Устройство для контроля пробоя последовательно соединенных тиристоров высоковольтных вентилей в управляемом вентильном преобразователе

(51)5 Н 02 Н 7 САНИЕ И ТЕНИЯ К АВТ ОМ ИДЕТЕЛЬСТВ НТРОЛЯ ПРО- СОЕДИНЕНОВОЛЬТНЫХ М ВЕНТИЛЬповысить нав переходных вух ил в, входами образован- С-цепочка- СО ВХОДОМ ройства явт контроль а пОСлЕДО- ы ВыСОкОГО низкая наереходных тних преОС УДАР СТВЕ ННЫ И КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в про мышленности, сельском хозяйстве и натранспорте(56) Авторское свидетельство СССРМ 1328877, кл, Н 02 Н 7/12, 1987.Техническое описание и инструкция поэксплуатации на преобразователь СПЧРС -15750/630, НПО "Электротехника", Таллинн, 1986. 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КО БОЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО НЫХ ТИРИСТОРОВ ВЫСО ВЕНТИЛЕЙ В УПРАВЛЯЕМ НОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ 57) Изобретение позволяет дежность работы устройства Изобретение относится к электротехнике, в частности преобразовательной технике, и может быть использовано в преобразователях напряжения, тока или частоты для контроля пробоя последовательно соединенных тиристоров в управляемых вентилях указанных преобразователей.Одно иэ известных устройств содержит делитель напряжения, подключенный параллельно цепочке контролируемых последовательно соединенных тиристоров, параллельно каждому из которых включена режимах за счет дополнительного введения двух управляемых ключей по наибольшему количеству контролируемых пробитых тиристоров, диода и формирователя импульсов задержки, состоящего из времязадающей ЯС-цепочки, выходом подключенной через пороговый элемент к выходу формирователя импульсов задержки, а через последовательно соединенный разрядный резистор и ключ - к общей шине. управляющий вход ключа соединен с входом формирователя импульсов задержки и через диод - с его выходом, управляемые ключи силовой цепью подключены объединенными вторыми выходами соответственно датчиков пробоя одного, двух или большего количества тиристоров и соответствующими входами блока защиты для подключения выходных сигналов датчиков пробоя одного, двух или большею количества тиристоров, управляющим входом управляемые ключи подключены к выходу формирователя импульсов задержки, входом соединенного с выходом блока фазоимпульсного управления. 3 ил,ВС-цепочка, датчик пробоя Одно большего количества тиристоро включенный в диагональ моста, ного делителем напряжения и й ми, выход датчика соединен блока защиты и сигнализации,Недостатком подобного уст ляется то, что оно не обеспечивае пробоя тиристоров без подачи н вательно соединенные тиристор силового напряжения, а также дежность работы устройства е и режимах особенно в высоковолобраэователях, характеризующихся значительным уровнем генерируемых помех,Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для контроля пробоя последовательно соединенных тиристоров высоковольтных вентилей в управляемых вентильных преобразователях, включающих систему управления с блоком фазоимпульсного управления и распределителем импульсов управления по высоковольтным вентилям, узел сигнализации и отключения преобразователя, содержащее датчик пробоя тиристоров в каждом высоковольтном вентиле, имеющий выходные ключи по числу ступеней контроля количества пробитых тиристоров, одни выходы выходных ключей каждого датчика объединены и предназначены для подключения к выходу распределителя импульсов, соответствующего управлению высоковольтным вентилем противоположной группы той же фазы, другие выходы выходных ключей датчиков различных высоковольтных вентилей, соответствующие одноименной ступени контроля количества пробитых тиристоров объединены, элементы памяти по числу ступеней контроля количества пробитых тиристоров, выходами предназначены для подключения к соответствующим входам узла сигнализации и отключения преобразователя.Недостатком известного устройства является низкая надежность, т. к. при "широком" 120 эл, град. импульсе управления высоковольтным вентилем, который формируется на выходе распределителя импульсов, невозможно обеспечить достаточную помехоустойчивость устройства, особенно в переходных режимах при быстром изменении фазы управляющих импульсов. Это может быть связано с высоким уровнем помех, генерируемых в высоковольтных управляемых вентильных преобразователях, так и со значительными углами коммутации вентилей в переходных режимах",Кроме того переходный процесс в собственно датчиках пробоя, вызванный выключением высоковольтного вентиля или коммутационными процессами в других высоковольтных вентилях не успевает закончиться к моменту Формирования сигнала закрытого состояния тиристоров соответствующего высоковольтного вентиля преобразователя, что приводит к формированию на обходе датчика ложного сигнала о проиоо тиристоров,олью длого изобретения является огьшч;ие наде; осги работы устройства , иреходых ге.