Способ управления вентилями трехфазного мостового преобразователя в процессе его шунтирования

Способ управления вентилями трехфазного мостового преобразователя в процессе его шунтирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сотоэ Советсннк

Соцнапнстнчесннк

Респу6лнн

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.1 074 (2l ) 2064733/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 2301.82. Бтоллетень М 3

Дата опубликования описания 230 1.82 (5! )М. Кл.

Н 02 P 13/16

Гоеударетванный кеннтвт

СССР ао делзи нзебрвтеннй н аткрытнй (53) УДК 621.314 .57(088.8) А.Н. Волковский, Н.И. Джус, В.В. Левченко, М.В. Ольшванг и А.И. Ступель (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯМИ ТРЕХФАЗНОГО

МОСТОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В ПРОЦЕССЕ

ЕГО ШУНТИРОВАНИЯИзобретение относится к электротехнике, в частности к системам ав- томатического управления передачами постоянного тока.

Известен способ управления вентилями мостового преобразователя в процессе его шунтирования, применяемый для кратковременного пропускания тока при нормальных и аварийных отключениях и включениях моста, заключающийся в одновременном включении вентилей моста. принадлежащих одной последовательной цепочке 11) .

Недостаток устройства состоит в том, что вентили, используемые для шунтирования, подвергаются трехкратной перегрузке по току, вследствие чего данный режим допускается лишь кратковременно.

Известны различные способы, реализирующие принцип трехфазного мостового преобразователя в процессе его шунтирования цепочкой последовательно включенных рабочих вентилей, принадлежащих одной фазе, в частности, путем перевода его в режим, характеризующийся раздельным управлением вентилями анодной и катодной

S групп (23 .

При указанном управлении на одну из групп вентилей подается последовательность импульсов управления, задержанных относительно момента естественного зажигания вентилей на угол включения cL, меньший 90 эл.град (что соответствует выпрямительному режиму), а другая группа вентилей управляется последовательностью импульсов, задержанных на угол включения д. ", 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 нор3 900402 мальной последовательности и имеют л следующий вид

А 3 Ь

И р Вл, И ь В. И, В (2) ю где индекс И соответствует импульсам инверсного режима,  — 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 вентилей1 д ", а вентили анодной группы моста - в выпрямительном режиме с углами включения а. шб

Назовем такой режим первым круговым режимом работы моста(КР-1). При использовании последовательности управляющих импульсов (2) мост раgO ботает во втором круговом режиме (КР-2)., характеризующемся тем, что анодная группа вентилей управляется импульсами инверсного режима с углами ши И включения cL, а вентили катодной группы работают в выпрямительном режиме с углами включения д. (2j.

ul

Однако известный способ имеет существенные недостатки. Использование

v Яф для шунтирования моста только однои произвольной выбранной последовательности управляющих импульсов кругового режима приводит в ряде случаев к недопустимым задержкам в шунтировании, кроме того, иост не удается И шунтироаать а аварийных ситуациях, сопровождающихся отказами во включении вентилей или запретами в подаче управляющих импульсов на вентили, принадлежащие двум фазам преобразовательного трансформатора, которые в момент подачи команды на шунтирование обтекались рабочим током моста, что снижает надежность устройства.

Цель изобретения - повышение быст- 4Ç родейстаия и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что при управлении вентилями трехфазного мостового поеобразоаателя а процессе его шунтирования путем пода- 30 чи на вентили одной из его групп последовательности импульсов управления, соответствующей инверсному режиму, а на вентили другой группы последовательности импульсоа управления соответствующей аыпрямительно1 му режиму, формируют синхронизирующие импульсы для каждого из аенти4 ей преобразователя,передний фронт каждого из которых совпадает с моментом естественного включения собственного вентиля, а задний - с моментом естественного включения последующего вентиля и после поступления команды на шунтирование, при наличии синхронизирующего импульса од- . ного из вентилей катодной группы и отсутствия тока во входной цепи фазы, к .которой относится данный вентиль, подают на катодную группу вентилей последовательность импульсоа управления, соответствующую инверсному режиму, а на анодную группу вентилей последовательность импульсоа управления 1соотаетстаующую выпрямительному режиму, при наличии синхронизирующего импульса одного из вентилей анодной группы и отсутствия тока ао входной цепи фазы, к которой относится данный вентиль, на катодную

rpynny вентилей подают последовательность импульсов управления, соответствующую выпрямительному режиму, а на анодную группу вентилей последовательность импульсов упрааления1 соответствующую инверсному режиму, а при одновременном наличии синхронизирующего импульса, любого вентиля моста и тока во входной цепи фазы, к которой относится упомянутый вентиль, на каждую из вентильных групп подают обе последовательности импульсов управления, при этом после одновременного включения двух вентилей, принадлежащих одной фазе, прекращают подачу импульсов управления.

