RU2313893C2

RU2313893C2 - Method and device for controlling thyristors of reverse transformer for powering excitation winding of constant current generator (variants)

Info

Publication number: RU2313893C2
Application number: RU2005118715/09A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Карпук (RU); Юрий Александрович Карпук; Александр Иванович Магдалев (RU); Александр Иванович Магдалев; Валерий Баширович Сайфутдинов (RU); Валерий Баширович Сайфутдинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК")
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2007-12-27
Also published as: RU2005118715A

Abstract

FIELD: transformation equipment engineering, possible use in systems for impulse-phase control of reverse thyristor transformer with phase regulation from magnetic amplifier which serves for powering excitation winding of constant current generator.

SUBSTANCE: in method and device for controlling thyristors of reverse transformer for powering constant current generator excitation winding, during regulation of thyristors of reverse transformer locking of non-working group of thyristors is performed at voltage of generator which equals boundary value of continuous current of transformer, and simultaneously a limit is imposed onto maximal regulation angle for thyristors of working group, which is independent from resulting magnetic amplifier control signal. To reduce generator voltage, the working group of thyristors is transferred to inverter mode with given maximal adjustment angle, and on reduction of generator voltage to aforementioned value the prohibition on operation of groups and limitation of maximal regulation angle are lifted, and by shifting of magnetic amplifiers such a starting angle of regulation is set for each thyristor group, that current in generator excitation winding is close to zero. Control windings of magnetic amplifiers of thyristor groups of reverse transformer are coupled oppositely, to one pair of windings, setting voltage is fed, to other pair - generator anchor check connection voltage is fed.

EFFECT: regulation of thyristors of reverse transformer without compensating currents in the whole range of regulation with suppression of remainder voltage of generator.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретения относятся к преобразовательной технике и предназначены для систем импульсно-фазового управления реверсивным тиристорным преобразователем с фазовым регулированием от магнитного усилителя, служащего для питания обмотки возбуждения генератора постоянного тока.The invention relates to a conversion technique and is intended for pulse-phase control systems of a reverse thyristor converter with phase regulation from a magnetic amplifier, which serves to power the excitation winding of a DC generator.

Реверсивные преобразователи из-за униполярной проводимости тиристоров содержат две группы тиристоров, включенных встречно-параллельно, за исключением преобразователей, выполненных на симметричных тиристорах, имеющих одну реверсивную группу. Каждая из групп для наиболее распространенных схем преобразователей - однофазных нулевой и мостовой и трехфазной мостовой - состоит соответственно из одной, двух и трех пар противофазно включенных тиристоров, поэтому достаточно рассматривать схему управления одной парой работающих в противофазе тиристоров каждой из групп.Due to the unipolar conductivity of the thyristors, reversing converters contain two groups of thyristors connected in opposite-parallel fashion, with the exception of converters made on symmetric thyristors having one reversing group. Each of the groups for the most common converter circuits - single-phase zero and bridge and three-phase bridge - consists of one, two and three pairs of antiphase connected thyristors, therefore, it is enough to consider the control circuit of one pair of thyristors operating in antiphase of each group.

Известны два основных способа управления группами тиристоров в реверсивном преобразователе - согласованное и раздельное. Согласованное управление может быть линейным и нелинейным. Частным случаем нелинейного согласованного управления является автоматическое регулирование уравнительного тока. Раздельное управление предполагает запирание неработающей группы тиристоров при отсутствии уравнительного тока [1. В.А.Найдис и др. Системы постоянного тока на тиристорах. М. - Л.: Энергия, 1966, с.15-21], [2. Е.Ю.Данюшевская. Тиристорные реверсивные электроприводы постоянного тока. М.: Энергия, 1970, с.5-7].There are two main methods for controlling groups of thyristors in a reversing converter - coordinated and separate. Consistent control can be linear and non-linear. A special case of nonlinear coordinated control is the automatic regulation of the surge current. Separate control involves locking a non-working group of thyristors in the absence of surge current [1. VA Naydis et al. DC systems on thyristors. M. - L .: Energy, 1966, p.15-21], [2. E.Yu.Danyushevskaya. Thyristor reversible direct current electric drives. M .: Energy, 1970, S. 5-7].

Известен реверсивный тиристорный преобразователь с фазовым регулированием от магнитного усилителя, в котором используется способ линейного согласованного управлениями группами тиристоров, характеризующийся подачей отпирающих импульсов на обе группы одновременно при углах отпирания тиристоров такой величины, что средние значения выпрямленного напряжения у обеих групп равны между собой [3. Н.Н.Алексеева и др. А47. Тиристорные регулируемые электроприводы постоянного тока. М.: Энергия, 1970, с.128].Known reversible thyristor converter with phase regulation from a magnetic amplifier, which uses a method of linearly matched controls of groups of thyristors, characterized by the supply of unlocking pulses to both groups at the same time at the opening angles of thyristors such that the average values of the rectified voltage of both groups are equal to each other [3. N.N. Alekseeva and others. A47. Thyristor adjustable direct current electric drives. M .: Energy, 1970, p.128].

