Способ защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамического генератора и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН Н 02 Н 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИ(АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВЮ;-) ЮЮМ:": К АВТОРСКОМУ ЕЛЬСТВ Ы ИНВЕРТОРОВ СИСТЕ- НИТОГИДРОДИНАМИЧЕСУСТРОЙСТВО ДЛЯ . а ных инверторов."(71) Институт высоких температурАН СССР(56) 1 Основные технические проблемы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения.Б сб. "Итоги науки и техники",серия "Электротехника и энергетика".М., 1972, с. 48-49.2, Магнитогидродинамическое преобразование энергии. Открытый цикл.Совместное советско-американскоеиздание. М "Наука", 1979,с. 253-268.(54) СПОСОБ ЗАЩИТМЫ НАГРУЖЕНИЯ МАГКОГО ГЕНЕРАТОРА ИЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ защиты инверторовсистемы нагружения магнитогидродинамического генератора, имеющей последовательно-параллельную структурусоединения, заключающийся в выявлении нарушения коммутации вентилейинвертора и увеличении коммутирующего напряжения этого инвертора, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности и упрощения защиты, увеличивают коммутирующее напряжение у инвертора выпав- .шего из режима за счет переводауправляющих импульсов в область выпрямительного режима и одновременноснижают ток этого инвертора за счетувеличения токов параллельно включенЯ 01064840 А 2. Устройство для защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамического генератора, имеющей последовательно-параллельную структуру соединения, содержащее для каждого инвертора узлы управления и защиты, включающие в себя блок управления и регулирования, блок выявления нарушения коммутации, источник задайия уставки по току и цепь .обратной связи по току о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения, надежности и упрощения защиты, узел управления и защиты каждого инвертора снабжен двумя элементами И, элементом НЕ, четырьмя управляемыми Я ключами, источником задания уставки ,по углу регулирования, источником задания аварийной уставки по току и общим для рассматриваемой группы С инверторов элементом ИЛИ, причем выход блока выявления нарушения ком- Б мутации соединен с входом элемен- вввй та НЕ, с первым входом первого элемента И и одним из входов элемен,та ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен р с вторыми входами первого и второго р элементов И каждого инвертора, выход первого элемента И соединен с управляющими входами первого, второго и третьего управляемых ключей, выход второго элемента И - с управляющим входом четвертого управляемого ключа, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, цепь обратной связи по току подключена через первыйуправляемый ключ к первому входу блока управления и регуования, источник задания уставки току через второй управляемый юч подключен к второму входу блок1064840управления и регулирования, источ-по току подключен к четвертому входому входу ник задания уставки по углу регули- блока управления и регулирования через рованя через третий управляемый четвертый управляемый ключ, причем выхоключ подключен к третьему входу бло- дыблоков выявлениянарушения коммутака управления и регулирования, а ции каждого инвертора подключены к соотисточник задания аварийной уставки ветствующим входам элементе ИЛИ.1Изобретение относится к области магнитогидродинамической (МГД) техники, а точнее к инверторным системам преобразования тока преимущественно для промьппленных МГД-генерато ров.Известен способ защиты инвертора от нарушения коммутации у него в системе передачи постоянного тока, заключающийся в том, что для восстанов ления нормальной коммутации вентилей инвертора управляющие импульсы сдвигают в сторону увеличения угла опережения зажигания, а возрастание аварийного тока ограничивают эа счет 15 регулирования на постоянство тока выпрямителя, питающего инвертор, что создае благоприятные условия для коммутации вентилей 11.Устройство, реализующее такой 20 способ, содержит блок выявления нарушения коммутации, например дифференциальную защиту моста (ДЗМ), цепь воздействия на систему управления для сдвига управляющих импульсов 25 и регулятор тока у выпрямителя, питающего инвертор. В системе нагружения МГД-генератора такие способ и устройство не- ЗО пригодны из-за того, что инвертор питается непосредственно от МГД- генератора, и ограничить возрастание аварийного тока за счет быстродействующего регулирования мощности МГД- генератора не представляется возможным.Наиболее близким техническим ре" шением является способ защиты с аварийным контуром коммутации, заклю чающийся в том, что при аварии коммутирующее напряжение увеличивают за счет подключения к инверторудополнительного контура коммутации 2 345 ЪУстройство, реализующее известныйспособ, содержит систему управленияи регулирования, блок выявления нарушения коммутации, источник постоянного тока, накопительный конденсатор управляемые вентили.