Способ защиты импульсного тиристорного преобразователя постоянного тока с искусственной коммутацией Советский патент 1989 года по МПК H02H7/12 

pffWVft

114

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для повышения надежности импульсного тиристорного преобразователя постоянного тока.

Цель изобретения - повышение надежности работы импульсного тиристорного преобразователя.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего способ защиты импульсного тиристорного преобразователя с искусственной коммутацией; на фиг, 2 - принципиальная схема устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы работы, поясняющие принцип действия предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов силового тиристора, выход которого соединен с одним из входов канала 2 управления силовым тиристором, выход которого соединен с управляющим электродом силового тиристора 3, а второй вход канала управле- ния силовым тиристором соединен с выходом компаратора 4 и входом дифференцирующего звена 5, выход которого соединен с одним из входов канала 6 управления коммутирующим тиристором, второй вход которого соединен с выходом генератора 7 импульсов коммутирующего тиристора, выход канала 6 управления коммутирующим тиристором соединен с управляющим электродом коммутирующего тиристора 8, а третий вход канала 6 управления коммутирующим тиристором соединен с выходом дифференцирующего звена 9, вход которого соединен с выходом компаратора 10, один из входов которого предназначен для подключения напряжения, пропорционального паспортному значению напряжения на коммутирующем конденсаторе, второй же вход компарато- ра 10 соединен с выходом сумматора

11, один из входов которого предназначен для подключения напряжения,пропорционального напряжению на фильтровом конденсаторе 12., а второй вход сумматора 11 соединен с выходом усилителя 13, вход которого соединен с одним из входов компаратора 4 и выходом датчика 14 тока силовой цепи, а второй вход компаратора 4 предназначен для подключения к датчику напряжения, пропорционального напряжению на коммутирующем конденсаторе 15. Кроме того, устройство содержит наг

рузку 16 и катушку 17 индуктивности, а в качестве генераторов 1 и 7 импульсов силового и коммутирующего тиристоров использованы дифференцирующие звенья, синхронизированные между собой блоком из двух компараторов 18 и 19 и задающего генератора 20 колебаний треугольной формы., При этом в качестве компараторов 4, 10, 18 и 19 могут быть использованы стандартные компараторы, выполненные на базе микросхем серии К 554. В качестве усилителя 13 с коэффициентом

усиления

( L Ч

(-Гс)

может быть исполь

зован операционный усилитель, включенный по схеме инвертирующего усилителя, В качестве сумматора 1 может быть использован операционный усили- тель, включенньй по схеме сумматора, на выходе которого получаем суммарный сигнал

(Г

и

Ф.к

в качестве каналов 2 и б управления силовым и коммутирующим тиристорами

5

0

5

0

0

использован формирователь импульсов.

Импульсный преобразователь, защищаемый предложенным устройством, работает следующим образом.

Ток в нагрузке 16 поддерживается на заданном уровне путем периодического включения силового тиристора 3 с последующим его выключением при помощи контура, содержащего коммутирующий конденсатор 15 и катушку 17 индуктивности, для чего включают коммутирующий тиристор 8. При включении тиристора 8 сначала происходит подготовительный перезаряд, а потом рабочий разряд конденсатора 15. Когда ток разряда превысит ток нагрузки 1Н, тиристоры 3 и 8 закрываются и ток прекращает протекать через них в нагрузку 16.

При любой некоторой величине напряжения задания U3 генераторы 1 и 7 импульсов соответственно силового и коммутирующего тиристоров вырабатывают управляющие импульсы, следующие с определенной напряжением задания Uj скважностью -у (фиг.З, диаграммы 21 и 22), В этом случае через нагрузку 16 протекает ток TH(t), имеющий форму, показанную на графилг

с

же закону изменяется и величина напряжения, до которого сверх няпряжеке AU(t) TH(t)

По этому

сигналов сумма

IH(t)

ния на фильтровом конденсаторе 12 заряжается во время коммутации коммутирующий конденсатор 15. С датчика 14 тока нагрузки импульсного тирис- торного преобразователя на вход усилителя 13 с коэффициентом усиления

подается сигнал, пропорциональный току нагрузки IH(t). На выходе усилителя 13 имеем сигнал

(-IH(t). J-р-) который на суммато1 L/

ре 11 складывается с напряжением,пропорциональным напряжению (-U |.i; (t)) на фильтровом конденсаторе 12. Полученная в результате сложения двух

Т

с

+ ф.к (t) на компараторе 10 сравнивается с напряжением, пропорциональным паспортной величине допустимого напряжения U с к тает на коммутирующем конденсаторе 15.

Рассмотрим два возможных случая работы импульсного тиристорного преобразователя.