Однако в реверсивных преобразователях с фазовым регулированием от магнитного усилителя практически невозможно обеспечить условия согласования групп тиристоров во всем диапазоне регулирования из-за неидентичности характеристик магнитных усилителей [3, с.57-60].However, in reversible converters with phase control from a magnetic amplifier, it is almost impossible to provide conditions for matching groups of thyristors in the entire control range due to the non-identical characteristics of magnetic amplifiers [3, p. 57-60].

Кроме того, при магнитном сравнении сигналов задания и обратной связи в обмотках управления магнитного усилителя отсутствует ограничение результирующего сигнала управления, поэтому при снижении задания под действием ампервитков обратной связи магнитный усилитель может закрываться, что приведет к снятию управляющих импульсов и потере управляемости преобразователя при работе на индуктивную нагрузку, а при работе на противоэдс снятие управляющих импульсов с инверторной группы при работе последней в зоне непрерывных токов неизбежно приводит к опрокидыванию инвертора, т.е. к аварийному режиму, вызывающему срабатывание защиты и отключение преобразователя от сети [1, с.20].In addition, when the reference and feedback signals are magnetically compared in the control windings of the magnetic amplifier, there is no limitation of the resulting control signal, therefore, when the reference is reduced under the action of feedback amperes, the magnetic amplifier can close, which will lead to the removal of control pulses and loss of controllability of the converter when inductive load, and when working on the counter-emf, the removal of control pulses from the inverter group when the latter operates in the zone of continuous currents is inevitably ivodit to the inverter tipping, ie, to the emergency mode, which triggers the protection and disconnects the converter from the network [1, p.20].

По указанным причинам известный реверсивный преобразователь служит, судя по экспериментальным исследованиям реверсивного электропривода [3, с.131], только для быстрого восстановления частоты вращения электродвигателя при сбросе нагрузки.For these reasons, the known reversible converter serves, judging by the experimental studies of the reversible electric drive [3, p. 131], only to quickly restore the rotational speed of the electric motor during load shedding.

Таким образом, исходя из изложенного выше и учитывая, что при выполнении преобразователя на симметричных тиристорах исключена одновременная подача управляющих импульсов от двух схем управления, что имеет место при согласованном управлении, наиболее приемлемым для реверсивного преобразователя с фазовым регулированием при помощи магнитного усилителя является способ раздельного управления группами с запиранием неработающей группы тиристоров.Thus, based on the foregoing and considering that when the converter is running on symmetric thyristors, the simultaneous supply of control pulses from two control circuits is excluded, which occurs with coordinated control, the most suitable for a reversible converter with phase regulation using a magnetic amplifier is a separate control method groups with locking an inactive group of thyristors.

Неотъемлемой частью реверсивного преобразователя с раздельным управлением является устройство для запирания неработающей группы тиристоров, задача которого состоит в том, чтобы после изменения полярности задающего сигнала (команда на реверс или торможение) снять отпирающие импульсы с тиристоров работающей группы, когда ток в ней приблизится к нулю, создать требуемую выдержку времени перед открытием второй группы и затем включить в работу вторую группу тиристоров. Запирание группы должно осуществляться при определенном сочетании сигналов задания и наличия тока в работающей группе, которые являются входными логического устройства запирания. Сигнал наличия тока в работающей группе может формироваться датчиками тока, состояния проводимости тиристоров и др. [2, с.10, 11].An integral part of a reversible converter with separate control is a device for locking an inoperative group of thyristors, the task of which is to remove the triggering pulses from the thyristors of the working group after the polarity of the driving signal (reverse or braking command), when the current in it approaches zero, create the required time delay before opening the second group and then turn on the second group of thyristors. Group locking should be carried out with a certain combination of reference signals and the presence of current in the working group, which are the input of the logical locking device. The signal of the presence of current in the working group can be formed by sensors of current, conduction state of thyristors, etc. [2, p.10, 11].

Реверсивный тиристорный преобразователь без уравнительного тока имеет несомненные преимущества с точки зрения габаритов и веса преобразователя при некотором ухудшении его статистических и динамических характеристик. Наиболее ответственным узлом такого преобразователя является логическое устройство управления, простота и надежность которого - качества, необходимые для успешного применения преобразователей с раздельным управлением [2, с.23].A reversible thyristor converter without surge current has undoubted advantages in terms of dimensions and weight of the converter with some deterioration in its statistical and dynamic characteristics. The most important node of such a converter is a logical control device, the simplicity and reliability of which are the qualities necessary for the successful use of converters with separate control [2, p.23].

