Устройство для выравнивания и регулирования тока мощного реверсивного 12-пульсного тиристорного преобразователя Советский патент 1981 года по МПК H02P5/06 H02M7/12 

1

Изобретение относится к управлению электрическими генераторами и предназначено для использования в мощных реверсивных.тиристорных электроприводах достоянного тока металлургической, горнорудной и других отраслей промышленности, у которых тиристорный преобразователь выполняется по эквивалентной 12-фазной схеме выпрямления, образованной путем параллельного соединения трехфазных мостовых, питающие напряжения которых имеют фазовый сдвиг-друг относительно друга в 30 эл.град.

Устройство служит для выравнивания токов параллельно работающих мостов, а также для регулирования тока реверсивного преобразователя с раздельным управлением выпрямительных

групп.

Силовые цепи мощных тиристорных преобразователей по соображениям технико-зкономического порядка выполняются с минимальным количеством сильноточных коммутационных и других аппаратов, для защиты от перегрузок устанавливают один быстродействующий выключатель на выходе, а реакторы фильтрации-выравнивания токов используют также для ограничения аварийных токов в контурах возможных внутренних Коротких замыканий. Преобразователи, отвечающие таким требованиям, представляют собой парал.лельно включенную через разнесенные между разноименными полюсами нагрузг ки реактора пару трехфазных тиристорных мостов одного направления тока, питающихся от трансформаторов с различными группами вторичных обмоток,и встречно включенной ей через те же реакторы другой пары мостов противоположного направления тока, соединеннь1х с упомянутьми трансформаторами, причем мосты, принадлежащие одному трансформатору (включенные встречно друг другу , управляются своими фазосдвигающими устройствами. 3 Поскольку характеристики фазосмеН1ающих Устройств неидентичны параметры силовых цепей и вторичные напряжения трансформатсров различны, то возникает необходимость выравнивания токов параллельно работающих мостов, .для чего предназначено предлагаемое устройство. Известны устройства для выравнивания и регулирования нагрузок (токов) параллельно работающих объектов например электродвигателей постоянного тока, состоящие из измерительных шунтов в каждой из контролируемых цепей, датчиков к ним и дифференциал ного усилителя, на котором вьщеляется и усиливается разностный сигнал, воздействующий затем на каналы управ ления объектами по принцину обратной связи. Полярность обратной связи в каждом канале выбирается такой, чт.обы свести разность нагрузок (токов ) к нулю СП и C2il. Наиболее близким к .предла гаемому является устройство для выравнивания к регулирования тока мощного реверсивного 12-пульсного тиристорного преобразователя, .состоящее из , параллельно включенной через соединенные с разноименными вьшодами дл подключе ния нагрузки фильтровые реакторы пары трехфазных мостов,подключенных к тран форматорам с различными группами обмоток, и встречно включённой ей 4etрез те же. реакторы другой пары мое- тов, и содержащее измерительные шунты с датчиками, регулятор тока элект родвигателя, дифференциальный усилитель, каналы управления фазосдвигающими устройствами мостов, первый из которых соединен с этим усилителем непосредственно, второй - через инвертор, а их объединенные входы - с регулятором VoKa t2j. Недостаток известного устройства з.аключается в том, что поскольку выравнивание токов должно осуществлять ся для каждой пары параллельно работающих тиристорных мостов, то требуется четыре индивидуальных измерительных шунта,четыре датчика к ним и два канала выравнивания,что усложняет силовые цепи и систему управления ив конечном счете снижает надежность ра боты электропривода в целом.Кроме то гоjтребуется специальное логическое переключающее устройство,вводящее в работу соответствующий канал выраяии .4 вания фактически проводящей ток пары мостов, что также усложняет устройство и снижает его надежность. Цель изобретения - упрощение и повьшение надежности. Указанная цель достигается тем, что в реверсивном 12-пульсном тиристорном преобразователе, состоящем из параллельно включенной через соединенные с разноименными выводами для подключения нагрузки фильтровые реакторы пары тиристорных мостов, подключенных к трансформаторам с различными группами обмоток, и встречно включенной ей через те же реакторы другой пары мостов, и содержащем измерительные шунты с датчиками, регулятор то,ка электродвигателя, дифференциальный усилитель, каналы управления фазосдвигающими устройствами fiocTOB, первый из которых соединен с этим усилителем непосредственно, второй через инвертор, а их объединенные входы - с регулятором тока, измерительные щунты включены последовательно с фильтровыми реакторами,а выходы их датчиков соединень со входами дифференциального усилителя через звенья вьщеления модуля. На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.. Реверсивный 12-пульсный тиристорный преобразователь образуют работающие параллельно пары тиристорных мостов 1 и 2 одного направления тока, встречно включенные им мосты 3 и 4 противоположного направления тока, соединеннь1е с нагрузкой через разнесенные между ее разноименными полюсами реакторы5 и 6 и питающие трансформаторы 7 и 8 с фазовым сдвигом вторичных напряжений в 30 эл.