Способ управления встречно-параллельно соединенными тиристорами Советский патент 1992 года по МПК H02J3/18 H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроснабжению, и может быть использовано в статических компенсаторах реактивной мощности, для линий электропередач.

Известен способ управления встречно- параллельно соединенными тиристорами, реализуемый в устройстве управления встречно соединенными тиристорами, при котором из напряжения синхронизации выделяют синхроимпульсы напряжения в моменты перехода напряжения через нуль; при поступлении сигнала разрешения в течение всего времени разрешения формируют импульсы управления тиристорами по полученным синхроимпульсам напряжения.

Однако известный способ не обеспечивает достаточную надежность управления тиристорами, так как при исчезновении импульсов управления на одном из двух тиристоров (например, обрыв цепи, повреждение элементов и т.д.) импульсы управления продолжают поступать на другой тиристор, что приводит к однополярному режиму и подмагничиванию трансформатора, увеличению амплитуды тока, протекающего через оставшийся в работе тиристор, и к его повреждению Кроме того, однополярный режим, вызывая подмагничивание трансформатора, приведет if несинусоидальной форме тока сети, увеличивает уровень гармонических составляющих в напряжении сети, что искажает напряжение сети и вызывает сбои в появлении синхроимпульсов по напряжению, что приводит к повреждению тиристоров, то есть к снижению надежности управления тиристорами, а значит, к снижению надежности работы сети.

Известен способ управления встречно- параллельно соединенными тиристорами.

XI

00 XI

о го о

реализуемый в устройстве для компенсации реактивной мощности нагрузки и симметрирования трехфазной сети, при котором из напряжения синхронизации выделяют синхроимпульсы напряжения; синхроимпульсы напряжения выделяют в определенном диапазоне, границы которого соответствуют максимумам напряжения и моментам перехода напряжения через нуль; формируют импульсы управления тиристорами по полученным синхроимпульсам напряжения; изменяют положение импульсов управления тиристорами внутри диапазона управления, изменяя напряжение управления.

Известный способ также не обеспечивает достаточную надежность управления тиристорами, так как при исчезновении импульсов управления на одном из двух тиристоров (например, обрыв цепи, повреждение элементов и т.д.) на другой тиристор импульсы управления продолжают поступать, что приводит к подмагничиванию реактора, увеличению амплитуды тока, протекающего через оставшийся в работе тиристор, и к его повреждению.

Кроме того, однополярный режим, вызывая подмагничивание реактора, приводит к несинусоидальной форме тока, увеличивает уровень гармонических составляющих в напряжении сети, это искажает напряжение сети и вызывает сбои в появлении синхроимпульсов по напряжению, что приводит к повреждению тиристоров, снижению надежности управления тиристорами, а значит, к снижению надежности работы сети.

Цель изобретения - повышение надежности работы сети переменного напряжения за счет повышения надежности управления тиристорами.

Поставленная цель достигается тем, что при управлении встречно-параллельно соединенными тиристорами, подсоединеными к сети переменного напряжения через реактор, изменение величины тока которого осуществляют путем изменения временного положения импульсов управления тиристорами, после появления сигнала разрешения только первый импульс управления тиристорами формируют по синхроимпульсу напряжения, который задерживают относительно максимума напряжения на время ti, а все последующие импульсы управления тиристорами формируют по синхроимпульсам тока, которые задерживают относительно момента окончания полуволны тока на- время t2, причем время задержки ti изменяют от О до П /2, а время задержки ta - от 0 до П, поэтому при исчезновении импульсов управления на одном из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров полуволна

тока через этот тиристор не проходит и. соответственно, синхроимпульс по току, вырабатываемый из сигнала тока, не появляется, а значит, импульс управления другим

тиристором не формируется, тиристор не включается и последующие синхроимпульсы по току не появляются, то есть импульсы управления тиристорами не формируются и тиристоры не включаются. Таким образом,

при исчезновении импульсов управления на одном из двух встречно-параллельно включенных тиристоров ток через них сразу же прекращается, однополярный режим отсутствует, и тиристоры не повреждаются, т.е. повышается надежность управления тиристорами, а значит, и надежность работы сети, Кроме того, прекращение тока через тиристорный ключ при наличии сигнала разрешения позволяет сразу же выявить эту неисправность и принять

меры к ее устранению.