Известно также устройство управления тиристорами при помощи релаксационного генератора импульсов на однопереходном транзисторе с RC-цепью и импульсным трансформатором, питаемое выпрямленным напряжением трапецеидальной формы [4. Кремниевые управляемые вентили-тиристоры. Технический справочник. Пер. с английского под редакцией к.т.н. В.А.Лабунцова и А.Ф.Свиридова. М. - Л.: Энергия, 1964, с.79, 80].Also known is a thyristor control device using a relaxation pulse generator on a single junction transistor with an RC circuit and a pulse transformer, powered by a rectified voltage of trapezoidal shape [4. Silicon controlled thyristor valves. Technical Reference. Per. from English edited by Ph.D. V.A. Labuntsova and A.F. Sviridova. M. - L .: Energy, 1964, p. 79, 80].

Основной задачей, на решение которой направлены заявленные способ и устройство управления тиристорами, является обеспечение работоспособности реверсивного тиристорного преобразователя с фазовым регулированием от магнитного усилителя, служащего для питания обмотки возбуждения генератора постоянного тока во всем диапазоне регулирования и расширения арсенала технических средств.The main task to be solved by the claimed method and device for controlling thyristors is to ensure the operability of a reverse thyristor converter with phase control from a magnetic amplifier, which serves to power the excitation winding of a DC generator in the entire range of regulation and expansion of the arsenal of technical means.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является управление тиристорами реверсивного преобразователя без уравнительных токов во всем диапазоне регулирования с гашением остаточного напряжения генератора.The only technical result achieved by the implementation of the claimed group of inventions is the control of the thyristors of a reversing converter without equalizing currents in the entire control range with damping of the residual voltage of the generator.

Указанный технический результат достигается тем, что при управлении тиристорами реверсивного преобразователя, служащего для питания обмотки возбуждения генератора постоянного тока, с раздельным управлением группами тиристоров, фазовое регулирование каждой из которых осуществляют от магнитного усилителя, согласно изобретению запирание неработающей группы производят при напряжении генератора, соответствующем граничному значению непрерывного тока преобразователя, и одновременно вводят ограничение максимального угла регулирования тиристоров работающей группы, независимое от результирующего сигнала управления магнитным усилителем. Для снижения напряжения генератора работающую группу тиристоров переводят в инверторный режим с заданным максимальным углом регулирования, и при снижении напряжения генератора до указанного выше значения снимают запрет на работу групп и ограничение максимального угла регулирования, причем смещением магнитных усилителей устанавливают такой начальный угол регулирования каждой из групп тиристоров, чтобы ток в обмотке возбуждения генератора был близок к нулю.The specified technical result is achieved by the fact that when controlling the thyristors of a reversing converter, which serves to power the excitation winding of a DC generator, with separate control of groups of thyristors, the phase regulation of each of which is carried out from a magnetic amplifier, according to the invention, the inactive group is locked at a generator voltage corresponding to the boundary value of the continuous current of the converter, and at the same time, a limitation of the maximum control angle is introduced thyristors operating group independent from the resulting magnetic amplifier control signal. To reduce the voltage of the generator, the working group of thyristors is transferred to the inverter mode with the specified maximum angle of regulation, and when the voltage of the generator is reduced to the above value, the ban on the operation of the groups and the limitation of the maximum angle of regulation are removed, and by shifting the magnetic amplifiers, this initial angle of regulation of each of the groups of thyristors is set so that the current in the excitation winding of the generator is close to zero.

Обмотки управления магнитных усилителей групп тиристоров реверсивного преобразователя включают встречно, на одну пару обмоток подают напряжение задания, на другую - напряжение обратной связи якоря генератора.The control windings of the magnetic amplifiers of the thyristor groups of the reversing converter include the opposite, the voltage of the reference is supplied to one pair of windings, and the feedback voltage of the generator armature to the other.

В отсутствии задания на напряжение генератора под действием его остаточного напряжения открывается соответствующая группа тиристоров, снижая величину остаточного напряжения, при этом магнитный усилитель другой группы полностью закрывается, снимая импульсы управления этой группой. При подаче сигнала задания на напряжение генератора открывается соответствующая группа тиристоров, напряжение на генераторе начинает форсированно расти, и, достигнув величины, соответствующей граничному значению непрерывного тока преобразователя, включает пороговое устройство, подключенное на напряжение якоря генератора, которое вводит запрет на работу неработающей группы и ограничение максимального угла регулирования тиристоров работающей группы преобразователя.In the absence of a task for the voltage of the generator under the influence of its residual voltage, the corresponding group of thyristors opens, reducing the value of the residual voltage, while the magnetic amplifier of the other group is completely closed, removing the control pulses of this group. When a reference signal is applied to the generator voltage, the corresponding group of thyristors opens, the voltage on the generator begins to increase forcibly, and, having reached a value corresponding to the limit value of the continuous current of the converter, it turns on a threshold device connected to the generator armature voltage, which introduces a ban on the operation of the idle group and restriction the maximum regulation angle of the thyristors of the working group of the converter.