Недостатком такого способа является его сложность, так как для вы"ключения вентилей необходимо иметьспециальный коммутиру 1 ощий контур,подключаемый к инвертору при авариис помощью управляемых вентилей,с конденсатором, заряжаемым от отдельного источника питания.Целью изобретения является повышение надежйости и упрощение способаи устройства защиты инверторов системы нагружения МГД-генератора,Цель достигается тем, что в способе защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамическогогенератора, имеющей последовательнопараллельную структуру соединения,заключающемся в выявлении нарушениякоммутации вентилей инвертора и увеличении коммутирующего напряженияэтого инвертора, увеличивают коммутирующее напряжение унйвертора,выпавшего иэ режима, за счет перевода управляющих импульсов в областьвыпрямительного режима и одновременно снижают ток этого инвертора засчет увеличения токов параллельновключенных инверторов.Цель достигается тем, что в устройстве для защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамического генератора, имеющей последовательно-параллельную структуру соединения, содержащем для каждого инвертора узлы управления и защиты, включающие в себя блок управления и регулирования, блок выявления нарушениякоммутации, источник задания уставкипо току и цепь обратной связи по1064 3току, узел управления и защиты каж" дого инвертора снабжен двумя элементами И, элементом НЕ, четырьмя управляемыми ключами, источником задания уставки по углу регулирования, источ ником задания аварийной уставки по току и общим для рассматриваемой группы инверторов элементов ИЛИ, причем выход блока выявления нарушения коммутации соединен с входом эле О мента НЕ, с первым входом первого элемента И и одним из входов элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с вторыми входами первого и второго элемента И. каждого инвертора, выход 15 первого элемента И соединен с управляющими входами первого, второго и третьего управляемых ключей, выход второго элемента И - с управляющим входом четвертого управляемого клю ча, выход элемента НЕ соединенс первым входом второго элемента И, цепь обратной связи по току подключена через первый управляемый ключ к первому входу блока управления 25 и регулирования, источник заданияуставки по току через второй упРавляемый ключ подключен к второму входу блока управления и регулирования, источник задания уставки по углу ЗО регулирования через третий управляемый ключ подключен к третьему входу блока управления и регулирования, а источник задания аварийной уставки по току подключен к четвертому входу З блока уравления и регулирования через четвертый управляемый ключ, причем выходы блоков выявления нарушения коммутации каждого инвертора подключены к соответствующим входам 4 О элемента ИЛИ.Такое выполнение способа и устройства позволяет использовать для воздействия на работу инверторов имеющиеся цепи управления и регулирова ния и отказаться тем самым от уста-новки силового оборудования, необходимого при использовании аварийного контура коммутации; кроме того инвертор, выпавший из режима, возвращаО ется к нормальной работе без отключения от канала, поэтому повышается надежность работы всего канала.Осуществляется данный способ следующим образом. Выявляется наруше- , 55 ние коммутации вентилей у одного из параллельно работающих инверторов системы нагружения МГД в генерато 840 4 Сразу после обнаружения аварии импульсы управления инвертора, выпавшего из режима, сдвигаются в область,соответствующую выпрямительному режиму, т.е. в область больших коммутирующих напряжений, а у нормально работающих инверторов уставки регуляторов изменяются в сторону увеличения инвертируемых токов, Схемаустройства для реализации предложенного способа изображена на чертеже. Устройство содержит группу инверторов 1, подключенных к МГД-генератору 2, элемент ИЛИ 3, общий для всехинверторов, охваченных защитой, нузлы 4 управления и защиты каждогоинвертора. В каждый узел входятблок 5 управления и регулирования,блок выявления нарушения коммутации 6, выполненный, например, по типу ДЭМ, элемент НЕ 7, первый элемент И 8, первый управляемый ключ 9,второй управляемый ключ 10, третийуправляемый ключ 11, второй элемент И 12, четвертый управляемыйключ 13., источник 14 задания уставкипо току, источник 15 задания аварийной уставки по току, источник 16 задания уставки по углу регулирования,причем выход блока 6 обнаружениянарушения коммутации соединен с входом элемента НЕ 7, с первым входомпервого элемента И 8 и первым входом общего элемента ИЛИ 3; выходэлемента ИЛИ 3 соединен с вторымивходами первого 8 и второго 12 элементов И каждого инвертора, выходпервого элемента И 8 - с управляющими входами первого, второго и третьего ключей 9, 10 и 11, и выход второго элемента И 12 - с управляющимвходом четвертого ключа 13. Выходэлемента КЕ 7 соединен с первым входом второго элемента И 12 Работает такое устройство следующим образом. При нарушении, коммутации вентилей в одном из инверторов 1 на выходе блока 6, реагирующего на такого рода аварию, появляется сигнал, поступающий на вход элемента НЕ 7 и первого элемента И 8, входящих в состав узла 4 управления и защиты только аварийного инвертора, а также на вход общего элемента ИЛИ 3.