Устройство для управления последовательно соединенными тиристорами мостового трехфазного преобразователя

Устройство для управления последовательно соединенными тиристорами мостового трехфазного преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскиа

Социалистических республик

О П И С А Н И Е (744897

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

{6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву(22)З яв ено 21.11.77 (2!) 2547581/24 07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень М 24

Дата опубликования опнсания02.07. 80 (51)М. Кл.

Н 02 Р 13/16

Гааудератеенный камнтет

СССР да делам неабретений н открытий (53) УДК 621.314 (088.8)(72) Автор изобретения

Г. E. Черников

Отдвп Всесоюзного электротехнического института им. В. И. Ленина на Волжской ГЭС (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГЮСЛЕДОВАТЕЛЬНО

СОЕДИНЕННЫМИ ТИРИСТОРАМИ МОСТОВОРО

Т РЕХФАЗНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к высоковольтной преобразовательной технике и может быть использовано в области передачи энергии постоянным током в мощных влектроприводах, импульсных устройствах

5 и дре

Известно устройство дпя управления последовательно соединенными вентилями, содержашее трансформатор тока с общей первичной обмоткой, образованной высоковольтным кабелем, имеющим отдельные проводники, изолированные друг оч друга и от магнитных сердечников со вторичными обмотками, расположенных на этом кабеле.

Вторичные обмотки через схему управ ления связаны с управляющими влектродами тиристоров. На каждый иэ множества проводников первичной обмотки подают ся импульсы, сдвинутые по времени отно- сительно импульсов других проводников.

Интервалы между импульсами могут быть выбраны таким образом, что импульсы в одном из проводников имеют место, ког-

2 да в других проводниках их нет. Так как к каждому проводнику могут прикладываться относительно короткие импульсы тока, то при заданной крутизне их амплитуда может. бЫть меньше т,.1.!.

Недостатками устройства являются значитвпьноеусложнение конструкции кабе.ля и использование достаточно сложного и малонадежного импульсного источника тока, который должен иметь множество выходов, импульсы которых сдвинуты llo времени.

Кроме того, возникает необходимость использования сложного и малонадежного генератора импульсов с симметричным выходом и двойное число трансформаторов тока.

Известно также устройство, в котором в качестве источника управляюптнх импуль сов использован параметрический источник тока с согласутошим трехфазным трансформатором„имеющим дополнительные вторичные обмотки к которым подключен неуправляемый выпрямитель с переменным активным сопротивлением в виде нагрузки C2g.

Недостатками устройства явпяк>тся зависимость длины управляющего импульса от угла открытия вентилей и излишняя сложность схемы.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для управления последовательно сое- 10 диненными управляемыми вентилями, содер>кащее трансформаторы тока с общими первичными обмотками в виде петли кабеля с нисходящей и восходящей ветвями и генератор импульсов с симметричным 15 выходом С33.

Особенность устройства заключается в том, что цепь управления каждого вентиля снабжена вторым трансформатором 20 тока. Сердечники трансформаторов тока . расположены симметрично относительно вершины петли кабеля, которая соединена со средней точкой указанного генератора. Такая схема включения позвапяет 25 устранить влияние емкостных токов на зем>по и исключить ложные включения вентилей при резких изменениях напряжения.

Недостатком этого устройства являет- 30 ся использование для каждой пепи последовательно соединенных вентилей =åíåpGTQpG кмпупьсов и двойное число трансформаторов тока.

Пель изобретения — повышение надеж- 35 ности устройства.

Пель достигается тем, что в устройстве для управления последовательно соединенными тиристорами мостового трехфазного преобразователя, содержащем шесть 40 плеч трансформаторов тока, вторичные обмотки которых подключены к управляющим переходам тиристоров соответствуюшего плеча и источника импульсов, в качестве источника импульсов использован 45 вспомогательный управляемый мостовой преобразователь, реактор и трехфазный трансформатор, причем выходы преобразо-.вателя подключены к вторичным обмоткам трехфазного трансформатора, а на 50 выходе вспомогательного управляемого мостового преобразователя включены шесть общих первичных обмоток трансформаторов тока с реактором в общей цепи.

