Устройство для управления и защиты тиристоров многофазного выпрямителя

Союз Советских Социалистицеских РеспубликО П И-"."М"И Е п 1687557ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву -22) Заявлено 27.07.77 (21) 2512552/24-07 51) Ч К 1 Н 02 Р 13/16 02 Н 7/1 с присоединением заявки Ле -(23) Приоритет -сударстввнныи квинте СССР па делам нзабрвтвннй н открытий(1) Заявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ТИРИСТОР МНОГОФАЗНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах для импульсно-фазового управления и зашиты силовых тиристоров многофаз ного нереверсивного тиристорного преобразователя с фазоступенчатым регулированием переменного напряжения встречно-параллельно включенными тиристорами.Известны устройства для импульсно-фазового управления силовыми тиристорами многофазного тиристорного преобразователя, выполненные по одноканальному асинхронному принципу, содержащие блок генерации и фазового смещения управляющих импульсов и подключенный к нему кольцевой распределитель, каждый канал которого содержит вспомогательный тиристор и коммутирующий конденсатор 111,Основным недостатком этого устройства является возможность выхода фазы управляющих импульсов за допустимые по условиям коммутации пределы. При этом очередной силовой тиристор не вступает в работу и далее нормальный процесс полностью нарушается. Другим недостатком является то, что при управлении встречно параллельно включенными тиристорами число каналов кольцевого распределителя вдвое превышает число фаз сети.Наиболее близким по техничсской сущности к предложенному является устройство для управления многофазным преобразователем, в котором в качестве генератора управляющих импульсов используют генераторр сйтнала ошибки. Устройство содержит нуль-орган и фазные блоки, образующие кольцевой распределитель импульсов, состоящий из каналов, число которых определяется фазностью преобразователя. При управлении встречно-параллельно включенными тиристорами число каналов кольцевого распределителя вдвое превышает число фаз сети.Каждый канал содержит трехвходовыйэлемент И, двухвходовый элемент ИЛИ и триггер, через логический элемент ИЛИ управляющий цепью сброса интегратора 12.Устройство содержит также усилитель 20 мощности, датчик тока и пороговый элемент.В этом устройстве возможно ограниче.ние диапазона изменения угла управления специальными блоками ограничения, содержащими фазоврашатели на дифференциальНа чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.Выпрямитель 1 подключен к вторичной обмотке трансформаторы 2, первичная обмотка которого подключена к сети через группу силовых тиристоров 3. Каждая группа силовых тиристоров состоит из тиристоров 4, 5, переключа 1 ощихся В момент естественной коммутации, и тиристоров 6, 7, момент включения которых зависит от сигнала ошибки. Выход выпрямителя 1 соединен со входом интегратора 8. Интегратор 8 через нуль-орган 9 подключен к входу кольцевого распределителя импульсов по числу фаз, состоящего из трех каналов 10. Каждый канал 10 содержит логический трехвходовый элемент И 11, двухвходовый элемент ИЛИ 12 и триггер 13, через логический элемент ИЛИ 14 управляющий цепью 45 ьо 55 3ных сельсинах. Однако это усложняет конструкцию устройства, увеличивает его габариты и вес, снижает энергетические показатели.Кроме того в таких устройствах не обеспечивается защита силовых тиристоров при токовых перегрузках.Целью изобретения является упрощение устройства, повышение его энергетических показателей, уменьшение веса и габаритов.