На фиг.1 представлена схема трехфазного мостового преобразователя и блок-схема управления процессом шунтирования.

Схема содержит вентили 1 - б, логическое устройство 7, программное устройство 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 управляющих импульсов KP-1; в) диаграммы фазовых токов, соответствующих режиму работы при управлении от КР-1; r) напряжение на полюсах преобразовательного моста, соответствующее режиму работы при управлении от KP-1; д) последова0402

5 90 тельность управляющих импульсов KP-2, е) диаграммы фазовых токов,соответствующих режиму работы при управлении от KP-2, ж) напряжение на полюсах преобразовательного моста, соответствующие режиму работы при управлении от KP-2.

На фиг.3 представлены: а) диаграммы напряжений фаз входной цепи; б) синхронизирующие импульсы вентилей моста в) и г) - последовательности импульсов управления соответственно KP-1 и KP-2; д) сигнал команды на шунтирование; е) диаграммы входных токов, при отсутствии отказов и запретов на включение вентилей; ж) логические сигналы на выходах блока 8:, з) диаграммы входных токов при наличии запретов или отказов на включение вентилей фазы в и) логические сигналы на входе блока 8! к) диаграммы входных токов при наличии запретов или отказов в эзах "а" и "в", л) логические сигналы на выходе блока 8.

Для пояснения предлагаемого способа рассматриваются процессы шунтирования моста из выпрямительного режима.Не ограничивая общности резуль- татов можно принять, что команда на шунтирование d, йорана в интервале V V после коммутации тока с вентиля 5 на вентиль 1. (V„ -: V - моменты естественной коммутации соответствующих вентилей).

При этом открыты вентили 6 и 1, и фазы "в" и "а" вентильных обмоток силового трансформатора обтекаются током моста. В соответствии интервалу V †: V поставим логический синхл роимпульс СИ 1 (аналогично интервалу V<-. Ч - импульс CV g и т.д.).

На интервале V - ; V логический синхроимпульс СИ 1 равен единице, а остальные - нулю, и на мост разрешена подача обеих последовательностей управляющих импульсов кругового режима (логические сигналы на соответствующем выходе 8 КР и KPg равны единице). В результате на мост подаО ются импульс И 5, если с >120, или

И, если d. <120, а также импульс

В ес (.РЬ f (8ø8 (600 где cL В-, угол зажигания рабочего выпрямительного режима, Я вЂ” угол коммутации тока.

Эти импульсы не изменяют состояние схемы, так как вентили 1 и 6 уже от- крыты, а для включения вентиля 5 нет

36

iS

Ь . условий (напряжение на вентиле отрицательно).

На интервале Ч Чь логический синхроимпульс СИ j равен единице, а остальные - нулю, и разрешено использо эние 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 В g первого кругового режима. Импульс В управляет вентилем ? фазы С, которая не участвует в пропускании тока (!с= 0).

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 вентилями работающих фаз а и в могут быть поданы на мост в процессе его шунтирования. Следовательно, в интервале V Ч на мост подается только один управляющий импульс И второго кругового режима, если cL 1120 шк о

При этом состояние схемы не изменяется,так как вентиль 6 уже открыт.

Следует отметить, что на интервалах Ч ". Ч2 u Vg-. 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 120

На интервале V Vg 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 (cL (120, а также импульс

В, еслиcL с. 6600О, причем импульс Иg подается позже импульса В . При подаче на мост управляющего импульса И,! 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 90040

В момент перехода тока на вентили фазы в запрещаются все импульсы, в

ТоН числе N И .

При запрете или отказе во включении вентиля 3 фазы в на мост в интер- вале V>- . V подается импульс И Ы >120 или И.„если . (120 .,мпульс И не изменяет состояния схемы, а при подаче импульса И, ток коммутирует с вентиля 6 на вентиль 2 (при cL 120 на интервале V -, Ч4 состояние схемы не изменяется).

На интервале V< -. Vg логический синхроимпульс СИ равен единице, остальные равны нулю, и разрешены обе последовательности импульсов кругового режима (логические сигналы КР и КР равны единице). На мост подаются импульсы В, если 6 (60, а также И, если cL " > 120, или И, ЗО еслибы(, (120, причем импульс И следует позже импульса ВА. При подаче на мост импульса В ток переходит на вентиль 4, независимо от того подан импульс И на мост раньше импульса 8 или позже, или одновременно, так как условия для включения вентиля 4 более благоприятные, чем для включения вентиля 2. 8 результате мост шунтируется вентиля- Ю ми 1 и ч фазы А. В момент перехода тока на вентили фазы а запрещаются все импульсы. Для длительного шунтирования моста также либо включается шунтирующий аппарат, либо мост переводится в круговой режим.

