователя равно нулю. После окончания коммутации в момент t остаются открытыми тиристоры 5 и 4. Подача импульсов управления на тиристоры прекращается и тиристоры 5 и 4 остаются открытыми до прерывания тока автоматическим выключателем 23. В момент времени tj автоматический выключатель 23 отключает аварийный контур.

Опыты показывают, что реальное время отключения аварийного тока двухфазного опрокидывания инвертора автоматическими выключателями серии А3700 составляет 12-15 мс. Поэтому на эпюрах фиг. 16, в, г, д время отключения принято равным 13 мс.

В большинстве случаев двухфазное опрокидывание инвертора начинается из-за неисправности усилителя им50743-

пульсов управления одного из каналов. Например, при нарушении коммутации тиристора 1 не поступает импульс на тиристор 3.

Устройство защиты тиристорного преобразователя, реализующее способ, функционирует следующим образом,

Для функционирования в нормальном Q режиме на первые и вторые исполнительные входы блоков 13-18 необходимо подавать логический сигнал 1, Для формирования внеочередного импульса управления на первьм испол- с нительный вход необходимо подать логический сигнал О. Для срыва импульсов управления на второй исполнительный вход необходимо подать логический сигнал О, после чего выработка управляющих импульсов прекращается независимо от сигнала на первом исполнительном входе.

При нормальной работе тиристорного преобразователя на выходах дат- 25 чиков 7-12 несостоявшейся коммутации дежурит логический сигнал 1.

Синхронизирующий и фазосдвигаю-. щий блок 20 определяет момент подачи управляющих импульсов на тиристоры

20

1-6 в нормальном режиме работы, Вы

ходней блок 19 усиления управляющих импульсов усиливает управляющие импульсы, а также потенциально разделяет тиристоры преобразователя от системы управления.

Допустим, при работе тиристорного преобразователя в инверторном режиме не будет скоммутирован тиристор 1 и начнется авария двухфазного опрокидывания инвертора, В этом случае датчик 7 несостоявшейся коммутации фиксирует аварию в момент времени t , на его выходе появляется логический сигнал О, который поступает на выходы элементов И 24 и 26. Поэтому на выходах элементов И 24 и 26 также появляется логический сигнал О, кото- рьш поступает на первые исполнитель- ные входы блоков 13,t6, 14 и 17, в результате чего на тиристоры 1 и 4 фазы А и тиристоры 5 и 2 фазы С выдается внеочередной импульс управления. При этом вместе с работавшими ранее тиристорами 1 и 2 открываются тиристоры 5 и 4, Тиристор 5 начинает

.

коммутировать тиристор 1, а тиристор 4 начинает коммутировать тиристор 2. огический сигнал О с выхода датчика 7 прступает также на вход реа

5

тирующего органа 22, который вьщает логический сигнал О на отключение автоматического выключателя 23 и рарыв цепи нагрузки двигателя 27 постянного тока и сглаживающей индуктивности 28. Кроме этого, сигнал логический О с выхода реагирзтощего органа 22 задерживается элементом задержки и поступает на вторые исполнительные входы блоков 13-18, поле чего управляющие импульсы на тиристоры 1-6 уже не поступают. В момент времени t закрываются тиристоры 1 и 2 и остаются открытьми тирис

торы 5 и 4. В момент времени t,, автоматический выключатель аварийный контур.

23

отключает

Аналогичным образом функционирует устройство и в случае, если, например, не будет скоммутирован тиристор 2. Тогда на выходах элементов И 25 и 26 появится логический сигнал О и внеочередные управляющие импульсы выдаются на тиристоры 5, 3, 2 и 6.

Как видно из фиг.1, б, в, г, д, наименьший аварийный ток двухфазного опрокидывания инвертора соответствует предлагаемому способу защиты, что говорит о повьшении надежности защиты по сравнению с известным способом.

Формула изобретения Способ защиты тиристорного преоб

выявляют факт несостоявшейся коммутации, отключают преобразователь и через заданное время подают сигнал на одновременное отпирание группы тиристоров, после чего прекращают подачу на них управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности защиты путем снижения аварийных токов, выявляют аварийную фазу, тиристор которой своевременно не закрылся, а сигнал на одновременное отпирание подают на тиристоры, не соединенные с фазой, следующей за аварийной.

Л С

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике,, и может быть использовано при эксплуатгщии тирис- торных преобразователей, работающих в вьшрямительном и инверторном мах. Целью изобретения является по- вьшение надежности защиты путем снижения аварийных токов. Поставленная цель достигается тем, что выявляют факт несостоявшейся коммутации, выявляют, аварийную фазу, тиристор которой своевременно не закрылся, отключают преобразователь и подают сигнал на одновременное отпирание тех тиристоров, которые не соединены с фазой, следующей за аварийной. 2 ил. (Л 00 d Q 4 00

Редактор С.Пекарь

Составитель О.Мещерякова Техред М.Моргентал

Заказ 5291/52 Тираж 618Подписное

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 С.Шекмар