Это достигается тем, что блоки ограничения диапазона изменения угла управле о ния выполнены в виде интегратора и двух нуль-органов, а усилители мощностина тиристорных оптронах, причем вход интегратора каждого блока ограничения диапазона изменения угла управления подключен к клемме смещения постоянного напряжения, цепи сброса каждого интегратора подключен соответственно к фазе питающей сети, а выход интегратора подключен к первь 1 м входам нуль-органов, вторые входы которых подключены к клеммам сме о щения источников постоянного напряжения, выход первого нуль-органа подключен к инверсному входу элементов И и к одному входу триггера, а выход второго нуль-органа через элемент ИЛИ к второму входу триггера, вторые входы элементов И подключены25 к выходам триггера канала распределителя опережающей фазы, а третьи входы элементов И подключены к выходу нуль-органа, управляющие цепи силовых тиристоров соедичены с каналами кольцевого распределителя через тиристорные оптроны, фотодиоды которых включены в цепи управления силовых тиристоров, а светодиоды к выходам первых нуль-органов блоков ограничения 1 апазона изменения угла управления и к выходам триггеров каждого канала распределителя импульсов, а датчик тока через пороговый элемент г 1 одключен ко вторым входам первых нуль-органов блоков ограничения диапазона изменения угла управления. ео 4сброса интегратора 8. На другой вход нуль- органа 9 подается сигнал смещения 15. Один из входов триггера3 и инверсный вход элемента И 11 соединены с выходом нуль- органа 16 ограничения минимального угла управления. Один из входов элемента ИЛИ 12 соединен с Выходом нуль-органа 17 ограничения максимального угла управления.Нуль оргацы 6, 17 с интегратором 18, подключенным к клемме смещения постоянного напряжения 19, образуют блок 20 ограничения диапазона рсгулирования изменения углы управления. Цепь сброса каждого интегратора 18 связана с напряжением соответствующей фазы сети. Другие входы нуль-органов 16, 17 подключены к клеммам смегцения источников постоянного напряжения 21, 22. Выход нуль-оргаца ограничения минимального угла управления 16 через фазочувствительцые усилители мощности на тиристорцых оцтроцых 23, 24 подключен к уп 1 эаВляющР 1 м цсц 51 м силоВых тиристороВ 4, 5,переключение которых происходит в момент естественной коммутации, Управляющие цепи силовых тиристоров 6, 7 подключены к выходу триггера 13 через фазочувствительные усилители мощности на тиристорных оптронах 25, 26. Вход нуль-органа блока ограничения минимального угла равления через пороговый элемент 27 С 1 динен с датчиком тока 28.Устройство работает следующим обры зом.Так как цепь сброса интегратора8 сви зана с напряжением сети, сигнал ца выходе нуль-органов 7, 16 изменяется синхронно с сетью. Напряжения смещения подоорацы такими, что срабатывание нуль-органов 6, 17 происходит в моменты естественной коммутации силовых тиристоров. Но, если срабатывание нуль-органа 6 происходит в момент включения силовых тиристоров, срабатывание нуль-органа 17 происходит в момент выключения силовых тиристоров.При срабатывании нуль-органа 16 ток проходит через входные цепи тиристорных оптроцов 23, 24. Из двух тиристорных оптронов 23, 24 открывается тот, на выходной цепи которого напряжение в это время положительно. Это напряжение используется, как управляющее для силовых тиристоров 4, 5. На выходе выпрямителя 1 появ,1 яется напряжение, которое подается на интегратор 8. Одновременно сигнал с Выхода нуль-органа 16 подается на инверсный вход логического элемента И 1 и взводит триггер 13.Условием срабатывания элемента И 11 является срабатывание предыдущего канала кольцевого распределителя и наличие сигнала от нуль-органа,9. Инверсный вход служит для запирания цепей сброса триггера 13 в момент взвода от нуль-органа 16.Если триггер 13 не сработал в необходимом диапазоне угла управления, его сброс5производится сигналом от нуль-органа 17, поступающим через логический элемент ИЛИ 12. При срабатывании триггера 13 происходит сброс интегратора 8, а через входные цепи тиристорцых оптронов 25, 26 проходит ток.Из двух тггристорных оптронов 25, 26 открывается тот, на выходной цепи которого напряжение в это время положительно. Это напряжение используется, как управляющее для силовых тиристоров 6, 7.