Датчик состояния вентилей реверсивного тиристорного преобразователя Советский патент 1993 года по МПК H02H7/12 

х|

00 V СО О СА

О)

напряжения, при этом в каждом канале выходы выпрямительных мостов соединены с входами входных блоков управления, выходами подключенных к первым обмоткам трансформаторов, вторые обмотки которых связаны с входами блоков, а третьи обмотки - с входами блоков коммутации, выходами подключенными к генератору 45 прямоугольных импульсов, причем первые выходы блоков согласования с нагрузкой соединены с положительным выводом источника питания, а третьи выходы - с отри- ца тельны м выводом источника питания, вторые выходы блоков, первого., третьего и пятого каналов подключены к первым входам схем Ни ИЛИ, вторые входы которых

соединены со вторыми выходами блоков второго, четвертого и шестого каналов контроля, второй выход блока седьмого канала контроля соединен с выходом схемы ИЛИ и образует выход датчика состояния вентилей по парам, выход схемы И образует выход датчика состояния каждого вентиля. Данное изобретение позволяет увеличить достоверность контроля состояния вентилей при одновременном уменьшении времени задержки контроля при изменении проводимости, при больших углах управления (в режиме прерывистых токов) и при кратковременном отключении питающей сети и при ее аварийных изменениях ниже допустимого уровня. 4 ил.

Датчик состояния вентилей реверсивного тиристорного преобразователя содержит семь каналов контроля, состоящих из выпрямительных мостов, первый, третий и пятый из которых через ограничительные резисторы соединены с выводами для подключения к соответствующим фазам питающего напряжения и к выводу для подключения к одному из выходных зажимов преобразователя, а второй, четвертый и шестой выпрямительные мосты соединены через ограничительные резисторы с указанными выводами для подключения к соответствующим фазам питающего напряжения и с выводом для подключения к другому выходному зажиму преобразователя, входы седьмого выпрямительного моста через ограничительные резисторы подключены к фазам питающего Ј (Л С

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля состояния вентилей,

Известен датчик состояния вентилей реверсивного тйристорного преобразователя, содержащий датчик напряжения и триггер, снабженный транзистбрами и резисторами по числу тиристоров катодных групп реверсивного тйристорного преобразователя, транзисторным ключом, в качестве датчика напряжения применен магнитно-транзисторный автогенератор с двумя выходными обмотками и одним коллекторным выходом, а в качестве триггера - D-триггер.

Недостатком этого датчика является невозможность контроля состояния вентилей при аварийных изменениях или отключениях напряжения питающей сети.

Известно также устройство для контроля состояния вентилей преобразователя, содержащее генератор повышенной частоты, трансформатор с входной и подмагничи- вагощей обмотками, входная обмотка которого соединена с выходом генератора повышенной частоты через ограничитель напряжения и шунтирована конденсатором, формирователь информационных импульсов, выполненный по схеме двухкаскадного усилителя с истоковым повторителем во входном каскаде, и формирователь стробирующих импульсов.

Недостатком данного технического решения является необходимость пропускания силового тока контролируемого вентиля через одну из обмоток измерительного трансформатора, что приводит к резкому увеличению его габаритов (особенно в силовых преобразователях на 200 А и более) и

сложностью изготовления силовой части преобразователя,

Наиболее близким техническим решением, которое может быть принято за про-.

тотип, является датчик состояния вентилей реверсивного тйристорного преобразователя, содержащий шесть каналов контроля, состоящих из выпрямительных мостов, первый, третий и пятый из которых через ограничительные резисторы соединены с выводами для подключения к соответствующим фазам питающего напряжения и к выводу для подключения к одному из выходных зажимов преобразователя, а второй, четвертый и шестой соединены через ограничительные резисторы с указанными выводами для подключения к соответствующим фазам питающего напряжения и с выводом для подключения к другому

выходному зажиму преобразователя.

. Недостатком его является невозможность контроля состояния вентилей преобразователя при больших углах управления (в зоне прерывистых токов) и большое время

задержки между изменением состояния контролируемого вентиля и изменением со- стояния датчика (десятки мкс).

Целью изобретения является увеличение достоверности контроля состояния вентилей при одновременном уменьшении времени задержки контроля при изменении проводимости вентилей.