На чертеже представлена схема устройства для управления последовательно соединенными вентилями мостового пре- . образователя.

97 ф

Устройство содержит силовой трансформатор 1, питающкй мостовой преобразователь,. последовательно соединенные BBBTBt ли 2,снабженные устройствами 3 для деления напряжения ( — цепочками), вспомогатвпьный мостовой преобразователь, вентили 4 которого управляемые светом (радио к т.п.) c потенциала

"земли подключен к трехфазному трансформатору 5„вторичные обмотки которого шунтированы конденсаторами плечи вспомогательного преобразователя, образованные вентилями 4 к обшими обмотками 6 трансформаторов тока. Нагрузкой является реактор 7, Вторичные обмотки 8 трансформаторов —.-ока через блоки 9 управления и зашиты подключены к управл>пощкм электродам.

Устройство работает следующим образом.

При наличии питания со стороны трансформатора 1, вентили 2 преобразователя оказываются под напряжением, задаваемым делитепьными устройствами 3.

Управляясь с помощью света вентили 4 вспомогательного мостового преобразователя обеспечивают протекание по его ппечам прямоугольных импульсов тока длительности 120 эп. град. С крутым фронтом и > величенкой амплитудой в начале кмпупьса.

Крутизна фронта к ув епич энная амплитуда в начале кмггульса обеспечивается наличием на вторичных обмотках трансформатора 5 форскр5-ющкх емкостеи, а прямоугольность этих кмпупьсов, -ipoxcpamzx по плечам вспомогательного преобразователя, в том числе к по первкчным обмоткам 6 трансформаторов тока, наличием нагрузки в виде реактора 7.

Во вторичных обмотках 8 трансформаторов тока возникает, подобный первичному, импульс вторкчного тока длительностью 120 эл. град который через блок

9 управления и защиты поступает на управляющий электрод тиристора.

Если преобразователь работает в выпрямительном режиме, то управляются вентили 4 с индексом В, а вентили с индексом И заперты.

В кнверторном режкме наоборот заперты вентили 4 с индексом В, управляются вентили 4 с индексом И. Так как анодные напряжения вентилей 4 В к И сдвинуты между собой на угод 120 эл.град., ,òî имлульсы выпрямктельного и кнвертор744897 ного режимов сдвинуты между собой на такой же угол.

При изменении угла открытия вентилей

4, изменяется фаза импульса тока в первичных и вторичных обмотках 6 и 8

5 трансформаторов тока и, следовательно, угол открытия тиристоров 2.

Изменение угла регулирования в стационарных режимах, например, в передачах постоянного тока, обычно произво- 10 дится в небольших пределах и поэтому амплитуда импульсе тока в обмотках

6 и 8 практически при этом не меняется.

При угле открытия вентилей Оэл.град. в управляющий электрод, например, может 35 проникать половина токового импульса индуктированного в обмотке 8, другая половина отводится схемой защиты блока 9.

В переходных р е жимах HG Hpvi ivlap BpH zc аварийных ситуациях или при изменениях режима требуется кратковременное {доли секунды), но существенное изменение угла открытия вентилей.

В этом случае в выпрямительном режиме угол открытия вентилей 4 В, а, следовательно, и тиристоров 2 может кратковременно изменяться от 0 до

120 эл.град. При этом амплитуда импульса тока в первичных обмотках 6 трансфор->О маторов тока начинает уменьшаться, стремясь к О. Однако, это уменьшение амплитуды происходит весьма медленно, так как индуктивность реактора 7 велика и постоянная времени его цепи значительно 3". больше, чем постоянная времени первичной цели. Поэтому за время переходного режима это уменьшение амплитуды импульса управления в обмотках 6 никак не отразится на амплитуде импульса @ управляющего электрода тиристоров 2 за счет работы блока 9 управления и защиты.

