Устройство для управления тиристорами высоковольтного блока

)/лф,/1у ЕНИ ту ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(56) Авторское свидетельство СССР В 149833, кл. С 05 Р 25/04, 1961,Авторское свидетельство СССР 9 249462, кл. Н 02 М 1/08, 1968,(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРТОРАМИ ВЪСОКОВОЛЬТНОГО БЛОКА(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованопри проектировании систем управлениявысоковольтными тиристорными преобразователями. Целью изобретения является уменьшение массогабаритных показателей электромагнитной системы 2распределения импульсов управлениятиристорами высоковольтного блоказа счет улучшения Формы двухполярныхимпульсов тока и обеспечения перемагничивания сердечников трансформаторов системы 2 по полному циклу,Указанная цель достигается за счетвведения реверсивного управляемогоключа 5, зашунтированного блоком начального заряда 6, между выходом источника питания переменного тока 3 ивходом Формирующего контура 4 и выполнения обратного вентиля 8, шунти"рующего управляемьпЪ ключ 7, управляемым. Управление управляемым ключом 7и обратным вентилем 8 осуществляется импульсами генератора управляющихимпульсов 9 синхронизированными черезблок синхроимпульсов О с выходным,напряжением источника питания 3. Управление реверсивным ключом 5 осуществляется формирователем импульсов управления 11, выполненным, например,на двух трансформаторах тока, первичные обмотки которых включены в цепьключа 7 и обратного 8 вентиля, а вторичные через развязывающие диоды 31подключены к управляющему входу реверсивного ключа 5. Благодаря тому, чтовыключение управляемого ключа 7 иобратного вентиля 8 происходит приналичии на них обратного напряжения,снимаются ограничения на длительностьФормируемых импульсов тока, 4 ил,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вкачестве оконечных каскадов Формирования мощных узких импульсов тока для5управления тиристорами высоковольтных блоков с трансформаторной системой распределения импульсов в импульсных источниках питания электрофильтров газоочистки.10Цель изобретения - расширение области применения устройства за счетснятия ограничений на длительностьформируемых импульсов и уменьшениемассогабаритных показателей электромагнитной системы распределения им"пульсов управления за счет улучшенияФормы двухполярных импульсов тока иобеспечения перемагничивания сердечников трансформаторовпо полному20циклу.На Фиг. приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 и 3 -схемы устройства с вариантами выполнения реверсивного управляемого 25ключа и генератора импульсов управления управляемым ключом и обратнымвентилем; на фиг,4 - пояснительныевременные диаграммы.Устройство для управления тиристорами высоковольтного блока 1 содержит электромагчитную систему 2 распределения импульсов, источник 3 пере"менного тока, к выходным клеммам которого подключен один входной выводформирователя и выхо,ных импульсов не35посредственно, а другой - через реверсивный управляемый клич 5, зашунтированный блоком 6 начального заряда.Выход формирователя .4 подключен к пер"вичному витку системы 2 распределениячерез управляемый ключ 7, зашунтированный обратным вентилем 8, выполнен"ным например, в виде тиристора,Входы управления ключа 7 и вентили 8подключены к выходам генератора 9 импульсов управления управляемым клю"чом 7 и обратным вентилем 8, вход которого через блок 10 синхроимпульсовподключен к выходу источника 3. Входуправления ключа 5 подключен к выходугенератора 11 импульсов управления реверсивным управляемым ключом, входкоторого связан с цепями управленияключа 7 и вентиля 8,Реверсивный управляемый ктпоч 5 может быть выполнен на тиристоре 12,включенном в диагональ постоянного тока диодного моста 13 (Фиг.2). Другим вариантом выполнения реверсивного управляемого ключа 5 можетбыть встречно-параллельное включениетиристоров 14 и 15 (Фиг,3).Генератор 11 импульсов управленияможет быть выполнен в виде двух трансформаторов 16 и 17 тока, первичныеобмотки которых включены в цепь ключа 7 и вентиля 8 и использованы каквход генератора 11 импульсов управления, а вторичные выводы обмотоквместе с включенными в их цепь развязывающими диодами 18 и 19 использованы как его выход (фиг.2 и 3).