Устройство для управления встречно-параллельно включенными тиристорами

(5)5 Н 02 М 1/ ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТТКРЫТИ Е ИЗОБРЕТЕН И СВИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСК ьский, ологидниНИЯЕН- хни(21) 4720632/07(71) Всесоюзный научно-исследователпроектно-конструкторский и технческий институт силовых полупрововых устройств(57) Изобретение относится к электроке и может быть использовано в стати Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроснабжению, и может быть использовано в статических компенсаторах реактивной мощности,Целью изобретения является снижение перенапряжений в силовой цепи и обеспечение управления тиристорами в переходных режимах,На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг, 2 - узла дискретного правления; на фиг, 3 - узла определения длительности полупериодов тока в силовой цепи тиристоров; на фиг, 4, 5 и б - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство для управления встречно- параллельно включенными тиристорами 1, подсоединенньми через. Индуктивность 2 и через управляемый кл)оч 3 к источнику 4 компенсаторах реактивной мощности. Цель изобретения - снижение перенапряжений в силовой цепи и обеспечение управления тиристорами в переходных режимах, С этой целью при переходном процессе первоначальный угол управления тиристорами 1 определяется моментом появления напряжения, Все последующие углы управления до окончания переходного процесса соответствуют моментам перехода тока через ноль и изменяются в соответствии с естественным переходным процессом, По окончании переходного процесса узел определения длительности полупериодов тока воздействует на переключатели, Т. о. в установившемся режиме включение тиристоров осуществляется от фазосдвигающего узла, 1 Я 3. и. ф-лы, 6 ил,переменного напряжения, содержит датчик 5 напряжения сети, дат.ик 6 тока, два фоо- О мирователя 7 и 8 импульсов управления ти- о ристорами, выход первого из котооых подсоединен к управляющему электроду первого тиристора, выход второго - к управ-д ляющему электроду второго тиристора, регулятор 9 угла управления тиристорами, фаэосмещающий узел 10 с двумя выходами и двумя входами, первый из которых подсоединен к датчику 5 напряжения сети, а вто- ф рой - к выходу регулятора 9 угла управления тиристорами, узел 11 дискретного управления с двумя входами, первь.й из которых подсоединен к датчику 5 напряжения сети, а второй - кдатчику 6 тока, и двумя выходами. Узел 11 дискретного управления состоит из четырех элементов ЗАПРЕТ 12 - 15 (фиг. 2) сОдг(им вдпрегцз)ы(г ВхОдом и одним си- нальным входом, двух элементов ИЛИб и (7, нуль-органа (8 по напряжению и нуль-органа 19 по геку, каждый из которых состыт, з Двух ко",ич)з)оров с Ди,)ференциг;:О)в(1 г( элеме Ггами, Ееход глмГа)а Гора".О напряжен: я подсоедлнег ( запрещаю)ге гу входу элемента ЗАПРЕТ 13, а чеоез .,)фере(ггиругогц й эгге (ент 21 к с и г н 3 л ь 14 О м ч в х о Д 1 3 л е гл е и т з 3 А П Р 11 2 Выход компзратоог 22 г(а подсоедгл(ен Заооегнаг;.:ЕЕЕМу ВХОГ(у Зяемег-(ТВ ЗАПРЕ12 а 181 эсф. 1 фРоРО)ОУ)пг:(И, , Г,р "1- си г(аль(о.:(у вход злмента ",ПРЕ 1 3, вь ход ко 1(гзрзторз 24 нагряжения подсоединен к заг(рещза.:.,емВ)(оду элемента ЗАП Р ЕТ 15, а через гггфферег) цг(ругощий элемент ,", к с(:гнзльному входу элемента ЗАПРЕТ 14, выход компаратара 26 то(а подсоединен; запрещающему входу элемента ЗАПРЕТ 14, з через дфферень(ируюгдий элемент 27 к сигнальному входу элемента ЗАПРЕТ 15. Выходы зг(ементов ЗАПРЕТ 12 и 13 ггодссединень к входам первого элемента ИЛИ 16, выход которого являе тя прямым выходом уз 1 а 11 дискретного упрзвленгя, вьгход. зле)ге)4 то),АГ 1 Р Т 14 и 15 подсев,Ие ь-:ы х ), ,,зм второго эг.емвнта ИЛИ 1, вь ход о-срок( Является инверсгге,гм вы хо д .") уз)а 1 1 Ус .Огос. Во содерн(итэкн(8 .: е,з геОеключзтеля 28 Й 29 С ДВУМЯ С(1 ГНЗЛЬНЬ(МГ ВХОДЗМИ И ОДНИМ УП" рзвггяющи"л входом, причем вторье входы переключателей 28 и 29 подсоединены к вьп(одам фззосмещаащего узла 10, их пер. зь(е вхоы - к выхг)вз(и узла 11 дискретного управления и узел )О опре(гегления ц)Ыте)(ьности полуперисдов тока В силовг)й( цю 11 т(1 р 1(стерев с двумя входами, вьходогг Г сосане (ньгг) к у 1)за зля югдц) В (одам ггере" ключзтелей 28 и 29, второй вход,(отороГО подсоедиген к Дзп(ику б;Ока, первый ВходДзтцику 5 нзг г)яжр(4 ия сети узеял Щ выполнен в в(лде первого 31 и вгорого 32 комггзрз.