Устройство для выравнивания и регулирования тока мощного реверсивного 12-пульсного тиристорного преобразователя

Союз СоветскикСоциапнстнческнкРеспубпнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 886177(5 )М. Кл. с присоединением заявки Лв Н 02 Р 506 Н 02 М 7/12 Ъоудврстееиный комитет(28)Приоритет ио делам иэабретеиий и открытий(54 ) УСТРО 11 СТВО ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА МОЩНОГО РЕВЕРСИВНОГО 12- ПУЛЬСНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯИзобретение относится к управлению электрическими генераторами и предназначено для использования в мощных реверсивных.тиристорных электроприводах,постоянного тока металлургической, горнорудной и других отраслей промышленности, у которых тиристорный преобразователь выполняется по эквивалентной 12-фазной схеме выпрямления, образованной путем параллельного соединения трехфазных мостовых, питающие напряжения которых имеют фазовый сдвиг друг относительно друга в 30 эл.град.Устройство служит для выравнивания токов параллельно работающих мостов, а также для регулирования тока реверсивного преобразователя с раздельным управлением выпрямительных групп,Силовые цепи мощных тиристорных преобразователей по соображениям технико-экономического порядка выполняются с .минимальным количеством сильноточных коммутационных и других ап- паратов, для защиты от перегрузок устанавливают один быстродействующий выключатель на выходе, а реакторы фильтрации-выравнивания токов используют также для ограничения аварийных токов в контурах возможных внутренних коротких замыканий, Преобразователи, отвечающие таким требованиям, представляют собой парал- тО.лельно включенную через разнесенные между разноименными полюсами нагруз-.ки реактора пару трехфазных тиристорных мостов одного направления тока, питающихся от трансформаторов с различными группами вторичных обмоток,ивстречно включенной ей череэ те же реакторы другой пары мостов противоположного направления тока, соединенных с упомянутыми трансформаторами, причем мосты, принадлежащие одному трансформатору (включенные встречно друг другу), управляются своими фазосдвигающими устройствами.3 8Поскольку характеристики Фазосме- щающих устройств неидентичны; параметры силовых цепей и вторичные напряжения трансформатсров различны, то возникает необходимость выравнивания токов параллельно работающих мостов, .для чего предназначено предлагаемое устройство.Известны устройства для выравнивания и регулирования нагрузок то-. ков) параллельно работающих объектов) например электродвигателей постоянного тока, состоящие из измерительных шунтов в каждой из контролируемых цепей, датчиков к ним и дифференциального усилителя, на котором выделяется и усиливается разностный сигнал, воздействующий затем на каналы управ; ления объектами по принцину обратной связи. Полярность обратной связи в каждом канале выбирается такой, чтобы свести разность нагрузок (токов) к нулю 3 и Г 21Наиболее близким к .предлагаемому является. устройство для выравнивания и регулирования тока мощного реверсивного 12-пульсного тиристорного преобразователя, .состоящее из. параллельно включенной через со иненныегс разноименными выводами дл подключения нагрузки фильтровые реакторы пары трехфазных мостов, подключенных к трансформаторам с различными группами обмоток, и встречно включенной ей че,-. рез те же реакторы другой пары мостов, и содержащее измерительные шунты с датчиками, регулятор тока электродвигателя, дифференциальный усили-. тель, каналы управления фазосдвигающими устройствами мостов, первый из которых соединен с этим усилителем непосредственно, второй - через инвертор, а их объединенные входы - с регулятором тока "2 1. Недостаток известного устройства заключается в том, что поскольку выравнивание токов должно осуществляться для каждой пары параллельно работающих тиристорных мостов, то требуется четыре индивидуальных измерительных шунта,четыре датчика к ним и два канала выравнивания,что усложняет силовые цепи и систему управления и в конечном счете снижает надежность работы электропривода в целом. Кроме то. го,требуется специальное логическое переключающее устройство, вводящее в работу соответствующий канал выравни 4вания фактически проводящей ток парымостов, что также усложняет устройство и снижает его надежность.Цель изобретения - упрощение и по- Ю вышение надежности.