Способ управления вентилями трехфазного мостового преобразователя в процессе его шунтирования

(51)М. Кл, Н 02 Р 13/ уааретваввЯ квнктвт СССР 3) Приоритет ао делан кафбрвтвякЯ н аткрытнй.57(088.8) ата опубликования описания 230 1,82 А,Н. Волковский М.В. Ольшва евче око,(72) вторы бретен(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯМИ ТРЕХФАЗНОГОМОСТОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В ПРОЦЕССЕЕГО ШУНТИРОВАНИЯ рИзобретение относится к электротехнике, в частности к системам автоматического управления передачами постоянного тока,Известен способ управления вентилями мостового преобразователя впроцессе его шунтирования, применяемый для кратковременного пропускания тока при нормальных и аварийныхотключениях и включениях моста, заключающийся в одновременном включениивентилей моста, принадлежащих однойпоследовательной цепочке 1 .Недостаток устройства состоит втом, что вентили, используемые дляшунтирования, подвергаются трехкратной перегрузке по току, вследствиечего данный режим допускается лишькратковременно.Известны различные способы, реализирующие принцип трехфазного мостового преобразователя в процессеего шунтирования цепочкой последовательно включенных рабочих вентилей,принадлежащих одной фазе, в частности, путем перевода его в режим, характеризующийся раздельным управлением вентилями анодной и катодной групп 23При указанном управлении на одну из групп вентилей подается последовательность импульсов управления, задержанных относительно момента естественного зажигания вентилей на угол включения с( меньший 90 эл.град (что соответствует выпрямительному режиму), а другая группа вентилей управляется последовательностью импульсов, задержанных на угол включения о, ", больший 90 эл.град соответствующий инверсному режиму.Такой режим известен под названием "круговой" режим работы греобразователя. Он может быть обеспечен путем подачи на мостовой трехфазный преобразователь любой из двух последовательностей управляющих импульсов, которые отличаются от но3 900402 мальной последовательности и имеют л следующий вид ИИЗ ь И 5И, В, И, В, И, В 1 (2) Угде индекс И соответствует импульсам инверсного режима, В - выпрямительного режима, нижние индексы соответствуют номеру вентиля моста.При использовании последователь,.ности управляющих импульсов (1) каторная группа вентилей моста работает в инверсном режиме с углами включения вентилей 1 , а вентили анодной группы моста - в выпрямительномрежиме с углами включения а,шбНазовем такой режим первым круговым режимом работы моста(КР). Прииспользовании последовательности управляющих импульсов (2) мост ра 30ботает во втором круговом режиме(КР)., характеризующемся тем, чтоанодная группа вентилей управляетсяимпульсами инверсного режима с угламиши 33включения с , а вентили катоднойгруппы работают в выпрямительном режиме с углами включенияф 2,ШВОднако известный способ имеет существенные недостатки. Использованием Яфдля шунтирования моста только одноипроизвольной выбранной последовательности управляющих импульсов кругового режима приводит в ряде случаевк недопустимым задержкам в шунтировании, кроме того, мост не удается Ишунтировать в аварийных ситуациях,сопровождающихся отказами во включении вентилей или запретами в подачеуправляющих импульсов на вентили,принадлежащие двум фазам преобраэо- фввательного трансформатора, которыев момент подачи команды на шунтирование обтекались рабочим током моста, что снижает надежность устройства.Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности,Поставленная цель достигается тем,что при управлении вентилями трехфазного мостового поеобразователя впроцессе его шунтирования путем пода- ЗОчи на вентили одной из его групппоследовательности импульсов управления, соответствующей инверсномурежиму, а на вентили другой группыпоследовательности импульсов управ- ууления соответствующей выпрямительно 1му режиму, формируют синхронизирующие импульсы для каждого из венти 4ей преобразователя,передний фронткаждого из которых совпадает с моментом естественного включения собственного вентиля, а задний - с моментом естественного включения последующего вентиля и после поступлениякоманды на шунтирование, при наличии синхронизирующего импульса од- .