Способ управления вентилями трехфазного мостового преобразователя в процессе его шунтирования Советский патент 1982 года по МПК H02P13/16 

(5) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯМИ ТРЕХФАЗНОГО МОСТОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В ПРОЦЕССЕ

I

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам автоматического управления передачами постоянного тока.

Известен способ управления вентилями мостового преобразователя в процессе его шунтирования, применяемый для кратковременного пропускания тока при нормальных и аварийных отключениях и включениях моста, заключающийся в одновременном включении вентилей моста, принадлежащих одной последовательной цепочке 1.

Недостаток устройства состоит в том, что вентили, используемые для шунтирования, подвергаются трехкратной перегрузке по току, вследствие чего данный режим допускается лишь кратковременно.

Известны различные способы, реализирующие принцип трехфазного мостового преобразователя в процессе его шунтирования цепочкой последовательно включенных рабочих вентилей. ЕГО ШУНТИРОВАНИЯ

принадлежащих одной фазе, в частности, путем перевода его в режим, характеризующийся раздельным управлением вентилями анодной и катодной групп 2.

При указанном управлении на одну из групп вентилей подается последовательность импульсов управления, задержанных относительно момента естественного зажигания вентилей на

10 угол включения d. , меньший 90 эл. град (что соответствует выпрямительному режиму), а другая группа вентилей управляется последовательностью импульсов, задержанных на угол включеISния d , больший 90 эл.град., соответствующий инверсному режиму.

Такой режим известен под названием круговой режим работы преобразователя. Он может быть обеспечен

20 путем подачи на мостовой трехфазный преобразователь любой из двух последовательностей управляющих импульсов, которые отличаются от нормальнои последовательности и имеют следующий вид 1 -4 3 Ь 5 1 Ид. В, Hfe, 8.3. Ио, В5 где индекс И соответствует импульсам инверсного режима, В - выпрямительного режима, нижние индексы соответствуют номеру вентиля моста. При использовании последовательности управляющих импульсов (1) катодная группа вентилей моста работает в инверсном режиме с углами вклю. « 1 ШМ чения вентилей d. , а вентили анодмоста - в выпрямительном НОИ rpynmj с углами включения . режиме Назовем такой режим первым круговым режимом работы моста(КР-1). При использовании последовательности управляющих импульсов (2) мост работает во втором круговом режиме (КР-2), характеризующемся тем, что анодная группа вентилей управляется импульсами инверсного режима с углам включения а вентили катодной группы работают в выпрямительном режиме с углами включения dl 2 . Однако известный способ имеет существенные недостатки. Использование для шунтирования моста только одной произвольной выбранной последовател ности управляющих импульсов кругово го режима приводит в ряде случаев к недопустимым задержкам в шунтирова нии, кроме того, мост не удается шунтировать в аварийных ситуациях, сопровождающихся отказами во включе нии вентилей или запретами в подаче управляющих импульсов на вентили, принадлежащие двум фазам преобразовательного трансформатора, которые в момент подачи команды на шунтирование обтекались рабочим током моста, что снижает надежность устройст Цель изобретения повышение быс родеиствия и надежности. Поставленная цель достигается те что при управлении вентилями трехфазного мостового преобразователя D процессе его шунтирования путем под чи на вентили одной из его групп последовательности импульсов управления , соответствующей инверсному режиму, а на вентили другой группы последовательности импульсов управления, соответствующей выпрямительно му режиму, формируют синхронизирующие импульсы для каждого из вентилей преобразователя,передний фронт каждого из которых совпадает с моментом естественного включения собственного вентиля, а задний - с моментом естественного включения последующего вентиля и после поступления команды на шунтирование, при наличии синхронизирующего импульса од- « ного из вентилей катодной группы и отсутствия тока во входной цепи фазы, к :Которой относится данный вентиль, подают на катодную группу вентилей последовательность импульсов управления, соответствующую инверсному режиму, а на анодную группу вентилей последовательность импульсов управления,соответствующую выпрямительному режиму, при наличии синхронизирующего импульса одного из вентилей анодной группы и отсутствия тока во входной цепи фазы, к которой относится данный вентиль, на катодную группу вентилей подают последовательность импульсов управления, соответствующую выпрямительному режиму, а на анодную группу вентилей последовательность импульсов управления, соответствующую инверсному режиму, а при одновременном наличии синхронизирующего импульса, любого вентиля моста и тока во входной цепи фазы, к которой относится упомянутый вентиль, на каждую из вентильных групп подают обе последовательности импульсов управления, при этом после одновременного включения двух вентилей, принадлежащих одной фазе, прекращают подачу импульсов управления. На фиг,1 представлена схема трехфазного мостового преобразователя и блок-схема управления процессом шунтирования. Схема содержит вентили 1-6, логическое устройство 7, программное устройство 8, ключи 9 12, формироаатель 13 импульсов управления, соответствующих выпрямительному режиму, формирователь 1 импульсов управления соответствующих инверторному режиму. На фиг.2 представлены а) диаграммы напряжения фаз входной цепи-, б) последовательность управляющих импульсов КР-1; в) диаграммы фазовых токов, соответствующих режиму работы при управлении от КР-1; г) напряжение на полюсах преобразовательного моста, соответствующее режиму работы при управлении от КР-Ь, д) последоватепьность управляющих импульсов КР-2 е) диаграммы фазовых токов,соответствующих режиму работы при управлении от КР-25 ж) напряжение на полюсах преобразовательного моста, соответствующие режиму работы при управлений от КР-2.

