RU2113048C1

RU2113048C1 - Device for controlling revolving thyristor rectifier (design versions)

Info

Publication number: RU2113048C1
Application number: RU94044414A
Authority: RU
Inventors: А.М. Галиновский; Ю.Е. Савельев; Е.М. Дубчак; В.И. Матросов; В.Н. Тужилкин
Original assignee: Предприятие "Сургутгазпром"
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1998-06-10
Also published as: RU94044414A

Abstract

FIELD: electromechanics; contactless excitation systems for synchronous electrical machines (turbogenerators, synchronous condensers) with controlled rotating semiconductor rectifier. SUBSTANCE: device has control machine whose armature windings are loaded through diode rectifiers into active resistor; gate electrodes of thyristors are connected in series with diodes of respective arms of diode rectifiers. EFFECT: improved characteristics of control signals, improved reliability, reduced mass and size of device. 10 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области электромеханики и предназначено для применения в системах бесконтактного возбуждения синхронных электрических машин - турбогенераторов, синхронных компенсаторов - с вращающимся управляемым полупроводниковым выпрямителем. The invention relates to the field of electromechanics and is intended for use in contactless excitation systems of synchronous electrical machines - turbogenerators, synchronous compensators - with a rotating controllable semiconductor rectifier.

Известно бесконтактное устройство для управления вращающимся тиристорным выпрямителем (см. Recent developments in large turbo-type generators by R. Hawley. Effects of vibrations, excitation system progress and testing of motor insulation. Electrical times, 1972, v. 161, N 23, p. 26-33, содержащее управляющую машину, выполненную на обращенном синхронном генераторе с продольно-поперечным возбуждением на статоре и многофазной обмоткой на роторе. Выводы фаз якорной обмотки подключены к блокам формирования сигналов управления, содержащим полупроводниковые элементы и ограничительные сопротивления. A non-contact device for controlling a rotating thyristor rectifier is known (see Recent developments in large turbo-type generators by R. Hawley. Effects of vibrations, excitation system progress and testing of motor insulation. Electrical times, 1972, v. 161, N 23, p 26-33, containing a control machine made on a reversed synchronous generator with longitudinal-transverse excitation on the stator and a multiphase winding on the rotor. The outputs of the phases of the armature winding are connected to control signal generation units containing semiconductor elements and limiting resistances.

Недостатком такого устройства является большое количество элементов блока формирования сигналов управления: на один тиристор вращающегося выпрямителя необходимо два диода, стабилитрон, вспомогательный тиристор, емкость и ограничительное сопротивление. The disadvantage of this device is the large number of elements of the control signal generation unit: one diode of a rotating rectifier requires two diodes, a zener diode, an auxiliary thyristor, a capacitance and a limiting resistance.

В качестве прототипа выбрано устройство управления вращающимся тиристорным выпрямителем (см. статью: В.С. Кильдишев, Г.А. Ковальков, В.С. Полулях и др. Бесконтактная система управления вращающимся тиристорным выпрямителем мощного бесщеточного возбудителя, Электротехническая промышленность, серия "Электрические машины", 1981, вып. 7 (125), с. 7-9). Это устройство содержит управляющую машину и полупроводниковые элементы с ограничительными сопротивлениями. Управляющая машина выполнена на обращенном синхронном генераторе с продольно-поперечным возбуждением на статоре и многофазной расщепленной якорной обмоткой. Части многофазной расщепленной якорной обмотки через полупроводниковые элементы - диоды и стабилитроны - и ограничительные сопротивления подключены к управляющим переходам тиристоров вращающегося выпрямителя, которые вместе с якорными обмотками возбудителя собраны по нулевой или мостовой схеме выпрямителя. A control device for a rotating thyristor rectifier was selected as a prototype (see article: V.S. Kildishev, G.A. Kovalkov, V.S. Polulyakh et al. Contactless control system for a rotating thyristor rectifier of a powerful brushless exciter, Electrical Engineering, Electrical series machines ", 1981, issue 7 (125), pp. 7-9). This device contains a control machine and semiconductor elements with limiting resistances. The control machine is made on a reversed synchronous generator with longitudinal-transverse excitation on the stator and a multiphase split anchor winding. Parts of a multiphase split armature winding through semiconductor elements - diodes and zener diodes - and limiting resistance are connected to the control transitions of the thyristors of a rotating rectifier, which together with the armature windings of the exciter are assembled according to the zero or bridge rectifier circuit.