После окончания переходного процесса ситуация снова возвращается к первоначальной при угле открытия равном О. 45

В случае длительного, например,из-за неисправности регулирующих устройств, .поддержания у работающего в выпрямительном режиме преобразователя угла открытия - 120 зл.град, амплитуда импульсов управления стремится к 0, но еще быстрее спадает ток в цепи тиристоров 2 {так как постоянная времени paazтора 7 значительно больше, чем первичной цепи) и к моменту значительного уменьшения амплитуды импульса в обмотках 6, когда схемы зашиты в блоках 9 уже не могут обеспечить необходимую

==-nL ÷èèó импульсов управления, ток в цепи тиристоров 2 прекращается и управ. ляюпже- импульсы не нужны. При необходимости увеличить угол открытия от 120 до 180 эл.град. (инверторный режим) начинают открывать вентили 4 И, а вентили 4 В закрывают.

Работа в стационарном инверторном режиме происходит в основном с углом открытия около 180 зл.град.

При этом амплитуда импульса управления равна половине своей максимальной величины и весь он проходит по управляющему электроду вентилей 2.

В переходных процессах может потребоваться быстрое уменьшение угла открытия до 120 зл..град. При этом амплитуда импульса в обмотках 6 начинает возрастать, стремясь увеличиться вдвое.

Однако, из-за большой постоянной време ни реактора 7, существенно возрасти не может, а небольшое ее возрастание в цепи управляющего электрода срезается схемой зашиты блоков 9. В случае длительного существования угла открытия

-120 эл. град. лишняя половина импульса управления отводится схемой зашиты

5локов 9, как и в выпрямительном режиме при угле открытия 0 эл. град.

Включение преобразователя в работу производится спедующим образом.

Сначала открывают вентили 4 И при угле равном 120 эл.град. При этом ток в цепи реактора 7 начинает увеличиваться и достигает своей максимальной величины и, соответственно, появляются импульсы управления тиристоров 2. Затем„открывая вeíòènè 4 В, закрывая вентили 4 И, плавно и быстро меняют угол открытия от 120 до;4 0 эл.град.

Во времч этого процесса перевода преобразователя из инверторного режима в выпрямительный режим величина управпяюших импульсов существенно не меняется иа-за большой постоянной времени реактора 7. Отключение и перевод в инверторный режим производится в обратном порядке.

Ток в реакторе 7 почти идеально сглажен и поэтому коммутационные и другие провалы напряжения первичной цепи на работе устройства отражаются мало.

Устройство не подвержено влиянию емкостных токов и не нуждается поэтому в специальных мерах по его устранению.

Использование в качестве источника импупьсов вспомогательного преобразователя, плечи которого образованы из вентилей 4 и первичных обмоток 6 трансформаторов тока, автоматически обеспечивает получение MQBlBbIx управляющих импульсов равйых 120 эл град. т.е. нерекрываюших всю зону проводимости, что делает ненужным фиксацию переходов анодного напряжения через 0 в положительном направлении, в зоне проводимости передачу этой инфор:.акции на потенциал земли, выработку „ополнительных импульсов управления в этп моменты, передачу этих дополнительных импульсов на управляющие электроды.

Это существенно увеличивает падеж- l5 ность работы преобразователя.

Использование в качестве плеч перв чных обмоток трансформаторного тока, распределяющих импульсы управления по отдельным вентилям значительно иовышает надежность и снижает стоимость устройстве.

Использование предлагаемого устройст-2> ва позволяет существенно снизить стоимость высоковольтных преобразователей за счет упрощения системы управления и рег упнровапня н повысить Ех надеж=ность. Е

Формуле изобретения

Устройство для управления последоваталью соединенными тиристорами мостового трехфазного преобразователя, содержащее шесть плеч трансформаторов тока, вторичные обмотки которых подключены к управляющим переходам тиристоров соответствующего плеча, и источник импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в качестве источника импульсов использован вспомогательный управляемый мостовой преобразователь, реактор и трехфазный трансформатор, причем входы вспомогательного преобразователя подк:почены к вторичн: м обмоткам трехфазного трансформатора, а на выходе вспомогательного управляемого мостового преобразователя включены шесть общих первичных обмоток трансформаторов тока с реактором в общей цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,. патент ФРГ J4 1638637, кл., 21 4.1/05, 1968.

= .. Àâòîðñêîå свидетельство СССР

% 531236, кл„Ц 02И.. 1/08, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

4 256049, кл. Н 02Р 13/16, 1967.