Указанная цель достигается тем,что в реверсивном 2-пульсном тиристорном преобразователе, состоящем изпараллельно включенной через соеди ненные с разноименными выводами дляподключения нагрузки фильтровые реакторы пары тиристорных мостов, подключенных к трансформаторам с различнымигруппами обмоток, и встречно включен ной ей через те же реакторы другойпары мостов, и содержащем измеритель"ные шунты с датчиками, регулятор то,ка электродвигателя, дифференциальный усилитель, каналы управления фа зосдвигающими устройствами мостов,первый из которых соединен с этимусилителем непосредственно, второй -через инвертор, а их объединенныевходы в .с регулятором тока, измери тельные шунты включены последовательно с фильтровыми реакторами,а выходыих датчиков соединены со входамидифференциального усилителя череззвенья выделения модуля.30На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.Реверсивный 12-пульсный тиристорный преобразователь образуют работающие параллельно пары тиристорных мостов 1 и 2 одного направлениятока, встречно включенные им мосты3 и 4 противоположного направления40тока, соединенные с нагрузкой черезразнесенные между ее разноименнымиполюсами реакторы 5 и б и питающиетрансформаторы 7 и 8 с фаэовым сдвигом вторичных напряжений в 30 эл.град.Нагрузкой преобразователя является 45якорь электродвигателя 9, включенный.через быстродействующий выключатель1 О.Пары тиристоных мостов, принадлежащие одному из трансформаторов и Явключенные встречно к нагрузке, т.е.1 и 4 и 2 и 3 управляются от фазосдвигающих устройств 11 и 12 соответственно. Поскольку управление выпрямительными группами раздельное, то фф если, например, в работе находятсямосты 1 и 2, то мосты 3 и 4 противоположногонаправлеиия тока запертыснятием управляющих импульсов и нао5 8861 борот (;.оответствующие элементы на схеме не показаны).Фазосмещающие устройства управляются операционными усилителями 13 и 14 на объединенные входы которых -резисторы 15 и 16 - поступает с регулятора 17 тока якоря электродвигателя, а на два других - резисторы 18 и 19 - равные и противоположные по знаку (благодаря инвертору 20 знака) Ф сигналы из схемы выравнивания токов параллельно работающих мостов, описанной нижеСобственно регулятор 17 тока якоря интегрально пропорционального 1 действия (РС-цепочка в обратной связи), на его входе установлен усилитель 21, выделяющий ошибку между заданным и.фактическим значением якорного тока, Задание тока якоря осуществляется ф из системы автоматического регулирования электропривода 22, например, от регулятора скорости электродвигателяфактическое снимается с операционного усилителя 23. Эти сигналы сравни ваются на входах усилителя 21 (резисторы 24 и 25).Для ограничения скорости нарастаниятока якоря по управляющему воз-. действию в обратной связи усилителя Ь 21 установлен ограничитель 26 его выходного напряжения. Отличительной особенностью устройства является предлагаемая схемавключения измерительных шунтов 27 и28, схемы выравнивания токов мостов,согласнокоторой они устанавливаются последовательно с реакторами 5и 6 (фильтровыми). Однако информацияснимаемых с шунтов сигналов не может непосредственно использоватьсяв схеме выравнивания ввиду ее неоднозначности, поскольку каждый изшунтов обтекается токами тиристорных мостов, управляемых различнымифазосдвигающими устройствами. Напри. -мер, шунт 28 может обтекаться токамимостов 1 и З,управляемых от устройств11 и 12. Аналогичная ситуация имеет0место и для шунта 27. Поэтому в схеме выравнивания информация снимаемыхс измерительных шунтов сигналов предварительно обрабатывается звеньями 29 и 30, которые выделяют модульпоступающего на их вход сигнала (звено 30 также обращает знак сигнала на противоположный), т.е, снимаемый с датчиков 31 и 32, усиливающих сиг 77 Ьналы шунтов 27 и 28 с потенциальнойразвязкой цепей,Выходные напряжения звеньев 30и 31, пропорциональные модулям токов находящейся в работе пары мостови 2 либо 3 и 4 (неработающая паразаперта снятием управляющих импульсов), алгебраически сравниваются иусиливаются дифференциальным усилителем 33 схемы выравнивания токов(входные резисторы 34 и 35) . Выработанный этим усилителем сигнал выравнивания подается на вход 19 усилителя 14, а инвертированный - на вход18 усилителя 13, которые как указано выше управляют фазосдвигающимиустройствами 11 и 12, Сйгнал усилителя 33 способствует уменьшению разности токов параллельно работающих мостов 1 и 2 (или 3 и 4) . Благодаря .