RO115477B1 - Procedeu si dispozitiv de comanda pe poarta si de supraveghere a tiristoarelor inseriate, utilizate la echipamente de medie tensiune - Google Patents

Description

Invenția se referă la un procedeu și un dispozitiv de comandă pe poartă și de supraveghere a capacității de blocare a tiristoarelor înseriate, utilizate în echipamente de medie tensiune, cum ar fi: convertizoare de frecvență (redresor-invertor), pentru acționări reglabile cu motoare asincrone, instalații de compensare dinamică a puterii reactive (contactoare statice tip tiristor-tiristor sau tiristor-diodă) etc.

Este cunoscut un procedeu și dispozitiv care utilizează transformatoare individuale, izolate la medie tensiune, pentru fiecare tiristor înseriat. Dezavantajul acestui procedeu este numărul mare de astfel de transformatoare cu gabarit considerabil.

De asemenea, sunt cunoscute dispozitive de comandă optică pentru tiristoare înseriate, care utilizează, pentru separare galvanică, fibre optice individuale sau comune unui grup de tiristoare înseriate, iar ca sursă de impulsuri se utilizează tensiunea anodică a tiristoarelor, adaptată prin divizoare capacitive. Dezavantajul acestor dispozitive constă în lîmitatea utilizării numai la aplicații, la care tensiunea anodică a tiristoarelor are un nivel suficient pentru a genera impulsurile de comandă pe poartă (de exemplu la redresoare).

Procedeul și dispozitivul de comandă pe poartă și de supraveghere a tiristoarelor înseriate are la bază un sistem hibrid de izolare galvanică, noutatea constând în folosirea unei scheme de conectare a transformatoarelor de impuls care permite obținerea unor parametri superiori (amplitudine, pantă de creștere) pentru impulsurile de comandă pe poarta tiristoarelor. Trenurile de impulsuri sunt transmise simultan pe poarta tuturor tiristoarelor înseriate, prin intermediul unui sistem de amplificare, realizat cu un chopper de putere comandat prin fibră optică și al unui lanț de transformatoare de impuls toroidale, conectate în schema cu revenire și parcursuri de o singură spiră primară cu izolație de medie tensiune, sursa de impulsuri, izolată, putând fi unică pentru mai multe sisteme de amplificare din cadrul unui echipament (redresor, invertor etc.)

Supravegherea capacității de blocare a tiristoarelor înseriate se realizează prin sesizarea prezenței tensiunii inverse, în starea de blocare a tiristoarelor, care este semnalizată local pentru fiecare tiristor. Defectarea oricărui tiristor (prin scurtcircuitare) este sesizată de sistemul de supraveghere al tensiunii inverse, iar semnalul de avertizare este transmis prin fibră optică la sertarul de comandă și reglare SCR.

De asemenea, este supravegheată prezența impulsurilor în primarul comun al transformatoarelor toroidale, prin intermediul unui traductor pe bază de efect HALL, semnalul fiind transmis prin fibra optică de retur la blocul de protecție a echipamentului.

Față de dispozitivele cunoscute, invenția îmbină avantajele comenzii prin fibre optice (al căror număr s-a minimizat la 3 bucăți/grup de tiristoare înseriate) cu cel al extinderii sferei de aplicabilitate la invertoare și echipamente de compensare a puterii reactive, unde nivelul coborât al tensiunii anodice nu permite aplicarea dispozitivelor cu comandă optică cunoscute.

în figură, este prezentat un modul multiplu de medie tensiune (6 kV), folosit la un braț de redresor sau invertor care conține 12 tiristoare înseriate (6 module tiristortiristor) și prevăzut cu dispozitivul de comandă și supraveghere a tiristoarelor.

Soluția tehnică, nouă, constă în utilizarea transformatoarelor de impuls, toroidale, cu două înfășurări secundare, conectate în schema cu revenire, TI1, ...TI6, din figură, primarul lor fiind constituit dintr-un conductor tip VAY, izolat la nivel de 20kV, care parcurge o singură dată toate torurile în același sens. Secundarele sunt conectate la

RO 115477 Bl bornele G-K ale tiristoarelor în schema cu revenire (flyback), prin intermediul diodelor V1.5, V1.6....V6.5, V6.6.