Величина напряжения генератора, соответствующая граничному значению непрерывного тока преобразователя, определяет уставку порогового устройства, при которой становится возможным снятие импульсов управления тиристорами группы, работающей в инверторном режиме, когда магнитный усилитель закрыт под действием сигналов обратной связи и задания при его реверсе, и определяется при наладке в каждом конкретном случае в холодном состоянии машины, т.к. при нагреве зона прерывистых токов расширяется [1, с.12, 13]. Корректировку граничного значения тока можно производить, включая в цепь обмотки возбуждения добавочный резистор и изменяя величину сопротивления балластного резистора, подключаемого параллельно цепи обмотки возбуждения, индуктивность которой ограничивает скорость нарастания анодного тока и препятствует тиристору переключиться в проводящее состояние [4, с.55, 141].The value of the generator voltage corresponding to the boundary value of the continuous current of the converter determines the threshold device setting at which it becomes possible to remove the control pulses of the thyristors of the group operating in the inverter mode, when the magnetic amplifier is closed under the action of feedback and reference signals during its reverse, and is determined during commissioning in each case, in the cold state of the machine, because upon heating, the intermittent current zone expands [1, p.12, 13]. Correction of the current boundary value can be done by including an additional resistor in the field circuit and changing the resistance value of the ballast resistor connected in parallel with the field circuit whose inductance limits the rise rate of the anode current and prevents the thyristor from switching to the conducting state [4, p. 55, 141] .

При снятии сигнала задания или его реверсе под действием сигнала обратной связи закрывается магнитный усилитель работающей группы, эта группа тиристоров переходит в инверторный режим с установленным максимальным углом регулирования, и под действием противоэдс преобразователя ток возбуждения, а следовательно, и напряжение генератора форсированно снижается. Корректировка темпа изменения напряжения генератора при работе в системе электропривода может производиться токовыми обратными связями, изменением темпов нарастания и спадания сигнала задания и др.When the reference signal is removed or reversed, the magnetic amplifier of the working group is closed under the action of the feedback signal, this group of thyristors goes into inverter mode with the maximum control angle set, and under the influence of the counter-emf of the converter, the excitation current, and therefore the generator voltage, is forcedly reduced. The adjustment of the rate of change of the voltage of the generator during operation in the electric drive system can be carried out by current feedbacks, by changing the rates of rise and fall of the reference signal, etc.

При снижении напряжения на генераторе до уставки срабатывания порогового устройства снимается запрет на работу неработавшей группы тиристоров и ограничение максимального угла регулирования обеих групп, и в зависимости от сигнала задания происходит или гашение остаточного напряжения генератора, или открывается вторая группа, производя реверсирование напряжения генератора.When the voltage on the generator is reduced to the threshold setting of the threshold device, the ban on the operation of the idle group of thyristors and the limitation of the maximum angle of regulation of both groups are removed, and depending on the reference signal, the residual voltage of the generator is suppressed, or the second group opens, reversing the voltage of the generator.