В случае выполнения ключа 5 согласно схеме Фиг,2 катоды диодов 18 и19 подключаются к управляющему электроду тиристора 12, а свободные выводы вторичных обмоток трансформато,ров 16 и 17 соединяются с катодомтиристора 12,При выполнении ключа 5 согласносхеме фиг;3 выводы трансформатора 17,включенного в цепь ключа 7, один непосредственно, а другой через диод 19подключены к управляющему переходутиристора 15, а выводы трансформатора 16, включенного в цепь вентиля,8, один непосредственно, а другой через диод 18 подключены к управляющемупереходу тиристора 14.Формирователь 4 может быть выполнен, например, в виде Формирующейлинии с одним или несколькими ЬС-звеньями. Блок 1 О синхроимпульсов может быть выполнен по любой схеме, формирующей Импульсы с одинарной илиудвоенной частотой сети с фиксирован -ной Фазой по отношению к входному синусоидальному напряжению. На Фиг.1показано выполнение блока 1 О в видерелаксационного генератора на динисторе 20 и конденсаторе 21, подключенном через выключатель 22 к выходу выпрямителя 23, вход которого подключен через делитель 24 напряжения квыходу источника 3 питания, Генератор9 может быть выполнен по любой известной схеме, работающей от внешнего за-.пуска, Если синхроимпульсы, генерируемые блоком 10, имеют параметры,позволяющие надежно включать силовойтиристор, как, например, показано насхеме фиг,1, то генератор 9 можетбыть выполнен в виде импульсноготрансформатора с двумя выходными об-мотками, подключенньии к управляющимпереходам ключа 7, и обратного венти10 15 20 25 30 35 40 45 50 515ля 8, при этом при подаче управляющего импульса включается тот тиристор)на котором в этот момент присутствует прямое напряжение,Дпя того, чтобы с помощью предлагаемого устройства можно было осуществить фазовое управление блоком 1в состав источника 3 питания можетбыть включен Фазовращатель, выполнен.ный по любой известной схеме, в томчисле и по приведенной на фиг,1 мостовой схеме, включающей две выходные полуобмотки сетевого трансформатора 25, регулируемый резистор 26 иконденсатор 27, Дроссель 28 служитдля ограничения сквозного тока приодновременно включенных ключе 7,вентиле 8 и реверсивном ключе 5,Блок 6 начального заряда можетбыть выполнен, например, в виде последовательно соединенных однополупериодного выпрямителя 29 и ограничительного резистора 30 (в случае выполнения реверсивного ключа 5 посхеме фиг.2 в качестве однополупериодного выпрямителя 29 может быть использован один из диодов моста 13),Разнополярные импульсы управления,формируемые устройством, выпрямляютсяс помощью диодов 31 системы 2 распределения.Работа устройства поясняется совместно с временными диаграммами(фиг,4),При подаче на вход источника 3питания напряжения сети 11 (фиг.4 а)Формирователь 4 заряжается через блок6 начального заряда до амплитудногозначения 11 выходного напряжения 11 эисточника 3 (фиг,4 в), сдвинутого нанеобходимый угол с относительно напряжения сети 11, с полярностью, определяемой полярностью выпрямителя28 блока 6 (фиг,4 й) (начальный зарядформирователя 4 не показан), Начальный заряд Формирователя 4 происходитмедленно, в течение нескольких секунд, из-эа большой величины сопротивления ограничительного резистора29 блока 6,При поступлении импульса управления от генератора 9 на ключ 7 и вентиль 8 включается тот из них, длякого полярность напряжения на формирователе 4 является прямой (в данном случае ключ 7). Формировтель 4перезаряжается через включенный ключ7 и первичный виток системы 2 рас 57619 6 прецеления, Формируя в нем однополярный импульс 11 тока (фиг,4 е), поступающий через диоды 31 на управляющие электроды тиристоров блока 1, При этом напряжение на формирователе 4 ме няет знак. Ключ 7 гасится обратным током разряда 11 (Фиг,4 е) формирователя 4, обратный ток разряда 1 (фиг,4 е) Формирователя 4 поступает через генератор 11 (11 фиг,4) на управляющий вход реверсивного ключа 5, который включается и дозаряжает Формирователь 4 до максимального напряжения У, источника 3 (фиг41), которое в этот момент имеет ту.