Устройство для управления непосредственным трехфазным преобразователем частоты

(19) 1 И) А 1 ИС тель- тех- луПО- ВА- ктроо в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Всесоюзный научно-исследоваский, проектно-конструкторский инологический институт силовых и попроводниковых устройств(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕСРЕДСТВЕННЫМ ТРЕХФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ(57) Изобретение относится к элетехнике и может быть использован преобразовательных тиристорных установках электротермии. Целью изобретения является повышение коэффициента передачи преобразователя при обрыве одной из фаз нагрузки. За счетвведения двух блоков ключей улучшается энергоснабжение нагрузки при переходе ее из трехфазного режима в двухфазный при аварии одного из электродов печи, Во время аварии эа счетпредложенной схемы соединения к работающему вентильному комплекту добавляется еще один вентильный комплект,собранный из частей неработающих вентильных комплектов. При этом мощностьсети передается в печь через двавентильных комплекта, что позволяетподдержать мощность, вводимую печь,на уровне, близком к рабочему, 5 ил.,1 табл.Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в электротехнических установах, содержащих трехэлектродную элекропечь, питание которой осуществлятся от трехфазного непосредственноо преобразования тока сетевой частоты в ток пониженной частоты.Цель изобретения - повышение коэфциента передачи преобразователя при брыве одной из фаз нагрузки,На фиг. 1 представлена блок-схема стройства; на фиг. 2 - пример реали ации блока управления преобразоватея; на фиг, 3 - связи между тремя локами управления; на фиг. 4 и 5 ременные диаграммы токов вентильных омплектов и токов фаз нагрузки для имметричного режима, когда мощность итающей сети передается трем фазамВ, С нагрузки тремя вентильными омплектами (фиг. 4), и несимметричого режима, когда мощность питающей 25 ети передается двум Фазам нагрузки ервым комплектом и частями второо и третьего комплектов при аварийом состоянии фазы С нагрузки, когда ок ее равен нулю (Фиг. 5).30Устройство (фиг. 1) содержит питащий трехфазный трансформатор 1 с вумя вторичными обмотками, три венильные комплекта 2"4,каждый из коорых содержит два трехфазных моста, ключенных по встречно-параллельной хеме. Выходными выводами А, х; В,С, к вентильные комплекты включек между собой в треугольник, к вер 1 пинам А, В, С которого подключены Нагрузки 5, соединенные в звезду. Выоды сетевой частоты трехфазных моСтов, формирующих ток вентильного комплекта. одного направления, под:ключены к одной из двух вторичных обмоток питающего трансформатора 1. :каждый вентильный комплект содержит Свой блок 6-8 управления, который форМирует импульсы управления вентилями Комплекта, Каждый блок управления со,держит последовательно соединенные50 блоки 9-11 регулирования, блоки.12-14 :слючей и блоки 15-17 выходных усилителей, выходы которых подключены к управляющим переходам вентилей свое 55 1 о комплекта.Кроме того, устройство содержит, рехплатный на четыре г пожения переключатель 18, каждая плата которого принадлежит одному из блоков управления вентильными комплектами. Каждаяплата переключателя 18 содержит одинподвижный и четыре неподвижных контакта 19,1-19,4, 20,1-20,4, 21,1-21,4,Подвижный контакт каждой платы переключателя соединен с вторым входомблоков 9-11Первые неподвижные контакты 191,20,1 и 21,1 плат переключателя 18соединены каждый с соответствующимвыходом трехфазного задающего генератора 22. Неподвижные контакты 19,2 и19.4 соединены с неподвижным контактом 21.4 и первым выходом двухфазного задающего генератора 23, второйвыход которого соединен с неподвижными 20.2 и 20.3 и неподвижным 21,4контактами. Остальные неподвижные контакты соединены с выходом блока 24запрещающего сигнала.Каждый блок 9-11 (фиг. 2) содержитпоследовательно соединенные регулятор25 тока, фазосдвигающий блок 26,распределитель 27 импульсов, вход которого предназначен для подключениясигнала задания частоты тока. Каждыйблок 12-14 состоит иэ двух групп 28и 29 ключей. Выходы группы 28 ключейподключены через выходные усилители30-33 к управляющим электродам венти"лей комплекта. Кроме того, та группавыходов, которая подключена к нечетным вентилям одного моста комплекта,соединена с выходом 34 блока, а группа выводов, которая подключена к вентилям 4, 3 и 2 другого моста - с выходом 35 блока,Выходы группы 29 ключей, предназначенные для подключения к четным вентилям первого моста и второго моста, соединены с соответствующими выводами группы 28 ключей, Выводы груп- . пы 29 ключей, предназначенные для подключения к четным вентилям второго моста комплекта, соединены с выходом 36 блока, а выходы, предназначенные для подключения к нечетным вентилям первого моста, - с выходом 37 блока, Блоки 6-8 управления вентильными комплектами соединены между собой в соответствии со схемой, изображенной на фиг, 3, При этом выводы 34 и 35 каждого блока соединены соответственно с выходами 36 и 37 другого блока, соединенными с выходами 34 и 35 третьего блока.,Ь .3, 140Д4 Зфгде х,в, - токи в Фазах нагрузки;Хр 1 1 ТОКИ ВЕНТИЛЬНЫХ КОМф Ъф 4плектовДействующее значение тока в фазенагрузки при этом равно 3 14118Устройство работает следующим образом.