RU2026591C1

RU2026591C1 - Process of testing state of thyristor

Info

Publication number: RU2026591C1
Authority: RU
Inventors: А.Л. Шитов; С.Л. Безуглый
Original assignee: Украинский научно-исследовательский институт силовой электроники "Преобразователь"
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1995-01-09

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: process of testing state lies in forced unblanking of each thyristor when voltage across it reaches threshold value. Reference signal directly proportional to threshold value of voltage and to number of thyristors connected in series is formed. Reclosure signal directly proportional to voltage at which tested thyristors connected in series are unblanked forcefully is formed. Difference between reference and reclosure signals is formed and by malfunction signal formed with emergence of current through thyristors in the absence of control pulses this difference is transformed into number of inoperative thyristors. In this case reclosure signal can be formed by amplitude detection of voltage across thyristors connected in series or it can be formed in the form of commutation emf across thyristors with its subsequent conversion in direct proportion to damping ratio of recovery voltage. Commutation emf can be formed by holding of system voltage at moment of emergence of current through thyristors. EFFECT: improved authenticity of testing. 4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля состояния последовательно соединенных тиристоров высоковольтных преобразователей
например компенсаторов реактивной мощности.The invention relates to electrical engineering and is intended to monitor the status of series-connected thyristors of high voltage converters
for example reactive power compensators.

Известен способ контроля состояния тиристоров, заключающийся в измерении падения напряжения на последовательно соединенных
цепях, включающих импульсные трансформаторы и выполненных по числу тиристоров, при протекании через них импульсов тока, при этом
импеданс каждой из этих цепей регулируют напряжением от соответствующего тиристора [1].A known method of monitoring the state of thyristors, which consists in measuring the voltage drop on a series-connected
circuits, including pulse transformers and made according to the number of thyristors, when current pulses flow through them, while
the impedance of each of these circuits is regulated by the voltage from the corresponding thyristor [1].

Недостатком указанного
способа является низкая помехозащищенность и, как следствие, низкая точность из-за того, что рабочий спектр частот импульсов тока
перекрывается спектром частот помех. Этот способ предусматривает недоиспользование тиристоров по напряжению. При пробое тиристоров, количество которых оказывается больше допустимого (резервного) значения, оставшиеся в работе тиристоры отключают от сети, хотя они могут продолжать работу, если воздействующее напряжение на них в пределах допустимого. В данном случае резерв по тиристорам выбирают с учетом максимально возможных рабочих напряжений и разбросов параметров цепей. Дополнительные отключения тиристоров от сети в результате действия помех, неполного использования тиристоров по напряжению ведут к увеличению простоев электрооборудования и затратам. Необходимо отметить сложность реализации указанного способа.The disadvantage of this
of the method is low noise immunity and, as a consequence, low accuracy due to the fact that the working frequency spectrum of current pulses
overlaps with the spectrum of interference frequencies. This method involves the underutilization of thyristors by voltage. When breakdown of thyristors, the number of which is greater than the permissible (backup) value, the remaining thyristors are disconnected from the network, although they can continue to work if the acting voltage on them is within the permissible limits. In this case, the reserve for thyristors is selected taking into account the maximum possible operating voltages and variations in circuit parameters. Additional disconnection of thyristors from the network as a result of interference, incomplete use of thyristors in voltage leads to increased downtime of electrical equipment and costs. It should be noted the complexity of the implementation of this method.

Известен способ контроля состояния тиристоров, заключающийся в формировании сигнала неисправности при появлении тока через тиристоры в отсутствие импульсов управления [2]. A known method of monitoring the state of thyristors, which consists in generating a fault signal when a current appears through the thyristors in the absence of control pulses [2].

Недостатком указанного способа является низкая точность контроля состояния тиристоров при последовательном их соединении. При неисправности нескольких из n последовательно соединенных тиристоров снижается надежность оставшихся в работе тиристоров и, в случае возникновения полной проводимости последовательно соединенных тиристоров в результате их пробоя или самовключения по напряжению в отсутствие импульсов управления, что ведет к отключению силового напряжения, неизвестно какое количество тиристоров неисправно. Повторное включение силового напряжения возможно только после электрической прозвонки тиристоров. Если число неисправных тиристоров не превышает числа резервных,
то вышеуказанная прозвонка обуславливает дополнительные эксплуатационные затраты и простои электрооборудования.The disadvantage of this method is the low accuracy of monitoring the state of thyristors in series connection. In the event of a malfunction of several of the n series-connected thyristors, the reliability of the thyristors remaining in operation decreases and, in the event of the complete conductivity of the series-connected thyristors as a result of their breakdown or voltage self-switching in the absence of control pulses, which leads to a power off, it is not known how many thyristors are malfunctioning. Re-inclusion of the power voltage is possible only after the electric ringing of the thyristors. If the number of faulty thyristors does not exceed the number of standby ones,
then the aforementioned call leads to additional operating costs and downtime of electrical equipment.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности контроля и надежности тиристоров при последовательном их соединении, снижение эксплуатационных затрат и простоев электрооборудования. The aim of the invention is to increase the accuracy of control and reliability of thyristors when connected in series, reducing operating costs and downtime of electrical equipment.