Impulsurile de comandă, sub formă de trenuri de impulsuri cu frecvența de 20kHz, sunt transmise de la sertarul de comandă și reglare SCR al echipamentului, prin 50 fibra optică de comandă FO com la circuitul de amplificare a impulsurilor CAIFO, care comandă chopperul CH realizat cu tranzistor de putere.

Sursa de impulsuri SI este realizată în punte trifazată, fiind alimentată de la un transformator TS având nivelul de izolație primar-secundar, corespunzător tensiunii de lucru a echipamentului (în acest caz 6kV). Cea de-a doua înfășurare secundară a 55 transformatorului TS, legată în conexiune Y, alimentează sursa dubla stabilizată SDS necesară circuitului CAIFO.

Impulsurile amplificate de chopper sunt transmise, prin conductorul VAY, simultan tuturor transformatoarelor toroidale care distribuie impulsurile la tiristoarele înseriate.

Prin conectarea secundarelor transformatoarelor TI1....TI6 în schema cu 60 revenire se realizează o creștere a frontului impulsurilor de comandă, în conformitate cu cerințele recomandate de fabricant pentru cazul tiristoarelor înseriate (di_G/dt>1 A/ps).

Amplitudinea impulsurilor (recomandată l_Gmax=(34-5)l_Gt) se stabilește prin raportul de transformare al TI. 65

Sesizarea prezenței impulsurilor în primarul transformatoarelor de impuls se face cu ajutorul traductorului LEM bazat pe efect HALL, și se transmite prin fibra optică de retur FO ret la sertarul de comandă și reglare SCR, unde dispariția impulsurilor constituie semnal de avarie la nivelul blocului de protecție al echipamentului.

Datorită proximității emițătorilor și receptorilor optici, cele două funcții de 70 comandă și de retur, pot fi realizate prin intermediul unei fibre optice duplex, ca în figură.

Circuitele de egalizare și supraveghere aferente tiristoarelor sunt grupate în circuitele CES1,...CES6 corespunzătoare celor șase module tiristor-tiristor MTT

1,...MTT6.

Egalizarea dinamică a tensiunilor repartizate pe tiristoare se realizează cu 75 grupurile R1.1,R1.2,C1.1-C1.4,...R6.1,R6.2,06.1-06.4., condensatoarele având prevăzute rezistențele de descărcare R1.3- - R1.6.....R6.3- - R6.6.

Supravegherea capacității de blocare a tiristoarelor se bazează pe faptul că în stare de blocare pe fiecare tiristor trebuie să se repartizeze o diviziune a tensiunii totale, în conformitate cu circuitele de egalizare. în cazul exemplificat tensiunea maximă în 80 blocare pe un tiristor este de

6000x^/2/12t/nstoare=700[ (/]

Prin divizoarele capacitive 01.1/01.3, C1.2/C1.4.....06.1 /06.3,06.2/06.4 8 5 și diodele Zener V1.7,...,V6.7 și V1.8,...,V6.8 se obține o tensiune de 15 V care asigură semnalizarea locală prin diodele luminiscente H1.1,...,H6.1,H1.2,...,H6.2. în vederea identificării rapide a tiristorului defect.

în același timp, pentru avertizarea operatorilor despre apariția unui defect, s-a introdus și posibilitatea unei semnalizări globale, la distanță, a stării tiristoarelor dintr-un 90 modul multiplu. Pentru aceasta, prezența tensiunii pe divizoarele capacitive se transmite

RO 115477 Bl printr-un montaj în cascadă (realizat cu separare galvanică între etaje prin optocuploarele A1.2.A2.1 ,A2.2,...,A6.1 ,AG.2, conectate în montaj DARLINGTON, cu tranzistoarele V1.10,V2.9,V2.10,...₎V6.9,V6.10), la emițătorul optic V6.11

Avantajul soluției constă în faptul că nu necesită surse suplimentare pentru alimentarea circuitelor de supraveghere.

