Устройство для управления непосредственным трехфазным преобразователем частоты Советский патент 1988 года по МПК H02M7/12 

00 :о со

1

Изобретение относится к электро- технике, в частности к преобразова- |тельной технике, и может быть исполь овано в электротехнических установ- ах, содержащих трехэлектродную.электропечь, питание которой осуществляется от трехфазного непосредственного преобразования тока сетевой часто |гы в ток пониженной частоты.

Цель изобретения - повышение коэф |)ициента передачи преобразователя пр обрыве одной из фаз нагрузки,

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - пример реали зацкк блока управления преобразователя; на фиг. 3 - связи между тремя блоками управления; на фиг. 4 и 5 - временные диаграммы токов вентильных комплектов и токов фаз нагрузки для симметричного режима, когда мощность литающей сети передается трем фазам А, В, С нагрузки тремя вентильными комплектами (фиг. 4), и несимметричного режима, когда мощность питающей сети передается двум фазам нагрузки 1ервым комплектом и частями второго и третьего комплектов при аварийном состоянии фазы С нагрузки, когда ГОК ее равен нулю (фиг. 5).

Устройство (фиг. 1) содержит питающий трехфазньй трансформатор 1 с двумя вторичными обмотками, три вен- гильные комплекта 2-4,каждый из которых содержит два трехфазных моста, включенных по встречно-параллельной схеме. Выходными выводами А, х; В, Т с, Z вентильные комплекты включе- между собой в треугольник, к вер- itaHHaM А, В, С которого подключены Йагрузки 5, соединенные в звезду. Вы 1зоды сетевой частоты трехфазных мо- Ьтов, формирующих ток вентильного $сомплекта одного направления, под- :|слючены к одной из двух вторичных 0бмоток питающего трансформатора 1. ;(аждый вентильный комплект содержит Ьвой блок 6-8 управления, который фо 1Иирует импульсы з равления вентилями :|сомплекта. Каждый блок з равления со ,ержит последовательно соединённые Ьлоки 9-11 регулирования, блоки. 12-1 :(слючей и блоки 15-17 выходных усилителей, выходы которых подключены к равляющим переходам вентилей свое- to комплекта.

Кроме того, устройство содержит, ррехплатный на четыре г пожения пере : сл очатель 18, каждая плата которого

10

20

25

jj

30

5

0

5

0

5

принадлежит одному из блоков управления вентильными комплектами. Каждая плата переключателя 18 содержит один подвижный и четыре неподвижных контакта 19.1-19.4, 20.1-20,4, 21.1-21.4. Подвижный контакт каждой платы переключателя соединен с вторым входом блоков 9-11,

Первые неподвижные контакты 19.1, 20,1 и 21,1 плат переключателя 18 соединены каждый с соответствующим выходом трехфазного задающего генератора 22. Неподвижные контакты 19.2 и 19.4 соединены с неподвижньгм контактом 21.4 и первым выходом двухфазного задающего генератора 23, второй выход которого соединен с неподвижны-: ми 20.2 и 20.3 и неподвижньш 21.4 контактами. Остальные неподвижные контакты соединены с выходом блока 24 запрещающего сигнала,

Каждый блок 9-11 (фиг. 2) содержит последовательно соединенные регулятор 25 тока, фазосдвигающий блок 26, распределитель 27 импульсов, вход которого предназначен для подключения сигнала задания частоты тока. Каждый б,пок 12-14 состоит из двух групп 28 и 29 ключей. Выходы группы 28 ключей подключены через выходные усилители 30-33 к управляющим электродам вентилей комплекта. Кроме того, та группа выходов, которая подключена к нечетным вентилям одного моста комплекта, соединена с выходом 34 блока, а группа выводов, которая подключена к вентилям 4, 3 и 2 другого моста - с вы ,ходом 35 блока.

Выходы группы 29 ключей, предназначенные для подключения к четным вентилям первого моста и второго моста, соединены с соответствующими выводами группы 28 ключей. Выводд груп- . пы 29 ключей, предназначенные для подключения к четным вентилям второго моста комплекта, соединены с выходом 36 блока, а выходы, предназначенные для подключения к нечетным вентилям первого моста, - с выходом 37 блока, Блоки 6-8 управления вентильными комплектами соединены между собой в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 3. При этом вьюоды 34 и 35 каждого блока соединены соответственно с выходами 36 и 37 другого блока, соединенными с выходами 34 и 35 третьего блока.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение питающей сети через трансформатор 1 подается на входы вентильных комплектов 2-4, которые управляются с помощью соответствующих блоков 6-8 управления. При этом каждый блок 6-8 управления задает прямоугольную форму тока группы вентильного комплекта в соответствии с фиг. 4 при трехфазной нагрузке 5 и в соответствии с фиг. 5 при двухфазной нагрузке. Импульсы тока вентильного комплекта положительной полярности формируются вентилями первых мостов, а импульсы тока отрицательной полярности - вентилями вторых мостов. Импульсы для отпирания вентилей формируются блоками 9-П. Фазосдвигающий блок 26 и регулятор 25 позволяют изменять и стабилизировать ток вентильного комплекта. Частота следования импульсов выходного тока вентильного комплекта задается генераторами 22 и 23 в зависимости от положения переключателя 18.