Поставленная цель достигается тем, что датчик состояния вентилей реверсивного

тйристорного преобразователя, содержащий шесть каналов контроля, включающих в себя выпрямительные мосты, первый, третий и пятый из которых через ограничительные резисторы соединены с выводами для подключения к соответствующим фазам питающего напряжения и к выводу для подключения к одному из выходных зажимов преобразователя, а второй, четвертый и шестой соединены через ограничительные резисторы с указанными выводами для подключения к соответствующим фазам питающего напряжения и с выводом для подключения к другому зажиму преобразователя, шесть элементов гальванической развязки, дополнительно снабжен генератором прямоугольных импульсов, элементом ИЛЙ-НЕ, элементом И-НЕ и седьмым каналом контроля, включающим в себя три дополнительных ограничительных резистора, трехфазный выпрямительный мост, входной блок управления, элемент гальванической развязки, блок согласования с нагрузкой и блок коммутации. а в каждый с первого по шестой канал контроля введены блок управления, блок согласования с нагрузкой и блок коммутации, причем каждый из блоков управления включает в себя три резистора, транзистор, выпрямительный мост, каждый из блоков согласования с нагрузкой включает в себя выпрямительный мост, конденсатор, два резистора, транзистор, а каждый из элементов гальванической развязки выполнен в виде трансформатора с тремя обмотками, при этом выходы выпрямительных мостов каждого канала контроля подключены к первым выводам первого и второго резисторов своего входного блока управления, второй вывод первого резистора подключен к базе транзистора и первому выводу третье- то резистора, второй вывод которого подключен к второму выводу второго резистора и эмиттеру транзистора, коллектор и эмиттер транзистора через выпрямительный мост подключен к обмотке управления соответствующего трансформатора, первичная обмотка каждого трансформатора через соответствующий блок коммутации подключена к выходу генератора прямоугольных импульсов, выполненного с комплементарной парой на выходе, вторичная обмотка каждого трансформатора подключена ко входу выпрямительного моста блока согласования с нагрузкой, выход которого через параллельно включенный конденсатор и первый резистор подключен к базе и эмиттеру транзистора, коллектор которого через второй резистор подключен к одной шине питания, а эмиттер- к другой шине питания, коллекторы транзисторов, блоков согласования с нагрузкой первого,третьего, пятого каналов контроля соединены с первыми входами элемента И-Н.Е и элемента ИЛИ- НЕ, коллекторы транзисторов блоков согла10

15

20

25

30

35

0

5

0

5

сования с нагрузкой второго, четвертого и шестого канала контроля соединены с вторыми входами И-НЕ и элемента ИЛИ-НЕ., коллектор транзистора блока согласования с нагрузкой седьмого канала контроля соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ. входы выпрямительного моста седьмого канала контроля через соответствующие дополнительные ограничительные резисторы соединены с выводами для подключения к фазам питающего напряжения, выход элемента ИЛИ-НЕ использован в качестве выхода датчика состояния попарно работающих вентилей, а выход элемента И-НЕ использован в качестве выхода датчика состояния каждого работающего вентиля.

Данное изобретение обладает следующими отличительными признаками:

1) Оптронные развязки, используемые в прототипе, не допускают большого диапазона изменения входного тока, и в режиме прерывистых токов тиристорного преобразователя (при больших углах управления вентилями) уровень напряжения на закрытом вентиле в момент его открытия мало отличается от уровня напряжения на открытом вентиле, что не идентифицируется опт.ронной развязкой, входной ток которой рассчитывается из условия максимального

: напряжения на закрытом вентиле. Предложенная схема датчика позволяет надёжно идентифицировать состояние вентиля и в зоне прерывистых токов, так как она допускает большой диапазон изменения входных токов (напряжений).

2) Оптронные развязки (особенно на напряжение развязки 1000 В и более) имеют время переключения, достигающее десятков мкс, и момбнт включения вентиля и изменение состояния датчика разнесены во времени на десятки мкс. то есть схема, представленная в прототипе, за это время не идентифицирует состояние вентилей. Предложенная схема при частоте коммутации генератора прямоугольных импульсов равной 500 кГц, изменяет состояние датчика при изменении состояния вентиля макси-- мум через.2 мкс. причем при росте напряжения развязки (что особенно важно в высоковольтном тиристорном преобразователе) это время не изменяется, в отличие от прототипа, где оно растет. :

На фиг.1 приведена структурная схема датчика состояния: на фиг.2 - принципиальная схема входного блока управления: на фиг.З - принципиальная схема блока согласования с нагрузкой; на фиг.4 - принципиальная схема блока коммутации.