Для уменьшения зоны нечувствительности схемы управления преобразователя при гашении остаточного напряжения генератора смещением магнитных усилителей устанавливают такой начальный угол регулирования каждой из групп тиристоров, чтобы ток в обмотке возбуждения генератора был близок к нулю. При этом под действием остаточного напряжения один магнитный усилитель открывается, другой - закрывается, и так как импульсы ограничения максимального угла регулирования сняты, уравнительный ток и в этом режиме отсутствует.To reduce the dead zone of the converter control circuit when damping the residual voltage of the generator by shifting the magnetic amplifiers, an initial control angle of each of the groups of thyristors is set so that the current in the excitation winding of the generator is close to zero. In this case, under the influence of residual voltage, one magnetic amplifier opens, the other closes, and since the impulses to limit the maximum control angle are removed, the surge current is also absent in this mode.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве управления тиристорами реверсивного преобразователя, содержащем две встречно-параллельно соединенные группы противофазно включенных тиристоров, источник питания цепей управления напряжением трапецеидальной формы с амплитудой, ограниченной резистором и стабилизированной стабилитроном, включенных через выпрямительный мост, два вспомогательных тиристора, коммутируемых в противофазе напряжением источника питания, и два канала управления, каждый из которых содержит однофазный магнитный усилитель с самонасыщением и релаксационный генератор импульсов на однопереходном транзисторе с RC-цепью и двумя импульсными трансформаторами, вторичные обмотки которых подключены к управляющим переходам силовых тиристоров, а цепи первичных обмоток, включенных последовательно со вспомогательными тиристорами, соединены параллельно и включены на выход однопереходного транзистора, согласно изобретению выход магнитного усилителя через резистор и развязывающий диод включен параллельно конденсатору RC-цепи, резисторы RC-цепей обоих каналов управления подключены к катоду стабилитрона источника питания через коллекторно-эмиттерный переход оптотранзистора, управляющий светодиод которого через другой стабилитрон включен на выход другого выпрямительного моста, а вход этого моста подключен к якорю генератора постоянного тока через последовательно соединенные ограничивающий резистор и встречно-параллельно включенные управляющие светодиоды двух других оптотранзисторов, коллекторно-эмиттерные переходы которых подключены параллельно конденсаторам RC-цепей каналов управления.The specified technical result is achieved by the fact that in the thyristor control device of the reversing converter, containing two counter-parallel connected groups of antiphase connected thyristors, a power source of trapezoidal voltage control circuits with an amplitude limited by a resistor and stabilized zener diode connected through a rectifier bridge, two auxiliary thyristors, switched in antiphase voltage of the power source, and two control channels, each of which contains about self-saturation non-phase magnetic amplifier and relaxation pulse generator on a single-junction transistor with an RC circuit and two pulse transformers, the secondary windings of which are connected to the control junctions of the power thyristors, and the primary winding circuits connected in series with auxiliary thyristors are connected in parallel and connected to the output of the single-junction transistor , according to the invention, the output of the magnetic amplifier through a resistor and a decoupling diode is connected in parallel with the RC capacitor, the resistor The RC circuits of both control channels are connected to the cathode of the power supply zener diode through the collector-emitter junction of the optotransistor, the control LED of which is connected through the other zener diode to the output of another rectifier bridge, and the input of this bridge is connected to the armature of the DC generator through a series-connected limiting resistor and counter parallel-connected control LEDs of two other optotransistors, collector-emitter junctions of which are connected in parallel with RC capacitors -channels of control channels.

Схема устройства управления тиристорами реверсивного преобразователя приведена на фиг.1.The circuit of the thyristor control device of the reversing converter is shown in figure 1.

От реверсивного преобразователя, содержащего две встречно-параллельно соединенные группы 1 и 2 противофазно включенных тиристоров, получает питание обмотка возбуждения 3 якоря 4 генератора постоянного тока. К сети переменного тока, питающей преобразователь, через ограничивающий резистор 5 подключен источник напряжения трапецеидальной формы, содержащий выпрямительный мост 6, на выход которого включены последовательно соединенные стабилитрон 7 и другой ограничивающий резистор 8. К аноду стабилитрона 7, являющемуся общей точкой схемы управления, подключены катоды двух вспомогательных тиристоров 9 и 10, управляющие электроды которых через ограничивающие резисторы 11 и 12 включены на вход выпрямительного моста 6. От источника трапецеидального напряжения запитаны два канала управления группами преобразователя, каждый из которых содержит цепи рабочих обмоток 13 магнитного усилителя, включенных в противофазе, с общим нагрузочным резистором 14 и релаксационный генератор импульсов на однопереходном транзисторе 15, RC-цепи с резистором 16 и конденсатором 17 и импульсных трансформаторах 18 и 19, первичные обмотки которых подключены одними концами на выход транзистора 15, другими - к анодам вспомогательных тиристоров 9 и 10, а вторичные обмотки - к управляющим переходам силовых тиристоров. Выход магнитного усилителя через резистор 20 и развязывающий диод 21 соединен с общей точкой соединения резистора 16, конденсатора 17 и эмиттера транзистора 15 генератора импульсов. Резисторы 16 RC-цепей каналов управления подключены к катоду стабилитрона 7 через коллекторно-эмиттерный переход оптотранзистора 22, управляющий светодиод которого соединен последовательно со стабилитроном 23 и включен на выход выпрямительного моста 24. Вход этого моста соединен последовательно с ограничивающим резистором 25 и двумя встречно-параллельно включенными управляющими светодиодами оптотранзисторов 26, 27 и подключен к якорю 4 генератора постоянного тока. Коллекторно-эмиттерные переходы оптотранзисторов 26, 27 включены параллельно конденсаторам 17 RC-цепей.From a reversing transducer containing two counter-parallel connected groups 1 and 2 of the antiphase connected thyristors, the excitation winding 3 anchors 4 of the DC generator receives power. A trapezoidal voltage source containing a rectifier bridge 6 is connected to the AC mains supplying the converter through a limiting resistor 5, the output of which is connected in series to a zener diode 7 and another limiting resistor 8. To the anode of a zener diode 7, which is a common point in the control circuit, cathodes are connected two auxiliary thyristors 9 and 10, the control electrodes of which are connected through the limiting resistors 11 and 12 to the input of the rectifier bridge 6. From the source of the trapezoidal Two control channels of the converter groups are powered, each of which contains the working winding circuits 13 of the magnetic amplifier, included in antiphase, with a common load resistor 14 and a relaxation pulse generator on a single-junction transistor 15, an RC circuit with a resistor 16 and a capacitor 17 and pulse transformers 18 and 19, the primary windings of which are connected at one end to the output of the transistor 15, the other to the anodes of the auxiliary thyristors 9 and 10, and the secondary windings to the control junctions of the power thyristors. The output of the magnetic amplifier through the resistor 20 and the decoupling diode 21 is connected to a common connection point of the resistor 16, the capacitor 17 and the emitter of the transistor 15 of the pulse generator. The resistors 16 of the RC circuits of the control channels are connected to the cathode of the zener diode 7 through the collector-emitter junction of the optotransistor 22, the control LED of which is connected in series with the zener diode 23 and is connected to the output of the rectifier bridge 24. The input of this bridge is connected in series with the limiting resistor 25 and two in parallel the control LEDs of the optotransistors 26, 27 are turned on and connected to the armature 4 of the DC generator. The collector-emitter junctions of the optotransistors 26, 27 are connected in parallel with the capacitors 17 of the RC circuits.