Указанная цель в способе контроля состояния тиристоров, подключенных к сети, заключающемся в формировании сигнала неисправности при появлении тока через тиристоры в отсутствие импульсов управления, достигается тем, что каждый из тиристоров при последовательном их соединении принудительно отпирают при достижении
на нем напряжения порогового значения, формируют опорный сигнал, прямо пропорциональный пороговому значению напряжения и числу последовательно соединенных тиристоров, формируют сигнал самовключения, прямо пропорциональный напряжению, при котором принудительно отпирают контролируемые последовательно соединенные тиристоры, формируют разность между опорным сигналом и сигналом самовключения и по сигналу неисправности преобразуют эту разность в число неисправных тиристоров, причем сигнал самовключения можно формировать путем амплитудного детектирования напряжения на последовательно соединенных тиристорах либо в виде ЭДС коммутации на
тиристорах с последующим преобразованием ее прямо пропорционально коэффициенту демпфирования напряжения восстановления, при этом ЭДС коммутации формируют путем фиксации напряжения сети в момент появления тока через тиристоры.This goal in the method of monitoring the state of thyristors connected to the network, which consists in generating a fault signal when a current occurs through the thyristors in the absence of control pulses, is achieved by the fact that each thyristor is forcibly unlocked when they are connected in series upon reaching
voltage of a threshold value is formed on it, a reference signal is directly proportional to the voltage threshold value and the number of thyristors connected in series, a self-switching signal is generated, which is directly proportional to the voltage at which the thyristors connected in series are forcibly unlocked, the difference between the reference signal and the self-switching signal is generated according to the fault signal convert this difference into the number of faulty thyristors, and the self-switching signal can be formed by amplitudes voltage detection on series-connected thyristors or in the form of EMF switching on
thyristors with their subsequent conversion is directly proportional to the damping coefficient of the recovery voltage, while the EMF switching is formed by fixing the network voltage at the time the current appears through the thyristors.

На фиг.1 - 6 показан один из примеров реализации предлагаемого способа; на фиг.7 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Figure 1 - 6 shows one example of the implementation of the proposed method; 7 is a timing diagram explaining its operation.