Недостатком этого устройства является необходимость установки на вращающейся части электрической машины специальных блоков формирования импульсов с большим количеством полупроводниковых элементов, причем число этих блоков равно числу тиристоров вращающихся выпрямителей. Это снижает надежность и увеличивает габариты устройства, особенно для мощных бесконтактных возбудителей. Даже пикообразная форма ЭДС якорной обмотки не обеспечивает необходимого качества сигналов управления: низкая крутизна импульсов управления и снижение амплитуды импульсов в динамических режимах, что недопустимо с точки зрения надежности работы вращающегося выпрямителя. The disadvantage of this device is the need to install on the rotating part of the electric machine special units for generating pulses with a large number of semiconductor elements, and the number of these units is equal to the number of thyristors of rotating rectifiers. This reduces reliability and increases the size of the device, especially for powerful contactless pathogens. Even the peak-shaped form of the EMF of the armature winding does not provide the necessary quality of control signals: low steepness of the control pulses and a decrease in the pulse amplitude in dynamic modes, which is unacceptable from the point of view of the reliability of the rotating rectifier.

Низкая крутизна импульсов управления обусловлена неоднородностью параметров полупроводниковых диодов и стабилитронов, входящих в состав блоков формирования импульсов управления. The low steepness of the control pulses is due to the heterogeneity of the parameters of the semiconductor diodes and zener diodes that are part of the control pulse generation blocks.

Технический эффект предложенного изобретения заключается в улучшении качества сигналов управления, повышении надежности работы устройства, улучшении массогабаритных показателей. The technical effect of the proposed invention is to improve the quality of control signals, increase the reliability of the device, improve overall dimensions.

Указанная цель достигается тем, что в устройство управления вращающимся тиристорным выпрямителем, содержащим m-фазную электрическую машину, неуправляемые вентили и ограничительные сопротивления, в котором электрическая машина выполнена с продольно-поперечным возбуждением на статоре и якорной обмоткой на роторе, разделенной на части, указанные части якорной обмотки собраны в m-фазные группы, число которых равно числу вращающихся тиристоров выпрямителя, и, вместе с неуправляемыми вентилями, собраны в m-фазные нулевые схемы выпрямления, нагруженные на ограничительные сопротивления, причем управляющий переход каждого тиристора i-й фазы вращающегося выпрямителя подключен в катодную цепь неуправляемого вентиля i-й фазы соответствующей m-фазной нулевой схемы выпрямления. This goal is achieved by the fact that in the control device of a rotating thyristor rectifier containing an m-phase electric machine, uncontrolled valves and limiting resistance, in which the electric machine is made with longitudinal-transverse excitation on the stator and the armature winding on the rotor, divided into parts, these parts the armature windings are assembled into m-phase groups, the number of which is equal to the number of rectifier thyristors rotating, and, together with uncontrolled valves, are assembled into m-phase zero rectification circuits, n loaded on the limiting resistance, and the control transition of each thyristor of the i-th phase of the rotating rectifier is connected to the cathode circuit of the uncontrolled valve of the i-phase of the corresponding m-phase zero rectification circuit.

В другом варианте части якорной обмотки собраны в неполнофазные группы, число которых равно числу вращающихся тиристоров, причем на каждый тиристор i-й фазы вращающегося выпрямителя оставлены (i-1), i, (i+1) фазы якорной обмотки электрической машины, эти неполнофазные группы якорных обмоток вместе с неуправляемыми вентилями соединены в неполнофазные нулевые схемы выпрямления, нагруженные на ограничительные сопротивления, причем управляющий переход каждого тиристора i-й фазы вращающегося выпрямителя подключен в катодную цепь неуправляемого вентиля i-й фазы соответствующей неполнофазной схемы выпрямления. In another embodiment, the parts of the armature winding are assembled in non-phase groups, the number of which is equal to the number of rotating thyristors, with (i-1), i, (i + 1) phases of the armature winding of the electric machine being left for each thyristor of the i-th phase of the rotating rectifier, these are non-phase groups of anchor windings together with uncontrolled valves are connected to non-phase zero rectification circuits loaded with limit resistances, and the control transition of each thyristor of the i-th phase of a rotating rectifier is connected to the uncontrolled cathode circuit Valve i-th phase unbalance respective rectifier circuit.

В третьем варианте выполнения устройства управления в неполнофазных группах якорной обмотки электрической машины оставлены лишь (i-1) и i-ая фазы на каждый тиристор i-й фазы вращающегося выпрямителя, а подключение управляющих переходов тиристоров осуществлено аналогично первым двум случаям. In the third embodiment, the control device in the in-phase groups of the armature winding of the electric machine only (i-1) and the i-th phase are left for each thyristor of the i-th phase of the rotating rectifier, and the control transitions of the thyristors are connected similarly to the first two cases.