го 1)ов фиг, .1), входы кото 1 ьв( являются в)орым водо узла, пе;)вого 33 и втое)ого 34 фгр(;1 И 1 зовз 1 елей импульсов записи, злемета ИЛИ 3 Ь, первый Вход которого подсоединен к выходу первого )орм 1 рг)вате)гг 33, з второй вход - .( Вь(ходу второго формирователя 34 импульсов запг.гси, элемента ЗАПРЕ 1 Зб, генератора 37 (1 мпуг.ьсоег, причем выходь, п врзого 31 и второго 32 компараторов подсоединены соответственно г( воду первого 33 ы второго 34 фо;)м(г)оватеггеЙ импульсоВ записи и соответсгвенно к первому л второму запрещающим вхоДа(и злем 8(гтз ЗА (Рг;,:Зб, ВХОД которОГО ггсдсоед(48)4 к внЙЦу генерэто 1)з 37 ым)ульсов, ДвоичноГО счетчика 38 и Выи Гзю(О 15 20 2(: 30 35 4 Ь 50 55 щего Ргетчикй о 9, счет(ь 8 егходь Которых подсоединены к Выходу элемента ЗАПРЕТ 36, причем вцходь двоичного счетчика 38 подсоединены к е)-входам вычитагощего счетчика 39, вход записи котоого подсоединен к Выходу зле)ентз ИЛИ 35, формирователя 40 импульса сбрссз, вход которого ПОДсОВДинен к выходу элемента ИЛИ 35, е вцход - к Гг(оду Двоичного с;етчика 38, формирователя 41 модуля, цифрового компара. тора 42, Входы которого подсоединены ВыхОДам фо рмиро затея Я 41 модуля, входами подсоединенноГо к выходам вычи- тзюЩВГО сч 8 тчикз 39, Бьгход Р котороГО подсоединен к управляющему входу у формирователя 41 Модуля, узла 43 задержки, преобразователя 44 гн-.ременного напряжения В постОянное, в)(од которого явля 8 тся первым входом узла 30, а выход подсоединен к входу узла 43 задержки, и О-триггера 45, Я-вход которого подсоединен к выходу узла 43 задержки, тактовый С-вход - к выхсду элемента ИЛИ 35, -Вход - к выходу цифрового компараторз 42, а выход является выходом узла 30,Работа устройства заключается в следующем.При отсуствии .зпряжения сети (О=О) уровень напряжения на первом входе узла 30 равен нулю. 1-1 а выходе преобразователя 44 переменного напряжен(л)г в постоянное и на выходе узла 43 задергкки уровень напрчн(ения также равен нул(о, и низкий уровень напряжения на г(-входе Г-т)Ыггера 45 удерживает выходное нзпрян(ение О-триггера нз низком урОВн 8 независимо От сиГналоВ на О-входе О-трггерз, т, е, нзпря)кение на выходе узла 30 равно нулю перекл(:Очатели 28 и 29 пдключа,от В).оды формирователей 78 к выходам узла 11 дискретного управления, синхроимпульсь на которых при этОм Отсутствуют. Импульсы уггравггения тгристорами не формируя)тс.:, то: и; дуктивнасти отсутствует, и сигнал нз втором входе узла 30, а значит, и нз входе г(ервого 31 и второго 32 компаратоо.в ра)ен н,лю, Выходное напряженглз ко(лзраторов 31 и 32 также расно нулю и воздеи.",тв ет ,а запрещающие входы э)(ег;8 тз ЗАпРет 36, который блокирует прохождение импульсов генератора 3(l на сч-:т(чы( г,-вх ды двоичного сче"чика 38 и вычита:ощего счетчика 39, в результате чего состоян)е сгчетчцков 38 и,":9, предварительно устзновленны:( в ноль, не изменяется и ггзпряж-,(4 ие:4 з их выходах сзхраняет низкий уровень Зыходггое напряжение цифрового когпзрзторз 42 пои "- (ОМ Имее ВЦСОКй;ПОЯЕ;г,Пои включенли управ, В.гого клгочз 3 в сети гоявляется (аг(с: :. -. 18 г), кс горое че 169721155 рез датчик 5 поступает на вход узла 30 определения длительности полупериодов тока, На выходе преобразователя 44 переменного напряжения в постоянноеустанавливается высокий уровень напряжения, однако на выходе узла 43 задержки, а значит, на Я-входе О-триггера 45 уровень напряжения сохраняется низким в течение времени задержки, составляющем около 2 к, тем самым блокируется на это время воздействие на 0-триггер 45 сигнала с выхода цифрового компаратора 42. На выходе О-триггера 45 уровень напряжения не изменяется и равен нулю, Поэтому переключатели 28 и 29 остаются в прежнем положении, т, е. подключают входы формирователей 7 и 8 к выходам узла 11 дискретного управления.