На фиг.1 представлено устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство состоит из встречно-параллельно соединенных тиристоров 1, подсоединенных через реактор 2 к сети 3, датчика 4 напряжения, подсоединенного к сети через, например, фазовращатель 5, нуль-органов 6 и 7 напряжения, выходы которых через дифференцирующие элементы 8 и 9 подсоединены к входам узлов формирования синхроимпульсов напряжения 10 и 11 соответственно, каждый из которых состоит

из RS-триггера 12, S-вход которого является входом узла формирования синхроимпульсов напряжения, R-вход которого подсоединен через дифференцирующий элемент 13 к выходу компаратора 14, первый вход которого подсоединен к источнику напряжения управления Uy, второй вход которого подсоединен к выходу генератора 15 пилообразного напряжения с ключом 16 управления, первый управляющий вход которого подсоединен к выходу RS-триггера 12; датчика 17 тока, подсоединенного к входам нуль-органов 18 и 19 тока, выходы которых через дифференцирующие элементы 20 и 21 соответственно подсоединены к входам узлов 22

и 23 формирования синхроимпульсов тока, каждый из которых состоит из RS-триггера 24, S-вход которого является входом узла формирования синхроимпульсов тока, R- вход которого подсоединен через дифференцирующий элемент 25 к выходу компаратора 26, первый вход которого подсоединен к источнику напряжения управления Uy, а второй - к выходу генератора 27 пилообразного напряжения с ключом 28 управнения, управляющий вход которого подсоединен к выходу RS-триггера 24, двух элементов ИЛИ 29 и 30, первый вход которых подсоединен к выходу узлов формирования синхроимпульсов напряжения 10 и 11 соответственно, а второй - к выходу узлов формирования синхроимпульсов тока, соответственно 22 и 23; выходы элементов ИЛИ 29 и 30 подсоединены через узлы формирования импульсов управления 31 и 32 соответственно к управляющим элементам встречно-параллельно соединенных тиристоров 1; RS-триггера 33, выход которого подсоединен к вторым управляющим входам ключей 16 управления узлов 10 и 11 формирования синхроимпульсов напряжения, S-вход которого является входом разрешение, R-вход которого подсоединен через элемент ИЛИ 34 к дифференцирующим элементам 20 и 21.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии RS-триггеры 12,24 и 33 находятся в состоянии О. Соответственно, управляемые ключи 16 и 28 включены и напряжение на выходе генераторов 15,27 пилообразного напряжения равно нулю. При поступлении разрешающего сигнала Уразр. на S-вход RS-триггера 33 он переходит в состояние Г иэз, однако управляемые ключи 16 удерживаются во включенном состоянии RS-триггерами 12 и напряжение Uis на выходе генератора 15 пилообразного напряжения сохраняется равным нулю. При переходе через нуль сдвинутого на 90 град, синусоидального напряжения Us фазовращателя 5 нуль-орган б переходит из состояния О в состояние 1 Ue и на выходе дифференцирующего элемента 8 появляется синхроимпульс Us, перебрасывающий RS-триггер 12 узла 10 формирования синхроимпульсов напряжения из состояния О в состояние Т Ut2-ro. Управляемый ключ 16 при этом размыкается и на выходе генератора 15 пилообразного напряжения узла 10 формирования синхроимпульсов напряжения появляется нарастающее напряжение Uis-io, которое через время tt достигнув порога срабатывания Uy компаратора 14 узла 10 связи формирования синхроимпульсов напряжения, переводит его из одного состояния в другое, при этом на выходе дифференцирующего элемента 13 появляется синхроимпульс напряжения Ur3-io, сбрасывающий RS-триггер 12 в состояние О, что приводит к замыканию управляемого ключа 16 и возврату генератора 15 пилообразного напряжения узла 10 связи формирования синхроимпульсов напряжения в состояние 0й. Кроме того, синхроимпульсы напряжения Ui3-io проходят через

элемент ИЛИ 29 на выход узла 31 формирования импульсов напряжения, с выхода которого импульс управления U31 с необходимыми параметрами подается на

управляющий электрод первого из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, обеспечивая его включение. Появившаяся в датчике 17 тока положительная полуволна тока +р переводит нуль-орган 19

0 тока в состояние О на время протекания этой полуволны тока, по окончании которой нуль-орган 19 переходит в состояние 1 м на выходе дифференцирующего элемента 21 появляется синхроимпульс U21, сбрасы5 вающий RS-триггер 33 в состояние О, который, удерживая управляемые ключи 16 во включенном состоянии, блокирует работу узлов 10 и 11 формирования синхроимпульсов напряжения. Синхроимпульсы напря0 жения не появляются. Кроме того, синхроимпульс U21 переводит RS-триггер 24 узла 23 формирования синхроимпульсов тока в состояние 1я (напряжение U24-23). Управляемый ключ 28 при этом размыкается и

