Устройство для управления последовательно соединенными тиристорами мостового трехфазного преобразователя

па делам наабретений н открытий(72) Автор изобретения Г. Б, Черников Отдвп Всесоюзного электротехнического института им. В, И. Левина ва Волжской ГЭС(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ ТИРИСТОРАМИ МОСТОВОРО ТРЕХФАЗНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯИзобретение относится к высоковольтной преобразовательной технике и может быть использовано в области передачи энергии постоянным током в мощных злектроприводах, импульсных устройствах5 и дреИзвестно устройство дпя управления последовательно соединенными вентилями, содержашее трансформатор тока с общей первичной обмоткой, образованной высоковольтным кабелем, имеющим отдельные проводники, изолированные друг от друга и от магнитных сердечников со вторичными обмотками, расположенных на этом кабеле.15Вторичные обмотки через схему управления связаны с управляюшиьти электродами тиристоров. На каждый из множества проводников первичной обмотки подают ся импульсы, сдвинутые по времени отно- О сительно импульсов других проводников Ивтервапы между импульсами могут быть выбраны таким образом, что импульсы в одном из проводников имеют место, ког 2да в других проводниках вх нет. Так как к каждому проводнику могут прикладываться относительно короткие импульсы тока, то при заданной крутизне их амплитуда может, быть меньше т.13.Недостатками устройства являются значитепьноеусложнение конструкции кабЕЙя и использование достаточно сложного и маловадежвого импульсного источника тока, который должен иметь множество выходов, импульсы которых сдвинуты по времени.Кроме того, возникает необходимость использования сложного и малонадежного генератора импульсов с симметричным выходом и двойное число трансформаторов тока.Известно также устройство, в котором в качестве источника управляюптих импуль сов использован параметрический источник тока с согласующим трехфазным трансформатором, имеющим дополнитапь ные вторичные обмотки к которым подключен неуправляемый выпрямитель спеременным активным сопротивлением в виде нагрузки Е 23Недостатками устройства являются зависимость длины управляющего импульса от угла открытия вентилей и излишняя сложность схемы.Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для управления последовательно сое диненными управляемыми вентилями, содеркащее трансформаторы тока с общими первичными обмотками в виде петли кабеля с нисходящей и восходящей ветвями и генератор импульсов с симметричным 15 выходом 33 Особенность устройства заключаетсяв том, что цепь управления каждого вентиля снабжена вторым трансформатором 20тока. Сердечники трансформаторов тока. расположены симметрично относитвпьновершины петли кабеля, которая соединена со средней точкой указанного генератора. Такая схема включения позвапяет 25устранить вдияние емкостных токов наземлю и исключить ложные включениявентилей при резких изменениях напряжения.Недостатком этого устройства является использование ддя каждой цепи последовательно соединенных вентилей гене. ратора импудьсов и двойное число трансформаторов тока,Пвпь изобретения - повышение надежности устройства.Пель достигается тем, что в устройстве ддя управления последовательно соединенными тиристорами мостового трехфазного преобразователя, содержащем шесть 40плеч трансформаторов тока, вторичныеобмотки которых подключены к управляющим переходам тиристоров соответствуюшего плеча и источника импульсов, в качестве источника импудьсов использован 45вспомогательный управляемый мостовойпреобразоватедь, реактор и трехфазныйтрансформатор, причем выходы преобразователя подключены к вторичным обмоткам трехфазного трансформатора, а на 50выходе вспомогательного управляемогомостового преобразователя включенышесть общих первичных обмоток трансформаторов тока с реактором в общей цепи,На чертеже представлена схема устройства для управления последовательносоединенными вентилями мостового пре- .образователя. 