Напряжение О сети через датчик 5поступает также на первый вход узла 11дискретного управления, т. е. на вход нуль- органа 18 по напряжению, и при появлении, например, положительной полуволны напряжения сети О на выходе компаратора 20напряжения напряжение 02 о изменяется с уровня логического "0" на уровень логической "1", Этот перепад напряжения выделяется дифференцирующим элементом 21 и в виде синхроимпульса напряжения 021 поступает на сигнальный вход элемента ЗАПРЕТ 12, нг запрещающем входе которогоотсутствует напряжения 022 с выхода компаратора 22 по току с уровнем логической "1", что является сигналом разрешения, Поэтому на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 появляется синхроимпульс напряжения 012, проходящий через элемент ИЛИ 16 и переключатель 28 на вход формирователя 7 импульсов управления тиристорами, которыйформирует импульс управления с необходимыми параметрами (длительностью и мощностью). Происходит включение тиристора на положительной полуволне напряжения сети в момент времени 10, соответствующий моменту подачи напряжения на сеть, Появляется положительная полуволна тока индуктивности 1, которая через датчик 6 тока поступает на второй вход узла 11 дискретного управления тиристооами, т. е. на входнуль-органа 19 по току, что вызывает изменение напряжения 026 на выходе компаратора 26 тока с уровня логической "1" на уровень логического "О", что является сигналом запрета для элемента ЗАПРЕТ 14, тем самым блокируется прохождение синхроимпульса напряжения 025 на запуск формирователя 8 импульсов управления тиристорами, Запуск формирователя 8 происходит не по синхроимпульсу 025, соответствующему моменту появления отри 510152025303540 45 цательного напряжения сети, а по синхроимпульсу Оп, соответствующему моменту окончания положительной полуволны тока. 8 этот момент времени уровень напряжения 026 на выходе компараторэ 26 тока изменяется с уровня логического "0" на уровень логической "1", выделяется дифференцирующим элементом 27 и в виде синхроимпульса напряжения 027 беспрепятственно проходит через элемент ЗАПРЕТ 15, так как на запрещающем входе этого элемента присутствует в это время напряжение 024 от компарэтора 24 напряжения.с уровнем логической 1", что является сигналом разрешения. Происходит включение тиристора на отрицательной полуволне напряжения в момент времени, соответствующий моменту окончания предыдущей положительной полуволны тока, При появлении отрицательной полуволны тока уровень напряжения 022 на выходе компаратора 22 тока изменяется с уровня логической "1" на уровень логического "0", что является сигналом запрета для элемента ЗАПРЕТ 12, тем самым блокируется прохождение синхроимпульса напряжения 021, соответствующего моменту появления положительной полуволны напряжения сети, Запуск формирователя 7 происходит теперь уже не по синхроимпульсу напряжения 021, а по синхроимпульсу 02 з, соответствующему моменту окончания отрицательной полуволны тока. В этот момент времени уровень напряжения 022 на выходе компаратора 22 тока изменяется с уровня логического "0" на уровень логической "1", выделяется дифференцирующим элементом 23 и в виде синхроимпульса напряжения 02 э проходит через элемент ЗАПРЕТ 13, так как на запрещающем входе этого эле 1 ента поисутствует е это время напряжение 02 с от компаратора 20 с уровнем логической "1", что является сигналом разрешения. Далее процесс включения тиристоров иде аналогично,Таким образом, первоначальное включение тиристоров на первой полуволне появившегося напряжения происходит по синхроимпульсу, вырабатываемому нуль- органом по напряжению в момент подачи напряжения на сеть, а включение тиристоров на следующих полуволнах напряжения происходит по синхроимпульсам, вырабатываемым нуль-органом по току е момент перехода тока индуктивности через ноль, последующие синхроимпул ьсы нуль-органа по напряжению блокируются элементами . ЗАПРЕТ. Такой синхронизацией обеспечивается естественный переходной процесс включения индуктиености в сеть переменного напряжения, протекающий с постепен 1697211но Выравнивающимися амплитудами и длительностями полуволн тока.При появлении тока индуктивности сигнал с датчика 6 тока поступает на первый вход узла 30 определения длительности полупериодов тока, т, е, поступает на вход первого 31 и второго 32 компараторов, которые срабатывают соответственно на положительной и отрицательной полуволнах тока. При этом на выходе соответствующего компаратора появляется сигнал разрешения, длительность которогс равна длительности полуволны тока, что разрешает прохождение через элемент ЗАПРЕТ 36 тактовых импульсов от генератора 37 импульсов на счетные С-входы счетчиков 38 и 39. Двоичный счетчик 38 преобразует длитегьность положительной (отрицательной) пслуволны тока В двоичный код. В момент окончания полуволнц тока сигнал