На фиг.З представлены: а) диаграммы напряжений фаз входной цепи-, б) синхронизирующие импульсы вентиле мост-а-, в) и г) - последовательности импульсов управления соответственно КР-1 и КР-2; д) сигнал команды на шунтирование; е) диаграммы входных токов, при отсутствии отказов и запретов на включение вентилей-, ж) логические сигналы на выходах блока 8-; з) диаграммы входных токов при наличии запретов или отказов на включение вентилей фазы В( и) логические сигналы на входе блока 8; к) диаграммы входных токов при наличии запретов или отказов в

азах а и л) логические си1- налы на выходе блока 8.

Для пояснения предлагаемого способа рассматриваются процессы шунтирования моста из выпрямительного режима. Не ограничивая общности результатов можно принять, что команда на шунтирование dj подана в интервале V т /1 после коммутации тока с вентиля 5 на вентиль 1, (V,r Vri моменты естественной коммутации соответствующих вентилей).

При этом открыты вентили 6 и 1, и фазы в и а вентильных обмоток силового трансформатора обтекаются током моста. В соответствии интервалу V т Vij поставим логический синхроимпульс СИ 1 (аналогично интервалу Vj, импульс СИ ij и т.д.).

На интервале .- V логический синхроимпульс СИ 1 равен единице, а остальные - нулю, и на мост разрешена подача обеих последовательностей управляющих импульсов кругового режима (логические сигналы на соответствующем выходе 8 КР х1 и KPrj равны единице). В результате на мост подаются импульс И 5, если dl 120 , или Vlu, если , а также импульс В, ecп d d ЬО° где , угол зажигания рабочего выпрямительного режима, f - угол коммутации тока. Эти импульсы не изменяют состояние схемы, так как вентили 1 и 6 уже открыты, а для включения вентиля 5 нет

. условий (напряжение на вентиле 5 отрицательно) .

На интервале li V логический синхроимпульс СИ ij равен единице, а остальные - нулю, и разрешено использоЕзние только последовательности управляющих импульсов второго кругового режима (логический сигнал КРл равен единице, а КР,,- нулю).

