Способ защиты импульсного тиристорного преобразователя постоянного тока с искусственной коммутацией

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности работы импульсного тиристорного преобразователя. Способ заключается в определении напряжения, до которого зарядится коммутирующий конденсатор 15, если в данный момент времени произвести коммутацию тиристоров 3 и 8 и сравнение этого напряжения с паспортным значением напряжения на коммутирующем конденсаторе 15. При определенном соотношении этих величин формируется сигнал защиты, прекращающий нарастание тока и повышение величины перенапряжения на коммутирующем конденсаторе 15. Новым в способе является постоянное косвенное определение предсказываемого напряжения заряда коммутирующего конденсатора 15 в результате коммутации тиристоров 3 и 8 и сравнение его с паспортным значением напряжения на коммутирующем конденсаторе 15. Устройство, реализующее данный способ, содержит усилитель 13, сумматор 11, компаратор 10 дифференцирующего звена 9, выход которого соединен с третьим входом канала 6 управления коммутирующим тиристором. Вход усилителя 13 соединен с выходом датчика тока 14 силовой цепи. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (((((((((((ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4237792/24-07 (22) 29.04.87 (46) ?3.04.89. Бюл. ) 15 (71) Криворожский горнорудный институт (72) О.Н.Синчук, З.С.Гузов, И.А.Луценко и В.П.Вернигора (53) 621 .31 6.925.4 (088,8) (6) Авторское свидетельство СССР

Ф 936193, кл, Н 02 Н 7/12, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 725141, кл. Н 02 Н 7/12, 1978, (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ИМПУЛЬСНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности работы импульсного тиристорного преобразователя. Способ заключается в определении напряжения, до которого зарядится коммути, рующий конденсатор 15, если в данный .момент времени произвести коммутацию тирйсторов 3 и 8 и сравнение этого напряжения с паспортным значением напряжения на коммутирующем конденсаторе 15, При определенном соотношении- этих величин формируется сигнал защиты, прекращающий нарастание тока и повышение величины перенапряжения на коммутирующем конденсаторе

1 5. Новым в способе является постоянное косвенное определение предсказываемого напряжения заряда коммутирующего конденсатора 15 в результате коммутации тиристоров 3 и 8 и сравнение его с паспортным значением напряжения на коммутирующем конденсаторе

15. Устройство, реализующее данный способ, содержит усилитель 13, сумматор 11, компаратор 10 дифференцирующего звена 9, выход которого соединен с третьим входом канала 6 управления коммутирующим тиристором, Вход усилителя 13 соединен с выходом датчика тока 14 силовой цепи.3 ил.

1474787

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для повышения надежности. импульсного тиристорного преобразователя постоянного тока.

Цель изобретения — повышение надежности работы импульсного тиристорного преобразователя.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего способ защиты импульсного тиристорного преобразователя с искусственной коммутацией; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства; на фиг, 3 — временные диаграммы работы, поясняющие принцип действия предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 .импульсов силового тиристора, выход, 20 которого соединен с одним из входов канала 2 управления силовым тиристором, выход которого соединен с управляющим электродом силового тиристора 3, а второй вход канала управле- 25 ния силовым тиристором соединен .с выходом компаратора 4 и входом дифференцирующего звена 5, выход которого соединен с одним из входов канала 6 управления коммутирующим тиристором, 30 второй вход которого соединен с выходом генератора 7 импульсов коммутирующего тиристора, выход канала 6 управления коммутирующим тиристором соединен с управляющим электродом 35 коммутирующего тиристора 8, а третий вход канала 6 управления коммутирующим тиристором соединен с выходом дифференцирующего звена 9, вход которого соединен с выходом компарато- 40 ра 10 один из входов которого предназначен для подключения напряжения, пропорционального паспортному значению напряжения на коммутирующем конденсаторе, второй же вход компарато- 45 ра 10 соединен с выходом сумматора

11, один из входов которого предназначен для подключения напряжения,пропорционального напряжению на фильтровом конденсаторе 1 2,, а второй вход сумматора 11 соединен с выходом усилителя 13, вход которого соединен с одним из входов компаратора 4 и выходом датчика 14 тока силовой цепи, а второй вход компаратора 4 предназi5 начен для подключения к датчику напряжения, пропорционального напряжению на коммутирующем конденсаторе 15.