5 на выходе генератора 27 пилообразного напряжения узла 23 формирования синхроимпульсов тока появляется нарастающее напряжение U27-28, которое через время t2. достигнув порога срабатывания Uy компа0 ратора 26, переводит его из одного состояния в другое, при этом на выходе дифференцирующего элемента 25 появляется синхроимпульс тока U25-23, сбрасывающий RS-триггер 24 в состояние О, что

5 приводит к замыканию управляемого ключа 28 и возврату генератора 27 пшюобразного напряжения узла 23 формирования синхроимпульсов тока в состояние О. Кроме того, синхроимпульсы тока U25-23 проходят через

0 элемент ИЛИ 30 на вход узла 32 формирования импульсов управления, с выхода которого импульс управления U32 с необходимыми параметрами подается на управляющий электрод второго из двух

5 встречно-параллельно соединенных тиристоров 1, обеспечивая его ркяючение. Появившаяся в датчике 17 тока отрицательная полуволна тока -I переводит нуль-орган 18 тока в состояние О на время протекания

0 этой полуволны тока, по окончании которой нуль-орган 18 переходит в состояние 1 и на выходе дифференцирующего элемента 20 появляется синхроимпульс U20, подтверждающий состояние О RS-триггера 33.

5 Кроме того, синхроимпульс U20 переводит RS-триггер 24 узла 22 формирования синхроимпульсов тока в состояние 1 (напряжение U24-22). Управляемый ключ 28 при этом размыкается и на выходе генератора 27 пилообразного напряжения узла 22 формирования синхроимпульсов тока появляется нарастающее напряжение U27-22, которое через времяt2, достигнув порога срабатывания Uy компаратора 26, переводит его из одного состояния в другое, при этом на выходе дифференцирующего элемента 25 появ- ляется синхроимпульс тока U25-22, сбрасывающий RS-триггер 24 всостояние О, что приводит к замыканию управляемого ключа 28 и возврату генератора 27 пилообразного напряжения узла 22 формирования синхроимпульсов тока в состояние О. Кроме того, синхроимпульсы тока U25-22 проходят через элемент ИЛИ 29 на вход узла 31 формирования импульсов управления, с выхода которого импульс управления с необходимыми параметрами подается на управляющий электрод первого из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров 1, обеспечивая его включение. Далее процессы идут аналогично.

При появлении неисправности в одном из двух каналов управления, например, в первом, тиристор, пропускающий положительную полуволну тока, не включается, и нуль-орган 19 тока сохраняет свое состояние равным 1й. Период напряжения на его выходе отсутствует и на выходе дифференцирующего элемента 21 синхроимпульс U21 не появляется. RS-триггер 24 узла 23 формирования синхроимпульсов тока сохраняет состояние О, управляемый ключ 28 остается замкнутым, напряжение U27 на выходе генератора пилообразного напряжения остается равным О. Компаратор 26 своего состояния не изменяет, перепад напряжения на его выходе отсутствует и синхроимпульс U25-23 не появляется, т.е. импульс управления

Кзг на выходе узла 32 формирования импульсов управления не появляется и тиристор, через который должна протекать отрицательная полуволна тока, не включается. То есть ток через встречно-параллельно соединенные тиристоры прекращается сразу же после появления неисправности.

Формула изобретения Способ управления в,стречно-парал- лельно соединенными тиристорами, подсоединенными к сети переменного напряжения через реактор, изменение величины тока которого осуществляют путем изменения временного положения импульсов управления тиристорами, отличающийся тем, что,

с целью повышения надежности в работе сети переменного напряжения за счет повышения надежности управления тиристорами, после появления сигнала разрешения только первый импульс управления тиристорами формируют по синхроимпульсу напряжения, который задерживают относительно максимума напряжения сети на время ц, а все последующие импульсы управления тиристорами формируют по синхроимпульсам тока, которые задерживают относительно момента окончания полуволны тока через тиристор на время t2, причем время задержки ц изменяют от 0 до П /2. а время задержки изменяют от 0 до П.

о

CM

tD

тРО

г

Сущность изобретения: после получения сигналов разрешения все, кроме первого, импульсы управления формируются по синхроимпульсам тока, поэтому при исчезновении импульсов управления на одном из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров полуволна тока через этот тиристор не проходит и, соответственно, синхро- импульс.по току, вырабатываемый из сигнала тока, не появляется, а значит, импульс управления другим тиристором не формируется, тиристор не включается, и последующие синхроимпульсы по току не появляются и тиристоры не включаются. 2 ил. сл

2

/г

г

. -TJ fB