Падение напряжения на ограничивающем резисторе 8 препятствует протеканию тока через рабочую обмотку магнитного усилителя в полупериод управления, когда происходит размагничивание сердечника обмоткой управления и на рабочей обмотке наводится эдс. Этот ток затруднял бы размагничивание и увеличивал бы мощность управления [5. Ройзен С.С., Стефанович Т.Х. Магнитные усилители в электроприводе и автоматике. М.: Энергия, 1970, с.440].The voltage drop across the limiting resistor 8 prevents the current from flowing through the working winding of the magnetic amplifier into the control half-time when the core is demagnetized by the control winding and the emf is induced on the working winding. This current would make demagnetization more difficult and increase the control power [5. Royzen S.S., Stefanovich T.Kh. Magnetic amplifiers in electric drive and automation. M .: Energy, 1970, p.440].

Резисторами 16 RC-цепей устанавливают максимальный угол регулирования групп преобразователя. Оптотранзисторы 26, 27, шунтируя конденсаторы 17, осуществляют запрет на работу неработающей группы, а оптотранзистор 22 снимает импульсы ограничения максимального угла регулирования. Стабилитрон 23 служит для более четкой фиксации уставки напряжения срабатывания оптотранзисторов.Resistors 16 RC circuits set the maximum angle of regulation of the groups of the Converter. The optotransistors 26, 27, by shunting the capacitors 17, prohibit the operation of the idle group, and the optotransistor 22 removes the impulses of limiting the maximum control angle. The zener diode 23 serves to more clearly fix the setpoint of the operation voltage of the optotransistors.

Обмотки управления магнитных усилителей включают встречно, последовательно или параллельно, цепи обмоток смещения запитывают от источника трапецеидального напряжения (на схеме обмотки управления не показаны). Смещением усилителей устанавливают такой начальный угол регулирования каждой из групп преобразователя, чтобы при отсутствии сигнала управления ток в обмотке возбуждения генератора был близок к нулю для уменьшения зоны нечувствительности и обеспечения максимально возможного коэффициента усиления преобразователя при гашении остаточного напряжения.The control windings of magnetic amplifiers include counter, in series or in parallel, the bias winding circuits are fed from a trapezoidal voltage source (not shown in the control winding diagram). The bias of the amplifiers sets the initial control angle of each of the converter groups so that, in the absence of a control signal, the current in the excitation winding of the generator is close to zero to reduce the deadband and ensure the maximum possible gain of the converter when damping the residual voltage.

Ввод и снятие запрета на работу неработающей группы и ограничения максимального угла регулирования работающей группы преобразователя производят при напряжении генератора, соответствующем граничному значению непрерывного тока преобразователя, чтобы снятие импульсов с тиристоров группы, работающей в инверторном режиме, осуществлялось в зоне прерывистых токов. Это напряжение определяют при наладке в каждом конкретном случае в холодном состоянии генератора, т.к. при нагреве сопротивление обмотки возбуждения увеличивается и зона прерывистых токов расширяется [1, с.12, 13].The ban on the operation of the idle group and the limitation of the maximum angle of regulation of the working group of the converter are entered and removed at a generator voltage corresponding to the limit value of the continuous current of the converter so that pulses from the thyristors of the group operating in inverter mode are removed in the intermittent current zone. This voltage is determined during commissioning in each case in the cold state of the generator, because when heated, the resistance of the field winding increases and the intermittent current zone expands [1, p.12, 13].