ч з ах. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля пробоя последовательно соединенных тиристоров высоковольтных вентилей в управляемых вентильных преобразователях, включающих систему управления с блоком фазоимпульсного управления и распределителем импульсов управления по высоковольтным вентилям, узел сигнализации и отключения преобразователя, содержащее датчик пробоя тиристоров в каждом высоковольтном вентиле, имеющий выходные ключи по числу ступеней контроля количества пробитых тиристоров, одни выходы выходных ключей каждого датчика обьединены и предназначены для подключения к выходу распределителя импульсов, соответствующего управления высоковольтным вентилем противоположной группы той же фазы, другие выходы выходных ключей датчиков различных вьгсоко вол ьтн ы х вентилей. соответствующие одноименной ступени контроля количества пробитых тиристоров объединены, элементы памяти по числу ступеней контроля количества пробитых тиристоров, выходами предназначенные для подключения к соответствующим входам узла сигнализации и отключения преобразователя, введены управляемые аналоговые ключи по числу ступеней контроля количества пробитых тиристоров и формирователь импульсов задержки, включающий диод, разрядный резистор, разрядный ключ, пороговый элемент и времяэадающую ВС цепочку, выход времязадающей ВС цепочки подключен через пороговый элемент к выходу формирователя импульсов задержки, а через последовательно соединенные разрядный резистор и разрядный ключ - к общей шине, управляющий вход разрядного ключа соединен с входом формирователя импульсов задержки и через диод - с его выходом, управляемые аналоговые ключи силовой цепью подключены между объединенными выходами выходных ключей одноименных ступеней контроля количества пробитых тиристоров датчиков пробоя и управляющими входами соответствующих элементов памяти, управляющим входом управляемые аналоговые ключи подключены к выходу формирователя импульсов задержки, выходом предназначенного для подключения к выходу блока фазоимпульсного управления. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства, выполненного согласно данному изобретению; на фиг. 2 дана схема одного из возможных вариантов построения датчика пробоя ти 1760595ристоров; на фиг. 3 дана диаграмма работы устройства,Устройсгво для контроля пробоя последовательно соединенных тиристоров высоковольтных вентилей в управляемых вентильных преобразователях, включающих систему 1 управления с блоком 2 фазоимпульсного управления и распределителем 3 импульсов управления по высоковольтным вентилям 4 - 8 и 9, узел 1 О сигнализации и отключения преобразователя. содержит датчики 11 - 15 и 16 пробоя тиристоров в каждом высоковольтном вентиле 4 - 8 и 9, имеющие выходные ключи 17 и 18 по числу ступеней контроля качества пробитыхтиристоров, одни выходы 19 выходных ключей 17 и 18 каждого датчика 11 - 15 и 16 обьединены и предназначены для подключения к выходу распределителя 3 импульсов, соответствующего управлению высоковольтным вентилем противоположной группы той же фазы, другие выходы 20 и 21 выходных ключей 17 и 18 различных высоковольтных вентилей 11 - 15 и 16 соответствующие одноименной ступени контроля количества пробитых тиристоров обьединены, элементы памяти 22 и 23 по числу ступеней контроля количества пробигых тиристоров, выходами 24 и 25 предназначенные для подключения к соответствующим входам 26 и 27 узла сигнализации и отключения преобразователя. Кроме того в устройство введены управляемые аналоговые ключи 28 и 29 по числу ступеней контроля количества пробитых тиристоров и формирователь 30 импульсов задержки включающий диод 31, разрядный резистор 32. разрядный ключ ЗЗ, пороговый элемент 34 и времязадающую ЯС цепочку 35, выход 36 времязадающей ЯС цепочки подключен через пороговый элемент 34 к выходу 37 формирователя импульсов задержки, а через последовательно соединенные разрядный резистор 32 и разрядный ключ 33 - к общей шине, управляющий вход разрядного ключа соединен с входом 38 формирователя импульсов задержки и через диод 31 - с его выходом 37,. управляемые аналоговые ключи 28 и 29 силовой цепью подключены между объединенными входами 20 и 21 выходных ключей 17 и 18 одноименных ступеней контроля количества пробитых тиристоров датчиков пробоя 11 - 15 и 16 и управляющими входами 39 и 40 соответствующих элементов в памяти 22 и 23, управляющим входом 41 управляемые аналоговые ключи подключены к выходу 37 формирователя импульсов задержки, входом 38 предназначенного для подключения к выходу 42 блока 2 фазоимпульсного управления.30 40 45 5 10 15 20 25 Элементы памяти 22 и 23 могут быть выполнены, например, на реле 43 и 44 с соответствующими контактами 45 и 46. Реле 43, фиксирующее пробой недопустимого количества тиристоров (например, 2-х и более тиристоров), формирует в систему 1 управления преобразователем через узел отключения 47 команды на отключение преобразователя. Светодиоды 48 и 49 фиксируют срабатывание датчиков пробоя одного и двух тиристоров. Кнопка 50 служит для деблокировки реле 42 и 43 элементов памяти.