разрешения на выходе соответствующего компаратора 31 (32) исчезает, элемент ЗАПРЕТ 36 блокирует счетные С-входы счетчиков 38 и 39, а на Выходе соответствующего формирователя 33 (34) импульсов записи в момент перехода тока через ноль формируется короткий импульс записи, который через элемент ИЛИ 35 разрешает запись двоичного числа с выхода двоичного счетчика 38 в вычитающий счетчик 39 и поступает на С-Вход О-триггера 45, По спаду импульса записи формируется импульс сброса в формирователе 40, который устанавливает двоичный счетчик 38 в исходное (нулевое) состояние, При появлении следующей отрицательной (положительной) полуволны тока соответствующий компаратор 32 (31) вырабатывает сигнал разрешения счета, и преобразование длительности полуводны в двоичный код счетчиком 38 идет аналогично, Однов эеменно вычитающий счетчик 39 производит операцию текущего Вычитания двоичного числа, записанного на предыдущей полуволне тока, и двоичного числа последующей (текущей) полуволнц тока. Результат Вычитания иэ счетчика 39 через формирователь 41, обеспечивающий выделение модуля разности, поступает на входы цифрового компаратора 42, При равенстве длительностей положительной и отрицательнои полуволн тока индуктивности на выходе цифрового компаратора 42 появляется напряжение высокого уровня. При поступлении импульса записи на С-вход О-триггера 45 на его выходе появляется напряжение высокого уровня. Таким образом, по окончании переходного процесса, т, е, при равенстве длительности положительной и отрицательной полуволн тока, сигнал на выходе узла ЗО определения длиельно сти полупериодов тока устанавливается равным единице и переключатели 28 и 29 подсоединяют к Входу формирователей 7 и 8 выходы фазосмещающего узла 10. Включение тиристоров в установившемся режи 10 15 л 0 25 30 35 4 г 45 50 55 ме происходит по синхроимпульсам, вырабатываемцм фаэосмещающим узлом по сигналам регулятора 9, В результате обеспечивается надежное управление тиристорами как в переходном, так и в установившемся режиме.Таким образом, в устройстве первоначальное включение тиристоров соответству. ет моменту подключения к источнику переменного напряжения, т, е. Момен 1 включения тиристора на первой полуволне напряжения синхронизирован с моментом появления напряжения и определяется нуль-органом по напряжению, а на всех последующих полуволнах до окончания пере-, ходного процесса момент включения тиристоров определяется нуль-органом по току, синхроимпульсы нуль-органа по напряжению блокируются элементами ЗАПРЕТ по сигналам нуль-органа по току. По окончании переходного процесса узел определения длительности полупериодов тока воздействует на переключатель и в установившемся режиме включение тиристоров осуществляется от фазосмещающего узла, определяющего угол Включения тиристоров по сигналу регулятора угла управления. Таким образом, при переходном процессе первоначальный угол управления тиристорами определяется нуль-органом по напряжению и соответствует моменту появления напряжения, Все последующие углы управления на каждой полуволне напряжения при переходном процессе определяются нуль-органом по току, соответствуют мсментам перехода тока через ноль и являются величиной, изменяющейся В соответствии с естественнцм переходным процессом. В итоге обеспечивает я мгновенное подключение индуктивности к сети, что снижает перенапряжение в сети, повышает устойчивость режима работы сети и повышает надежность функционирования подключенного к ней электрооборудования,Формула изобретения 1. Устройство для управления встречно- параллельно включенными тиристорами, через индуктивность подключенными к источнику переменного напояжения, содержащее дачик тока, предназначенный для включения в силовую цепь тиристоро, датчик переменного напряжения, Выход которого подключен к одному входу фазос-. мещающего узла, другой вход которого предназначен для подключения к вьходу5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 регулятора угла управления тиристорами, два формирователя импульсов управления тиристорами и первый управляемый двухвходоной переключатель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения перенапряжений в силовой цепи и обеспечения управления тиристорами в переходных режимах, в него введены узел определения длительности полупериодов тока в силовой цепи тиристоров, узел