Устройство для управления тиристорным преобразователем Советский патент 1988 года по МПК H02M7/04 

се/пб

4

фиг1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может Iиспользоваться при автоматизации тех i Дологических процессов. I Цель изобретения - повьшение надежности работы.

I На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 (ункциональная схема датчика проводимости вентилей; на фиг. 3 и 4 - диаграммы, поясняющие работу уст- ;)ойства.

Устройство для управления преоб- : азователем 1, работающим на нагрузк 2, содержит блок 3 импульсно-фазо- зого управления, автоматический выключатель 4, датчик 5 проводимости вентилей, делители 6 и 7 частоты, пр 1ропорцион;шьно-дифференцирующие звенья 8 и 9, выпрямители 10 и 11, целитель 12 напряжения. I Блок 5 (фиг. 2) содержит разделительный трансформатор 13 с обмотками 14, 15, 16 и 17, разделительный кон- ценсатор 18, генератор 19 несущей частоты, вгзшрямители 20 и 21, блок 22 с зоной нечувствительности, фильтры 23 и 24, инвертор 25, пропорционально-дифференцирующее звено 26.

Блок 3 формирует импульсы управления тиристорами силового моста 1, Фазовый сДвиг импульсов управления ла его вьпсодах зависит от величины сигнала задания на выходе делителя 12 напряжения. Выключатель 4 размыка Ьтся при наличии на его входе сигнал |1. Включение блока 4 производится |вручную.

I Делители 6 и 7 частоты тактируютс |передним фронтом выходных импульсов блока 3 и формируют на вьпсоде сигнал типа меандр со средним нулевым зна чением.

Блоки 8, 9, 26 имеют передаточную функцию вида

W(p) Тр/(Тр+1), где Т - постоянная времени.

Блоки 10, 11, 20, 21 служат для выпрямления переменного сигнала, поступающего на их входы. В дальнейшем считаем, что вьшрямители 10, 11 имею передаточную функцию апериодического звена

W(p) 1/(Тр+1)

и при выпрямлении переменного сигнала одновременно сглаживают высокочастотные пульсации выходного напряжения. . .

0

0

5 0 5

0

5

5

0

5

Блок 12 представляет собой потен- циометрический делитель напряжения и является безынерционным звеном,

Фильтры 23, 24 предназначены для подавления: высокочастотных пульсаций. Звено 22 вьшолнено с неинвертирующей линейной характеристикой вход-выход и имеет зону нечувствительности ±Е, Инвертор 32 реализован с порогом срабатывания +С. Генератор 19 формирует высокочастотный сигнал типа меандр со средним нулевым значением.

На фиг, 3, 4 введены следующие обозначения: 1,9 - выходной сигнал генератора 19; 1)6, 1,7 сигнал на выходе обмоток 16, 17; Ig - зона нечувствительности блока 22; Ijj - выходной сигнал фильтра 23; сигнал на выходе инвертора 25, выходной сигнал блока 22, Ij, выходной сигнал блока 27; I j, - выходной сигнал пропорционально-дифференцирующего звена 26; Ij - импульсы на выходе блока 3; Ig, I-j - выходные сигналы д(глителей частоты 6,7 соот- ветственно; 1,0 1 - выходные сигналы выпрямителей 10,11 соответственно, t, - момент времени возникновения в схеме неисправности.

Принцип работы устройства следующий.

Блок 3 формирует импульсы управления тиристорами силового однофазного моста 1. При нулевом уровне сигнала на выходе блока 12 фазовый сдвиг импульсов управления соответствующей парой тиристоров моста 1 равен 180 эл.град., поэтому выходное напряжение блока 1 равно нулю. По мере увеличения сигнала на выходе блока 12 фазовый сдвиг импульсов управления уменьшается и выходное напряжение преобразователя увеличивается.

Датчик 5 проводимости служит для защиты от токов к.з. в блоке 1. Принцип его работы следующий.

С помощью reaepiaTopa 19 формируется высокочастотный сигнал (фиг.За), который на 3-4 порядка превьшает частоту напряжения сети. Для частоты выходного сигнала генератора- 19 сопротивление конденсатора 18 мало. При работоспособности элементов моста 1 нагрузка трансформатора 13 со стороны обмотки 14 незначительна, так как отсутствует контур протекания тока в цепи лвейьев 14,18 (индуктивное сопротивление нагрузки 2 и сети велико .

для частоты сигнала, формируемого генератором 19). В этом случае амплитуда сигналов, трансформируемых в обмот ке 16, 17 максимальна (фиг. ЗБ). С помощью блоков 20,23 выходной сигнал обмотки 16 выпрямляется и сглаживается (фиг. 36). При этом блок 25 находится в состоянии О (фиг. Зг).

Звено 22 с зоной нечувствительности 8 усиливает по мощности выходной сигнал обмотки 17 (фиг. 35,), который затем передается через пропорционально-дифференцирующее звено 25 практически без искажений (фиг. Зе). С помощью выпрямителя 21 и фильтра 24 выходной сигнал блока 25 выпрямляется и сглаживается (фиг. ).

При возникновении в мосте 1 режима короткого замыкания (фиг. 35) мо

ка 5 уменьшается до нулевого значения сигнала задания на выходе блока 12. Таким образом канал выключения автомата 4 дублируется по тракту сигнала задания на ток (напряжение), что повышает надежность защиты преобразователя. Аналогичным образом система ведет себя при выходе из строя генератора 19 и блока 22. Например, если блок 22 переходит в единичное по выходу состояние, то сигнал на выходе блока -5 уменьшается до нуля, так как коэффициент передачи звена 26 по постоянной составляющей входного сигнала бесконечно мал. В результате уровень сигнала задания на выходе блока 12 уменьшается до нуля, так как происходит последовательное обнуление блоков 6 и 7 с напряжением питания.