На выходах 51 - 55 и 56 распределителя импульсов формируются первичные импульсы управления высоковольтными вентилями 4 - 8 и 9 и соответственно сигналы закрытого состояния тиристоров соответствующих высоковольтных вентилей. Управление соответственно тиристорами осуществляется через формирователи импульсов (ФИ) 57.Датчики 11 - 15 и 16 пробоя (фиг. 2) могут быть построены, например, с использованием задающего генератора 58 (источник напряжения высокой частоты), выходом подключенного через последовательно соединенные разделительные согласующие трансформаторы 59 и ВС цепочки 60 к тиристорам 61 соединенным последовательно. Выход задающего генератора через выпрямитель 62 соединяется с одними входами компараторов 63 и 64, контролирующих соответственно пробой одного и двух тиристоров. На другие входы компэраторов подается напряжение уставки с задатчиков 65 и 66. Выходы компэраторов через согласующие оптопары 67 и 68 подключаются к выходам 20 и 21 датчика, а также к соответствующим выходам 19 и далее к выходам системы 1 управления преобразовател ем.На фиг. 3 приняты следующие обозначения:69 - импульсы на выходе блока фазоимпульсного управления,70 -75 - импульсы управления тиристорами соответствующего высоковольтного вентиля преобразователя;76 - 81 - напряжение на выходах 51 - 56 системы 1 управления;82 - напряжение на конденсаторе времяэадающей цепи 35 (Оо - напряжение переключения порогового элемента);83 - напряжение на выходе формирователя импульсов задержки (импульсы, блокирующие работу управляемых аналоговых ключей 28 и 29);84 - сигнал нэ выходе 2 Р дэтциков пробоя одного тиристора;85 .- сигнал на выходе 21 датчиков пробоя двух тиристоров,Устройство для контроля пробоя последовательно соединенных тиристоров высоковольтных вентилей в управляемых вентильных преобразователях работает следующим образом.В установившемся режиме работы преобразователя фаза выходных управляющих импульсов тиристорами (70 - 75) и сигналов 76 - 81 закрытого состояния тиристоров соответствующего высоковольтного вентиля не изменяется. Импульсы 69 на выходе блока 2 фаэоимпульсного управления следуют через равные промежутки времени и длительность интервала Т задержки этих импульсов, определяемой Формирователем 30, постоянна. При каждом переключении в преобразователе и синхронно с ним на выходе формирователя 30 импульсов задержки появляется импульс 83, блокирующий прохождение сигнала через управляемые ключи 28 и 29, Это исключает срабатывание элементов памяти 22 и 23 с двумя устойчивыми состояниями, связанное с ложными сигналами 84 и 85 на выходе датчиков 11 - 15 и 16 пробоя. Указанные сигналы помехи появляются при каждой коммутации в преобразователе; а их длительность зависит от угла коммутации и скорости изменения Фазы управляющих импульсов. Диаграмма напряжения на конденсаторе С времязадающей цепочки 39 показана на фиг. 3, позиция 82. Диод 31 определяет минимальную длительность блокирующего импульса 83, равную длительности импульсов 69 нэ выходе блока 2 фазового управления,В переходных режимах, связанных с изменениями фазы управляющих импульсов тиристорзв управляемого вентильного преобразователя, длительность должных сигналов 84 и 85 на выходах 20 и 21 датчиков пробоя возрастает, что может привести к ложному срабатыванию элементов памяти 22 и 23. Однако в данном устройстве вероятность прохождения сигнала помехи на элементы 22 и 23 мала, так как одновременно с изменением фазы управляющих импульсов происходит и увеличение длительности блокирующего импульса 83 на выходе формирователя ЗО импульсов задержки. Это связано с тем, что конденсатор С времязадающей цепочки 35 за время, определяемое длительностью импульсов 69 на выходе блока 2 фазоимпульсного управления, разряжается до более низкого уровня напряжения, чем усгановившемся режиме. Поэтому, после окончания импульса 69 на выходе блока 2 заряд конденсатора С до уровня напряж; ия.,0 переключения поро 55 блоков, например, для преобразователя типа СПЧРС/630 совместно с восстановительными работами составляет около 30 