С помощью распределителя 27, на входы которого поступают импульсы с выхода фазосдвигающего блока 26 и импульсы задания частоты тока прямоугольной формы от генераторов 22 и 23, формируются импульсы для управления вентилями прямого направления тока и импульсы для управления вентилями обратного направления тока. Импульсы на выходе распределителя 27 появляются при совпадении импульсой фазосдвигающего блока 26 и импульсов :задания частоты тока, а при наличии блока раздельного управления вен- типыыми группами еще и при совпадении их с разрешающим сигналом блока раздельного управления. Импульсы с выхода распределителя 27 поступают на вход блоков 12-14 ключей, в зависимости от состояния групп 28 и 29 поступают через выходные усилители 15-17 только на управляющие электрод вентилей своего вентильного комплекта или часть их через блоки усиления и распределения импульсов соседнего комплекта поступает на управляющие электроды вентилей соседнего комплекта.

Переключателем 18 при соответствующем состоянии групп 28 и 29 и блоков 12-14 задают режим работы преоб

0

5

0

5

0

5

..

разователя при трехфазной и при двухфазной нагрузке. Первому положению переключателя соответствует режим трехфазной нагрузки, когда мощность питающей, сети передается трем фа.зам нагрузки тремя вентильными комплектами преобразователя. В этом режиме на каждый из блоков 6-г8 поступают сигналы задания тока от генератора 22 с, трехфазным выходом.

Второму, третьему и четвертому положениям переключателя 18 соответствует режим двухфазной нагрузки, когда мопщость питающей сети передается двум фазам нагрузки одним вентильнь М комплектом преобразователя и частями двух других вентильных комплектов. В этом режиме на два из трех блоков управления поступает сигнал задания частоты тока от генератора 22 с двухфазным выходом, а на вход третьего блока управления - запрещающий сигнал от. блока 24.

Положение переключателя 18 и состояние блоков 12-14 в зависимости от того, какие работают фазы нагрузки, приведено в таблице.

При трехфазной нагрузке (фиг. 4) каждый вентильный комплект формирует :импульсы тока положительной и отри- ;цательной полярности с помощью венти- лей вторых мостов. Длительность импульсов тока одного направления равна 2U/3. В каждой фазе нагрузки при этом протекают линейные токи, определяемые из выражений

;где i,ijj,i - токи в фазах нагрузки;

- токи вентильных комплектов.

Действующее значение тока в фазе нагрузки при этом равно

Т ito П Г2

где

2Е 3

Е - напряжение на выходе вентильного комплекта, когда проводит ток одна из его вентильных групп;

г - сопротивление фазы нагрузки (принимаем нагрузку симметричной).

Мощность, потребляемая тремя фазами нагрузки в этом режиме, опреде- j ляется по формуле

Ч

от -Я Г 2Е

ИЗ зГ

Предположим, что необходимо отключить фазу С нагрузки (например, по технологическим соображениям или в результате аварийной ситуации). Для этого устанавливают переключатель 18 во второе положение, при котором на входы блоков 6 и 7 подаются от генератора 23 двуполярные пря- моугольные импульсы управления длительностью, равной половине периода выходной частоты. Импульсы задания частоты тока, поступающие на входы блоков 6 и 7, сдвинуты друг относи- тельно друга на половину периода выходной частоты. На вход блока 8 от блока 24 поступает запрещающий сигнал, который запрещает импульсы на его выходе. Импульсные последователь ности, сформированные блоками 9 и 10 поступают соответственно на блоки 12 и 13, В соответствии с таблицей блок 12 устанавливается в такое положение при котором его группа 28 замкнута, а группа 29 разомкнута, а блок 13 - в такое положение, при котором его группа 28 разомкнута, а группа 29 замкнута.

Таким образом, в блоке .6 импульсы блока 9 через блок 15 проходят на управляющие переходы вентильног о комплекта. 2. В блоке 7 часть импульсов блока 10 через блок 16 проходит на вентили комплекта 3, соединенные с фазой В нагрузки,,а другая часть - через блок 17 на вентили комплекта 4, соединеннь е с фазой А нагрузки.

При этом мошрость питающей сети передается двум фазам Л и В нагрузки вентильным комплектом 2 и частями ве тильных комплектов 3 и 4, соединенных с оставшимися в работе фазами нагрузки. Если же необходимо отключи фазу А или В нагрузки, то перекгаоча- тель 18 устанавливается во второе или четвертое положение соответственно, а блоки 12-14 в соответствии с таблицей расцределяют импульсы управления так, что в цервом случае в работе остается комплект 3 и части комплектов 2 и 4, не сьязанных с фазой А нагрузки, а во г- чром случае в работе остается комплект 4 и части

вентилей комплектов 2 и 3, не соединенных с фазой В нагрузки.