Датчик состояния вентил ей реверсивного тиристорного преобразователя (фиг.1)

содержит шесть каналов контроля 1-6, включающих в себя выпрямительные мосты, первый, третий и пятый из которых через ограничительные резисторы 8-10 соединены с выводами для подключения к соответствующим фазам питающего напряжения и к выводу для подключения к одному из выходных зажимов преобразователя, а второй, четвертый и шестой соединены через ограничительные резисторы 11-13 с указанными выводами для подключения к соответствующим фазам питающего напряжения и с выводом для подключения к другому выходному зажиму преобразователя, шесть элементов гальванической развязки , генератор 45 прямоугольных импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 47, элемент И-ЫЕ 46 и седьмой канал контроля 7, включающий в себя три дополнительных ограничительных резистора 14-16, трехфазный выпрямительный мост 7, входной блок управления 23, элемент 30 гальванической развязки, блок 37 согласования с нагрузкой и блок 44 коммутации, а в каждый с первого по шестой канал контроля введены блок управления 17-22, блок согласования с нагрузкой 31-36 и блок коммутации 38-43, причем каждый из блоков управления (фиг.2) включает в себя три резистора 48-50, транзистор 51, выпрямительный мост 52, каждый из блоков согласования с нагрузкой (фиг.З) включает в себя выпрямительный.мост-53, конденсатор 54, два резистора 55 и 56, транзистор 57, а каждый из элементов гальванической развязки выполнен в виде трансформатора 24- 26 с тремя обмотками, при этом выходы выпрямительных мостов каждого канала контроля подключены к первым выводам первого 48 и второго 49 резисторов своего входного блока управления, второй вывод первого резистора 48 подключен к базе транзистора 51 и первому выводу третьего резистора 50, второй вывод которого подключен к второму выводу второго резистора 49 и эмиттеру транзистора 51, коллектор и эмиттер транзистора 51 через выпрямительный мост 52 подключены к обмотке управления W1 соответствующего трансформатора, первичная обмотка W3 каждого трансформатора через соответствующий блок комму- тации (фиг.4) подключена к выходу генератора 45 прямоугольных импульсов, выполненного с комплементарной парой на выходе, вторичная обмотка W2 каждого трансформатора подключена к входу выпрямительного моста 53 блока согласования с нагрузкой (фиг.З), выход которого через параллельно включенный конденсатор 54 А первый резистор 55 подключен к базе и эмиттеру транзистора 57, коллектор которого

через второй резистор 56 подключен к одной шине питания, а эмиттер - к другой шине питания, коллекторы транзисторов 57. блоков согласования с нагрузкой первого

31, третьего 32 и пятого 33 каналов контроля соединены с первыми входами элемента И- НЕ 46 и элемента ИЛИ-НЕ 47, коллекторы транзисторов блоков согласования с нагрузкой второго 34, четвертого 35 и шестого канала контроля 36 соединены с вторыми входами элемента И-НЕ 46 и элемента ИЛИ- НЕ 47, коллектор транзистора 57 блока согласования с нагрузкой седьмого канала контроля 37 соединен с выходом элемента

ИЛИ-НЕ 47, входы выпрямительного моста 7 седьмого канала контроля через соответствующие дополнительные ограничительные резисторы 14, 15, 16 соединены с выводами для подключения к фазам питающего напряжения А, В, С, выход-элемента ИЛИ-НЕ 47 использован в качестве выхода датчика состояния попарно работающих вентилей, а выход элемента И-Н Е 46 использован в качестве выхода датчика состояния

каждого работающего вентиля.

Датчик работает следующим образом. Датчик состояния предназначен для контроля прохождения тока через вентили

силового выпрямительного моста в трехфазном тиристорном преобразователе. В данной схеме контролируется прохождение тока через два одновременно открытых вентиля выпрямительных мостов 1, 4,3, 6, 5, 2

(выход схемы 47 ИЛИ-НЕ), либо каждый открытый вентиль выпрямительных мостов 1, 2, 3, 4, 5, 6 (выход схемы 46 И-НЕ).

В исходном состоянии, когда вентили силового выпрямительного моста не открыты, напряжения фаз А, В, С через выпрями-, тельные мосты 1...6 поступают на входы входных блоков управления 17...22 и открывают транзисторы 51 (фиг.2), которые через диодную сборку 52 формируют низкоомную

цепь обмотки W1 трансформаторов 24...29, тем самым переводя сердечники трансформаторов в режим глубокого насыщения, при котором напряжение коммутации от блоков коммутации 38, 39,40,41.42,43. 44собмотки W3 не передается на обмотку W2. При этом на выходе диодной сборки 53 (фиг.З) блоков согласования с нагрузкой 31, 32, 33, 34, 35, 36 устанавливается уровень напряжения логического О и транзистор 57 надежно закрывается, и на выходе блока согласования с нагрузкой устанавливается уровень логической 1, который поступает на логические схемы 46 и 47, устанавливая их выходы в состояние логического О, что сигнализирует о закрытом состоянии-силовых вентилей выпрямительного моста. При прохождении тока через два одновременно открытых вентиля выпрямительных мостов, например 1, 4,все элементы фиг, 1,2,3 переходят в инверсное состояние и на выходе датчика (выход схемы 47 ИЛИ-НЕ) появляется уровень логической 1, что сигнализирует об открытом состоянии вентилей выпрямительного моста.