Кроме того, устройство содержит нагрузку 16 и катушку 17 индуктивности, а в качестве генераторов 1 и 7 импульсов силового и коммутирующего тиристоров использованы дифференцирующие звенья, синхронизированные между собой блоком. из двух компараторов 18 и 19 и задающего генератора 20 колебаний треугольной формы..

При этом в качестве компараторов 4, 10, 18 и 19 могут быть использованы стандартные компараторы, выполненные на базе микросхем серии К 554. В качестве усилителя 13 с коэффициентом

Гь усиления (— - — ) может быть исполь1 с зован операционный усилитель, включенный по схеме инвертирующего усилителя, В качестве сумматора l может быть использован операционный усили- тель, включенный по схеме сумматора, на выходе которого получаем суммар1,(t) 1 -, — +,„(t), 1 Ь в качестве каналов 2 и 6 управления силовым и коммутирующим тиристорами использован формирователь импульсов.

Импульсный преобразователь, защищаемый предложенным устройством, работает следующим образом, Ток в нагрузке 16 поддерживается на заданном уровне путем периодического включения силового тиристора 3 с последующим его выключением при помощи контура, содержащего коммутирующий конденсатор 15 и катушку 17 индуктивности, для чего включают коммутирующий тиристор 8. При включении тиристора 8 сначала происходит подготовительный перезаряд, а потом рабочий разряд конденсатора 15, Когда ток разряда превысит ток нагрузки

Х„, тиристоры 3 и 8 закрываются и ток прекращает протекать через них в нагрузку 16.

При любой некоторой величине напряжения задания U > генераторы 1 и

7 импульсов соответственно силового и коммутирующего тиристоров вырабатывают управляющие импульсы, следующие с определенной напряжением задания скважностью g (фиг,3, диаграммы 21 и 22). В этом случае через нагрузку 16 протекает ток T q(t), имеющий форму, показанную на графике DU(t) = q(t) ) — --. По этому (I 1 С же закону изменяется и величина напряжения, до которого сверх напряже1474787 ния на фильтровом конденсаторе 12 заряжается во время коммутации коммутирующий конденсатор 1 5. С датчика

l4 тока нагрузки импульсного тиристорного преобразователя на вход уси5 лителя 13 с коэффициентом усиления

Гь (- 1 — --) подается сигнал, пропорцио С нальный току нагрузки r„(t). На выходе усилителя 13 имеем сигйал

Гz, (-Х (t) . — --) который на сумматоС ре 11 складывается с напряжением,пропорциональным напряжению (-U ф.q (t) ) 15 на фильтровом конденсаторе 12. Полученная в результате сложения двух сигналов сумма Т „(t) . — -- +

Ь

С

+ U y (t ) на компараторе 10 сравни- 20 вается с напряжением, пропорциональ ным паспортной величине допустимого . напряжения U с,q а на коммутирующем конденсаторе 15.

Рассмотрим два возможных случая 25 работы импульсного тиристорного преобразователя.