т, руб,Таким образом ожидаемый экономический эффект от использования данного 1020ЗО35 40 45 50 гового элемента 34 происходит за более длительный промежуток времени, чем в установившемся режимеЭтим достигается увеличение длительности импульсов 83 на выходе формирователя 30 импульсов задержки, Именно по этим импульсам синхронно с каждой коммутацией в преобразователе размыкаются управляемые ключи 28 и 29 и, тем самым, блокируется прохождение сигнала на элементы памяти 22 и 23 с двумя устойчивыми состояниями (реле 43 и 44). Увеличение длительности блокирующих импульсов 83 в переходных режимах уменьшает вероятность прохождения сигнала на элементы памяти 22 и 23 в послекоммутационный период,При этом в установившемся режиме работыпреобразователя длительность блокирующих импульсов 83 незначительна, что не оказывает существенного влияния на работу устройства для контроля пробоя последовательно соединенных тиристоров.Таким образом, данное устройство обеспечивает надежный контроль состояния тиристоров как в переходных, так и в установившихся режимах работы преобразовател я.Экономический эффект от использования данного изобретения состоит иэ двух составляющих.Первая из них определяется надежной работой устройства для контроля пробоя последовательно соединенных тиристоров высоковольтных вентилей в управляемомвентильном преобразователе, исключающей отключение преобразователя сигналом помехи в процессе его работы в технологичееком цикле, Эта составляющая эффекта зависит от области применения преобразователя, Так для преобразователя типа СПЧРС - 15750/630, используемого в качестве разгонного устройства электромашинных накопителей энергии установки ТОКАМАКА, отсутствие ложных отключений дает экономический эффект около 60 т, р. в год.Другая составляющая зкономической эффективности данного предложения определяется тем, что устройство надежно фиксирует пробой тиристоров в переходных режимах работы преобразователя, что исключает развитие аварийной ситуации, приводящей, как правило, к пробою двух тиристорных блоков, Стоимость указанныхпредложения составляет 90 т. руб. в год наодин высоковольтный преобразователь. Формула изобретения Устройство для контроля пробоя последовательно соединенных тиристоров высоковольтных вентилей в управляемом вентильном преобразователе, включающем систему управления с вспомогательным источником питания, блоком фаэоимпульсного управления и распределителем импульсов управления по высоковольтным вентилям, узел сигнализации и отключения преобразователя, содержащее иа каждый из высоковольтных вентилей датчик пробоя тиристоров, снабженный по числу ступеней контроля количества пробитых тиристоров выходными ключами, первые выводы которых объединены и предназначены для подключения к выходу распределителя импульсов, связанному с управляющими электродами тиристоров высоковольтного вентиля противоположной группы той же фазы, причем вторые выводы выходных ключей датчиков различных высоковольтных вентилей, соответствующие одноименной ступени контроля количества пробитых тиристоров объединены, элементы памяти по числу ступеней контроля количества пробитых тиристоров, выходами предназначенные для подключения к соответствующим входам узла сигнализации и отключения преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения надежности работы устройства в переходных режимах, в него введены управляемые аналоговые ключи по числу ступеней контроля количества проби тых тиристоров и формирователь импульсовблокировки, выполненный в виде диода, разрядного резистора, разрядного ключа, порогового элемента и времязадающих резистора и конденсатора, причем выход по рогового элемента соединен с выходомформирователя импульсов блокировки и через диод подключен к его входу, соединенную с управляющим входом разрядного ключа, образующего последовательно с раз рядным резистором цепь, включенную между общей шиной и входом порогового элемента, времязадающие резистор и конденсатор первыми выводами предназначены для подключения соответственно к 20 выводу вспомогательного источника питания и общей шине, а вторыми выводами соединены с входом порогового элемента, при этом объединенные вторые выходы выходных ключей одноименных ступеней кон троля количества пробитых тиристоровдатчиков пробоя соединены с входами соответствующих элементов памяти через соответствующие управляемые аналоговые ключи, управляющие входы которых подклю чены к выходу формирователя импульсов блокировки, вход которого предназначен для подключения к выходу блока формирователя импульсов управления.Заказ 3190 ВНИИПИ Г Составитель В. КострюкТехрсд М. Моргентал Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5