же полярность, что и напряжение на формирователе 4,При поступлении от генератора 9 следующего импульса включается вентиль 8, для которого теперь напряжение на формирователе 4 имеет прямуюполярность и в первичном витке системы распределения 2 формируется однополярный импульс тока ц (фиг.4 е),полярность которого противоположнаполярности предыдущего импульса, аформа повторяет форму предыдущегоимпульса. Напряжение на формироватете 4 снова меняет знак, а обратнымтоком разряда 11 (фиг,4 е) формирователя 4. гасится вентиль 8 и включается реверсивный ключ 5 (11 фиг,4 Г), дозаряжая Формирователь 4 до первоначального напряжения 114 (Фиг,4 Й), Лалее работа устройства повторяется. В систему 2 распределения поступают однополярные импульсы тока с чередующимися знаками и одинаковой формой и амплитудой.При конкретном выполнении блока 10 и генератора 9 в соответствии со схемой Фиг.1, а реверсивного ключа 5 и генератора 1 со схемами фиг.2 и 3 описанный выше алгоритм работы устройства реализуется следующим образом, После заряда формирователя 4 при замыкании выключателя 22 заряжается конденсатор 21 релаксационного генератора блока 10 до напряжения переключения динистора 20, Постоянная времени заряда конденсатора 10 выбирается таким образом, чтобы переключение динистора 20 происходило в первои четверти каждого полупериода вблизи максимума 11напряжения 11 э (фиг,4 с), Это необходимо для того,чтобы при переэаряде формирователя,4напряжение в нем не оказалось вьдпе,чем текущее значение синусоидаль 1557 б 19ного напряжения на выходе источника 3 (в противном случае, например, в схеме фиг,2 происходит не дозаряд формирователя 4 до напряжения ивточника 3а наоборот, его разряд до5 этого напряжения)При переключении динистора 20;формируеФся импульс, который через выходные обмотки трансформатора. генератора 9 поступает на управляющие переходы ключа .7 и венти" ля 8 (Б, Фиг,4 с). Включение того или другого из них зависит от полярности напряжения на формирователе 4 в данный момент. Если полярность напряжения на нем такова, что включается ключ 7, то сформированный в первичном витке системы 2 распределения прямой ймпульс тока П, (фиг,4 е) поступает на управляющие переходы тиристоров блока 1, но не проходит на выход генератора 11 из-за наличия развязываю- щего диода 19, включенного встречно протеканию прямого импульса тока П Для обратного же тока разряда форми рователя 4 этот диод включен в прямом направлении, и импульс тока Нц (Фиг.4 Г) поступает на управляющий переход.тиристора 12 (фиг,2) или 15 (фиг3), включая его. Если поляр ность напряжения на выходе источника 3 совпадает с полярностью напряжения на перезарядившемся формирователе 4, то он дозаряжается до напряжения источника, и далее при поступлении 35 . очередных импульсов управления от ге,нератора 9 синхронизм между полярнос,тями напряжения на выходе источника 3 и на Формирователе 4 соблюдается автоматически. 40 Если же на первом такте полярность напряжения на перезарядившемся формирователе 4 противоположна полярности напряжения на выходе источника 3, то в схемах Фиг,2 и 3 процессы протекают различно. В схеме Фиг.2 формирователь через включающийся тиристор 12 реверсивного ключа 5 снова перезаряжается от источника 3 до напряжения первоначальной полярности. Когда напряжение на выходе источника 3 меняет .знак, Формируется следующий импульс управления, который снова включает ключ 7, и в первичном витке системы 2 распределения формируется импульс тока той же полярности, что и предыдущий, Но на этот раз полярность напряжения на перезарядившемся Формирователе 4 совпадает с полярностьв напряжения источника 3, и в дальнейшемсинхронность между переменной полярности напряжения на выходе источника3 и на формирователе 4 сохраняется,Таким образом, в схеме фиг,2 в нача"ле работы устройства могут быть сформировано не более двух подряд импульсовтока одинаковой полярности, что практически не влияет на массогабаритныепоказатели системы 2 распределения,В схеме фиг.3 при несовпадениина первом такте полярностей напряже"ния на выходе источника 3 и на формирователе 4 тиристор 15 реверсивногоключа 5 не включается, так как нанем присутствует обратное напряжение,Следующий импульс управления от генератора 9 Формируется, когда:на выходеисточника 3 напряжение меняет знак,При этом включается вентиль 8, таккак полярность напряжения на формирователе 4 является для него прямой.При перезарядке формирователя 4 черезвентиль 8 и первичный виток системы 2распределения в последнем формируется импульс тока полярности, противоположной предыдущему импульсу тока, ноамплитудой несколько меньшей из-заналичия активных потерь в контуреперезаряда. Как показывает эксперимент, уменьшение амплитуды второго импульса не превышает 20 от номинального значения. Этот прямой импульс тока не проходит на выход генератора 11из-за вСтречно включенного развязывающего диода 18. Для обратного же .