97 фУстройство содержит силовой трансформатор 1, питающкй мостовой преобразователь,. последовательно соединенные вентиди 2,снабженные устройствами 3 ддя деления напряжения ( 8 г - цепочками),вспомогатвпьный мостовой преобразователь, вентили 4 которого управляемыесветом (радио к т.п.) с потенциала"земли подкпючен к трехфазному транслорматору 5 вторичные обмотки которого шунтированы конденсаторами плечивспомогатедьного преобразователя, образованные венткдямк 4 к обшими обмотками 6 трансформаторов тока. Нагрузкой является реактор 7,Вторичные обмотки 8 трансформаторов тока через блоки 9 управления изащиты подключены к управдпощкм электродам.Устройство работает следующим образом.При наличии питания со стороны трансформатора 1, вентили 2 преобразователя оказываются под напряжением, задаваемым дедитепьными устройствами 3,Управляясь с помощью света вентили 4вспомогательного мостового преобразоватедя обеспечивают протекание по егоппечам прямоугольных импульсов токадлительности 120 зп. град. С крутымфронтом и увеличенной амплитудой в начале кмпупьса,Крутизна фронта к ув епич энная амплитуда в начале импульса обеспечиваетсяналичием на вторичных обмотках трансформатора 5 форсирующих емкостеи, апрямоугодьность этих кмпупьсов, проходящих по плечам вспомогательного преобразователя, в том числе к по первичным обмоткам 6 трансформаторов тока,наличием нагрузки в виде реактора 7.Во вторичных обмотках 8 трансформаторов тока возникает, подобный первичному, кмпудьс вторкчного тока длительностью 120 зл. град который через блок8 управдения и защиты поступает науправляющий электрод тиристора,Если преобразователь работает в выпрямитедьном режиме, то управляютсявентиди 4 с индексом В, а вентили синдексом И заперты. В инверторном режкме наоборот заперты вентили 4 с индексом В, управляются вентили 4 с индексом И, Так как анодные напряжения вентилей 4 В к И сдвинуты между собой на угод 120 эд.град., то имлудьсы выпрямктедьного и кнвертор 744897ного режимов сдвинуты между собой натакой же угод.При изменении угла открьгтия вентилей4, изменяется фаза импульса тока в первичных и вторичных обмотках 6 и 85трансформаторов тока и, следовательно,угол открытия тиристоров 2,Изменение угла регулирования в стационарных режимах, например, в передачах постоянного тока, обычно производится в небольших пределах и поэтомуамплитуда импудьса тока в обмотках6 и 8 практически при этом не меняется.При угде открытия вентилей Оэд.град.в управляющий электрод, например, может 15проникать половина токового импудьсаиндуктированного в обмотке 8, другаяполовина отводится схемой защиты блока 9.В переходных режимах, например, при БОаварийных ситуациях или при измененияхрежима требуется кратковременное (долисекунды), но существенное изменениеугда открьггия вентилей,В этом случае в выпрямительном режиме угол открьггия вентидей 4 В, а,следовательно, и тиристоров 2 можеткратковременно изменяться от 0 до120 эл.град. При этом амплитуда импульса тока в первичных обмотках 6 трансфор-Иматоров тока начинает уменьшаться, стремясь к О. Однако, это уменьшение амплитуды происходит весьма медленно, таккак индуктивность реактора 7 велика ипостоянная времени его цепи значительно 35больше, чем постоянная времени первичной цели. Поэтому за время переходногорежима это уменьшение амплитудыимпульса управления в обмотках 6 никак не отразится на амплитуде импульса 40управляющего электрода тиристоров 2 засчет работы блока 9 управления и зашиты.После окончания переходного процессаситуация снова возвращается к первоначальной при угле открытия равном ъ О. 45В случае длительного, например,из-занеисправности регулирующих устройств,поддержания у работающего в выпрямигедьном режиме преобразователя углаоткрьггия 120 зл.град амплитуда импульсов управления стремится к О, ноеще быстрее спадает ток в цепи тиристоров 2 (так как постоянная времени реактора 7 значительно больше, чем первичной цепи) и к моменту значительногоуменьшения амплитуды импульса в обмотках 6, когда схемы защиты в блоках 9уже не могут обеспечить необходимую величину импудьсов управления, ток в цепи тиристоров 2 прекращается и управ ляюшее импульсы не нужныеПри необходимости увеличить угол открытия от 120 до 180 эл.