При запрете или отказе во включении вентилей обеих фаз в и а в момент подачи на мост импульса И ток с вентиля 6 переходит на вентиль 2.

4О

В результате ток моста проходит по вентилям 1 и 2. На интервале V Vg логический синхроимпульс СИ равен единице, остальные — нулю, разрешаются обе последовательности импуль45 сов кругового режима (сигналы КР и KPq равны единице). На мост подаются импульсы В и И . Независимо от того, как расположены друг относительно друга зти импульсы, ток переходит с вентиля 1 на вентиль

$0 так как условия для включения вентиля 5 благоприятнее, чем для вентиля 3. В итоге мост шунтируется двумя вентилями 2 и фазы С, после чего запрещаются все импульсы. Длительное шунтирование моста осуществляется так же, как и в предыдущих случаях.

Аналогично протекают процессы и при шунтировании моста инверторного режима, с той лишь разницей, что физические условия для шунтирования моста имеются уже в момент подачи команды на шунтирование. Следовательно, шунтирование возможно без задержки во времени. Процесс шунтирования принципиально не изменяется и при подаче команды на шунтирование d в момент коммутации тока с одного вентиля на другой.

Предлагаемый способ обеспечивает достаточно быстрое шунтирование и при запрете или отказах во включении вентилей любых двух или одной фазы.

Шунтирование моста по предлагаемому способу осуществляет устройство, блок-схема которого изображена на фиг.1.

Шесть импульсов с углами включения о. (90, соответствующими выпшь рямительному режиму, вырабатывает устройство 13, и шесть импульсов с углами включения d >90 инверторШИ ного режима, устройство 14, которые управляют шестью вентилями преобразовательного моста (1-6), По трем каналам через ключ 9 на вентили катодной группы заводятся управляющие импульсы с углом включения * (В „, В > и В ), вырабатываемые устройством 13, а по трем каналам через ключ 10 на те же вентили катодной группы заводятся управляющие импульсы с углом включения d, и (И, И и И ), вырабатываемые устройством 14, На вентили анодной группы по трем каналам через ключ 11 заводятся управляющие импульсы с углом включения с (В, 8 и В ), вырабатываемые.устройством 13, а по трем каналам через ключ 12 заводятся управляющие импульсы с углом включения с "и (И,, И и И 2), вырабат авве- мые устройством 14.

Ключи 10 и 11 управляются одним логическим сигналом, которому соответствует логический сигнал КР, а ключи 9 и 12 управляются логическим сигналом, 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 токам входных цепей фаз.

900402

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. <е

Логическое устройство 7 постоянно анализирует состояние моста на основе поступающей на его вход информации о синхроимпульсах и фазных токах и посылает на вход программно- д го устройства 8 логические сигналы, тем самым реализуя нужный алгоритм управления.

Предлагаемый способ управления вентилями трехфазного мостового пре- 10 образователя в процессе его шунтирования обеспечивает достаточное быстродействие операции шунтирования и вы" сокую степень надежности при различных аварийных ситуациях. 33 формула изобретения

Способ управления вентилями трех- ш 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 ynpasления соответствующей выпрямительному 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 естестввнного включения собственного вентиля, а задний - с моментом естественного включения последующего вентиля, и после поступления команды на шунтироеание при наличии синхронизирующего импульса одного из вентилей катодной группы и отсутствия тока во входной цепи фазы, к которой относится данный вентиль, подают на ка" тодную группу вентилей последовательность импульсов управления, соответствующую инверсному режиму, а на анодную группу вентилей последовательность импульсов управления, соответствующую выпрямительнвму режиму, при наличии синхронизирующего импульса одного из вентилей анодной группы и отсутствия тока во входной цепи фазы к которой относится данный вентиль, на катодную группу вентилей подают последовательность импульсов управления, соответствующую выпрямительному режиму, а на анодную группу вентилей последовательность импульсов управления, соответствую" щую инверсному режиму, а при одновременном наличии синхронизирующего импульса, любого вентиля моста и тока во входной цепи фазы, к которой относится упомянутый вентиль, на каждую из вентильных групп подают обе последовательности импульсов управления, при этом после одновременного включения двух вентилей, принадлежащих одной фазе, прекращают подачу импульсов управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США и 3636431, кл. 321-11, 1972.

2. Патент йвеции И 339509, кл. Н 02 И I/08, 1972.

900402

8а

Составитель И.Головинова

Редактор Н.Пушненкова Техред А. Савка

Корректор Г. Огар

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 12201/72 Тираж 718

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делан изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5