тока разряда диод 18 включен в прямомнаправлении, импульс тока Б, (фиг,4 Г)включает тиристор 14 реверсивногоключа 5, так как теперь полярность напряжения на выходе источника 3 одинакова с полярностью .напряжения на перезарядившемся формирователе 4. Такимобразом, и в этом случае длительностьвтягивания устройства в номинальныйрежим работы не превышает двух тактов работы генератора 9 (одного периода питающего напряжения ),Технические преимущества"предлага. -емого устройства по сравнению с устройствами аналогичного. назначениязаключаются в том, что в систему.2 распределения поступают импульсытока чередующейся полярности и с одинаковой Формой и амплитудой, Благодаря этому сердечники трансформаторов95576 ся по полному циклу, что предотвращает их насыщение и позволяет умень" шить размеры, те. снизить массогабаритные показатели системы распределе- ния.5Кроме того, тиристоры ключа 7 и вентиля 8 выключаются при наличии на них полного обратного напряжения, имеющегося на перезарядившемся формирова"10 теле 4, Прямое напряжение на них появляется только через полпериода сете вой частоты (180 эл.град,), что более чем достаточно для восстановления ти ристором своей управляющей способности (максимальные значения времени восстановления управляющей способности у силовых тиристоров составляет 200- 300 мкс), Благодаря этому устройство позволяет формировать импульсы то ка управления любой не ограниченной внизу длительности, что расширяет функциональные возможности устройства, позволяя применять его, например, для управления высоковольтными ключа ми в импульсных источниках питания электрофильтров газоочистки, где требуемые фронты нарастания импульсного напряжения составляют около 20 мкс.30Формула изобретения1. Устройство для управления тиристорами высоковольтного блока, содержащее электромагнитную систему распределения импульсов, выходы которой предназначены для подключения к тиристорам высоковольтного блока, первичная обмотка через аашунтированный обратным вентилем управляемый ключ подключена к выходным выводам формирова- .40 теля выходных импульсов, один выходной вывод которого предназначен для подключения к одному выводу,источни" ка питания переменного тока, о т л и- ч а ю щ е е с я тем, что с целью 45 19 10расширения области применения устройства и уменьшения массогабаритных показателей, обратный вентиль выполненуправляемым, а также введены генератор импульсов управления управляемымключом и обратным вентилем, реверсивный управляемый ключ, блок начального заряда, генератор импульсов управления реверсивным управляемым ключом и блок синхроимпульсов, причемуправляющий вход обратного вентиляподключен к первому выходу генератораимпульсов управления управляемым ключом и обратным вентилем, второй выходкоторого подключен к управляющемувходу управляемого ключа, а вход соединен с выходом блока синхроимпульсов,входы которого предназначены для подключения к выводам источника. питанияпеременного тока, для подключенияк другому выводу которого через зашунтированный блоком начального зарядареверсивнь 1 й управляемый ключ, входуправления которого подключен к выходу генератора импульсов управленияреверсивным управляемым ключом, входкоторого связан с силовыми цепями управляемого ключа г обратного вентиляпредназначен другой входной выводформирователя выходных импульсов.2, Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что генераторимпульсов управления реверсивнымуправляемым ключом выполнен в видедвух трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены в силовые цепи управляемого ключа и обрат -ного вентиля и использованы как входгенератора импульсов управления, выводы вторичных обмоток с включеннымив их цепь развязывающими диодами использованы как выход генератора импульсов управления реверсивным управляемым ключом, 1557 б 191557619 Составитель А,КиселКиштулинец Техред А,Кравчук орол Корректор Редакт Подпис Заказ 72 о оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Тираж 489рственного комитета по113035, Иосква, Жобретен Раушска м и открьггиям при ГКНТ СССР наб., д. 4/5