Сигнал, появляющийся на выходе элемента ИЛИ 3, в свою очередь поступает на вторые входы первого 8 и вто1064 840рого 12 элементов И каждого инвертора.На выходе элемента НЕ 7 инвертора,,выпавшего из режима, сигнал отсутствует, а на выходах аналогичных блоков остальных инверторов сигналы имеются, Таким образом, сигналы на обавхода элементов И поступают; у первого элемента И 8, управляющего первым,вторым и третьим ключами 9, 10, 11инвертора, выпавшего иэ режима, и увторого элемента И 12, управляющегочетвертйм ключом 13 каждого изостальных инверторов,На выходах указанных элементов И 8, 12 появляются сигналы, вызывающие переключение. соответствующих ключей 9, 10, 11, 13, При этомвторой ключ 10 у инвертора, выпавшего из режима, отключает от системы управления и регулирования токовую уставку 14, а первый ключ 9 -обратную связь по току., третийключ 11 подключает уставку 16, соответствующую переводу импульсовуправления в область выпрямительногорежима, т.е. в зону более высокихзначений коммутирующих напряженийвентилей, а четвертый ключ 13 у каждого из остальных инверторов подключает дсполнительную уставку 15 потоку, что приводит к возрастаниютоков этих инверторов и снижению темсамым тока инвертора, выпавшего изрежима. 35П р и м е р. При срыве коммутациив одном из параллельно работающихинверторов системы нагружения МГДгенератора на выходе блока, реагирующего на нарушение коммутации (он Оможет быть выполнен по типу ДЗМ)вентилей этого инвертора, появляетсясигнал, воздействующий через логические элементы на уставки системуправления и регулирования каждого 4 Бинвертора рассматриваемой группытаким образом, что импульсы управления инвертора, выпавшего из режима,переводятся в область выпрямительного режима, т,е, в область больших 5 Окоммутирующих напряжений, а импульсы управления нормально работающихинверторов смещаются в направленииувеличения токов этих инверторов,что вызывает снижение тока инвертора, выпавшего из режима. Тем самымоблегчаются условия коммутации вентилей этого инвертора,Например, номинальный режим группы из четырех параллельно работающихинверторов определяется углами опережения зажигания=30 эл. град,углами коммутации=10 эл. гРадуглами погасання: д"=- 1"=23 эл.град.Коэффициент электрической нагрузкиО=- =0,5, где Е - ЭДС генератора;0 - напряжения на полюсах инверторовПрн нарушении коммутации у одного изинверторов в результате действиязащиты у инвертора, выпавшего из режима, угол р=90 эл. град., угол Зне успеет значительно измениться иугол б "80 эл. град. Это означает,что коммутирующее напряжение на вен 80 отилях увеличилось в -т в в в ,Ф 3 раза.з 1 п 200Одновременно уставки регуляторов тока остальных инверторов увеличилисьв 2 раза (запасы по току, с которымивыбраны вентили, позволяют это сделать), следовательно, напряжение наполюсах инвертора, выпавшего из режима,снизитсяприблизительно в двараза, что вызовет соответствующееснижение аварийного тока,После восстановления нормальнойкоммутации вентилей сигнал с выходаблока обнаружения нарушения коммутацииисчезает,управляемые ключи врзвращаются в исходное состояние,. и инверторы продолжают работу с установками, соответствующими номинальному режиму.Таким образом,инвертор, выпавший:.из режима, не отключается от каналаоМГД-генератора, а возвращается к нормальной работе путем временного пере.вода в выпрямительный режим с одновременным снижением аварийного токаза счет отбора части мощности соседними инверторами.Указанное выполнение защиты позволяет оказаться от установки выключателей н создает экономию, определяемуюпрактически стоимостью выключателей. Поскольку инвертор, выпавший из режима, возвращается к нормальной работе без отключения от канала,повышается надежность работы всего канала,Кроме того, в рассматриваемом устройстве не требуется установка дополнительного силового оборудования, конструктивно оно может быть выполнено на основе известных узлов и логических элементов. Это упрощает данту и повышает ее надежность.1064840 ректор Г.Решетн Техред О,Н актор О.Юрк Заказ 32 5 илиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 8/2 Ти ВНИИПИ Госудпо дел 113035, Москва,аж 620 " Подписное рственного комитета СССР м изобретений и открытий Ж, Раушская наб., д.