ного из вентилей катодной группы иотсутствия тока во входной цепи фазы, к .которой относится данный вентиль, подают на катодную группу вентилей последовательность импульсовуправления, соответствующую инверсному режиму, а на анодную группувентилей последовательность импульсов управления 1 соответствующую выпрямительному режиму, при наличии синхронизирующего импульса одного извентилей анодной группы и отсутствиятока во входной цепи Фазы, к которойотносится данный вентиль, на катоднуюгруппу вентилей подают последовательность импульсов управления, соответствующую выпрямительному режиму, ана анодную группу вентилей последовательность импульсов управлениясоответствующую инверсному режиму,а при одновременном наличии синхронизирующего импульса, любого вентиля моста и тока во входной цепи фазы, к которой относится упомянутыйвентиль, на каждую иэ вентильныхгрупп подают обе последовательностиимпульсов управления, при этом послеодновременного включения двух вентилей, принадлежащих одной фазе, прекращают подачу импульсов управления,На фиг.1 представлена схема трехфазного мостового преобразователяи блок-схема управления процессомшунтирования.Схема содержит вентили 1 - б,логическое устройство 7, программноеустройство 8, ключи 9 - 12, формирователь 13 импульсов управления, соответствующих выпрямительному режиму, формирователь 14 импульсов управления соответствующих инверторному режиму,На фиг.2 представлены а) диаграммы напряжения фаэ входной цепи;6) последовательность управляющихимпульсов КР 1 в) диаграммы фазовыхтоков, соответствующих режиму работыпри управлении от КР; г) напряжение на полюсах преобразовательногомоста, соответствующее режиму работыпри управлении от КР; д) последова0402 5 90тельность управляющих импульсов КР,е) диаграммы фазовых токов,соответствующих режиму работы при управлении от КР, ж) напряжение на полюсах преобразовательного моста, соответствующие режиму работы при управлении от КР,На фиг.3 представлены: а) диаграммы напряжений фаз входной цепи;б) синхронизирующие импульсы вентилеймоста в) и г) - последовательности импульсов управления соответственно КРи КР; д) сигнал команды на шунтирование; е) диаграммывходных токов, при отсутствии отказов и запретов на включение вентилей; ж) логические сигналы на выходах блока 8, 3) диаграммы входныхтоков при наличии запретов или отказов на включение вентилей фазы в,и) логические сигналы на входе блока 8к) диаграммы входных токовпри наличии запретов или отказов вазах "а" и "в"; л) логические сигналы на выходе блока 8.Для пояснения предлагаемого способа рассматриваются процессы шунтирования моста из выпрямительного режима,Не ограничивая общности результатов можно принять, цто командана шунтирование д , йорана в интервале Ч, в : Ч после коммутации тока свентиля 5 на вентиль 1. (Ч -: Чп- моменты естественной коммутации соответствующих вентилей).При этом открыты вентили 6 ии фазы "в" и "а" вентильных обмотоксилового трансформатора обтекаютсятоком моста. В соответствии интервалу Ч в : Ч поставим логический синхлроимпульс СИ 1 (аналогично интервалу Ч-, Ч - импульс СЕи т.д,),На интервале Ч,1-; Ч логическийсинхроимпульс СИ 1 равен единице, аостальные - нулю, и на мост разрешена подача обеих последовательностейуправляющих импульсов кругового режима (логические сигналы на соответствующем выходе 8 КРи КРд равныединице). В результате на мост подаОются импульс И , если д )120 , илиИ, если фи(120 ф, а также импульсВ ес с(РЬ(сшЭ 00где с В-, угол зажигания рабочего выпрямительного режима,3 - угол коммутации тока.Эти импульсы не изменяют состояниесхемы, так как вентили 1 и 6 уже от-крыты, а для включения вентиля 5 нет 15 20 25 36 35 40 45 Ю 55 Ь. условий (напряжение на вентиле 5 отрицательно).