Использование первого кругового .режима недопустимо,так как на указанном интервале вырабатывается управляющий импульс В 0 первого кругового режима. Импул.с В ij управляет вентилем 2 фазы С, которая не участвует в пропускании тока (i 0). Подача этого импульса на мост приводит к продолжению выпрямительного режима и возвращению схемы в исходное состояние.. Инверторные импульсы, управляющие вентилями неработающей фазы С , и все импульсы управления вентилями работающих фаз айв могут быть поданы на мост в процессе его шунтирования. Следовательно, в интервале Vni Vj на мост подается только один управляющий импульс И(, второго кругового режима, если сС 120. При этом состояние схемы не изменяется, так как вентиль 6 уже открыт.

Следует отметить, что на интервалах V,, -f Vj и Vj нет физических условий для шунтирования моста вентилями любой из фаз, так как напряжение на вентилях 3 и 4 работающих (участвующих в пропускании тока) фаз в и а и на вентиле 5 неработающей фазы отрицательны. Отмеченный факт обуславливает задержку в шунтировании независимо от способа шунтирования, наибольшее значение которой не превышает 120°.

На интервале Уч4 Уд логический синхроимпульс CHj равен единице, остальные - нулю, разрешены обе последовательности управляющих импульсов. В результате на мост могут быть поданы импульс И-1, если 20 , или Ил, если . , а также импульс В J, если d, . бо, причем импульс MQ подается позже импульса Во,. При подаче на мост управляющего импульса И состояние схемы не изменяется (вентиль 1 включен), при подаче импульса В ток с вентиля 1 переходит на вентиль 3, в результате чего мост шунтируется двумя последовательно включенными вентилями фазы в. 7 В момент перехода тока на вентили фазы в запрещаются все импульсы, в том числе и Ил. При запрете или отказе во включе нии вентиля 3 фазы а на мост в инте вале У,, 1 подается импульс HQо1 Г20°или И, если dL 120°. Им пульс И не изменяет состояния схе мы, а при подаче импульса И Q, ток коммутирует с вентиля 6 на вентиль (присЬ 7120 на интервале Уд состояние схемы не изменяется). На интервале V5 логический синхроимпульс равен единице, ос тальные равны нулю, и разрешены обе последовательности импульсов кругового режима (логические сигналы КР и КР равны единице) . На мост подаются импульсы 8л , если , а также И, если d 120° , или Hj, i1 20°, причем импульс I1j следует позже импульса Вд. При подаче на мост импульса В ток переходит на вентиль , независимо от того подан импульс И Q на мост рань ше импульса 8 или позже, или однов ременно, так как условия для включения вентиля k более благоприятные чем для включения вентиля 2. В результате мост шунтируется вентилями 1 и фазы А. В момент перехода тока на вентили фазы а запрещаются все импульсы. Для длительного шунтирования моста также либо включается шунтирующий аппарат,либо мост переводится в круговой режим. При запрете или отказе во включении вентилей обеих фаз в и а в мо мент подачи на мост импульса Ил ток с вентиля 6 переходит на вентиль 2 В результате ток моста проходит по вентилям 1 и 2. На интервале У логический синхроимпульс равен единице, остальные - нулю, разрешаются обе последовательности импульсов кругового режима {сигналы КР и КР( равны единице). На мост подаются импульсы Hj. Независимо от того, как расположены друг относительно друга эти импульсы, ток переходит с вентиля 1 на вентиль 5 так как условия для включения вентиля 5 благоприятнее, чем для вентиля 3- В итоге мост шунтируется двумя вентилями 2 и 5 фазы С, посл чего запрещаются все импульсы. Дли тельное шунтирование моста осущест вляется так же, как и в предыдущих случаях. Аналогично протекают процессы и при шунтировании моста инверторного режима, с той лишь разницей, что физические условия для шунтирования моста имеются уже в момент подачи команды на шунтирование. Следовательно, шунтирование возможно без задержки во времени. Процесс шунтирования принципиально не изменяется и при подаче команды на шунтирование d, в момент коммутации тока с одного вентиля на другой. Предлагаемый способ обеспечивает достаточно быстрое шунтирование и при запрете или отказах во включении вентилей любых двух или одной фазы. Шунтирование моста по предлагаемому способу осуществляет устройство, блок-схема которого изображена на фиг.1. Шесть импульсов с углами включе;нияа О-Осоответствующими выпрямительному режиму, вырабатывает устройство 13, и шесть импульсов с углами включения инверторного режима, устройство k, которые управляют шестью вентилями преобразовательного моста (1-6). По трем каналам через ключ 9 на вентили катодной группы заводятся управляющие импульсы с углом включения А. (В, В и В j) , вырабатываемые устройством 13, а по трем каналам через ключ 19 на те же вентили катодной группы заводятся управляющие импульсы с углом включения oL (И, И, и Иг) вырабатываемые устройством 1. На вентили анодной группы по трем каналам через ключ 11 заводятся управляющие импульсы с углом включения (В, Bg, и В j) , вырабатываемые, устройством 13, а по трем каналам через ключ 12 заводятся управляющие импульсы с углом включения ( (И , И{, и И 2), вырабат в емые устройством . Ключи 10 и 11 управляются одним логическим сигналом которому соответствует логический сигнал КР, а ключи Э и 12 управляются логическим сигналом, которому соответствует логический сигнал KFij. Логические сигналы KPxj и KPf вырабатываются устройством 7- На вход устройства 7 подаются шесть логических синхроимпульсов (СИ., , СИ), и три логических сигнала, которые соответствуют токам входных цепей фаз.