град,инверторный режим) начинают открывать вентили 4 И, а вентили 4 В закрывают.Работа в, стационарном инверторном режиме происходит в основном с углом открытия около 180 зл.град.При этом ампдитуда импульса управления равна половине своей максимальной ведичины и весь он проходит по управляющему электроду вентилей 2.В переходных процессах может потребоваться быстрое уменьшение угда открытия до 120 здград. При этом амплитуда импульса в обмотках 6 начинает возрастать, стремясь увеличиться вдвое. Однако, из-з большой постоянной времени реактора 7, существенно возрасти не может, а небольшое ее возрастание в цепи управляющего электрода "срезается схемой зашиты блоков 9. В сдучае длительного существования угла открытия -120 эл. град,лишняя половина импульса управления отводится схемой защиты 5 локов 9, как и в выпрямитедьном режиме при угле открытия л 0 эл, град.Включение преобразователя в работу производится спедуюшим образом,Сначала открывают вентиди 4 И при угле равном 120 эд,град. При этом ток в цепи реактора 7 начинает увеличиваться и достигает своей максимальнойвеличины и, соответственно, появляютсчимпульсы управления тиристоров 2, Затем открывая вентили 4 В, закрываявентили 4 И, плавно и быстро меняютугол открытия от " 120 доА 0 эд.град.Во времч этого процесса перевода преобразователя из инверторного режима ввыпрямительный режим величина управляющих импульсов существенно не меняется из-за бодьшой постоянной времениреактора 7. Отключение и перевод в инверторный режим производится в обратном порядке,Ток в реакторе 7 почти идеально сглажен и поэтому коммутационные и другиепровалы напряжения первичной цепи наработе устройства отражаются мало.Устройство не подвержено влияниюемкостных токов и не нуждается поэтомув специальных мерах по его устранению,Использование в качестве источникаимпупьсов вспомогательного преобразователя, плечи которого образованы извентилей 4 и первичных обмоток 6 трансформаторов тока, автоматически обеспечивает получ ение мощных управляю 1 цих импульсов равйых 120 эл, град. т.е. перекрывающих всю зону проводимости, что делает ненужным фиксацию переходов анодного напряжения через 0 в положительном направлении, в зоне пооводимости передачу этой инфор:.акции на потенциал земли, выработку ополнительных импульсов управления в этп моменты, передачу этих дополнительных импульсов на управляющие электроды.Это существенно увеличивает падежность работы преобразователя,Использование в качестве плеч первичных обмоток трансформаторного тока, распределяющих импульсы управления по 20 отдельным вентилям значительно иовыщает надежность и снижает стоимостьустроцства.Использование предлагаемого устройства позволяет существенно снизить стоимость высоковольтных преобразователей за счев упрощения системы управления и регулирования н повысить их надежность. Формула изобретения Устройство для управления последоваталью соединенными тиристорами мостового трехфазного преобразователя, содержащее шесть плеч трансформаторовтока, вторичные обмотки которых подключены к управляющим переходам тиристоров соответствующего плеча, и источникимпульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения надежности, в качестве источника импульсов использованвспомогательный управляемый мостовойпреобразователь, реактор и трехфазныйтрансформатор, причем входы вспомогательного преобразователя подк:почены к вторичн: м обмоткам трехфазного трансформатора, а на выходе вспомогательногоуправляемого мостового преобразователявключены шесть общих первичных обмотоктрансформаторов тока с реактором вобщей цепи,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, патент ФРГ1638637.кл 21 Ф,1/05, 1868.2.,Авторское свидетельство СССР531236, клН 02 И Х/08, 1876.3. Авторское свидетельство СССРж 783 писн НИИПИ Заказ 3830721 филиал ППП фПатентф, г.