Defectarea oricăruia dintre tiristoarele inseriate (prin scurtcircuitare) conduce la stingerea LED-ului Hi din etajul respectiv și concomitent la întreruperea transmisiei în cascadă și anularea semnalului de confirmare a capacității de blocare a tiristoarelor. Acest semnal este transmis de la emițătorul optic V6.11 prin fibra optică de supraveghere FO supr la sertarul SCR.

De menționat că dimensionarea numărului de tiristoare înseriate se face redundant (coeficient de siguranță =3) astfel încât funcționarea modulului multiplu să fie posibilă chiar în cazul defectării a max. 4 tiristoare.

Dispozitivul de comandă pe poartă și de supraveghere a tiristoarelor înseriate se utilizează la modulele multiple cu tiristoare înseriate aplicate la echipamente de medie tensiune, de exemplu:

- la convertorul de frecvență de medie tensiune pentru acționarea reglabilă a motoarelor asincrone, care folosește 12 module multiple cu tiristoare înseriate pentru redresor și pentru invertor, două module multiple pentru scurtcircuitarea bobinelor din circuitul intermediar și unul pentru circuitul de protecție;

- la echipamentele de compensare dinamică a puterii reactive, folosind trepte de condensatoare conectate prin contactoare statice tip tiristor-diodă. Un astfel de echipament utilizează un număr de 3n module multiple cu tiristoare și diode antiparalel (unde n=numărul de trepte de condensatoare).

Claims (2)

Revendicări

1. Procedeu de comandă pe poartă și de supraveghere a unor tiristoare (MTTI-rMTTG) înseriate, utilizate la echipamente de medie tensiune, caracterizat prin aceea că folosește un sistem hibrid de izolare galvanică, utilizând transformatoare de impuls toroidale (TI1-=-TI6), conectate într-o schemă cu revenire, în scopul transmiterii cu amplitudine și pantă de creștere mai mare a trenurilor de impulsuri, amplificate cu ajutorul unui chopper (CH) de putere, comandat și supravegheat optic, concomitent având loc supravegherea capacității de blocare a tiristoarelor (MTI-e-MTS), prin sesizarea prezenței tensiunii inverse și folosirea ei atât pentru semnalizarea individuală, cât și pentru transmiterea cumulativă a informației, prin niște dispozitive optoelectronice, care cuprind niște optocuploare (A1.2,A2.1,A2.2.....A6.1.A6.2) și niște tranzistoare (V1.10,V2.9,V2.10,...,V6.9,V6.10), acestea realizând o izolare în trepte de tensiune, limitate la capacitatea de blocare a unui tiristor, iar informarea asupra stării generale a întregului grup de tiristoare se face prin intermediul unui singur dispozitiv optic (FO supr), cu capacitate crescută de izolare.

2. Dispozitiv de comandă pe poartă și de supraveghere a capacității de blocare a tiristoarelor înseriate pentru aplicarea procedeului de la revendicarea 1, caracterizat prin aceea că este alcătuit dintr-un chopper de putere (CH), comandat printr-o fibră optică (FO corn) și supravegheat cu un traductor (LEM) și o fibră optică (FO ret), având

RO 115477 Bl impulsurile amplificate de un circuit (CAIFO) și un grup de transformatoare de impuls toroidale (TI1....TI6), conectate în schema cu revenire prin niște diode (V1.5,V1.6,...V6.5,V6.6). primarul transformatoarelor fiind constituit dintr-un conductor (VAY) cu izolație de medie tensiune ce parcurge o singură dată toate miezurile toroidale, iar pentru supravegherea capacității de blocare a tiristoarelor înseriate este alcătuit din niște divizoare capacitive (01.1/01.3, 01.2/C1.4,...06.1/06.3,06.2/ 06.4], semnalizările locale fiind realizate prin niște diode LED (H1.1, H1.2, ...,H6.1,H6.2 ], iar semnalizarea la distanță din niște circuite de transmitere în cascadă a semnalului ce indică prezența tensiunilor inverse, compuse din niște optocuploare (A1,2,A2.1,A2.2,...,A6.1,A6.2) și niște tranzistoare (V1.10, V2.9,

V2.10,...V6.9,V6.10), un emițător (V6.11) și o fibră optică de supraveghere (FO supr).

140

145