Устройство содержит подключенные к линейному напряжению U_АВ сети последовательно соединенные реактор 1 и тиристорный вентиль 2 (фаза АВ тиристорно-реакторной группы компенсатора), в цепи которых включен датчик тока 3 (например, трансформатор тока), узел управления 4 (выполнен, например, аналогично блоку управления устройства, выполненного по а.с. СССР N 1261044, кл. Н 02 Н 3/18), выходом соединенный с входом управления тиристорного вентиля 2, датчик напряжения 5 (например, трансформатор напряжения), входом подключенный параллельно тиристорному вентилю 2 или к линейному напряжению U_АВ сети, узел контроля 6, соединенный первым, вторым и третьим входами с выходами, соответственно, датчика тока 3, узла управления 4 и датчика напряжения 5, и исполнительный орган 7 (представляет собой, например, масляный выключатель в цепи питания компенсатора), входом подключенный
к выходу узла контроля 6; причем тиристорный вентиль 2 выполнен в виде n последовательно соединенных антипараллельно включенных тиристоров 8 и 9, снабженных защитной RC-цепью 10 (последовательно соединенные резистор и конденсатор), включенные параллельно тиристорам 8 и 9, и цепью принудительного отпирания 11, которая входными выводами в и b соединена параллельно тиристорам 8 и 9, а выходными выводами с и d подключена к управляющим выводам тиристоров 8 и 9, при этом цепь принудительного отпирания 11 (фиг.2) выполнена в виде последовательно соединенных первого RC-элемента 12 (параллельно соединенные резистор и конденсатор), нелинейного элемента 13 (варистор) и второго RC-элемента 14 (параллельно соединенные резистор и конденсатор),
включенных между первым a и вторым b входными выводами цепи принудительного отпирания, и первого 15 и второго 16 динисторов, анод каждого из которых соединен с выводом нелинейного элемента 13 и выводом соответствующего RC-элемента 12 (14), а катодом - с соответствующим выходным выводом С (d) схемы принудительного отпирания; узел контроля 6 содержит (фиг.3) схему фиксации самовключения 17, формирователь напряжения самовключения 18, сумматор 19, формирователь опорного напряжения 20, преобразователь напряжения 21 и индикатор 22, причем первые входы схемы фиксации самовключения 17 и формирователя напряжения самовключения 18 соединены между собой и являются первым входом
узла контроля 6, второй вход схемы фиксации самовключения 17 и второй вход формирователя напряжения самовключения 18 являются вторым и третьим входами узла контроля 6, выход схемы фиксации самовключения 17 соединен с первым входом преобразователя напряжения 21, первый, второй и третий выходы которого соединены с соответствующими входами индикатора 22, а четвертый выход является выходом узла контроля, выход формирователя напряжения самовключения 18 соединен с вычитающим входом сумматора 19, а выход формирователя опорного напряжения 20 - с суммирующим входом сумматора 19, выход которого
соединен с вторым входом преобразователя напряжения 21; схема фиксации самовключения 17 (фиг. 4) содержит выпрямитель 23 (выполнен, например, по схеме рис. 7-2б, на с. 153 литературы: Гутников ВС. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Энергия, Ленинград. отделение, 1980, с. 284), вход которого является первым входом схемы фиксации самовключения, D-триггер 24, выход которого является выходом схемы фиксации самовключения, пороговый элемент 25 (выполнен, например, на компараторе - микросхеме серии К554САЗ), входом соединенный с выходом выпрямителя 23 и выходом - со счетным C- выходом D-триггера
24, и одновибратор 26 (выполнен, например, по схеме рис.9.6 на с. 250 литературы: Ланцов А. Л. и др. Цифровые устройства на комплементарных МДП интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1983, с.272.), у которого вход является вторым входом схемы фиксации самовключения, а выход соединен с информационным D-входом D-триггера 24; формирователь напряжения самовключения 18 может быть выполнен в виде симметричного пикового детектора аналогично схеме рис.8.17 на c.205 литературы: Сентурия С., Уэдлок Б. Электронные схемы и их применение. Пер. с англ. М.: Мир, 1977, при этом в формирователе напряжения самовключения
используется только второй вход, являющийся входом пикового детектора; формирователь напряжения самовключения 18 может быть выполнен также в виде (фиг. 5) первого 27 и второго 28 выпрямителей (выполнены аналогично выпрямителю 23), входы которых являются первым и вторым входами, соответственно, формирователя напряжения самовключения, усилители 29 (выполнен на операционном усилителе), выход которого является выходом формирователя напряжения самовключения, элемента выборки и хранения 30 (выполнен, например, на микросхеме типа КР1100СК2), сигнальный вход которого соединен с выходом второго выпрямителя 28, порогового элемента 31 (выполнен,
например, на компараторе - микросхема типа К554САЗА), и одновибратора 32 (выполнен, например, аналогично одновибратору 26), при этом выход первого выпрямителя 27 соединен через последовательно включенные пороговый элемент 31 и одновибратор 32 с управляющим входом элемента выборки-хранения 30, выход которого соединен с входом усилителя 29; преобразователь напряжения 21 выполнен на первом 33, втором 34 и третьем 35 D-триггерах, счетные С-входы которых соединены между собой и образуют первый вход преобразователя напряжения, на первом 36, втором 37 и третьем 38 пороговых элементах (компараторы - микросхема типа К554САЗ), входы которых
соединены между собой и образуют второй вход преобразователя напряжения, при этом выходы первого 36, второго 37 и третьего 38 пороговых элементов соединены с информационными D-входами, соответственно, первого 33, второго 34 и третьего 35 D-триггеров, выход третьего D-триггера 35 является первым выходом преобразователя напряжения, выход второго D-триггера 34 является вторым выходом преобразователя напряжения и соединен с R-входом установки в "0" третьего D-триггера 35 и выход первого D-триггера является третьим и четвертым выходами преобразователя напряжения и соединен с R-входами установки в "0" второго 34 и третьего 35 D-триггеров.The device comprises a reactor 1 and a thyristor valve 2 (phase AB of the thyristor-reactor group of the compensator) connected to the line voltage U of the _AV network, the circuit of which includes a current sensor 3 (for example, a current transformer), a control unit 4 (made, for example, similarly the control unit of the device made according to the USSR AS N 1261044, class Н 02 Н 3/18), the output is connected to the control input of the thyristor valve 2, the voltage sensor 5 (for example, a voltage transformer), the input connected in parallel to the thyristor valve 2 or to the linear voltage of the U _AV network, the control unit 6 connected by the first, second and third inputs to the outputs, respectively, of the current sensor 3, the control unit 4 and the voltage sensor 5, and the actuator 7 (represents, for example, an oil switch in the power supply circuit of the compensator), the input connected
to the output of the control unit 6; moreover, thyristor valve 2 is made in the form of n series-connected antiparallel-connected thyristors 8 and 9, equipped with a protective RC circuit 10 (series-connected resistor and capacitor), connected in parallel with thyristors 8 and 9, and a forced-release circuit 11, which is input terminals a and b connected in parallel to the thyristors 8 and 9, and the output terminals c and d connected to the control terminals of the thyristors 8 and 9, while the forced unlock circuit 11 (figure 2) is made in the form of series-connected first RC element 12 (pairs allele-connected resistor and capacitor), non-linear element 13 (varistor) and the second RC element 14 (parallel-connected resistor and capacitor),
connected between the first a and second b input terminals of the forced unlock circuit, and the first 15 and second 16 dynistors, the anode of each of which is connected to the output of the nonlinear element 13 and the output of the corresponding RC element 12 (14), and the cathode to the corresponding output terminal C (d) forced unlocking schemes; the control unit 6 contains (Fig. 3) a self-locking circuit 17, a self-switching voltage generator 18, an adder 19, a voltage reference driver 20, a voltage converter 21 and an indicator 22, the first inputs of the self-locking circuit 17 and the self-switching voltage generator 18 are interconnected and are the first entry
the control unit 6, the second input of the self-locking circuit 17 and the second input of the self-switching voltage generator 18 are the second and third inputs of the monitoring unit 6, the output of the self-locking circuit 17 is connected to the first input of the voltage converter 21, the first, second and third outputs of which are connected to the corresponding inputs indicator 22, and the fourth output is the output of the control unit, the output of the self-turn-on voltage former 18 is connected to the subtracting input of the adder 19, and the output of the reference voltage former 20 with the sum the input of the adder 19, the output of which
connected to the second input of the voltage Converter 21; self-locking circuit 17 (Fig. 4) contains a rectifier 23 (made, for example, according to the circuit of Fig. 7-2b, on page 153 of the literature: Gutnikov VS. Integrated electronics in measuring devices. - L .: Energy, Leningrad. Department, 1980, p. 284), the input of which is the first input of the self-locking circuit, D-trigger 24, the output of which is the output of the self-locking circuit, threshold element 25 (made, for example, on a comparator - a chip of the K554CAZ series), connected to the output of the rectifier 23 and output - with countable C-output of the D-trigger
24, and a single vibrator 26 (made, for example, according to the scheme of Fig. 9.6 on p. 250 of the literature: Lantsov A. L. et al. Digital devices on complementary MIS integrated circuits. - M.: Radio and communication, 1983, p. 272 .), whose input is the second input of the self-locking circuitry, and the output is connected to the information D-input of the D-trigger 24; the self-switching voltage generator 18 can be made in the form of a symmetric peak detector, similarly to the circuit of Fig. 8.17 on p.205 of the literature: Century S., Wedlock B. Electronic circuits and their application. Per. from English M .: Mir, 1977, while in the voltage shaper self-inclusion
only the second input is used, which is the input of the peak detector; the self-switching voltage generator 18 can also be made in the form (Fig. 5) of the first 27 and second 28 rectifiers (made similarly to the rectifier 23), the inputs of which are the first and second inputs, respectively, of the self-switching voltage generator, amplifiers 29 (made on an operational amplifier) , the output of which is the output of the self-switching voltage former, the sampling and storage element 30 (made, for example, on a chip type KR1100SC2), the signal input of which is connected to the output of the second rectifier 28, a threshold element enta 31 (completed,
for example, on the comparator - a chip of the type K554CAZA), and a single-vibrator 32 (made, for example, similarly to a single-vibrator 26), while the output of the first rectifier 27 is connected through a series-connected threshold element 31 and a single-vibrator 32 with a control input of the sample-storage element 30, the output of which connected to the input of the amplifier 29; voltage converter 21 is made on the first 33, second 34 and third 35 D-flip-flops, the counted C-inputs of which are interconnected and form the first input of the voltage converter, on the first 36, second 37 and third 38 threshold elements (comparators are a chip of type K554CAZ) whose inputs
interconnected and form the second input of the voltage converter, while the outputs of the first 36, second 37 and third 38 threshold elements are connected to the information D inputs of the first 33, second 34 and third 35 D-flip-flops, the output of the third D-flip-flop 35 is the first output of the voltage converter, the output of the second D-trigger 34 is the second output of the voltage converter and is connected to the R-input of the installation in "0" of the third D-trigger 35 and the output of the first D-trigger is the third and fourth outputs of the converter voltage and is connected to the R-inputs of the installation in "0" of the second 34 and third 35 D-flip-flops.

