Устройство для защиты импульсного тиристорного преобразователя постоянного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИМПУЛЬСНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, включающегов себя главный тиристор, соединенньй последовательно с выходной цепью преобразователя, содержащее линейный контактор, контакты которого предназначены для включения последовательно с главным тиристором, а катушка через конденсатор предназначена для подключения параллельно выходным выводам преобразователя и через пусковой контакт-к одному из ;входных ; выводов преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, введены датчик тока, разрядный и вспомогательный тиристоры, стабилитрон и дроссель, при этом катод разрядного тиристора через дроссель соединен с объединенными вьшодами конденсатора и катушки линейного контактора, анод подключен к другому вьшоду конденсатора и через стабилитрон соединен с анодом вспомогательного тиристора, а выводы датчика тока, предназначенного для включения последовательно с главным тиристором, подСО ключены, соответственно к управляющему электроду вспомогательного тиристора и его катоду, соединенному с управляющим электродом разрядного ; тиристора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (! !) 4р!) Н 02 Н 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3671639/24-07 (22) 30.11 ° 83, (46) 23.02.85.. Бюл. У 7 (72) В.А. Коган и А.С, Перецман (71) Производственное объединение

"Центроэнергоцветмет" (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 518835, кл. Н 02 Н 7-10, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

У 401549, кл. Н 02 M 3/135, 1971, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИМПУЛЬСНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, включающего в себя главный тиристор, соединенный последовательно с выходной цепью преобразователя, содержащее линейный контактор, контакты которого предназначены для включения последовательно с главным тиристором, а катушка через конденсатор предназначена для подключения параллельно выходным выводам преобразователя и через пусковой контакт-к одному иэ

,входных: выводов преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, введены датчик тока, разрядный и вспомогательный тиристоры, стабилитрон и дроссель, при этом катод разрядного тиристора через дроссель соединен с объединенными выводами конденсатора и катушки линейного контактора, анод подключен к другому выводу кон- денсатора и через стабилитрои соединен с анодом вспомогательного тиристора, а выводы датчика тока, предназначенного для включения последовательно с главным тиристором, подключены соответственно к управляющему электроду вспомогательного тиристора и его катоду, соединенному с управляющим электродом разрядного тиристора.

1141506

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к области защиты импульсных тиристорных преобразователей постоянного тока, используемых в электротран- 5 спорте, в частности в рудничных электровозах.

Известно устройство для защиты от срывов импульсных тиристорных пРеобРазователей, состоящее из датчика рабочих импульсов и логической схемы с источником питания, срабатывающей при отсутствии в последовательности импульсов тока преобразователя хотя бы одного импульса. Данное устройство имеет достаточно высокое быстродействие (1) . Однако схема такого устройства сложна, применение не всегда оправдано, так как в случае срыва работы узла коммутации преобразователя при установившемся режиме работы двигателей по любой причине кроме короткого замыкания, срыв не представляет, как правило, опасности для силовых элементов преобразоватеЛя, и к защите от срыва не предъявляются требования по быстродействию.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой-30 ство для защиты импульсного тиристорного преобразователя постоянного то ка, включающего в себя главный тиристор, соединенный последовательно с выходной цепью преобразователя и узел коммутации, подключенный параллельно главному тиристору, содержащее линейный контактор, контакты которого включены последовательно с главным тиристором, а катушка через 4р конденсатор подключена параллельно выходным выводам преобразователя и через пусковой контакт соединена с одним из входных выводов преобразователя (2). 45

Однако известное устройство имеет недостаток, выраженный в уменьшении напряжения питания на катушке контактора при скважности регулирования преобразователя, близкой к единице, gp т.е. при выходном напряжении, прибли жаюшемся к напряжению питающей сети.

При этом сила удержания ярма контактора настолько уменьшается, что становится возможным его самопроизволь- у ное отключение. Это снижает надежность преобразователя в целом и вынуждает ограничивать максимальную скважность при его работе, что не всегда допустимо, Цель изобретения — увеличение надежности устройства защиты. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты импульсного преобразователя постоянного тока, включающего в себя главный тиРистор,,соединенный последовательно с выходной цепью преобразователя, содержащее линейный контактор, контакты которого предназначены для включения последовательно с главным тиристором, а катушка через конденсатор предназначена для подключения параллельно выходным выводам преобразователя и через пусковой контакт— к одному из входных выводов преобразователя, введены датчик тока, разрядный и вспомогательный тиристоры, стабилитрон и дроссель, при этом катод разрядного тиристора через дроссель соединен с объединенными выводами конденсатора и катушки линейного контактора, анод подключен к другому выводу конденсатора и через стабилитрон соединен с анодом вспомогательного тиристора, а выводы датчика тока, предназначенного для включения последовательно с главным тиристором, подключены соответственно к управляющему электроду вспомогательного тиристора и его катоду, соединенному с управляющим электродом разрядного тиристора.