град. Нагрузкой преобразователя является якорь электродвигателя 9, включенный через быстродействующий выклюЧ тель 10. Пары тиристоных мостов, принадлежащие одному из трансформаторов и включенные встречно к нагрузке, т.е. 1 и 4 и 2 и 3 управляются от фазосдвигающих устройств 11 и 12 соответственно. Поскольку управление выпрямительными группами раздельное, то если, например, в работе находятся мосты 1 и 2, то мосты 3 и 4 противоположного направления тока заперты снятием управляющих импульсов и нао5борот (с .оответствующие элементы на схеме не показаныj. Фазосмещающие устройства управля ются операционными усилителями 13 и 14 на объединенные входы которых резисторы 15 и 16 - поступает с рег лятора 17 тока якоря электродвигателя, а на два других - резисторы 18 и 19 - равные и прфтивоположные по знаку (благодаря инвертору 20 знака сигналы из схемы выравнивания токов параллельно работающих мостов, описанной ниже. Собственно регулятор I7 тока якоря интегрально пропорционального действия (RC-цепочка в обратной связи, на его входе установлен усилитель 21, выделяющий ошибку между заданным и фактическим значением якорного тока. Задание тока якоря осуществляетс из системы автоматического регулирова ния электропривода 22, например, от регулятора скорости электродвигателя фактическое снимается с операционного усилителя 23. Эти сигналы срав.ниваются на входах усилителя 21 (резисторы 24 и 25). Для ограничения скорости нарастания тока якоря по управляющему воз-т действию в обратной связи усилителя 21 установлен ограничитель 26 его выходного напряжения. Отличительной особенностью устрой ства является предлагаемая схема включения измерительных шунтов 27 и 28, схемы выравнивания токов мостов, согласнокоторой они устанавливаются последовательно с реакторами 5 и 6 (фильтровыми). .Однако информация снимаемых с шунтов сигналов не может непосредственно использоваться в схеме выравнивания ввиду ее неоднозначности, поскольку каждый из шунтов обтекается токами тиристорных мостов, управляемых различными фазосдвигающими устройствами. Например, шунт 28 может обтекаться токами мостов 1и 3,управляемых от устройст П и 12. Аналогичная ситуация имеет место и для шунта 27. Поэтому в схеме выравнивания информация снимаемых с измерительных шунтов сигналов пред варительно обрабатывается звеньями 29 и 30, которые выделяют модуль поступающего на их вход сигнала (зве но 30 также обращает знак сигнала на противоположный), т.е. снимаемый с датчиков 31 и 32, усиливающих сиг774налы шунтов 27 и 28 с потенциальной развязкой цепей. Выходные напряжения звеньев 30 и 31, пропорциональные модулям токов находящейся в работе пары мостов 1 и 2 либо 3 и 4 (неработающая пара заперта снятием управляющих импульсов , алгебраически сравниваются и усиливаются дифференциальным усилителем 33 схемы выравнивания токов (входные резисторы 34 и 35). Выработанный этим усилителем сигнал выравнивания подается на вход 19 усилителя 14, а инвертированный - на вход 18 усилителя 13, которые как указано выше управляют фазосдвигающими устройствами 11 и 12. Сигнал усилителя 33 способствует уменьшению разности токов параллельно работающих мостов I и 2 (или 3 и 4) . Благодаря .интегральным свойствам усилителя 33 (RC- цепь в его обратной связи ) выравнивание токов происходит-с ошибкой, близкой к нулю. к датчикам 31 и 32 также подключен суммирующий усилитель 23 (через входные резисторы 36 и 27) , в связи с чем его выходное напряжение пропорционально сумме токов мостов I и 2 или 3 и 4 или что тоже току электродвигателя 9. Выход усилителя 23 соединен с ;регулятором 21 тока через резистор 25, чем обеспечивается введение сигнала отрицательной обратной связи по току электродвигателя. Устройство работает следующим обт разом.. Допустим, что мосты 1 и 2 работают в выпрямительном режиме. При этом полярности напряжений элементов схемы следующие Ui-b OiiJbiu3i ° . т.е. на объединенных входах 15 и 16 усилителей 13 и 14 напряжение положительно. Допустим также, что ток моста 1 превышает ток моста 2, т.е. 0,Q , следовательно, lUjgl , Б силу последнего напряжение дифференциального усилителя 33 будет положительным Ua,Clt Следовательно, сигнал этого усилителя .складьшается с сигналом регулятора 17 тока на входе усилителя 14 и вычитается из сигнала регулятора тока на входе усилителя 13 (благодаря инвертору 20/. Это приводит к увеличению напряжения моста 2 и уменьшению напряжения моста 1 и в конечном счете - к выравниванию их токов.