Устройство работает следующим образом. Напряжение сети U_АВ = U_А - U_В (временная диаграмма U_АВ на фиг.7) через тиристорный вентиль 2 прикладывается к реактору 1, через который протекает ток i_АВ (временная диаграмма i_АВ). Длительность приложения напряжения к реактору 1 определяется углом управления α (в каждом полупериоде отсчитывается от момента максимума напряжения U_АВ, как показано на фиг.7), в моменты которого (например, α₁ и α₂) с выхода системы импульсно-фазового управления 4 на тиристорный вентиль 2 подаются импульсы управления для отпирания тиристоров 8 (1)...8 (n) и 9 (1)...9 (n). В момент времени t₁отпираются тиристоры
8 (1). ..8(n) и через реактор 1 протекает ток i_АВ положительной полярности. В момент t₂ спада этого тока до нуля на тиристорном вентиле 2 восстанавливается напряжение отрицательной полярности (временная диаграмма U₂), образуя выброс, с амплитудой U_m1. В момент времени t₃отпираются тиристоры 9 (1). . . 9 (n). Через реактор 1 в течение времени от t₃ до t₄ протекает ток i_АВ отрицательной полярности. В момент времени t₄на
тиристорном вентиле восстанавливается напряжение положительной полярности с амплитудой U_m2. Защитные RC-цепи 10 (1)...10 (n) осуществляют демпфирование выбросов напряжения до требуемой величины и обеспечивают равномерное деление напряжения,
приложенного к тиристорному вентилю 2 (диаграмма U₂), по последовательно соединенным тиристорам 8 (1)...8 (n) и 9 (1)...9 (n). В момент времени t₂ (t₄) напряжение U_АВ равно величине Е1 (Н2) - ЭДС коммутации. Соотношение