Напряжение питающей сети черезтрансформатор 1 подается на входывентильных комплектов 2-4, которые5управляются с помощью соответствующих блоков 6-8 управления. При этомкаждый блок 6-8 управления задаетпрямоугольную форму тока группы вентильного комплекта в соответствии сФиг. 4 при трехфазной нагрузке 5 и всоответствии с фиг. 5 при двухфазнойнагрузке, Импульсы тока вентильногокомплекта положительной полярности . 15Формируются вентилями первых мостов,а импульсы тока отрицательной полярности - вентилями вторых мостов, Импульсы для отпирания вентилей формируются блоками 9-11. Фазосдвигающийблок 26 и регулятор 25 позволяют изменять и стабилизировать ток вентильного комплекта. Частота следованияимпульсов выходного тока вентильногокомплекта задается генераторами 22 и 2523 в зависимости от положения переключателя 18,С помощью распределителя 27, навходы которого поступают импульсы свыхода фазосдвигающего блока 26 иимпульсы задания частоты тока прямоугольной формы от генераторов 22 и23, Формируются импульсы для управ-ления вентилями прямого направлениятока и импульсы для управления вентилями обратного направления тока.Иьяульсы на выходе распределителя 27появляются при совпадении импульсоМфазосдвигающего блока 26 и импульсовзадания частоты тока, а при наличииблока раздельного управления вентильными группами еще и при совпадении их с разрешающим сигналом блока раздельного управления, Импульсы свыхода распределителя 27 поступаютна вход блоков 12-14 ключей, в зависимости от состояния групп 28 и 29 поступают через выходные усилители15-17 только на управляющие электроды50вентилей своего вентильного комплекта или часть их через блоки усиления и распределения импульсов соседнего комплекта поступает на управляющие электроды вентилей соседнего ком" плекта,Переключателем 18 при соответствующем состоянии групп 28 и 29 и блоков 12-14 задают режим работы преоб 99 4разователя при трехфазной и при двухфазной нагрузке, Первому положениюпереключателя соответствует режимтрехфазной нагрузки, когда мощностьпитающей, сети передается трем фазамнагрузки тремя вентильными комплектами преобразователя. В этом режиме накаждый из блоков 6-,8 поступают сигналы задания тока от генератора 22 стрехфазным выходом.Второму, третьему и четвертому по-ложениям переключателя 18 соответствует режим двухфазной нагрузки, когда мощность питающей сети передаетсядвум Фазам нагрузки одним вентильнымкомплектом преобразователя и частямидвух других вентильных комплектов. Вэтом режиме на два из трех блоковуправления поступает сигнал заданиячастоты тока от генератора 22 с двухфазным выходом, а на вход третьегоблока управления - запрещающий сигнал от. блока 24,Положение переключателя 18 и состояние блоков 12-14 в зависимости оттого,какие работают фазы нагрузки,приведено в таблице,При трехфазной нагрузке (фиг, 4)каждый вентильный комплект формируетимпульсы тока положительной и отри,цательной полярности с помощью венти.лей вторых мостов. Длительность импульсов тока одного направления равна 211/3. В каждой фазе нагрузки приэтом протекают линейные токи, определяемые из выражений 2 Егде 1 = Е - напряжение на выходе вентильного комплекта, когда проводит ток одна из его вентильных групп;г - сопротивление фазы нагрузкиМощность, потребляемая тремя фазами нагрузки в этом режиме, определяетсяя по Формуле4 Е г 2 ЕЯ й5Р =31 г=З мЕЗ чуз 9 гГ 2 ЗгПредположим, что необходимо отключить Фазу С нагрузки ,например,по технологическим соображениям или 10в результате аварийной ситуации),Для этого устанавливают переключатель 18 во второе положение, при котором на входы блоков 6 и 7 подаются от генератора 23 двуполярные прямоугольные импульсы управления длительностью, равной половине периодавыходной частоты. Импульсы заданиячастоты тока, поступающие на входыблоков 6 и 7, сдвинуты друг. относительно друга на половину периода выходной частоты. На вход блока 8 отблока 24 поступает запрещающий сигнал, который запрещает импульсы наего выходе. Импульсные последователь носчи, сформированные блохами 9 и 10, поступают соответственно на блоки 12 и 13. В соответствии с таблицей блок12 устанавливается в такое положение, при котором его группа 28 замкнута, а группа 29 разомкнута, а блок 13 - в такое положение, при котором его группа 28 разомкнута, а группа 29 замкнута.Таким образом, в блоке 6 импуль-сы блока 9 через блок 15 проходят на35 управляющие переходы вентильного ком-плекта,2, В блоке 7 часть импульсовблока 10 через блок 16 проходит на вентили комплекта 3, соединенные с 40 фазой В нагрузки, а другая часть - через блок 1 на вентили комплекта 4, соединенные с Фазой А нагрузки.