Если же ток моста 1 станет меньше, чем моста 2, то выравнивание токов произойдет аиалоп гчно описанно.му выше.

В инверторном режиме вступают в работу тиристорные мосты 3 и 4. Причем напряжение из системы электропривода 22 становится отрицательным , напряжение усилителя 23 - положительным при этом имеет место следующее соотношение Ояп |Unft| Тогда напряжения .прочих элементов схемы становятся следующей полярнрс™ iMM lf -( Допустим теперь, что ток моста 3 больше, чем

моста 4, T.e.U,7Uj Тогда Ua.jrO, и сигнал усилителя 33 складьшаясь с сигналом регулятора 17 тока на входе усилителя 14 и вычитаясь на входе усилителя I3, приводит к увеличению напряжения инвертора 3 и уменьшению напряжения инвертора 4, что приводит к выравниванию токов этих мостов.

Наконец, в вьшрямительном режиме противоположного направления тока работают мосты 3 и 4 и имеют место следующие соотношенияио А 0 ;0( ; ,0 ; Если ток моста 3 больше, чем ток моста 4, то

Ьо J 19 напряжение усилителя 14 увеличивается, усилителя 13 уменьшается, вследствие чего снижается напряжение моста 3 и растет напряжение моста 4, а это в свою очередь приводит выравниванию токов мостов 3 и 4. Аналогична работа устройства в инверторном режиме мостов 1 и 2.

Таким образом, сокращается вдвое число шунтов, датчиков к ними каналов выравнивания тока, благодаря чему ynpouJaeTcfl схема предлагаемого

886177а

устройства и повышается его надежность ,

S Формула изобретения

Устройство для выравнивания и регулирования тока мощного реверсивного 1 2-пульсного тиристорного преобразователя, состоящего из параллельно включенной через соединенные с разноименными выводами для подключения . нагрузки фильтровые реакторы пары трехфазных мостов, подключенных к

5 трансформаторам с различными группами обмоток, и встречно включенньк ей через те же реакторы другой пары мостов и содержащее измерительные шунты с датчиками, регулятор тока

0 электродвигателя, дифференциальный усилитель, каналы управления фазосдвигающими устройствами мостов,первый из которых соединен с этим усилителем непосредственно, второй.$ через инвертор, а их объединенные

входы - с регулятором тока, о т л и. чающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, измерительные шунты включены последовательно с фильтровьми реакторами, а выходы их датчиков соединены со входами дифференциального усилителя через звенья выделения модуля. Источники информации,

, принятые во внимание при экспертизе

1.Филатов А. С. Электропривод и автоматизация реверсивных станов холодной прокатки. М., Металлургия, 1973, с. 118-М9.

2.Перельмутер В. М. и др. Тирис-j торные электроприводы прокатных станов. М., Металлургия, 1978, с. 8485, рис.30.