Устройство для контроля переменного тока тиристорного преобразователя Советский патент 1981 года по МПК G01R19/25 G01R15/06 H02M5/10 

Изобретение относится к устройствам преобразования энергии переменного тока и может быть использовано, в частности, для измерения входных токов реверсивных трехфазных тиристорных выпрямителей и тиристорных преобразо вателей частоты с непосредственной связью. Контроль входных токов тиристорных преобразователей необходим для обеспечения защиты преобразователя в аварийных режимах. Кроме того, поскольку суммарный входной и выходной токи реверсивного выпрямителя равны датчики входного тока используются для контроля токов нагрузки выпрямителя или фазных выходных токов преобразователя частоты с непосредственной связью. Известен датчик переменного тока низкой частоты, содержащий два ферромагнитных сердечника, общие первичные и раздельные вторичные обмотки 1. Недостатком зтого датчика переменного тока является невозможность использования его для измерения токов высокой частоты, во вторичных обмотках при изменении направления тока в первичной обмотке возникают перенапряжения, что приводит к потере информации. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик переменного тока низкой частоты, содержащий два трансфорь матора тока, вторичные обмотки которых вклюмспы послсдовзтсльно-встре шо через источник переменного напряжения и два сопротивления нагрузки, точка соединения которых соединена со средней точкой последовательно соединенных источников постоянного напряжения, защунтированных каждый емкостью. Между началами вторичных обмоток трансформаторов тока включены две пары диодов. Средняя точка пары диодов, соединенных анодами, подключена к отрицательной клемме первого источника постоянного напряжения. Средняя точка пары диодов, соединенных катодами, подключена к положительной клемме второго источника постоянного напряжения. Когда измеряемый ток имеет неизменную полярность, данное устройство работает как обычный трансформатор постоянного тока. При изменении полярности измеряемого тока, на время перемаишчивания 3 . сердечников трансформаторов вступают в работу емкости. Через них протекают токи вторичных обмоток трансформаторов 2. Недостатком данного устройства является его громоздкость. Для замера одного тока требуется минимум два трансформатора тока и дополнительные источники постоянного и перемеьгаого напряжения. Соответственно для замера трехфазной системы входных токов преобразователя требуется минимум шесть трансформаторов тока и громоздкие источники питания (потребляющие достаточно большую мощносттн). Кроме того, при изменении полярности измеряемого тока в выходном сигнале данного устройства появляется кратковременный провал до нуля при ненулевых значениях измеряемого тока. Целью изобретения является повышение точности контроля тока. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля переменного тока тиристорного преобразователя, содержащее тран сформатор тока, выпрямительный мост, источник ограничивающего напряжения и нагрузочный резистор, введены диод, блок управления, ключ, при этом вьшоды вторичной обмотки трансформатора тока подсоединены ко входной диагонали вьшрямительного моста, первый вывод выходной диагонали которого подключен через нагрузочный резистор к общей точке, а второй вывод - к первой входной клемме блока управления и к первому выводу ключа, параллельно которому включена депь из последовательно соединенных диода, и источника ограничивающего напряжения, второй вывод ключа подсоединен к общей точке, а управляющий вход ключа соединен с выходной клеммой бло ка управления, вторая, третья и четвертая вход ные клеммы которого соединены с соответствующими выходами тиристорного преобразователя. Блок управления вьшолнен на элементе НЕ, элементе ИЛИ, двух элементах И, нуль-индикаторе, триггере, выход которого соединен с выходной клеммой, блока управления, вторая входная клемма которого соединена с первым входом первого элемента И, а третья входная клемма - со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым вхо дом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертой входной клеммой блока управления, выход элемента ИЛИ соединен со входом элемента НЕ и с первым входом втор го элемента И, ко второму входу которого подключен выход нуль-индикатора, вход которого соединен с первой входной клеммой бло ка управления, выход второго элемента И со. единен с первым входом триггера, со вторым входом которого соединен выход элемента НЕ На чертеже представлена структурная схема устройства для контроля переменного тока тиристорного преобразователя . Устройство содержит тиристорный преобразователь 1, трансформатор тока 2, установленный на одной из входных шин преобразователя (на остальных шинах устанавливаются такие же датчики), выпрямительтгй мост 3, нагрузочный резистор 4, резистор 5, ключ 6, диод 7, источник ограничивающего напряжения 8, блок управления 9, в состав которого входят триггер 10, элемент НЕ 11, элемент-ИЛИ 12, элементы И 13 и 14, нуль-индикатор 15. Устройство работает следующим образом. Когда по первичной обмотке трансформатора тока 2 протекает измеряемый ток, устройство работает в режиме контроля. Ключ 6 замкнут, выпрямленный ток вторичной обмотки трансформатора тока 2 протекает по цепи: резистор 5, ключ 6, нагрузочный резистор 4. Падение напряжения на нагрузочном резисторе 4 используется в качестве выходного сигнала. Напряжением, падающим на резисторах 4 и 5 при протекании измерительного тока, сердечник трансформатора тока 2 намагничивается. При исчезновении измеряемого тока сердечник размагничивается. Интервалы протекания измеряемого тока по первичной обмотке трансформатора (120° периода питающей сети) чередуются с интервалами (60° периода питающей сети) отсутствия тока. Кроме того, существуют бестоковые паузы при переключении групп тиристоров. Если цепь протекания вторичного тока трансформатора тока 2 при размагничивании та же, что и при измерении тока, размагничивающим напряжением также будет падение напряжения на резисторах 4 и 5. В этом случае размагничивающее напряжение мало, так как его величина определяется величиной тока намагничивания трансформатора ока и сердечник не успевает полностью размагничиваться за время бестоковой паузы. Поэтому, в предлагаемом устройстве, когда измеряемый ток равен нулю, а на тиристоры данной фазы не подаются открьшающие их сигналы управления, ключ 6 размыкается. Под действием ЭДС вторичной обмотки трансформатора тока 2, возникающей при размагничивании сердечника, открывается диод 7, ток протекает по цепи: нагрузочный резистор 4, выпрямительный мост 3, вторичная обмотка трансформатора тока 2, резистор 5, диод 7, источник ограничивающего напряжения 8, общая точка. Величина размагничивающего напряжения ограничивается уровнем напряжения источника ограничиваю1цего напряжения 8, достаточным для размагничивания сердечника за время бестоковой паузы. 58 При появлении сигнала управления любым из тиристоров данной фазы ключ 6 замыкается, и устройство снова работает в режиме конт роля. Управление ключом 6 осуществляется с помощью блока управления 9. На вторую входную клемму блока управления 9 поступает логический ;игнал - А, на третью - логический сигнал А, а на четвертую - логический сигнал паузы S. Значение 1 логических сигналов - А и А соответствует отсутствию управляющих импульсов на входах тиристоров, силовой ток которых протекает по первичной обмотке трансфор матора -toKa 2. В результате перемножения сигналов - А и А в элементе И 14 в нем формируется сигнал, соответствующий отсутствию управляющих сигналов на управляющих входах всех тиристоров данной фазы. Данный сигнал поступает с выхода элемента И 14 на первый вход элемента ИЛИ 12, на второй вход которого поступает логический сигнал S. Когда любой из этих двух сигналов соответствует логической 1 с выхода элемента ИЛИ 12 поступает сигнал 1 на входы элементов НЕ И и И 13. На второй вход элемента И 13 поступает сигнал с выхода нуль-индакатора 15, контролирующего наличие измеряемого тока. Когда контролируемый ток не равен нулю, током вторичной обмотки трансформатора тока 2 создается падение напряжения на резисторе 5. Данное напряжение подается на вход нуль-индикатора 15 и включает его таким образом, что его выходной сигнал становится равным О (логическому нулю). При спадании контролируемого тока до нуля выходной сигнал нуль-индикатора 15 становится равным 1 (логической единице Когда на входы элемента И 13 поступают два сигнала 1 (измеряемый ток спал до нуля, и при этом отсутствуют импульсы управления тиристорами, или прищел сигнал паузы S при переключении групп тиристоров), с выхода элемента И 13 поступает сигнал 1 на вход триггера 10, триггер переключается. Его выходным сигналом размыкается ключ 6, и сердечник трансформатора тока 2 размагничивается. На второй вход триггера 10 в это врмя поступает с элемента НЕ 11 сигнал О. Когда сигнал с выхода элемента ИЛИ 12 становится равным О, сигнал с выхода элемента НЕ И становится равным 1, и триггер 10 переключается в прежнее состоящ1е. Ключ 6 замыкается, и устройство снова начинает работать в режиме контроля. В случаях, когда существует необходимость контролировать суммарный вход ной ток тиристорного преобразователя, три дат чика предлагаемого типа, установленные в трех 7 фазах на входе преобразователя, имеют один общий нагрузочный резистор. Предлагаемое устройство позволяет осуществить контроль входных токов тирнсторного преобразователя частоты без потерь информации. Кроме того, данное устройство более компак но по исполнению и не требует потребления существенной дополнительной мощности. Формула изобретения 1.Устройство для контроля переменного тока тиристорного преобразователя, содержащее трансформатор тока, вьшpя Qlтeлы{ый мост, источник ограничивающего напряжения и нагрузочный резистор, отличающееся тем, что, с цепью повышения точности контроля тока, в него введены диод, блок управления, ключ, при этом вьшоды вторичной обмотки трансформатора тока подсоединены ко входной диагонали выпрямительного моста, первый вывод выходной диагонали которого лодключен через нагрузочный резистор к общей точке, а второй вывод - к первой входной клемме блока управления и к первому выводу ключа, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных диодов и источника ограничивающего напряжения, второй вьшод ключа подсоединен к общей точке, а управляющий вход ключа соединен с выходной клеммой блока управления, вторая, третья и четвертая входные клеммы которого соединены с соответствующими выходами тиристорного преобразователя. 2.Устройство по п. 1, о т л я ч а го щ ее с я тем, что блок управления вьшолнек на элементе НЕ, элементе ИЛИ, двух элементах И. нуль-индикаторе, триггере, выход которого соединен с выходнш клеммой блока управления, вторая входная клемма которого соединена с первым входом первого элемента И, а третья входная клемма - со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертой входной клеммой блока управления, выход элемента ИЛИ соединен со входом элемента НЕ и с первым входом второго элемента И, ко второму входу которого подключен выход нуль-индикатора, вход которого соединен с первой входной клеммой блока управле1шя, выход второго элемента И соединен с первым входом триггера, со вторым входом которого соединен выход элемента НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 400959, кл. Н 02 М 5/10, 1971. 2.Авторское свидетельствр СССР № 517732, кл. G 01 R 15/02, 1976 (прототип).