При этом мощность питающей сети передается двум Фазам А и В нагрузки вентильным комплектом 2 и частями вентильных комплектов 3 и 4, соединенных с оставшимися в работе фазами нагрузки. Если же необходимо отключить фазу А или В нагрузки, то переключатель 18 устанавливается во второе50 или четвертое положение соответственно, а блоки 12-14 в соответствии с таблицей расдределяют импульсы управления так, что в первом случае в работе остается комплект 3 и части комплектов 2 и 4, не сьязанных с фазой А нагрузки, а во г-ром случае в работе остается комплект 4 и части вентилей комплектов 2 и 3, не соединенных с Фазой В нагрузки.Таким образом, в режиме двухфазной нагрузки к нагрузке подключены в параллель два вентильных комплекта, каждый из которых рассчитан на формирование тока амплитудой 1 /2, Следовательно, они могут обеспечить в нагрузке ток с амплитудой 1 (фиг.5).Мощность, потребляемая двумя фазами нагрузки, определяется по формулей4 Е 8 ЕР =21 г 2 в ,г=Е. ч 2 9 г 9 г ф2 Егде 1 =1 :Р) я.5 гСледовательно, мощность нагрузки при наличии возможности поддержания прежней амплитуды тока вентильного комплекта может быть несколько большей, чем в симметричном трехфаэном режиме. Если же напряжение на выходе трансформатора остается неизменным при переходе из трехфазного режима нагрузки на двухфазный, то амплитуда тока вентильного комглекта при неизменном сопротивлении фазы нагрузки остается равнойЕ 1 ==1 2 г РМ 2 Тогда суммарная мощность нагрузкиравна22 Ег 1 ЕР =2(1 1 г= =я=В этом случае мощность нагрузки в 1,33 раза меньше, чем в симметричном трехфаэном режиме. Чтобы мощность в нагрузке осталась прежней, необходимо на 17 Е увеличить напряжение Е, например, переключением ступеней напряжения трансформатора.В предлагаемом устройстве при аварийном состоянии одного иэ трех электродов мощность питающей сети передают в печь через два электрода путем перестройки алгоритма управления источника питания, что позволяет уменьшить простой печи до завершения технологического цикла.В известном устройстве при аварийном состоянии одного иэ электродов, например при обрыве электрода, резко уменьшается мощность сети, передаваемая печи, так как в работе остается один вентильный комплект, В1411899 Аварийный Положение электрод переклю- чателя Положение коммутаторов 12(28) 1229)13(28 13(29) 14(28) 1 М 29) Первое Второе Третье Четвертое П р и м е ч а н и е: (+) - коммутатор включен (замкнут);(-) - коммутатор выключен (разомкнут),предлагаемом техническом решении кработающему комплекту добавляется ещеодин комплект, собранный из частейнеработающих комплектов, При этоммощность сети передается в печь черездва комплекта, что позволяет поддерживать мощность, вводимую в печь, науровне, близком к рабочему. 10Формула изобретения Устройство для управления непосредственным трехфазным преобразователем частоты, состоящим из трех 15 вентильных комплектов в виде двух встречно-параллельно включенных трех-.- фазных мостов в каждой фазе преобразователя, выходами соединенных в треугольник, содержащее три блока уп О равления, каждый из которых содержит последовательно включенные регулятор тока, фазосдвигающий блок и распределитель импульсов с двумя парами трехфазных групп выходов, соответствую щнх двум трехфазным мостам данной фазы преобразователя, и блок выходных усилителей, состоящий из двух пар трехфазных групп, выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам соответствующих. вентилей данной фазы преобразователя, общие для всего устройства трехфазный задающий генератор, выходы которого соединены с первыми неподвижными контак 35 тами соответствующих плат трехплатного переключателя с одним подвижным и четырьмя неподвижными контактамина каждой плате, двухфазный задающийгенератор, первый выход которого соединен. с вторым и четвертым неподвижными контактами первой платы и третьим неподвижным контактом третьейплаты, а второй выход - с вторым итретьим неподвижными контактами второй платы и четвертым неподвижнымконтактом, третьей платы, третий, четвертый и второй неподвижный контактысоответственно первой, второй и третьей плат соединены с выходом блоказапрещающего сигнала, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента передачи преобразователя при обрыве одной из фаз на-.грузки, оно снабжено в каждом блокеуправления двумя блоками ключей, каждый из которых содержит четыре группы по три ключа, выходы распределителя импульсов через первый блокключей соединены с соответствующимивходами блока выходных усилителей,первая трехфазная группа выходов первой пары и вторая трехфазная группавторой пары выходов распределителяимпульсов соединены через второй блокключей с соответствующими выходамипервого блока ключей, вторая трехфаз"ная группа первой пары и первая трехфазная группа второй пары выходовпервого блока ключей каждого блокауправления соединены с соответствующими группами выходов следующегоблока управления.1411899 Составитель С.ЛузаноТехредМ.Дидык актор П.Гер аказ 3667/ Подписноного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д, 4 Проектная, 4 дприятие, г. Ужго Тираж 665 ВНИИПИ Государств по целам изобр113035, Москва, Ж"35 изводственно-полиграфическое Корректор М,Пож