Четвертый вариант выполнения устройства управления предусматривает выполнение вращающегося выпрямителя по нулевой схеме выпрямления. В этом случае управляющий переход тиристора i-й фазы подключен в катодную цепь неуправляемого вентиля i-й фазы m-фазной нулевой схемы выпрямления, собранной из m-фазной якорной обмотки электрической машины и неуправляемых вентилей. Причем общее ограничительное сопротивление включено между нулевой точкой якорной обмотки электрической машины и общим катодом вращающихся тиристоров. The fourth embodiment of the control device provides for the execution of a rotating rectifier according to the zero rectification scheme. In this case, the control transition of the i-phase thyristor is connected to the cathode circuit of an uncontrolled valve of the i-phase of the m-phase zero rectification circuit assembled from the m-phase armature winding of the electric machine and uncontrolled valves. Moreover, the general limiting resistance is included between the zero point of the armature winding of the electric machine and the common cathode of the rotating thyristors.

Пятый вариант выполнения устройства управления предусматривает выполнение вращающегося выпрямителя по мостовой схеме, в этом случае части якорной обмотки электрической машины собраны в полнофазную и неполнофазную группы, причем число неполнофазных групп равно числу тиристоров анодной группы вращающегося выпрямителя, тиристору i-й фазы вращающегося выпрямителя соответствует неполнофазная группа якорных обмоток электрической машины, образованная из i-й и (i-1) фаз якорной обмотки, группы якорных обмоток вместе с неуправляемыми вентилями собраны в нулевые схемы выпрямления, нагруженные на ограничительные сопротивления, причем управляющий переход тиристора i-й фазы анодной группы подключен в катодную цепь неуправляемого вентиля i-й фазы соответствующей неполнофазной нулевой схемы выпрямления. При этом, ограничительные сопротивления предлагается выполнить нелинейными. The fifth embodiment of the control device provides for the execution of a rotating rectifier in a bridge circuit, in this case, the parts of the armature winding of the electric machine are assembled in full-phase and non-phase groups, the number of non-phase groups being equal to the number of thyristors of the anode group of the rotating rectifier, the thyristor of the ith phase of the rotating rectifier corresponds to the non-phase group anchor windings of an electric machine, formed from the i-th and (i-1) phases of the anchor winding, a group of anchor windings together with uncontrolled valves and collected in a zero rectification circuit loaded on the limiting resistance, wherein the control junction of the thyristor phase i-th group anode connected to the cathode gate circuit unmanaged i-th phase unbalance corresponding zero rectification circuit. At the same time, it is proposed to perform restrictive resistances nonlinear.

Предлагаемые варианты якорных цепей электрической машины приведены на фиг. 1 - 5. На фиг. 6 a, b, c, d, e приведены временные диаграммы ЭДС в фазах якоря возбудителя, выпрямленного напряжения на обмотке возбуждения турбогенератора, ЭДС в фазах электрической машины и импульсов управления тиристорами. The proposed anchor circuits of an electric machine are shown in FIG. 1 to 5. In FIG. 6 a, b, c, d, e shows the time diagrams of the EMF in the phases of the exciter armature, the rectified voltage on the excitation winding of the turbogenerator, the EMF in the phases of the electric machine and the thyristor control pulses.

Для случаев, показанных на фиг. 1 - 3, вращающиеся тиристоры могут быть соединены по нулевой или мостовой схеме выпрямления, нагрузкой которой является обмотка возбуждения турбогенератора 4. В качестве примера рассматривается нулевая схема вращающегося выпрямителя. For the cases shown in FIG. 1 - 3, the rotating thyristors can be connected by a zero or bridge rectification circuit, the load of which is the excitation winding of the turbogenerator 4. As an example, we consider the zero circuit of a rotating rectifier.