Предположим, что блок 3 вьш1ел из строя и импульсы управления тиристорами на его выходе отсутствуют. Это i 25 нарушает функцию преобразователя, что должно вести к его выключению. Последнее происходит следующим образом. Делитель 7 частоты принимает статическое .состояние. Выходной сиг- - нал блока 19 уменьшается до нуля, обеспечивая нулевой уровень сигнала на выходе выпрямителя 11. При этом делитель 6 частоты также принимает нулевое состояние, так как его напряжение питания равно нулю. В итоге

20

мент времени t, обмотка 14 замыкается через конденсатор 18 и трансформатор 13 переходит в состояние, близкое к к.з. Это влечет за собой уменьшение амплитуды импульсов на выходе обмоток 16,17 (фиг. ЗБ). В результате блок 25 переходит в состояние 1 (фиг. 36.,Т-), и автоматический выключатель 4 отключает схему от сети.

При снижении амплитуды импульсов на выходе обмотки 17 блок 22 переходит в нулевое состояние (фиг. 3ij) и сигналы на выходе блоков 26, 21, 24 уменьшаются до нуля (фиг. Зе,ж).

Рассмотрим принцип действия датчи- ,

г-.- ТЦ

ка 5 в совокупности с остальными бло- сигнал задания на входе блока 3 от- ками устройства.сутствует и тиристоры блока 1 закрыВыходной сигнал блока 5, формируе- ваются (угол зажигания 180 эл.град.) мый на выходе фильтра 24 является на- Аналогичным образом устройство ведет пряжением делителя частоты (фиг.4а), ,„ себя при неработоспособности блоков

30

40

Под действием импульсов с выхода блока 1 (фиг. 45) на выходе делителя 7 частоты формируется сигнал типа Меандр (фиг. 130, который затем без искажений передается на вход вы- -прямителя 11 и выпрямляется (фиг. 4Ь) Аналогичным образом работают блоки 6, 8 и 10, с той лишь разницей, что напряжением питания делителя 6 частоты является выходной сигнал выпрямителя 11 (фиг. 4t,). Таким образом работа цепей 6,8,10 и 7,9,11 возможна только при отсутствии неисправности (к.з.) в мосте 1 и датчике 5 про- водимости, а также при работоспособности блока 3.

Рассмотрим различные виды неисправностей. При возникновении к.з. в схеме блока 1 сигнал на выходе бло10

,

5

ка 5 уменьшается до нулевого значения сигнала задания на выходе блока 12. Таким образом канал выключения автомата 4 дублируется по тракту сигнала задания на ток (напряжение), что повышает надежность защиты преобразователя. Аналогичным образом система ведет себя при выходе из строя генератора 19 и блока 22. Например, если блок 22 переходит в единичное по выходу состояние, то сигнал на выходе блока -5 уменьшается до нуля, так как коэффициент передачи звена 26 по постоянной составляющей входного сигнала бесконечно мал. В результате уровень сигнала задания на выходе блока 12 уменьшается до нуля, так как происходит последовательное обнуление блоков 6 и 7 с напряжением питания.

Предположим, что блок 3 вьш1ел из строя и импульсы управления тиристорами на его выходе отсутствуют. Это i 5 нарушает функцию преобразователя, что должно вести к его выключению. Последнее происходит следующим образом. Делитель 7 частоты принимает статическое .состояние. Выходной сиг- - нал блока 19 уменьшается до нуля, обеспечивая нулевой уровень сигнала на выходе выпрямителя 11. При этом делитель 6 частоты также принимает нулевое состояние, так как его напряжение питания равно нулю. В итоге

0

Ц

0

ваются (угол зажигания 180 эл.град.) Аналогичным образом устройство ведет себя при неработоспособности блоков

6 и 7. Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высокой надежностью, так как сигнал задания . формируется в функции работоспособности элементов устройства.

В результате практически при любой неисправности в схеме сигнал задания уменьшается до нуля, что повышает надежность работы устройства

в целом,

формула изобретения

Устройство дли управления тирис- торным преобразователем, содержащее ве цепи из последовательно соединен-, ных делителя- частоты, блока пропорционально-дифференциального преобра5

зования сигнала и вьтрямителя, блок импульсно-фазового управления, перв и второй выходы которого соединены первыми входами первого и второго делителей частоты соответственно, отличающееся тем, что, целью повьппения надежности работы, введен датчик состояния вентилями.

выход которого соединен с вторым входом П€;рвого делителя частоты, причем выход первого выпрямителя соединен с вторым входом второго делителя частоты, а выход второго выпрямителя через делитель напряжения соединен с входом блока импульсно-фазового управления,

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может Ил юльзоваться при автоматизации технологических процессов. Цель изобретения - повышение надежности работы. Питание делителя частоты 7 осуществляется от датчика проводимости вентилей 5, при этом выход вьшря- мителя 11 соединен с входом делителя частоты 6, а сигнал с выхода выпрямителя 10- поступает на управляющий вход блока 3 импульсно-фазового управления. Т.о сигнал управления преобразователем 1 формируется в функции состояния элементов устройства и самого преобразователя 1 и при любой неисправности уменьшается до нуля, отключая преобразователь 1. 4 ил. §

ф1/г.2

.ffl t)