дискретного управления и второй управляемый двухвходовой переключатель, фазосмещающий узел снабжен инверсным выходом, причем первый вход узла дискретного управления соединен с выходом датчика переменного напряжения и первым входом узла определения длитель-. ности полупериодов тока в силовой цепи тирюсторов, второй вход которого соединен с вторым входом узла дискретного управления и выходом датчика тока, прямой и инверсный выходы узла дискретного управления соединены с первыми входами первого и второго управляемых двухвходовых переключателей соответственно,вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами фазосмещэющего узла, а входы управления - с выходом узла оп ределения длительности полупериодов тока в силовой цепи тиристоров, выходы первого и второго управляемых двухвходовых переключателей соединены соответственно с входами первого и второго формирователей импульсов управления ти ристорами, выход каждого из которых предназначен для подключения к управляющему входу соответствующего тиристора, а узел дискретного управления выполнен в аиде нуль-органа по напряжению, состоящего из двух компараторов, входы которых использованы как первый вход узла дискретного управления, выходы соединены с входами соответствующих дифференцирующих элементов, нуль-органа по току, выполненного аналогично нуль-органу по напряжению, входы компараторов которого использованы как второй вход узла дискретного управления, выход первого дифференцирующего элемента нуль-органа по напряжению соединен с информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ, запрещающий вход котооого соединен с выходом первого компаратора нуль-органа по току, выход первого дифференцирующего элемента которого соединен с информационным входом второго элемента ЗАПРЕТ,запрещающий вход которого соединен с выходом первого компаратора нуль-органа понапряжению, выход второго дифференцирующего элемента которого соединен с информационным входом третьего элемента ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с выходом второго компаратора нуль-органа по току, выход второго дифференцирующего элемента которого соединен с информационным входом четвертого элемента ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с выходом второго компаратора нуль-органа по напряжению, выходы первого и второго элементов ЗАПРЕТ соединены. соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выход которого использован как прямой выход узла дискретного управления, выходы третьего и четвертого элементов ЗАПРЕТ соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого использован как инверсный выход узла дискретного управления.2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что узел определения длительности полупериодов тока в силовой цепи тиристо-. ров выполнен в виде первого и второго компараторов, входы которых использованы как второй вход узла определения длительности полупериодов тока в силовой цег 1 и тиристоров, выходы соединены с входами соответствующих формирователей импульсов записи и первым и вторым соответственно запрещающими входами элемента ЗАПРЕТ, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента ЗАПРЕТ соединен со с етными входами двоичного счетчика и вычитающего счетчика, выходы формирователей импульсов записи соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя импульсов сброса и входом записи вычитающего счетчика, выход формирователя импульсов сброса соединен с входом сброса двоичного счетчика, выходы котсрого соединены с входами данных вычитэющего счетчика, выходы которого соединены с информационными входами формирователя модуля, управляющий вход которого соединен с выходом окончания счета вычитающего счетчика, выходы - с входами цифрового компаратора, выход которого соединен с О-входом О-триггера, тактовый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а вход сброса - с выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом преобразователя переменного напряжения в постоянное. вход которого использован как первый вход узла определения длительности полупериодов тока в силовой цепи тиристоров, а выход О-триггера использован как выход узла., Юрчикова кто нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор;:р, г ага ро йу 22 4 бГира.кного комитета до изоб935, Москва, Ж, Ра Поддиснае етениям и открытиям ори ГККщская наб., 4/5