На фиг. 1 якорная обмотка электрической машины 1 разделена на части 1С₁; 2С₁...mС₁;...; 1С_i; 2С_i,...mС_i;...; 1С_m, 2С_m,..., mС_m, из которых образованы полнофазные группы 1С₁, 1С₂, ... 1С_m; 2С₂, 2С₂...2С_m; ...; mС₁, mС₂...mС_m. Число групп равно числу вращающихся тиристоров К_m (К=1, если вращающиеся тиристоры соединены по нулевой схеме выпрямления, и К = 2, если вращающиеся тиристоры соединены по мостовой схеме выпрямления). В качестве примера показана цепь управления тиристором Т1 фазы С1 вращающегося выпрямителя 3. Группа якорных обмоток электрической машины 1С₁, 1С₂...1С_m вместе с неуправляемыми вентилями 1Д₁, 1Д₂...1Д_m собрана в m-фазную нулевую схему выпрямления, нагруженную на ограничительное сопротивление 1R. Управляющий переход тиристора Т1 фазы С₁ вращающегося выпрямителя 3 подключен в катодную цепь вентиля 1Д₁ фазы 1С₁ соответствующей m-фазной нулевой схемы выпрямления. Якорные обмотки возбудителя 2 - С₁, С₂,..., С_m и части якорной обмотки электрической машины 1 - 1С₁, 1С₂, 1С_m включены синфазно.In FIG. 1 anchor winding of an electric machine 1 is divided into parts 1C ₁ ; 2C ₁ ... mC ₁ ; ...; 1C _i ; 2C _i , ... mC _i ; ...; 1С _m , 2С _m , ..., mС _m , from which full-phase groups 1С ₁ , 1С ₂ , ... 1С _{m are formed} ; 2C ₂ , 2C ₂ ... 2C _m ; ...; mС ₁ , mС ₂ ... mС _m . The number of groups is equal to the number of rotating thyristors K _m (K = 1 if rotating thyristors are connected in a zero rectification circuit, and K = 2 if rotating thyristors are connected in a rectification bridge circuit). As an example, the control circuit of the thyristor T1 of phase C1 of the rotating rectifier 3 is shown. The group of anchor windings of the electric machine 1C ₁ , 1C ₂ ... 1C _m together with uncontrolled valves 1D ₁ , 1D ₂ ... 1D _{m is} assembled into an m-phase zero circuit rectification loaded with a limiting resistance of 1R. The control transition of the thyristor T1 phase C _{1 of the} rotating rectifier 3 is connected to the cathode circuit of the valve 1D ₁ phase 1C ₁ corresponding m-phase zero rectification circuit. The anchor windings of the pathogen 2 - C ₁ , C ₂ , ..., C _m and parts of the anchor winding of the electric machine 1 - 1C ₁ , 1C ₂ , 1C _m are included in phase.

На фиг. 2 показан случай, когда части якорной обмотки электрической машины 1 1С₁, 2С₁, mС₁,..., (i-1)С_i, iС_i, (i+1)С_i, ..., (m-1)С_m, mС_m, 1С_m соединены в неполнофазные группы по числу тиристоров: 1С_m, 1С₁, 1С₂,...; iС_i-1, iС_i, iС_i+1; mС_m-1, mС_m, mС₁.In FIG. 2 shows the case when the parts of the armature winding of an electric machine 1 1C ₁ , 2C ₁ , mC ₁ , ..., (i-1) С _i , iС _i , (i + 1) С _i , ..., (m- 1) С _m , mС _m , 1С _{m are} connected in in-phase groups according to the number of thyristors: 1С _m , 1С ₁ , 1С ₂ , ...; iС _i-1 , iС _i , iС _{i + 1} ; mС _m-1 , mС _m , mС ₁ .

В качестве примера рассмотрена цепь управления тиристором Т1 фазы С₁ вращающегося выпрямителя 3. Части якорной обмотки 1С_m, 1С₁, 1С₂ образуют неполнофазную группу, которая вместе с неуправляемыми вентилями 1Д_m, 1Д₁, 1Д₂ собрана в нулевую схему выпрямления, нагруженную на ограничительное сопротивление 1R. Управляющий переход тиристора Т1 фазы С₁ вращающегося выпрямителя 3 подключен в катодную цепь вентиля фазы 1С₁ соответствующей неполнофазной нулевой схемы выпрямления. Якорные обмотки возбудителя 2: С₁, С₂, С_m и части якорной обмотки электрической машины 1: 1С₁, 1С₂, 1С_m включены синфазно.As an example, the control circuit of the thyristor T1 phase C _{1 of a} rotating rectifier 3 is considered. Parts of the armature winding 1C _m , 1C ₁ , 1C ₂ form an in-phase group, which, together with uncontrolled valves 1D _m , 1D ₁ , 1D _{2, are} assembled into a zero rectification circuit loaded by limiting resistance 1R. The control transition of the thyristor T1 phase C _{1 of the} rotating rectifier 3 is connected to the cathode circuit of the valve of phase 1C _{1 of the} corresponding non-phase zero rectification circuit. The anchor windings of the pathogen 2: C ₁ , C ₂ , C _m and parts of the anchor windings of the electric machine 1: 1C ₁ , 1C ₂ , 1C _m are included in phase.