(

) называется коэффициентом демпфирования К_д 1 (К_д 2). Цепь принудительного отпирания (фиг.2) ограничивает перенапряжения на тиристорах 8 и 9 (фиг. 1) и обеспечивает их отпирание при недопустимых перенапряжениях, тем самым снижается возможность пробоя тиристоров. Это осуществляется следующим образом. Ограничение перенапряжений на тиристорах 8 и 9 обеспечивается варистором 13 (фиг. 2) через первый 12 и второй 14 RC-элементы, которые являются тепловой моделью варистора 13. Если напряжение на
тиристорах 8 и 9 достигает напряжения лавинообразования, то через варистор 13 начинает протекать ток, который заряжает конденсатор RC-элемента 12 (14). При достижении на этом конденсаторе напряжения порога срабатывания динистора 15 (16), соответствующего предельно допустимого значения температуры варистора 13, конденсатор разряжается через динистор 15 (16) на управляющий переход тиристора 9 (8) и отпирает последний. В процессе работы тиристорного вентиля 2 имеют место повреждения части тиристоров 8 и 9. Так как поврежденные тиристоры всегда могут считаться короткозамкнутыми, то вентиль 2 может продолжать работу при наличии
резерва по последовательно включенным тиристорам 8 (1)...8 (n) и 9 (1). . . 9(n). При недопустимых перенапряжениях на оставшихся в работе исправных тиристорах 8 и 9 последние включаются по цепям принудительного отпирания 11 вентиль 2 становится проводящим без воздействия импульсов управления с выхода системы импульсно-фазового управления 4. Этот режим фиксирует узел контроля 6 и выдает сигнал на исполнительный орган 7, который снимает высокое напряжение с фазы компенсатора и, следовательно, с тиристорного вентиля 2, и расшифровывает количество неисправных тиристоров, что осуществляется следующим образом. Токовый сигнал U_з, пропорциональный текущему
значению тока i_АВ через тиристорный вентиль 2, с выхода датчика тока 3, сигнал напряжения U₅, пропорциональный текущему значению напряжения U₂ на тиристорном вентиле 2, с выхода датчика напряжения 5 и импульсы управления с выхода системы импульсно-фазового управления 4 подаются на входы узла контроля 6. Токовый сигнал в узле контроля 6 поступает на первый вход схемы фиксации самовключения 17 (фиг.3), где (фиг.4) выпрямителем 23 преобразуется в абсолютное значение этого сигнала положительной полярности и затем пороговым элементом 25 - в прямоугольные импульсы, по времени совпадающие
с интервалами проводимости тиристорного вентиля 2 (временная диаграмма U₂₅). Импульсы управления поступают на второй вход схемы фиксации самовключения 17, где передним фронтом запускают одновибратор 26, который формирует инверсные прямоугольные импульсы. Длительность этих импульсов устанавливается немного больше чем временной сдвиг, между началом протекания тока i_АВ через тиристорный вентиль 2 и фронтом импульса с выхода порогового элемента 25 для всего диапазона изменения угла управления α . Импульсы с выходов порогового элемента 25 и одновибратора 26 поступают на счетный С и информационный D-входы
D-триггера 24. В режиме управления тиристорным вентилем 2 от системы импульсно-фазового управления 4 момент подачи импульса управления в каждом полупериоде напряжения U_АВ cовпадает с началом протекания тока i_АВ и, следовательно, фронт импульса на счетном С-входе совпадает с моментом протекания инверсного импульса на информационном D-входе D-триггера 24, который поэтому находится в состоянии "0", а на выходе схемы фиксации самовключения 17 формируется сигнал в виде "0". При достижении напряжения на каждом из тиристоров 8 и 9 порогового значения U_n вследствие внутренних (коммутационных) или внешних (сетевых) перенапряжений, или в результате
выхода из строя части тиристоров 8 и 9 вентиля 2, или из-за того и другого, происходит включение тиристоров 8 или 9 по цепям принудительного отпирания 11, т.е. самовключения тиристорного вентиля 2 для шунтирования перенапряжения. На фиг.7 иллюстрируется самовключение тиристорного вентиля 2 в момент времени t₅, соответствующего положительному максимуму выброса напряжения восстановления (временная диаграмма U₂). Самовключение тиристорного вентиля 2 вызывает
протекание положительной полуволны тока i_АВ, по началу протекания которого пороговый элемент 25 формирует импульс (временная диаграмма U₂₅, момент t₅), фронтом устанавливающий D-триггер 24 в состояние "1", так как на тиристорах 8 (1)...8 (n) в этот момент времени отсутствовали импульсы управления (отсутствовал инверсный импульс на выходе одновибратора 26). На выходе D-триггера 24 и выходе схемы фиксации самовключения 17 формируется сигнал в виде "1" (временная диаграмма U₁₇), который информирует о самовключении тиристорного вентиля 2. Определение причины самовключения тиристорного вентиля 2 осуществляется следующим образом. В узле контроля 6 (фиг.3) формирователь
напряжения самовключения 18 производит двухполярное амплитудное детектирование (временная диаграмма U₁₈) сигнала U₅, пропорционального напряжению U₂ на тиристорном вентиле 2 и поступающего с выхода датчика напряжения 5. Сигнал U₁₈ с выхода формирователя напряжения самовключения 18, пропорциональный амплитудным значениям (U_m1, U_m2) выбросов напряжения восстановления (напряжения U₂), сравнивается с опорным сигналом U₂₀ с помощью сумматора 19. Сигнал U₂₀ на выходе формирователя опорного напряжения 20 устанавливается при настройке прямо пропорциональным пороговому значению напряжения U_п и числу n последовательно соединенных тиристоров 8 или 9. Тогда на выходе сумматора
19 в момент времени t₅ формируется сигнал U₁₉, пропорциональный значению (U_n˙ n - U_m2). Пусть в вентиле 2 Х неисправных тиристоров 8 или 9. Тогда максимальное значение напряжения восстановления U_m2, при котором произойдет самовключение вентиля 2, равно U_п (n-X). Тогда (U_п _˙n - U_m2) = U_п ˙X до момента времени t₅. Т.е. на выходе сумматора 18 формируется сигнал U₁₈, пропорциональный числу неисправных тиристоров Х. Сигнал U₁₉ преобразователем напряжения 21 преобразуется
в дискретный сигнал в виде "1" на одном из трех его выходов и запоминается. Сигнал U₁₉ подается на входы первого 36, второго 37 и третьего 38 пороговых элементов (фиг.6), пороги срабатывания которых настроены, например, на уровни этого сигнала, соответствующие 30%, 20% и 10%, соответственно, числа неисправных тиристоров. Сигналы с выходов пороговых элементов 36, 37 и 38 поступают на информационные D-входы соответствующих
D-триггеров 33, 34 и 35, на счетные С-входы которых подается сигнал U₁₇, устанавливающий передним фронтом эти D-триггеры в соответствии с сигналами на информационных входах. При установке в "1" первого D-триггера 33 последний формирует выходной сигнал, который поступает на вход исполнительного органа 7, на питание лампы "30%" индикатора 22 и на R-входы установки в "0" второго 34 и третьего 35 D-триггеров.The device operates as follows. The network voltage U _AB = U _A - U _B (time diagram U _AB in Fig. 7) is applied through a thyristor valve 2 to the reactor 1 through which current i _AB flows (time diagram i _AB ). The duration of the voltage application to the reactor 1 is determined by the control angle α (in each half-cycle is counted from the moment of maximum voltage U _AB , as shown in Fig. 7), at the moments of which (for example, α ₁ and α ₂ ) from the output of the pulse-phase control system 4 control pulses are fed to thyristor valve 2 to unlock thyristors 8 (1) ... 8 (n) and 9 (1) ... 9 (n). At time t ₁ thyristors are unlocked
8 (1). ..8 (n) and a current i _{AB of} positive polarity flows through reactor 1. At the time t _{2 of the} decline of this current to zero on the thyristor valve 2, the voltage of negative polarity is restored (time diagram U ₂ ), forming a surge with an amplitude U _m1 . At time t _3, thyristors 9 (1) are unlocked. . . 9 (n). Through the reactor 1 for a time from t ₃ to t ₄ flows a current i _{AB of} negative polarity. At time t ₄ on
the thyristor valve is restored voltage of positive polarity with an amplitude of U _m2 . Protective RC circuits 10 (1) ... 10 (n) damp voltage surges to the required value and ensure uniform voltage division,
applied to thyristor valve 2 (diagram U ₂ ), in series connected to thyristors 8 (1) ... 8 (n) and 9 (1) ... 9 (n). At time t ₂ (t ₄ ) the voltage U _AB is equal to the value E1 (H2) - EMF switching. Ratio