Так как наггряжениесхгегцения 115) нуль- органа 9 выбрано таким, что при сигнале ошибки равном нулю, время интегрирования до значения, определяемого напряжением смещения 115), соответствует -- , где Т -тпериод сетевого напряжения, при отклонении выходного напряжения выпрямителя 1 от заданного, сигнал на выходе интегратора 8 раньше или позже достигает порога срабатывания нуль-органа 9, что приведет к изменению угла управления силовых тиристоров 6, 7.При превышении током допустимого значения по сигналу от датчика тока 28 пробивается пороговый элемент 27, и напряжение смещения нуль-органа 16 изменяется по абсолютной величине, становясь равным сигналу смешения (22) Это приводит к за пиранию силовых тирсторов 4, 5, 6, 7.Выполнение олоков ограничения угла управления в виде интегратора, соединенного с нуль-органом, использование нуль-органа ограничения минимального угла управления для фазоступенчатого регулирования и уменьшение вдвое числа каналов кольцевого распределителя выгодно отличают предложенное устройство от известного.Устройство легко реализуется на интегральных схемах, так как состоит в основ- з 5 ном из стандартных элементов счетной техники.Формула изобретения40Устройство для управления и зашиты тири сторов м ногофаз ного выпрямителя, подключецного ко вторичным обмоткам трансформатора, первичные обмотки которого выполнены ступенчатыми и каждая ступень которого подключена к фазе сети через группу встречно-параллельно включенных тиристоров, содержащее интегратор сигнала ошибки с частотой выходных импульсов в 2 гп раза большей частоты питающей сети, подн50 ключенныи к выходу выпрямителя, выход интегратора через цуль-орган подключен ца входы кольцевых распределителей ичпульсов по числу фаз. каждый из которых состоит из трехвходового элемента И, двухвходового элемента ИЛИ ц триггера, выход каждого распределителя импульсов через элемент ИЛИ подключен ко входу сброса интегратора, блоки ограничения диапазона регулирования изменения угла управления, усилители по числу фаз, усилители мощности отпираюших импульсов, датчик тока и пороговый элемент, отличающеес тем, что, с целью его упрощения, улучшпгия энергетических показателей, уменьшения веса ц габаритов, блоки ограничения выполнены в виде интегратора и двух нуль-органов, а усилители чощности - на тцрцсторцых оптроцах, причем вход интегратора каждого блока ограничения диапазона изменения угла управления подключен к клемме смещения постоянного напряжения, цепи сброса каждого интегратора подключены соответственно к фазе питающей сети, а выход интегратора подключен к первыч входам цуль-органов, вторыс входы которых подключены к клеччач смешения источников постоянного напряжения, выход первого цуль-органа подключен к инверсному входу элемсн 1 а И, к одному входу триггера, а выход второго цуль-органа через элемент ИЛИ к второму входу триггера, вторые входы элементов И подключены к выходам триггера канала распределителя опережающей фазы, а третьи входы элементов И подключены к выходу нуль- органа, управляющие цепи силовых тцрцсторов соединены с каналами кольцевого распределителя через тирцсторные оптроны. фотодцоды которых включены в цени управления силовых тцристоров, а светодиоды к выходач первых нуль-органов блоков ограничения диапазона изменения угла управления ц к выходам триггеров каждого канала распределителя импульсов, а датчик тока через пороговый элемент подключен ко вторым входам первых нуль-органов блоков ограничения диапазона изменения угла управления.Источники информации. принятые во внимание при экспертизе1. Барановский В. Ю. ц Эфендизаде К. К. Одноканальная система импульсно-фазового управления выпрямителем, За технический прогресс 1974, М 5, с. 3.2. Деткин Л. П. Система управления тцристорными и ионннымц электропрцводамц, М., Информэлектро, 1971, с. 56.Редактор Е. КравцоваЗаказ 5742/51 Составитель Е. Жданов Техред О. Луговая Корректор В. Бутяга Тираж 857 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4