На фиг. 3 показан случай, когда части якорной обмотки электрической машины 1: 1С₁, 2С₂... i С_i, (i+1)С_i+1..., mС_m, 1С_m соединены в неполнофазные группы по числу вращающихся тиристоров: 1С₁, 1С_m;... iС_i, iС_i-1,...; mС_m, mС_m-1. В качестве примера показана цепь управления тиристорами Т1 фазы С₁ вращающегося выпрямителя 3. Группа якорных обмоток электрической машины 1С₁, 1С вместе с неуправляемыми вентилями 1Д₁, 1Д собрана в неполнофазную нулевую схему выпрямления, нагруженную на ограничительное сопротивление 1R. Управляющий переход тиристора Т1 фазы С₁ вращающегося выпрямителя 3 подключен в катодную цепь вентиля фазы 1С₁ соответствующей неполнофазной нулевой схемы выпрямления. Якорные обмотки возбудителя 2: С₁, С_m и части якорной обмотки электрической машины 1: 1С₁, 1С_m включены синфазно.In FIG. Figure 3 shows the case when the parts of the armature winding of an electric machine 1: 1С ₁ , 2С ₂ ... i С _i , (i + 1) С _{i + 1} ..., mС _m , 1С _{m are} connected into in-phase groups according to the number of rotating thyristors : 1С ₁ , 1С _m ; ... iС _i , iС _i-1 , ...; mC _m , mC _m-1 . As an example, the control circuit of the thyristors T1 of phase C _{1 of a} rotating rectifier 3 is shown. The group of anchor windings of the electric machine 1C ₁ , 1C together with uncontrolled valves 1D ₁ , 1D are assembled into a non-phase zero rectification circuit loaded with a limiting resistance of 1R. The control transition of the thyristor T1 phase C _{1 of the} rotating rectifier 3 is connected to the cathode circuit of the valve of phase 1C _{1 of the} corresponding non-phase zero rectification circuit. The anchor windings of the pathogen 2: C ₁ , C _m and parts of the anchor windings of the electric machine 1: 1C ₁ , 1C _m are included in phase.

На фиг. 4 рассмотрен случай соединения вращающихся тиристоров по нулевой m-фазной схеме выпрямления. M-фазная якорная обмотка электрической машины 1 вместе с неуправляемыми вентилями 1Д, 2Д,..., mД_m собрана в нулевую m-фазную схему выпрямления. Управляющий переход тиристора фазы С₁ вращающегося выпрямителя подключен в катодную цепь неуправляемого вентиля фазы С₁ m-фазной нулевой схемы выпрямления. Обмотки якоря возбудителя 2 и якорные обмотки электрической машины 1 включены синфазно. Общее ограничительное сопротивление R включено между общим катодом вращающихся тиристоров и нулевой точкой якорных обмоток электрической машины.In FIG. 4, the case of the connection of rotating thyristors according to the zero m-phase rectification scheme is considered. The M-phase anchor winding of the electric machine 1 together with uncontrolled valves 1Д, 2Д, ..., mД _{m is} assembled into a zero m-phase rectification circuit. The control transition of the thyristor phase C _{1 of the} rotating rectifier is connected to the cathode circuit of an uncontrolled valve of phase C _{1 of the} m-phase zero rectification circuit. The windings of the armature of the pathogen 2 and the anchor windings of the electric machine 1 are in-phase. The common limiting resistance R is connected between the common cathode of the rotating thyristors and the zero point of the armature windings of the electric machine.