В отсутствие задания на напряжение генератора под действием тока, протекающего по обмоткам обратной связи по напряжению от остаточного напряжения генератора, открывается в выпрямительном режиме соответствующая группа преобразователя, снижая величину остаточного напряжения. При этом магнитный усилитель другой группы закрывается, снимая импульсы управления этой группой, т.к. резисторы 16 RC-цепей, определяющие максимальный угол регулирования преобразователя, отключены от источника питания оптотранзистором 22. Уравнительный ток отсутствует.In the absence of a task on the voltage of the generator under the action of the current flowing through the voltage feedback windings from the residual voltage of the generator, the corresponding converter group opens in the rectifier mode, reducing the value of the residual voltage. In this case, the magnetic amplifier of the other group closes, removing the control pulses of this group, because resistors 16 RC circuits that determine the maximum angle of regulation of the Converter, disconnected from the power source optotransistor 22. Equalization current is absent.

При подаче сигнала задания на напряжение генератора открывается соответствующая группа тиристоров, напряжение на генераторе начинает форсированно расти, и по достижении уставки напряжения срабатывания оптотранзисторов включаются оптотранзистор 26 или 27, шунтируя соответствующий конденсатор 17 (запрет на работу группы), и оптотранзистор 22, вводя в работу ограничение максимального угла регулирования преобразователя. При подаче команды на снижение напряжения (или снятие задания, его реверс) под действием сигнала обратной связи магнитный усилитель работающей группы закрывается и она переходит на работу в инверторном режиме с максимальным углом регулирования, заданным резистором 16, и по достижении заданной уставки по напряжению генератора снимается запрет на работу групп и ограничение максимального угла регулирования, происходит или гашение остаточного напряжения генератора, или его нарастание с противоположной полярностью.When a reference signal is applied to the generator voltage, the corresponding group of thyristors opens, the voltage on the generator begins to increase forcibly, and when the optotransistor response voltage is reached, the optotransistor 26 or 27 is turned on, bypassing the corresponding capacitor 17 (group operation is inhibited), and the optotransistor 22 is put into operation limitation of the maximum angle of regulation of the converter. When a command is sent to reduce the voltage (or remove the task, reverse it) under the action of the feedback signal, the magnetic amplifier of the working group closes and it goes into operation in inverter mode with a maximum angle of control given by the resistor 16, and when the set value for the generator voltage is reached, it is removed the ban on the work of groups and the limitation of the maximum angle of regulation, there is either a suppression of the residual voltage of the generator, or its increase with the opposite polarity.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве управления тиристорами реверсивного преобразователя, содержащем группу противофазно включенных симметричных тиристоров, источник питания цепей управления напряжением трапецеидальной формы с амплитудой, ограниченной резистором и стабилизированной стабилитроном, включенными через выпрямительный мост, два вспомогательных симметричных тиристора, коммутируемых в противофазе напряжением источника питания, а также два импульсных трансформатора, вторичные обмотки которых подключены к управляющим переходам силовых тиристоров, и однопереходной транзистор релаксационного генератора импульсов, являющиеся общими для двух каналов управления, каждый из которых содержит однофазный магнитный усилитель с самонасыщением и RC-цепь релаксационного генератора. Согласно изобретению выход магнитного усилителя через ограничивающий резистор и развязывающий диод подключен к точке соединения резистора и конденсатора RC-цепи, которая, в свою очередь, через другой развязывающий диод подключена к эмиттеру однопереходного транзистора, импульсные трансформаторы имеют по две первичные обмотки, каждая из которых включена в цепь заряда конденсатора RC-цепи разных каналов управления через противофазно включенные вспомогательные тиристоры, резисторы RC-цепей подключены к катоду стабилитрона источника питания через коллекторно-эмиттерный переход оптотранзистора, управляющий светодиод которого через другой стабилитрон включен на выход другого выпрямительного моста, а вход этого моста подключен к якорю генератора постоянного тока через последовательно соединенные ограничивающий резистор и встречно-параллельно включенные управляющие светодиоды двух других оптотранзисторов, эмиттеры которых подключены к аноду стабилитрона источника питания, а коллекторы - к точкам соединения резистора и конденсатора RC-цепей каналов управления.The specified technical result is achieved by the fact that in the thyristor control device of the reversing converter, containing a group of out-of-phase symmetric thyristors, a power supply of trapezoidal voltage control circuits with an amplitude limited by a resistor and stabilized zener diode connected through a rectifier bridge, two auxiliary symmetric thyristors switched in antiphase voltage of the power source, as well as two pulse transformers, the secondary windings of which They are connected to control transitions of power thyristors, and a single-junction transistor of a relaxation pulse generator, which are common for two control channels, each of which contains a single-phase self-saturating magnetic amplifier and an RC circuit of the relaxation generator. According to the invention, the output of the magnetic amplifier through the limiting resistor and the decoupling diode is connected to the connection point of the resistor and the capacitor of the RC circuit, which, in turn, is connected through the other decoupling diode to the emitter of a single-junction transistor, pulse transformers have two primary windings, each of which is turned on in the charge circuit of the capacitor of the RC circuit of the various control channels through the out-of-phase auxiliary thyristors, the resistors of the RC circuits are connected to the cathode of the zener diode through the collector-emitter junction of the optotransistor, the control LED of which through another zener diode is connected to the output of another rectifier bridge, and the input of this bridge is connected to the armature of the DC generator through a series-connected limiting resistor and counter-parallel connected control LEDs of two other optotransistors, the emitters of which are connected to the anode of the zener diode of the power source, and the collectors to the connection points of the resistor and capacitor of the RC circuits of the control channels.