При подаче напряжения сети на входы А, В, С седьмого канала контроля, на выходе выпрямительного моста 7 появляется напряжение уровня логической 1, которое с помощью блока 23 переводит сердечник трансформатора 30 в режим глубокого насыщения и на выходе блока 37 согласования с нагрузкой появляется уровень логической 1, которое дает разрешение на работу логики 47, при кратковременном пропадании напряжения сети или аварийных изменениях ниже допустимого уровня, на выходе блока 37 появляется напряжение уровня логического О, которое запрещает работу схемы 47.

Таким образом, изобретение позволяет увеличить достоверность контроля состояния вентилей при одновременном уменьшении времени задержки контроля при изменении проводимости, при больших углах управления (в режиме прерывистых токов) и при кратковременном отключении питающей сети и при ее аварийных изменениях ниже допустимого уровня.

Формула изобретения Датчик состояния вентилей реверсивного тирйсторного преобразователя, содержащий шесть каналов контроля, включающих в себя выпрямительные мосты, первый, третий и пятый из которых через ограничительные резисторы соединены с выводами для подключения к соответствующим фазам питающего напряжения и к выводу для подключения к одному из выходных зажимов преобразователя, а второй, четвертый и шестой соединены через ограничительные резисторы с указанными выводами для подключения, к соответствующим фазам питающего напряжения и с выводом для подключения к другому выходному зажиму преобразователя, шесть элементов гальванической развязки, отличающийся тем, что, с целью увеличения достоверности контроля состояния вентилей при одновременном уменьшении времени задержки контроля при изменении проводимости вентилей, он дополнительно снабжен генератором прямоугольных импульсов, элементом ИЛИ-НЕ, элементом И-НЕ и седьмым каналом контроля, включающим в себя три дополнительных ограничительных резистора, трехфазный выпрямительный мост, входной блок управления, элемент гальванической развязки, блок согласования с нагрузкой и блок коммутации, а в каж- 5 дый с первого по шестой каналы контроля введены блок управления, блок согласования с нагрузкой и блок коммутации, причем каждый из блоков управления включает в себя три резистора, транзистор, выпрями0 тельный мост, каждый из блоков с нагрузкой включает в себя выпрямительный мост, конденсатор, два резистора, транзистор, а каждый из элементов гальванической развязки выполнен в виде трансформатора с тремя об5 мотками, при этом выходы выпрямительных мостов каждого канала контроля подключены к первым выводам первого и второго резисторов своего входного блока управления, второй вывод первого резистора под0 ключей к базе транзистора и первому выводу третьего резистора, второй вывод которого подключен к второму выводу второго резистора и эмиттеру транзистора, коллектор и эмиттер транзистора через вы5 прямительный мост подключен к обмотке управления соответствующего трансформатора, первичная обмотка каждого трансформатора через соответствующий блок коммутации подключена к выходу renepato0 pa прямоугольных импульсов, выполненного с комплементарной парой на выходе, вторичная обмотка каждого трансформатора подключена к входу выпрямительного моста блока согласования с нагрузкой, выход кото5 рого через параллельно включенный конденсатор и первый резистор подключен к базе и эмиттеру транзистора, коллектор которого через второй резистор подключен к одной шине питания, а эмиттер - к другой шине

0 питания, коллекторы транзисторов, блоков согласования с нагрузкой первого, третьего, пятого каналов контроля соединены с пер- выми входами элемента И-НЕ, коллекторы транзисторов блоков согласования с нагруз5 кой второго, четвертого и шестого каналов контроля соединены с вторыми входами элемента И-НЕ и элемента ИЛИ-НЕ. коллектор транзистора блока согласования с нагрузкой седьмого канала контроля соединен

0 с выходом элемента ИЛИ-НЕ, входы выпрямительного моста седьмого канала контроля через соответствующие дополнительный ограничительные резисторы соединены с выводами для подключения к фазам питаю5 щего напряжения, выход элемента ИЛИ-НЕ использован в качестве выхода датчика состояния попарно работающих вентилей, а выход элемента И-НЕ использован в качестве выхо- да датчика состояния каждого работающего вентиля.

Фиг. 2

Ъя.З

0%j$