На фиг. 5 показан случай соединения вращающихся тиристоров по мостовой схеме выпрямления 3. Якорная обмотка электрической машины 1 разделена на части 1_kС, 1_АС₁, 2_АС₁, . . ., i_kС_i, i_АС_i, (i+1)_АС_i, ... m_kС_m, М_АС_m, 1_АС_m, из которых образованы полнофазная группа 1_kС₁, 2_kС₂... m_kС_m и неполнофазные группы по числу тиристоров анодной группы 1_АС₁, 1_АС₂;...; i_АС_i, i_АС_i-1;... m_АС_m, m_АС_m-1. На фиг. 5 показаны цепи управления тиристорами катодной группы Т_k1, Т_k2, ..., Т_km и тиристором Т_А1 фазы С₁ анодной группы. М-фазная группа якорных обмоток электрической машины 1_kС₁, 2_kС₂, ..., m_kС_m вместе с неуправляемыми вентилями Д_k1, Д_k2, ..., Д_km собрана в m-фазную нулевую схему выпрямления. Управляющие переходы тиристоров катодной группы Т_k1, Т_k2, ... Т_km включены в катодные цепи вентилей фаз соответственно 1_kС₁, 2_kС₂... m_kС_m М-фазной нулевой схемы выпрямления. Ограничительное сопротивление включено между общим катодом вращающихся тиристоров и общей точкой группы якорных обмоток электрической машины 1_kС₁, 2_kС₂,..., m_kС_m. Якорные обмотки возбудителя С₁, С₂,..., С_m включены синфазно с якорными обмотками электрической машины соответственно 1_kС₁, 2_kС₂ ... m_kС_m. Части якорной обмотки электрической машины 1_AС₁, 1_АС_m образуют неполнофазную группу, которая вместе с неуправляемыми вентилями 1_АД₁, 1_АД_m собрана в неполнофазную нулевую схему выпрямления, нагруженную на ограничительное сопротивление 1_АR. Управляющий переход тиристора Т_А1 фазы С₁ вращающегося выпрямителя включен в катодную цепь неуправляемого вентиля 1_АД₁ фазы 1_АС₁ неполнофазной нулевой схемы выпрямления. Обмотки якоря электрической машины 1_АС₁, 1_АС_м включены в противофазе с обмотками якоря возбудителя соответственно С₁, С_m.In FIG. 5 shows the case of the connection of rotating thyristors according to the bridge rectification circuit 3. The anchor winding of the electric machine 1 is divided into parts 1 _k C, 1 _A C ₁ , 2 _A C ₁ ,. . ., i _k С _i , i _А С _i , (i + 1) _А С _i , ... m _k С _m , М _А С _m , 1 _А С _m , of which the full-phase group 1 _k С ₁ , 2 is formed _k С ₂ ... m _k С _m and partial-phase groups according to the number of thyristors of the anode group 1 _А С ₁ , 1 _А С ₂ ; ...; i _А С _i , i _А С _i-1 ; ... m _А С _m , m _А С _m-1 . In FIG. 5 shows the control circuits of the thyristors of the cathode group T _k 1, T _k 2, ..., T _k m and the thyristor T _A 1 of phase C _{1 of the} anode group. The M-phase group of anchor windings of an electric machine 1 _k С ₁ , 2 _k С ₂ , ..., m _k С _m together with uncontrolled valves Д _k1 , Д _k2 , ..., Д _{km is} assembled into an m-phase zero rectification circuit . The control transitions of the thyristors of the cathode group T _k 1, T _k 2, ... T _k m are included in the cathode circuits of the phase valves, respectively 1 _k C ₁ , 2 _k C ₂ ... m _k C _m M-phase rectification circuit. The limiting resistance is included between the common cathode of the rotating thyristors and the common point of the group of armature windings of the electric machine 1 _k C ₁ , 2 _k C ₂ , ..., m _k C _m . The anchor windings of the pathogen C ₁ , C ₂ , ..., C _m are connected in phase with the anchor windings of the electric machine, respectively 1 _k C ₁ , 2 _k C ₂ ... m _k C _m . The parts of the armature winding of an electric machine 1 _A C ₁ , 1 _A C _m form a non-phase group, which, together with uncontrolled valves 1 _A D ₁ , 1 _A D _{m, is} assembled into a non-phase zero rectification circuit loaded with a limiting resistance of 1 _A R. Control thyristor transition T _A 1 phase C ₁ rotating rectifier is included in the cathode circuit of an uncontrolled valve 1 _A D ₁ phase 1 _A C ₁ non-phase zero rectification circuit. The windings of the armature of an electric machine 1 _A C ₁ , 1 _A C _m are included in antiphase with the windings of the armature of the pathogen, respectively C ₁ , C _m .

На фиг. 1 - 5 под индексом 5 показаны обмотки индуктора электрической машины. In FIG. 1 - 5 under index 5 shows the windings of the inductor of an electric machine.

При расщеплении фаз обмотки якоря возбудителя фазы якорной обмотки электрической машины тоже расщепляются. With the splitting of the phases of the winding of the armature of the pathogen, the phases of the anchor winding of the electric machine are also split.

Для того, чтобы предотвратить потерю управляемости вращающимся тиристорным выпрямителем из-за снижения амплитуды импульсов управления, в переходных режимах ограничительное сопротивление предлагается выполнить нелинейным, типа магниторезистора, зависящим от магнитного поля в зазоре электрической машины. Снижение модуля результирующего намагничивающего тока обмоток индуктора вызывает автоматическое снижение величины ограничительного сопротивления, что обеспечивает поддерживание амплитуды импульса тока управления на заданном уровне. In order to prevent loss of controllability by a rotating thyristor rectifier due to a decrease in the amplitude of control pulses, in transient conditions it is proposed to perform limiting resistance non-linear, such as a magnetoresistor, depending on the magnetic field in the gap of an electric machine. The decrease in the module of the resulting magnetizing current of the inductor windings causes an automatic decrease in the value of the limiting resistance, which ensures that the amplitude of the control current pulse is maintained at a given level.