На интервале Ч. Чь логический синхроимпульс СИравен единице, а остальные - нулю, и разрешено использозние только последовательности управляющих импульсов второго кругового режима (логический сигнал КР равен единице, а КР - нулю). Использование первого кругового ,режима йедопустимо,так как на укаэанном интервале вырабатывается управляющий импульс Впервого кругового режима, Импульс Вуправляет вентилем 2 фазы С, которая не участвует в пропускании тока (с= О). Подача этого импульса на мост приводит к продолжению выпрямительного режима и возвращению схемы в исходное состояние Инверторные импульсы, управляющие вентилями неработающей фазы С, и все импульсы управления вен. тилями работающих фаз а и в могут быть поданы на мост в процессе его шунтирования, Следовательно, в интервале Ч Ч на мост подавтся только один управляющий импульс И второго кругового режима, если с 1120ши о При этом состояние схемы не изменяется,так как вентиль 6 уже открыт.Следует отметить, что на интервалах Ч ", Ч 2 и Ь-. Ч нет физических условий для шунтирования моста вентилями любой иэ фаэ, так как напряжение на вентилях 3 и 4 работающих (участвующих в пропускании тока) фаз в и а и на вентиле 5 неработающей фазы отрицательны. Отмеченный факт обуславливает задержку в шунтировании независимо от способа шунтирования, наибольшее значение которой не превышает 120На интервале Ч Ч 4 логический синхроимпульс СИЗ равен единице, остальные - нулю, разрешены обе последовательности управляющих импульсов, В результате на мост могут быть поданы импульс И, если с 120 , или И,ши, если 90(с(120, а также импульс В , если АВ60 о, причем импульс Иподается позже импульса В, При подаче на мост управляющего импульса И 4 состояние схемы не изменяется (вентиль 1 включен), при подаче импульса Въ ток с вентиля 1 переходит на вентиль 3, в результате чего мост шунтируется двумя последовательно включенными вентилями 3 и 6 фазы в.7 90040В момент перехода тока на вентилифазы в запрещаются все импульсы, втом числе и И .При запрете или отказе во включении вентиля 3 фазы в на мост в интер-вале У", У подается импульс ИпЫ)120 или И,если с (120 . Импульс И не изменяет состояния схемы, а при подаче импульса И, токкоммутирует е вентиля 6 на вентиль 2 1 ф(при Ы,120 на интервале Ч-, Ч 4состояние схемы не изменяется),На интервале Ч -. Ч 5 логическийсинхроимпульс СИ равен единице, остальные равны нулю, и разрешены обе 1%последовательности импульсов кругового режима (логические сигналы КРи КР равнь 1 единице). На мост подаются импульсы В , если ф (60а также И, если с "120 ф, или И , 36еслибы(, (120 , причем импульс Иследует позже импульса ВА. При подаче на мост импульса В ток переходит на вентиль ч, независимо оттого подан импульс Ина мост рань- Оше импульса В или позже, или одновременно, так как условия для включения вентиля 1 более благоприятные,чем для включения вентиля 2, В результате мост шунтируется вентиля- Юми 1 и ч фазы А. В момент переходатока на вентили Фазы а запрещаютсявсе импульсь 1, Для длительного шунтирования моста также либо включается шунтирующий аппарат, либо мостпереводится в круговой режим,При запрете или отказе во включении вентилей обеих фаз в и а в момент подачи на мост импульса И токс вентиля 6 переходит на вентиль 2,4 ОВ результате ток моста проходит повентилям 1 и 2. На интервале ЧЧлогический синхроимпульс СИ равенединице, остальные - нулю, разрешаются обе последовательности импуль 4сов кругового режима (сигналы КРи КР равны единице). На мост подаются импульсы В 5 и ИЬ. Независимоот того, как расположены друг относительно друга зти импульсы, токпереходит с вентиля 1 на вентиль 5,50так как условия для включения вентиля 5 благоприятнее, чем для вентиля 3, В итоге мост шунтируетсядвумя вентилями 2 и 5 фазы С, послечего запрещаются все импульсы. Длительное шунтирование моста осуществляется так же, как и в предыдущихслучаях. Аналогично протекают процессыи при шунтировании моста инверторногорежима, с той лишь разницей, что физические условия для шунтированиямоста имеются уже в момент подачикоманды на шунтирование. Следовательно, шунтирование возможно беззадержки во времени. Процесс шунтирования принципиально не изменяется и при подаче команды на шунтирование д в момент коммутациитока с одного вентиля на другой.Предлагаемый способ обеспечиваетдостаточно быстрое шунтирование ипри запрете или отказах во включении вентилей любых двух или однойфазы.Шунтирование моста по предлагаемому способу осуществляет устройство, блок-схема которого изображенана Фиг.1.