Первый случай: в момент времени

7 „ после прихода импульса на силовой тиристор 3 резко у ичивается 30 сопротивление движению M. Следовательно, начинает увеличиваться ток импульсного тиристорного преобразователя I „(t) и пропорциональное ему напряжение U(t) = Т (т,). 1 — — до- 35 С заряда коммутирующего конденсатора

15. На сумматоре 11 складывается напряжение dU/t) = Т.„(t).1 — -- с (z, — -н )-C-40 напряжением фильтрового конденсатора U,y(t). Суммарное напряжение

Upg (t),è есть то напряжение, до котброго зарядится коммутирующий конденсатор 15, если коммутация тирис- 45 торов произойдет в данный момент времени,. На фиг.2 линия, „„ „ есть величина паспортного напряжения коммутирующего конденсатора. Компаратор 10 (фиг.2) сравнивает напряжение 0

U,„„(1) с напряжением Uс,,„„,, и переключается в момент превышения напряжения 11 „(1) над напряжением

U „„,, Лифференцирующее звено 9 дифференцирует сигнал переключения компаратора, который, пройдя через канал б управления, коммутирующим тиристором 8 подается на управляющий электрод коммутирующего тиристора 8 внеочередным коммутирующим импульсом А (фиг.3). На фиг. 3 штрихпунктирной линией после момента времени с показана форма напряжения, которая была бы, если бы не быпо внеочередного импульса А.

Второй случай: в момент времени после прихода импульса на силовой тиристор 3 резко повышается уровень напряжения в контактной сети и, как следствие — увеличивается напряжение ИфÄ(t) на фильтровом конденсаторе 12. Сумма Т „(t), 1 — +

"" 1С

+ U ф.„(t) = U«(t) увеличивается до момента сравнения с паспортным напряжением 17,, „„„на коммутирующем конденсаторе 15. В момент превишения суммарного сигнала над величиной U« „„„ êîìïàðàòîð 10 переключается. Цифференцирующее звено 9 дифференцирует сигнал переключения ком— паратора 10 и канал 6 управления коммутирующим тиристором 8 формирует внеочередной коммутирующий импульс

Б в момент времени „, На фиг.3 штрихпунктирной линией после момента времени . показана форма напряжения, которая была би, если бы не было внеочередного импульса Б.

Исходя из описания работы схемы, видно, что положительный эффект в данном случае достигается за счет постоянного сравнения величины паспортного напряжения коммутирующего конденсатора с предсказываемой величиной напряжения, до которого за-. рядится коммутирующий конденсатор, если в данный момент времени произвести коммутацию тиристоров . И если в какой-то момент времени предсказываемая величина напряжения заряда коммутирующего конденсатора становится выше величины паспортного напряжения этого конденсатора, выдается внеочередной коммутирующий импульс на коммутирующий тиристор, прекращая тем самым дальнейший рост тока нагрузки импульсного тиристорного преобразователя и предотвращая перенапряжение на коммутирующем конденсаторе.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ защиты импульсного тиристорного преобразователя постоянного тока с искусственной коммутацией, 5 14 заключающийся в том, что контролируют ток нагрузки преобразователя и напряжение на коммутирующем конденсаторе, сравнивают сигналы, пропорциональные току нагрузки и напряжению на коммутирующем конденсаторе и при превышении сигналом, пропорциональным току нагрузки, сигнала,пропорционального напряжению на коммутирующем конденсаторе, формируют блокирующий сигнал на главный тиристор и по переднему фронту этого блокирующего сигнала формируют управляющий импульс коммутирующего тиристора, отличающийся тем,что, с целью повышения надежности, сигнал, 74787 6 пропорциональный току нагрузки усиливают на величину, численно равную корню квадратному из отношения величины коммутирующей индуктивности к

5 величине коммутирующеи емкости, суммируют его с сигналом, пропорциональHbIM напряжению питающей сети, результирующий сигнал сравнивают с сигналом, пропорциональным предельно допустимому значению напряжения на коммутирующем конденсаторе, и при превышении результирующего сигнала над предельно допустимым формируют

15 по переднему фронту сигнала рассогласования внеочередной управляющий импульс на коммутирующий тиристор.

1474787

22,а,а

1) )72

1I 1 (фк

1 )<2 () Г f2

Составитель О,Мещерякова

Техред Л.Сердюкова Корректор M,Ñàìáoðñêàÿ

Редактор Г.Гербер

Заказ 1906/54 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101