Принцип работы вариантов устройства управления вращающимся тиристорным выпрямителем, показанных на фиг. 1 - 5, один и тот же. В качестве примера рассмотрим работу устройства управления вращающимся тиристорным выпрямителем, показанного на фиг. 1, для случая 3-фазной электрической машины и 3-фазного возбудителя. Под действием потоков возбуждения в фазах якорей электрической машины и возбудителя создаются ЭДС, сдвиг во времени между которыми определяет угол открытия тиристоров вращающегося выпрямителя. Импульс управления тиристором Т1 формируется при коммутации неуправляемых вентилей 1Д₁ и 1Д₃, тиристором Т2 - при коммутации неуправляемых вентилей 2Д₁ и 2Д₂, тиристором Т3 - при коммутации неуправляемых вентилей 3Д₂ и 3Д₃ соответствующих 3-фазных нулевых схем выпрямления. Нагрузкой вращающегося тиристорного выпрямителя является обмотка возбуждения турбогенератора. Коммутация вентилей 1Д₁ и 1Д₃ наступает при равенстве ЭДС в фазах С₂ и С₃ якоря электрической машины. Длительность импульса управления - 2π/3 равна времени между последовательными коммутациями неуправляемых вентилей.The principle of operation of the options for controlling the rotary thyristor rectifier shown in FIG. 1 - 5, one and the same. As an example, consider the operation of a rotary thyristor rectifier control device shown in FIG. 1, for the case of a 3-phase electric machine and a 3-phase exciter. Under the action of the excitation flows in the phases of the anchors of the electric machine and the pathogen, EMFs are created, the time shift between which determines the opening angle of the thyristors of the rotating rectifier. The control pulse of thyristor T1 is formed when switching uncontrolled valves 1D ₁ and 1D ₃ , thyristor T2 - when switching uncontrolled valves 2D ₁ and 2D ₂ , thyristor T3 - when switching uncontrolled valves 3D ₂ and 3D _{3 of the} corresponding 3-phase zero rectification circuits. The load of a rotating thyristor rectifier is the excitation winding of a turbogenerator. Switching of valves 1D ₁ and 1D ₃ occurs when the EMF is equal in phases C ₂ and C _{3 of the} armature of an electric machine. The duration of the control pulse is 2π / 3 equal to the time between successive switching of uncontrolled valves.

Качество сигналов управления повышено по сравнению с прототипом за счет уменьшения продолжительности фронта сигналов управления (τ_ф). В устройстве, выбранном за прототип, τ_ф = (80-100) мкс.The quality of the control signals is increased compared to the prototype by reducing the duration of the front of the control signals (τ _f ). In the device selected for the prototype, τ _f = (80-100) μs.

В предлагаемом устройстве длительность фронта импульса управления равна углу коммутации неуправляемого выпрямителя. Зависимость величины угла коммутации от параметров выпрямителя определяется формулой (см. книгу Беркович Е. И., Ковалев В.Н., Ковалев Ф.И. и др. Полупроводниковые выпрямители. М.: Энергия, 1978, с. 121):

где
X_S - реактивность анодной цепи выпрямителя; I_d - выпрямленный ток, U_2ф - действующее фазное значение анодной ЭДС.In the proposed device, the duration of the front of the control pulse is equal to the switching angle of the uncontrolled rectifier. The dependence of the switching angle on the parameters of the rectifier is determined by the formula (see the book Berkovich E.I., Kovalev V.N., Kovalev F.I. et al. Semiconductor rectifiers. M .: Energy, 1978, p. 121):

Where
X _S is the reactance of the anode circuit of the rectifier; I _d is the rectified current, U _2ph is the effective phase value of the anode EMF.

Вариацией параметров источника питания и нагрузки неуправляемого выпрямителя можно добиться желаемой длительности угла коммутации. By varying the parameters of the power source and the load of the uncontrolled rectifier, the desired duration of the switching angle can be achieved.

Claims

1. The control device of a rotating thyristor rectifier containing an m-phase electric machine, uncontrolled valves and limiting resistance, in which the electric machine is made with longitudinal-transverse excitation on the stator and the armature winding on the rotor, divided into parts, characterized in that the parts of the armature winding electric machines are assembled into m-phase groups, the number of which is equal to the number of thyristors of a rotating rectifier, and each m-phase group together with the corresponding uncontrolled valves is assembled m-zero phase power rectifying circuit, each of which is loaded on an appropriate limiting resistance, wherein the control junction of each thyristor i-th phase rotating rectifier connected to the cathode gate circuit unmanaged i-th m-phase corresponding to the zero-phase rectifying circuit.