интегральным свойствам усилителя 33( Е С- цепь в его обратной связи) выравнивание токов происходит с ошибкой, близкой к нулю,К датчикам 31 и 32 также подключен суммирующий усилитель 23 (черезвходные резисторы 36 и 37), в связис чем его выходное напряжение пропорционально сумме токов мостов 1 и 2 или3 и 4 или что тоже току электродвигателя 9. Выход усилителя 23 соединен с регулятором 21 тока через резистор 25,чем обеспечивается введениесигнала отрицательной обратной связи по току электродвигателя,Устройство работает следующим образомДопустим, что мосты 1 и 2 работают в выпрямительном режиме, Приэтом полярности напряжений элементовсхемы следующие00; Ц 0;ОО;ОтО,т.е, на объединенных входах 15 и 16усилителей 13 и 14 напряжение положительно. Допустим также, что токмоста 1 превышает ток моста 2, т.е.О) 10, следовательно, 1001Оц,В силу последнего напряжение дифференциального усилителя 33 будет положительным 00. Следовательно,сигнал этого усилителя.складываетсяс сигналом регулятора 17 тока Щт )0)на входе усилителя 14 и вычитаетсяиз сигнала регулятора тока на входеусилителя 13 (благодаря инвертору 20.Это приводит к увеличению напряжениямоста 2 и уменьшению напряжения моста 1 и в конечном счете - к выравниванию их токов.8861Если же ток моста 1 станет меньше, чем моста 2, то выравнивание токов произойдет аналогично описанно.му вышее.В инверторном режиме вступают в работу тиристорные мосты 3 и 4. Причем напряжение из системы электропривода 22 становится отрицательным ОС 0, напряжение усилителя 23 - положительным Одб; при этом имеет место следующее соотношение О 01, Тогданапряжения,прочих элементов схемы становятся следующей полярности 01 С 0 О,1 СО; О 1,)0. Допустим теперь, что ток моста 3 больше, чем 3 моста 4, т.е. 0) 01 и 1 О 1)Од30 Тогда О )О, и сигнал усилителя 33, складываясь с сигналом регулятора 17 тока на входе усилителя 14 и вычитаясь на входе усилителя 13, приводит уе к увеличению напряжения инвертора 3 и уменьшению напряжения инвертора 4, что приводит к выравниванию токов этих мостов.Наконец, в выпрямительном режимеЭЗ противоположного направления тока работают мосты 3 и 4 и имеют место следующие соотношенияОц О; О) 0 М 1 цС 0О )0 3 О СО Если ток мос та 3 больше, чем ток моста 4, то зв Оо)О,1 ОЬО 1) ц 9 и ОЬЬ)0. Тогда напряжение усилителя 14 увеличивается, усилителя 13 уменьшается, вследствие чего снижается напряжение моста 3 и растет напряжение моста 4, а это в свою очередь приводит выравниванию токов мостов 3 и 4 Аналогична работа устройства в инверторном .режиме мостов 1 и 2.Таким образом, сокращается вдвое число шунтов, датчиков к ними каналов выравнивания тока, благодаря чему упроЩается схема предлагаемого 77 8устройства и повышается его надежность.Формула изобретенияУстройство для выравнивания и регулирования тока мощного реверсивного 12-пульсного тиристорного преобразователя, состоящего из параллельновключенной через соединенные с разноименными выводами для подключениянагрузки фильтровые реакторы парытрехфазных мостов, подключенных ктрансформаторам с различными группами обмоток, и встречно включенныхей через те же реакторы другой парымостов и содержащее измерительныешунты с датчиками, регулятор токаэлектродвигателя, дифференциальныйусилитель, каналы управления фазосдвигающнми устройствами мостов,первый из которых соединен с этим усилителем непосредственно, второй. -через инвертор, а их объединенныевходы - с регулятором тока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения и повышения надежности,измерительные шунты включены последовательно с фильтровыми реакторами,а выходы их датчиков соединены со входами дифференциального усилителя через звенья выделения модуля.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Филатов А. С. Электропривод иавтоматизация реверсивных станов холодной прокатки. М "Металлургия"1973, с. 118-119.2 Перельмутер В И и др Тиристорные электроприводы прокатных станов. М., "Иеталлургия", 1978, с. 8485, рис.30.Составите Т ехред И.А ДемчикъФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна елактор С, Крупенинаказ 10555/74ВНИИПИ Госудпо делам113035 Моск ль 1 О, Андреевсталап КовректоПодписнокомитета СССРи открытийская наб. л. 4 Тираж 733рственногоизобретенийЖРаув