Таким образом, в режиме двзгхфазной нагрузки к нагрузке подключены в параллель два венткпьных комплекта, каждый из которых рассчитан на формирование тока амплитудой 1; /2. Слегп

довательно, они могут обеспечить в нагрузке ток с амплитудой 1(фиг.5).

ПП

Мощность, потребляемая двумя фазами нагрузки, определяется по формуле

4Е BE

Р,,21

т

-2 5-1 9,

2Е

-Д 5

Следовательно, мощность нагрузки при наличии возможности поддержания прежней амплитуды тока вентильного комплекта может быть несколько боль- щей, чем в симметричном трехфазном режиме. Если же напряжение на выходе трансформатора остается неизменным при переходе из трехфазного режима нагрузки на двухфазный, то амплитуда тока вентильного комплекта при неизменном сопротивлении фазы нагрузки остается равной

I - 2г

Тогда суммарная мощность нагрузки равна

1 Е

„ о/ т -Ь X 1 Ji

,2(1 5-- . .

в этом случае мощность нагрузки в 1,33 раза меньше, чем в симметричном трехфазном режиме. Чтобы мощность в нагрузке осталась прежней, необходимо на 17% увеличить напряжение Е, например, переключением ступеней напряжения трансформатора.

В предлагаемом устройстве при аварийном состоянии одного из трех электродов мощность питающей сети передают в печь через два электрода путем перестройки алгоритма управления источника питания, что позволяет уменьшить простой печи до завершения технологического цикла.

В известном устройстве при аварийном состоянии одного из электродов, например при обрыве электрода, резко уменьшается мощность сети, передаваемая печи, так как в работе остается один вентильный комплект. В

7141

предлагаемом техническом решении к работающему комплекту добавляется еще один комплект, собранный из частей неработающих комплектов. При этом мощность сети передается в печь через два комплекта, что позволяет поддерживать мощность, вводимую в печь, на уровне, близком к рабочему.

Формула изобретения

Устройство для управления непосредственным трехфазным преобразователем частоты, состоящим из трех вентильных комплектов в виде двух встречно-параллельно включенных трех-- фазных мостов в каждой фазе преобразователя, выходами соединенных в

и четырьмя неподвижными контактами на каждой плате, двухфазный задающий генератор, первый выход которого соединен, с вторым и четвертым неподвижными контактами первой платы и третьим неподвижным контактом третьей платы, а второй выход - с вторым и

третьим неподвижными контактами вто- poii платы и четвертым неподвижным

контактом, третьей платы, третий, четвертый и второй неподвижный контакты соответственно первой, второй и третьей плат соединены с выходом блока запрещающего сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента передачи преобразователя при обрыве одной из фаз наг грузки, оно снабжено в каждом блоке

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательных тиристорных установках электротермии. Целью изобретения является повышение коэффициента передачи преобразователя при обрыве одной из фаз нагрузки. За счет . введения двух блоков ключей улзгчшает- ся энергоснабжение нагрузки при переходе ее из трехфазного режима в двухфазный при аварии одного из электродов печи. Во время аварии за счет предложенной схемы соединения к рабо тающему вентильному комплекту добавляется еще один вентильный комплект, собранный из частей неработающих вентильных комплектов. При этом мощность сети передается в печь через два вентильных комплекта, что позволяет поддержать мощность, вводимую печь, на уровне, близком к рабочему. 5 ил., 1 табл. а & сл

треугольник, содержащее три блока уп- 20 управления двумя блоками ключей, кажравления, каждый из которых содержит последовательно включенные регулятор тока, фазосдвигающнй блок и распределитель импульсов с парами трехфазных групп выходов, соответствующих двум трехфазным мостам данной фазы преобразователя, и блок выходных усилителей, состоящий из двух пар трехфазных групп, выходы которых предназначены для подключения к управля- ющим входам соответствующих-вентилей данной фазы преобразователя, общие для всего устройства трехфазный задающий генератор, выходы которого соединены с первыми неподвижными контактами соответствующих плат трехплатно- го переключателя с одним подвижным

Аварийный Положение электрод переключателя

Положение коммутаторов

12(28)1 12(29)1 13(28)| 13(29)1 14(28) 14(29)

Первое Второе Третье Четвертое

Примечание: (+) - коммутатор включен (замкнут);

() коммутатор выключен (разомкнут).

дьш из которых содержит четыре группы по три ключа, выходы распределителя импульсов через первьм блок ключей соединены с соответствующими входами блока выходных усилителей, первая трехфазная группа выходов первой пары и вторая трехфазная группа второй пары выходов распределителя импульсов соединены через второй блок ключей с соответствующими выходами первого блока ключей, вторая трехфазная группа первой пары и первая трехфазная группа второй пары выходов первого блока ключей каждого блока управления соединены с соответствующими группами выходов следующего блока управления.

Положение коммутаторов

.

rлтп

.2..-.:

1

г

/.

лг,/д/#

1

г

II

25

I

,

t isa.

L-..

u%r

Фиг.7

г

/.

лг,/д/#

1

г

Ijfft V

4

1 I

« V

i.

Фиг. 2

J

ФшЛ

.5