Движущееся транспортное средство с тиристорным электроприводом является источником повышенной опасности и при выходном напряжении, близком к максимальному, срыв в рабате преобразователя не всегда может быть замечен визуально. Поэтому преобразователь должен быть оснащен устройством, автоматически отключающим

его от сети во избежание потери управляемости, следствием которой является невозможность быстрого уменьшения скорости и перевода его в режим динамического торможения двигателя без переключения силовой аппаратуры.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя с устройством для защиты;,на фиг. 2 — экспериментальная зависимость напряжения на катушке контактора U от относительного напряжения на выходе тиристорного преобразователя Б /U

1141506

30 для известного устройства (кривые

Б, В для разных значений емкости)и предлагаемого устройства (кривая А); на фиг. 3 — зпюры выходного напряжения преобразователя (напряжения на конденсаторе устройства U ).

Преобразователь 1 сбдержит главный тиристор 2 и узел 3 коммутации, Датчик 4 тока включает в себя трансформатор 5 тока с шунтирующим сопротивлением и диод. К выходу преобразователя подключена нагрузка 6 с нулевым вентилем 7, параллельно которым подсоединены катушка 8 линейного,контактора и последовательно включенный с ней конденсатор 9, параллельно которому в свою очередь подсоединена цепочка из разрядного тиристора 10 и дросселя 11. Анод тиристора 10 через стабилитрон 12 и вспомогательный тиристор 13 связан с управляющим электродом, а управ- ,ляющий электрод вспомогательного тиристора 13 через диод связан с выходом трансформатора 5 тока. Для пуска преобразователя служит кнопка

14, при помощи которой катушка линейного контактора подключается к питающей сети.

Устройство работает следующим образом. .При нажатии кнопки 14 включается линейный контактор 8 и через его

;контакт на преобразователь подается напряжение. Одновременно напряжение питания подается и на систему управ,ления преобразователя, которая может быть выполнена.по любой из общеизвестных схем, Преобразователь начинает работать, при импульсном

:напряжении на его выходе катушка 8 линейного контактора будет подпитываться током перезаряда конденсато ра 9. При наличии напряжения на выходе преобразователя конденсатор будет заряжаться с полярностью, указанной на фиг, 1, а при отсутствии напряжения — разряжаться на нагрузку 6.

При работе преобразователя с минимальным выходным напряжением (фиг. 3 а) конденсатор 9, как видно из фиг, Зб, успевает полностью .разрядиться на время паузы выходного напряжения. При увеличении выходного напряжения (фиг, Зв) возникает граничный режим (фиг, Зг), когда конденсатор 9, разрядившись, вновь начинает заряжаться. Однако в этом случае импульс управления от трансформатора тока, поступающий на тиристор 13, не включит его, так как в этот момент напряжение на конденсаторе 9 не превьппает напряжения пробоя стабилитрона 12. Это позво ляет исключить режим работы устройства, при котором коммутация тиристора 10 происходила бы ненадежно.

В данном случае величина напряжения на конденсаторе, при которой тирис" тор будет надежно выключаться, зависит от величины емкости конденсатора, величины нндуктивности дросселя 11 и типа разрядного тиристора

10 (коммутация тиристора 13 облегче на наличием стабилитрона). На фиг. 2

1 (кривая А) этот режим характеризуется некоторым провалом напряжения на катушке, который, однако, не превьппает 3 — 5X и не влияет заметным образом на надежное удержание, так как напряжение надежного удЕржания для контакторов примененного в устройстве типа равно 50-607. номинального напряжения, При дальнейшем увеличении выходl ного напряжения (фиг.3 д) в момент появления управляющего импульса на тиристоре 10 напряжение на конденсаторе 9 больше напряжения пробоя стабилитрона 12 и тиристоры 13 и 10 последовательно включаются. Происходит перезаряд конденсатора 9 от полярности, указанной на фиг, 1, до противоположной. 3а счет колебатель» ного перезаряда конденсатора через дроссель 11 тиристоры 13 и 10 запи" раются, после чего конденсатор 9 начинает вновь заряжаться ° Напряжение на конденсатор 9 имеет вид, представленный на фиг. 3 е. На 3 ж для сравнения приведена осциллограмма напряжения на том же конденсаторе при работе известного устройства. Благодаря периодическому перезаряду конденсатора 9 при нормальном режиме работы преобразователя напряжение на катушке 8 линейного контактора будет оставаться практ::чески неизменным во всем диапазоне работы преобразователя.

При срыве преобразователя„ т.е. при отсутствии коммутации главного тиристора, произойдет заряд конден сатора 9, после чего он разряжаться. не будет, импульсы управления

I l 4 I 506

05

Фиг.2 на тиристор 13 также.не будут посту пать, прекратится ток в катушке линейного контактора, в результате чего произойдет его отключение.

Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с известным напряжение питания катушки линейного контактора не уменьшается при выходном напряжении преобразователя, близком к максимальному, так как во всем диапазоне регулирования выход-: ного напряжения преобразователя напряжение на катушке линейного контактора поддерживается достаточным для надежного, удержания его во включенном состоянии. Это повышает надежность работы устройства защиты..

Расширяется также область применения предлагаемого устройства.

Применение устройства позволит существенно повысить безопасность эксплуатации рельсового рудничного .электротранспортера с тиристорными импульсными преобразователями.

1141506

ВНИИХИ Заказ 508/41 Тираж 620 33оддксяов ввц3 вп ППП «Пв1 вен "i 7еУа3 оРоМ, уа.ПРовхтквя, 4