(

) is called the damping coefficient K _d 1 (K _d 2). The forced unlocking circuit (Fig. 2) limits the overvoltages at thyristors 8 and 9 (Fig. 1) and ensures their unlocking at unacceptable overvoltages, thereby reducing the possibility of breakdown of the thyristors. This is as follows. Overvoltage limitation on

thyristors

8 and 9 is provided by varistor 13 (Fig. 2) through the first 12 and second 14 RC-elements, which are a thermal model of varistor 13. If the voltage on
Since

thyristors

8 and 9 reach the avalanche voltage, then a current begins to flow through varistor 13, which charges the capacitor of the RC element 12 (14). When the voltage reaches the threshold of operation of the dynistor 15 (16) corresponding to the maximum permissible temperature of the varistor 13, the capacitor is discharged through the dynistor 15 (16) to the control transition of the thyristor 9 (8) and unlocks the latter. During operation of the thyristor valve 2, some of the

thyristors

8 and 9 are damaged. Since damaged thyristors can always be considered short-circuited, the valve 2 can continue to operate if there are
reserve for successively connected thyristors 8 (1) ... 8 (n) and 9 (1). . . 9 (n). In the event of unacceptable overvoltages on the remaining

operational thyristors

8 and 9, the latter are switched on by the forced unlocking circuits 11, valve 2 becomes conductive without the influence of control pulses from the output of the pulse-phase control system 4. This mode fixes the control unit 6 and gives a signal to the actuator 7, which removes the high voltage from the phase of the compensator and, therefore, from the thyristor valve 2, and decrypts the number of faulty thyristors, which is as follows. Current signal U _s proportional to the current
the value of current i _AB through the thyristor valve 2, from the output of the current sensor 3, a voltage signal U ₅ proportional to the current value of voltage U ₂ on the thyristor valve 2, from the output of the voltage sensor 5 and control pulses from the output of the pulse-phase control system 4 are fed to the inputs control node 6. The current signal in the control node 6 is fed to the first input of the self-locking circuit 17 (Fig. 3), where (Fig. 4), the rectifier 23 is converted into the absolute value of this signal of positive polarity and then by the threshold element 25 into rectangular e pulses coinciding in time
with conductivity intervals of thyristor valve 2 (timing diagram U ₂₅ ). The control pulses are fed to the second input of the self-locking circuit 17, where a single-shot 26 is triggered by the front edge, which generates inverse rectangular pulses. The duration of these pulses is set slightly longer than the time shift, between the beginning of the flow of current i _AB through the thyristor valve 2 and the pulse front from the output of the threshold element 25 for the entire range of variation of the control angle α. The pulses from the outputs of the threshold element 25 and the single vibrator 26 are fed to the counting C and information D-inputs
D-flip-flop 24. In the control mode of the thyristor valve 2 from the pulse-phase control system 4, the moment of supply of the control pulse in each half-cycle of voltage U _AB coincides with the beginning of the flow of current i _AB and, therefore, the pulse front at the counting C-input coincides with the moment of flow an inverse pulse at the information D-input of the D-flip-flop 24, which is therefore in the “0” state, and a signal in the form of “0” is generated at the output of the self-locking circuit 17. When the voltage at each of the