Первый случай: в момент времени после прихода импульса на силовой тиристор 3 резко увеличивается сопротивление движению М. Следовательно, начинает увеличиваться ток импульсного тиристорного преобразователя Ik(t) и пропорциональное ему

напряжение dU(t) If((t). J--- до-

1

заряда коммутирующего конденсатора 15. На сумматоре 11 складывается

напряжение dU-(t)

TH

(t).J-Jнапряжением фильтрового конденсатора Uc((t). Суммарное напряжение UCk(t).H есть то напряжение, до которого зарядится коммутирующий конденсатор 15, если коммутация тиристоров произойдет в данный момент времени D,. На фиг.2 линия U с „ пасг, есть величина паспортного напряжения коммутирующего конденсатора. Компаратор 10 (фиг.2) сравнивает напряжение UCK(t) с напряжением UCfcnocn , и переключается в момент превышения напряжения UCK(t) над напряжением U/скпосп Дифференцирующее звено 9 дифференцирует сигнал переключения компаратора, который, пройдя через канал 6 управления, коммутирующим тиристором 8 подается на управляющий электрод коммутирующего тиристора 8

0

5

5

0

5

0

0

5

0

5

внеочередным коммутирующим импульсом А (фиг.З). На фиг. 3 штрих- пунктирной линией после момента времени i показана форма напряжения, которая была бы, если бы не было внеочередного импульса А.

Второй случай: в момент времени Јэ после прихода импульса на силовой тиристор 3 резко повышается уровень напряжения в контактной сети и, как следствие - увеличивается напряжение y.K(t) на фильтровом конденсаторе

+ U.kCt) UCK(t) увеличивается до момента сравнения с паспортным напряжением Uc пЯсп на коммутирующем конденсаторе 15. В момент превышения суммарного сигнала над величиной Ucкпис„ компаратор 10 переключается. Дифференцирующее звено Q дифференцирует сигнал переключения компаратора 10 и канал 6 управления коммутирующим тиристором 8 формирует внеочередной коммутирующий импульс Б в момент времени 3 . На фиг.З штрихпунктирной линией после момента времени 3 показана форма напряжения, которая была бы, если бы не было внеочередного импульса Б.

Исходя из описания работы схемы, видно, что положительный эффект в данном случае достигается за счет постоянного сравнения величины паспортного напряжения коммутирующего конденсатора с предсказываемой величиной напряжения, до которого зарядится коммутирующий конденсатор, если в данный момент времени произвести коммутацию тиристоров. И если в какой-то момент времени предсказываемая величина напряжения заряда коммутирующего конденсатора становится выше величины паспортного напряжения этого конденсатора, выдается внеочередной коммутирующий импульс на коммутирующий тиристор, прекра-. щая тем самым дальнейший рост тока нагрузки импульсного тиристорного преобразователя и предотвращая перенапряжение на коммутирующем конденсаторе.

Формула изобретения

Способ защиты импульсного тиристорного преобразователя постоянного тока с искусственной коммутацией,

заключающийся в том, что контролируют ток нагрузки преобразователя и напряжение на коммутирующем конденсаторе, сравнивают сигналы, пропорциональные току нагрузки и напряжению на коммутирующем конденсаторе и при превышении сигналом, пропорциональным току нагрузки, сигнала,пропорционального напряжению на коммутирующем конденсаторе, формируют блокирующий сигнал на главный тиристор и по переднему фронту этого блокирующего сигнала формируют управляющий импульс коммутирующего тиристора, отлич ающийся тем, что, с целью повышения надежности, сигнал,

5

пропорциональный току нагрузки, усиливают на величину, численно равную корню квадратному из отношения величины коммутирующей индуктивности к величине коммутирующей емкости, суммируют его с сигналом, пропорциональным напряжению питающей сети, результирующий сигнал сравнивают с сигналом, пропорциональным предельно допустимому значению напряжения на коммутирующем конденсаторе, и при превышении результирующего сигнала над предельно допустимым формируют по переднему фронту сигнала рассогласования внеочередной управляющий импульс на коммутирующий тиристор.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности работы импульсного тиристорного преобразователя. Способ заключается в определении напряжения, до которого зарядится коммутирующий конденсатор 15, если в данный момент времени произвести коммутацию тиристоров 3 и 8 и сравнение этого напряжения с паспортным значением напряжения на коммутирующем конденсаторе 15. При определенном соотношении этих величин формируется сигнал защиты, прекращающий нарастание тока и повышение величины перенапряжения на коммутирующем конденсаторе 15. Новым в способе является постоянное косвенное определение предсказываемого напряжения заряда коммутирующего конденсатора 15 в результате коммутации тиристоров 3 и 8 и сравнение его с паспортным значением напряжения на коммутирующем конденсаторе 15. Устройство, реализующее данный способ, содержит усилитель 13, сумматор 11, компаратор 10 дифференцирующего звена 9, выход которого соединен с третьим входом канала 6 управления коммутирующим тиристором. Вход усилителя 13 соединен с выходом датчика тока 14 силовой цепи. 3 ил.

Utx(t)

з нН} Ј+и р1я.м

Фиг2

21

22

М

и

LI

г/

г/

t;

Ik.

Г2

&U(i)

ut

срк

Ь

Vc.K.ttJsJHt-tfb U xIt}

Г, ггТз U

Фиа.З

J.C

I t.c

nit)

t,C

&U(i)3H(t)Wc

Cj

T3 U

Ucp.K.tt)

ч.

t.C

Ъ

, ис.к.пасп