Шесть импульсов с углами включения о. ( 90, соответствующими выпшьрямительному режиму, вырабатываетустройство 13, и шесть импульсовс углами включения с 90 инверторШИного режима, устройство 11, которыеуправляют шестью вентилями преобразовательного моста (1-6),По трем каналам через ключ 9 навентили катодной группы заводятсяуправляющие импульсы с углом включения ,8 , Ви В ), вырабатываемые устройством 13, а по трем каналам через ключ 10 на те же вентиликатодной группы заводятся управляющие импульсы с углом включения Ы,ши(И, Ии И), вырабатываемые устройством 1 ч, На вентили анодной группы по трем каналам через ключ 11заводятся управляющие импульсы с углом включения сфа (В, 8 и В ), вырабатываемые,устройством 13, а потрем каналам через ключ 12 заводятся управляющие импульсы с углом включения сШи (И И и И 2), вырабатавве-мые устройством 1 ч.Ключи 10 и 11 управляются однимлогическим сигналом, которому соответствует логический сигнал КР, аключи 9 и 12 управляются логическимсигналом, которому соответствует логический сигнал КР . Логические сигналы КР,1 и КР вырабатываются устройством 7, На вход устройства 7 подаются шесть логических синхроимпульсов(СИ , ., СИ), и три логических сигнала, которые соответствуют токамвходных цепей Фаз,Логические сигналы КР и КР заводятся на ключи 9 - 12 через программное устройство 8, задающее режим работы моста. На вход программного устройства подаются логический сигнал соответствующий команде шунтирования моста, и логический сигнал, соответствующий разнице токов моста и среднего значения выпрямленных токов входных цепей фаз. 1 фЛогическое устройство 7 постоянно анализирует состояние моста на основе поступающей на его вход информации о синхроимпульсах и фазных токах и посылает на вход программно- М го устройства 8 логические сигналы, тем самым реализуя нужный алгоритм управления.Предлагаемый способ управления вентилями трехфазного мостового пре" образователя в процессе его шунтирования обеспечивает достаточное быстродействие операции шунтирования и вы" сокую степень надежности при различных аварийных ситуациях, Оформула изобретенияСпособ управления вентилями трех-фазного мостового преобразователя в процессе его шунтирования путем подачи на вентили одной из его. групп последовательности импульсов управления, соответствующей инверсному режиму, а на вентили другой группы последовательности импульсов управления соответствующей выпрямитель- ному режиму, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, формируют синхрониэирующие импульсы для каждого из вентилей преобразователя, передний фронт каждого иэ которых совпадает с моментом естестввнноговключения собственного вентиля, азадний - с моментом естественноговключения последУющего вентиля, ипосле поступления команды на шунтироеание при наличии синхронизирующего импульса одного из вентилей катодной группы и отсутствия токаво входной цепи фазы, к которой относится данный вентиль, подают на ка"тодную группу вентилей последовательность импульсов управления, соответствующую инверсному режиму, а наанодную группу вентилей последовательность импульсов управления, соответствующую выпрямительнвму режиму, при наличии синхронизирующегоимпульса одного из вентилей аноднойгруппы и отсутствия тока во входнойцепи фазы к которой относится данный вентиль, на катодную группу вентилей подают последовательность импульсов управления, соответствующуювыпрямительному режиму, а на аноднуюгруппу вентилей последовательностьимпульсов управления, соответствую"щую инверсному режиму, а при одновременном наличии синхронизирующегоимпульса, любого вентиля моста и тока во входной цепи Фазы, к которойотносится упомянутый вентиль, накаждую из вентильных групп подают обепоследовательности импульсов управления, при этом после одновременноговключения двух вентилей, принадлежащих одной фазе, прекращают подачуимпульсов управления. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США й 3636 ч 31,кл. 321-11, 1972. 2. Патент йвеции Ю 339509 кл. Н 02 И 1/08, 1972.900 ЙО 2 Ра дЪ 3( Составитель И.ГоловиновРедактор Н.Пуаненкова Техред А. Савка га орректо Подписн Филиал ПРП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,акаэ 12201/72 Тираж 718 ВНИИПИ Государственного по делан изобретений 113035, Иосква, Ж, Ра