thyristors

8 and 9 reaches the threshold value U _n due to internal (switching) or external (network) overvoltages, or as a result
failure of part of the

thyristors

8 and 9 of valve 2, or because of both, the inclusion of

thyristors

8 or 9 through the forced release circuits 11, i.e. self-switching of thyristor valve 2 for overvoltage bypass. Figure 7 illustrates the self-activation of the thyristor valve 2 at time t ₅ corresponding to the positive maximum surge voltage recovery (timing diagram U ₂ ). The self-switching of thyristor valve 2 causes
the flow of the positive half-wave of current i _AB , at the beginning of the flow of which the threshold element 25 forms a pulse (time diagram U ₂₅ , moment t ₅ ), which sets the D-flip-flop 24 to state "1" in front, since on thyristors 8 (1) ... 8 (n) at this point in time there were no control pulses (there was no inverse pulse at the output of the single-shot 26). At the output of the D-flip-flop 24 and the output of the self-locking circuit 17, a signal is generated in the form of "1" (timing diagram U ₁₇ ), which informs about the self-switching of the thyristor valve 2. The reason for the self-switching of the thyristor valve 2 is determined as follows. In the control node 6 (figure 3) shaper
the self-switching voltage 18 performs bipolar amplitude detection (timing diagram U ₁₈ ) of the signal U ₅ proportional to the voltage U ₂ on the thyristor valve 2 and coming from the output of the voltage sensor 5. The signal U ₁₈ from the output of the self-switching voltage generator 18 is proportional to the amplitude values (U _m1 , U _m2) recovery surge (U ₂₎ voltage is compared with a reference signal U ₂₀ via the adder 19. The signal U ₂₀ at the output of the reference voltage generator 20 is set by setting directly proportional cial threshold voltage U _n and the number n of series-connected

thyristors

8 or 9. Then, on the output of the adder
19, at time t ₅ , a signal U ₁₉ is generated which is proportional to the value (U _n˙ n - U _m2 ). Let the valve 2 X have

faulty thyristors

8 or 9. Then the maximum value of the recovery voltage U _m2 at which the valve 2 will turn on automatically is U _p (nX). Then (U _p _˙ n - U _m2 ) = U _p ˙ X until time t ₅ . Those. at the output 18 of the adder ₁₈ forms the signal U which is proportional to the number of faulty thyristor ₁₉ Kh signal U voltage converter 21 is converted
into a discrete signal in the form of "1" at one of its three outputs and is stored. The signal U ₁₉ is fed to the inputs of the first 36, second 37 and third 38 threshold elements (Fig.6), the thresholds of which are configured, for example, at the levels of this signal corresponding to 30%, 20% and 10%, respectively, of the number of faulty thyristors. The signals from the outputs of the

threshold elements

36, 37 and 38 are fed to the information D-inputs of the corresponding
D-flip-

flops

33, 34 and 35, on the counting C-inputs of which a signal U ₁₇ is supplied, which sets these D-flip-flops in accordance with the signals at the information inputs with a leading edge. When the first D-flip-flop 33 is installed in “1”, the latter generates an output signal, which is fed to the input of the actuator 7, to supply the lamp “30%” of indicator 22 and to the R-inputs of the installation at “0” of the second 34 and third 35 D- triggers.