Логические сигналы КР и КРп заводятся на ключи 9-12 через программное устройство 8, задающее режим работы моста. На вход программного устройства подаются логический сигнал соответствующий команде шунтирования моста, и логический сигнал, соответствующий разнице токов моста и среднего значения выпрямленных токов входных цепей фаз.

Логическое устройство 7 постоянно анализирует состояние моста на основе поступающей на его вход информации о синхроимпульсах и фазных токах и посылает на вход программного устройства 8 логические сигналы, тем самым реализуя нужный алгоритм управления.

Предлагаемый способ управления вентилями трехфазного мостового преобразователя в процессе его шунтировния обеспечивает достаточное быстродействие операции шунтирования и высокую степень надежности при различных аварийных ситуациях.

Формула изобретения

Способ управления вентилями трехфазного мостового преобразователя в процессе его шунтирования путем подачи на вентили одной из его. групп последовательности импульсов управления, соответствующей инверсному режиму, а на вентили другой группы последовательности импульсов управления соответствущей выпрямительному режиму, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, формируют синхронизирующие импульсы для каждого из вентилей преобразователя, передний фронт каждого из которых

совпадает с моментом естественного включения собственного вентиля, а задний - с моментом естественного включения последующего вентиля, и после поступления команды на шунтирование при наличии синхронизирующего импульса одного из вентилей катодной группы и отсутствия тока во входной цепи фазы, к которой относится данный вентиль, подают на катодную группу вентилей последовательность импульсов управления, cootветствующую инверсному режиму, а на анодную группу вентилей последовательность импульсов управления, соответствующую выпрямительному режиму, при наличии синхронизирующего импульса одного из вентилей анодной группы и отсутствия тока во входной цепи фазы к которой относится данный вентиль, на катодную группу вентилей подают последовательность импульсов управления, соответствующую выпрямительному режиму, а на анодную группу вентилей последовательность импульсов управления, соответствующую инверсному режиму, а при одновременном наличии синхронизирующего импульса, любого вентиля Mocta и тока во входной цепи фазы, к которой относится упомянутый вентиль, на каждую из вентильных групп подают об последовательности импульсов управления, при этом после одновременного включения двух вентилей, принадлежащих одной фазе, прекращают пО|Цачу импульсов управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № , кл. 321-П, 1972.

2.Патент Швеции (f 339509, кл. Н 02 М 1/08, 1972. k & С

V

|tfj 1 |g« .atf .j.

|g/ |4fi 1 ,f4 I

(

/