2. The device according to claim 1, characterized in that the limiting resistance is nonlinear.

3. A control device for a rotating thyristor rectifier containing an m-phase electric machine, uncontrolled valves and limiting resistance, in which the electric machine is made with longitudinal-transverse excitation on the stator and the armature winding on the rotor, divided into parts, characterized in that the parts of the armature winding of an electric machine are assembled into non-phase groups, the number of which is equal to the number of thyristors of a rotating rectifier, and to each thyristor of the ith phase, where 1 <i <m, of a rotating rectifier corresponds there is a non-phase group of parts of the (i - 1) th, i-th and (i + 1) -th phases of the armature winding of an electric machine, each thyristor of the first phase of a rotating rectifier corresponds to a non-phase group of parts of the m-th, first, second phases of the armature windings of an electric machine, each thyristor of the mth phase of a rotating rectifier corresponds to an in-phase group of parts of the (m - 1) -th, m-th and first phases of the armature winding of an electric machine, parts of the armature winding of an electric machine of each of the in-phase groups together with the corresponding valves not ofaznuyu zero rectification circuit loaded on an appropriate limiting resistance, wherein the control junction of each rotating thyristor rectifier connected to the cathode circuit uncontrolled valve corresponding respective phase zero unbalance rectification circuit.

4. The device according to claim 3, characterized in that the limiting resistance is nonlinear.

5. A control device for a rotating thyristor rectifier containing an m-phase electric machine, uncontrolled valves and limiting resistance, in which the electric machine is made with longitudinal-transverse excitation on the stator and the armature winding on the rotor, divided into parts, characterized in that the parts of the armature winding of an electric machine are assembled in non-phase groups, the number of which is equal to the number of thyristors of a rotating rectifier, and to each thyristor of the i-th phase, where 1 <i≤m, of a rotating rectifier is corresponding there is a non-phase group of parts of the (i - 1) th and i-th phases of the armature winding of an electric machine, each thyristor of the first phase of a rotating rectifier corresponds to a non-phase group of parts of the m-th and first phases of the armature winding of an electric machine, each of the non-phase groups together the corresponding valves form an in-phase zero rectification circuit loaded with a corresponding limiting resistance, and the control transition of each thyristor of a rotating rectifier is connected to the uncontrolled cathode circuit entilya corresponding respective phase zero unbalance rectification circuit.

6. The device according to claim 5, characterized in that the limiting resistance is nonlinear.

7. A control device for a rotating thyristor rectifier made in a zero circuit, containing an m-phase electric machine, uncontrolled valves and a limiting resistance, in which the electric machine is made with longitudinal-transverse excitation on the stator and the anchor winding on the rotor, characterized in that the anchor winding of an electric machine and uncontrolled valves are assembled into an m-phase zero rectification circuit, while the control transition of the thyristor of the i-th phase of a rotating rectifier, where 1≤i≤m, is connected to the cathode th uncontrolled circuit of the i-th phase of the m-phase zero rectification circuit, the limiting resistance is connected between the zero point of the armature winding of the electric machine and the common cathode of the rotating thyristors.

8. The device according to claim 7, characterized in that the limiting resistance is nonlinear.

9. A control device for a rotating thyristor rectifier made according to a bridge circuit, comprising an m-phase electric machine, uncontrolled valves and limiting resistance, in which the electric machine is made with longitudinal-transverse excitation on the stator and the armature winding on the rotor, divided into parts, characterized in that the parts of the armature winding of an electric machine are assembled into one m-phase and incomplete phase groups, the number of which is equal to the number of thyristors of the anode group of the rotating rectifier, and each a source of the i-th phase of the anode group of the rotating rectifier, where 1 <i≤m, corresponds to a non-phase group of parts of the (i - 1) and i-phases of the armature winding of an electric machine, each thyristor of the first phase of a rotating rectifier corresponds to a non-phase group of parts of the mth and first phases of the armature winding of the electric machine, parts of the armature winding of the electric machine of each of the non-phase groups, together with the corresponding valves, form a non-phase zero rectification circuit loaded with the corresponding limiting resistance In this case, the parts of the armature winding of the electric machine, forming a full-phase group together with the corresponding valves, form an m-phase zero rectification circuit loaded with the corresponding limiting resistance, while the control transition of the thyristor of each phase of the cathode group of the rotating rectifier is connected to the cathode circuit of an uncontrolled valve of the corresponding phase m -phase zero rectification circuit, the control transition of the thyristor of each phase of the anode group of the rotating rectifier is connected to the cathode circuit ravlyaetsya valve corresponding respective phase zero unbalance rectification circuit.

10. The device according to claim 9, characterized in that the limiting resistance is nonlinear.