Исполнительный орган 7 в данном случае (неисправно 30% из n последовательно соединенных тиристоров) снимает высокое напряжение с тиристорного вентиля 2. При установке в "1" только второго D-триггера 34 сигнал в виде "1" с его выхода поступает на R-вход установки в "0" третьего D-триггера 35 (до этого момента третий D-триггер 35 находится в состоянии "1") и на лампу "20%" индикатора 22. При установке в "1" только
третьего D-триггера 35 горит лампа "10%" индикатора 22. В этом случае неисправно 10% тиристоров из n-го числа. Формирователь напряжения самовключения 18, выполненный в соответствии с фиг.5, работает следующим образом. Сигнал тока U₃ c выхода датчика тока 3 преобразуется вентилем 27 в абсолютное
значение I U₃ I . Пороговый элемент 31 формирует по этому сигналу прямоугольные импульсы, соответствующие интервалам проводимости тиристорного вентиля 2. По спаду импульсов с выхода порогового элемента 31 одновибратор 32 формирует короткие импульсы для управления элементом выборки-хранения 30, на сигнальный вход которого через выпрямитель 28 с выхода датчика напряжения 5 (в данном случае датчик напряжения 5 должен быть подключен на напряжение сети U_АВ) поступает сигнал U₅ . На выходе элемента выборки-хранения формируется сигнал, пропорциональный абсолютному значению ЭДС коммутации тиристорного вентиля 2 (/E1/, /E2/). Этот сигнал усилителем 29 преобразуется в сигнал, пропорциональный амплитудному значению выбросов напряжения восстановления (/U_m1/, /U_m2/). Коэффициент усиления
усилителя 29 устанавливается равным коэффициенту демпфирования К_д, который является практически постоянной величиной независимой от числа вышедших из строя тиристоров (К_д изменяется до 3% при пробое 30% тиристоров). Поскольку изменение угла управления при работе тиристорного вентиля 2 в составе компенсатора осуществляется относительно плавно, то самовключение тиристорного вентиля будет происходить на максимуме напряжения восстановления U_m2 (диаграмма U₂, момент времени t₅). Следовательно, и в этом случае на выходе формирователя напряжения самовключения 18 формируется сигнал, пропорциональный напряжению на тиристорном вентиле 2, при
котором произошло его самовключение.In this case, the executive body 7 (30% of n thyristors connected in series malfunctioning) removes high voltage from thyristor valve 2. When only the second D-trigger 34 is set to “1”, the signal in the form of “1” from its output goes to the R-input set to “0” the third D-flip-flop 35 (until now the third D-flip-flop 35 is in the “1” state) and to the lamp “20%” of indicator 22. When set to “1” only
of the third D-trigger 35, the "10%" lamp of indicator 22 is lit. In this case, 10% of the thyristors from the nth number are faulty. Shaper voltage self-switching 18, made in accordance with figure 5, operates as follows. The current signal U ₃ from the output of the current sensor 3 is converted by the valve 27 into absolute
the value of IU ₃ I. The threshold element 31 generates rectangular pulses from this signal corresponding to the conductivity intervals of the thyristor valve 2. Upon the decline of the pulses from the output of the threshold element 31, the single-shot 32 generates short pulses to control the sample-storage element 30, to the signal input of which through the rectifier 28 from the output of the voltage sensor 5 (in this case, the voltage sensor 5 must be connected to the voltage of the network U _AB ) receives a signal U ₅ . At the output of the sample-storage element, a signal is generated proportional to the absolute value of the emf of switching thyristor valve 2 (/ E1 /, / E2 /). This signal is converted by an amplifier 29 into a signal proportional to the amplitude value of the surges of the recovery voltage (/ U _m1 /, / U _m2 /). Gain
amplifier 29 is set equal to the damping coefficient K _d , which is a practically constant value independent of the number of failed thyristors (K _d changes to 3% when a breakdown of 30% of the thyristors). Since the change in the control angle during operation of the thyristor valve 2 in the compensator is relatively smooth, the self-switching of the thyristor valve will occur at the maximum recovery voltage U _m2 (diagram U ₂ , time t ₅ ). Therefore, in this case, at the output of the self-switching voltage generator 18, a signal is generated proportional to the voltage at the thyristor valve 2, at
which happened his self-inclusion.

Технико-экономические преимущества предлагаемого технического решения видны из сопоставительного анализа с прототипом. В прототипе факт выхода из строя тиристора устанавливается по протеканию тока через него в отсутствиe импульсов управления. При последовательном соединении тиристоров неисправность одного или нескольких из них снижает надежность оставшихся в работе
тиристоров. В случае возникновения полной проводимости тиристоров в результате их пробоя или самовключения по напряжению в отсутствиe импульсов управления необходимо отключение силового напряжения. После отключения неизвестно какое количество тиристоров неисправно. Повторное включение силового напряжения возможно только после электрической прозвонки тиристоров. Если число неисправных тиристоров не превышает числа резервных, то вышеуказанная прозвонка обуславливает дополнительные эксплуатационные затраты и простои электрооборудования.The technical and economic advantages of the proposed technical solution are visible from a comparative analysis with the prototype. In the prototype, the fact of thyristor failure is established by the flow of current through it in the absence of control pulses. When the thyristors are connected in series, a malfunction of one or more of them reduces the reliability of those remaining in operation
thyristors. In the event of the full conductivity of the thyristors as a result of their breakdown or voltage self-switching in the absence of control pulses, it is necessary to disconnect the power voltage. After shutdown, it is not known how many thyristors are malfunctioning. Re-inclusion of the power voltage is possible only after the electric ringing of the thyristors. If the number of faulty thyristors does not exceed the number of standby ones, then the aforementioned dialing causes additional operating costs and downtime of electrical equipment.

В предлагаемом способе оставшиеся в работе исправные тиристоры принудительно отпирают при достижении на них напряжения порогового значения, вычисляют разность напряжений, при которых осуществляется принудительное отпирание последовательно соединенных тиристоров в исходном - исправном и контролируемом их состоянии. При отключении силового напряжения величина вышеуказанной разности напряжений однозначно указывает число неисправных тиристоров. In the proposed method, the operational thyristors remaining in operation are forcibly unlocked when the threshold voltage is reached on them, the voltage difference is calculated at which the series-connected thyristors are forcibly unlocked in their initial, healthy and controlled state. When the power voltage is turned off, the value of the above voltage difference unambiguously indicates the number of faulty thyristors.

Claims

1. METHOD FOR MONITORING THE STATE OF THYRISTORS connected to the network, which consists in generating a fault signal when a current is generated through the thyristors in the absence of control pulses, characterized in that each of the thyristors is forcibly unlocked when a voltage reaches a threshold value, form a reference signal that is directly proportional to the threshold the voltage value and the number of thyristors connected in series form a self-switching signal that is directly proportional to the voltage at which it is forced to ntroliruemye series connected thyristors, a difference is formed between the reference signal and samovklyucheniya and said fault signal is converted this difference in the number of faulty thyristor.

2. The method according to claim 1, characterized in that the self-switching signal is formed by amplitude detection of voltage on the thyristors connected in series.

3. The method according to claim 1, characterized in that the self-switching signal is formed in the form of an emf switching on thyristors with its subsequent conversion is directly proportional to the damping coefficient of the recovery voltage.

4. The method according to claim 3, characterized in that the EMF switching is formed by fixing the voltage at the time the current appears through the thyristors.