Схема устройства управления тиристорами реверсивного преобразователя приведена на фиг.2.The circuit of the thyristor control device of the reversing converter is shown in Fig.2.

От реверсивного преобразователя, содержащего группу 1 противофазно включенных симметричных тиристоров, получает питание обмотка возбуждения 3 якоря 4 генератора постоянного тока. К сети переменного тока, питающей преобразователь, через ограничивающий резистор 5 подключен источник напряжения трапецеидальной формы, содержащий выпрямительный мост 6, на выход которого включены последовательно соединенные стабилитрон 7 и другой ограничивающий резистор 8. К аноду стабилитрона 7, являющемуся общей точкой схемы управления, подключены катоды двух вспомогательных симметричных тиристоров 9 и 10, управляющие электроды которых через ограничивающие резисторы 11 и 12 включены на вход выпрямительного моста 6. От источника трапецеидальнего напряжения запитаны базовая цепь однопереходного транзистора 15 и два канала управления преобразователем, каждый из которых содержит цепи рабочих обмоток 13 магнитного усилителя, включенных в противофазе, с общим нагрузочным резистором 14, RC-цепь с резистором 16 и конденсатором 17. Выход магнитного усилителя через резистор 20 и развязывающий диод 21 соединен с общей точкой соединения резистора 16 и конденсатора 17, а эта точка через другой развязывающий диод 21 соединена с эмиттером однопереходного транзистора 15. Первичные обмотки двух импульсных трансформаторов 18 и 19 попарно подключены одними концами к свободному выводу конденсатора 17 RC-цепи, другими - к анодам вспомогательных тиристоров 9 и 10, вторичные обмотки - к управляющим переходам силовых тиристоров. Резисторы 16 RC-цепей подключены к катоду стабилитрона 7 через коллекторно-эмиттерный переход оптотранзистора 22, управляющий светодиод которого соединен последовательно со стабилитроном 23 и включен на выход выпрямительного моста 24. Вход этого моста соединен последовательно с ограничивающим резистором 25 и двумя встречно-параллельно включенными управляющими светодиодами оптотранзисторов 26 и 27, и подключен к якорю 4 генератора постоянного тока. Коллекторы оптотранзисторов 26 и 27 подключены к общим точкам соединения резисторов 16 и конденсаторов 17 RC-цепей, а эмиттеры - к аноду стабилитрона 7.From a reversing transducer containing a group of 1 antiphase symmetrical thyristors, a field winding 3 armature 4 DC generators is powered. A trapezoidal voltage source containing a rectifier bridge 6 is connected to the AC mains supplying the converter through a limiting resistor 5, the output of which is connected in series to a zener diode 7 and another limiting resistor 8. To the anode of a zener diode 7, which is a common point in the control circuit, cathodes are connected two auxiliary symmetric thyristors 9 and 10, the control electrodes of which through the limiting resistors 11 and 12 are connected to the input of the rectifier bridge 6. From the source of the trapezoid the main voltage of the single-junction transistor 15 and two control channels of the converter, each of which contains the working winding circuits 13 of the magnetic amplifier included in antiphase, with a common load resistor 14, an RC circuit with a resistor 16 and a capacitor 17. The output of the magnetic amplifier through a resistor 20 and the decoupling diode 21 is connected to a common connection point of the resistor 16 and the capacitor 17, and this point is connected through another decoupling diode 21 to the emitter of the single-junction transistor 15. The primary windings of two pulse transformers 18 and 19 are connected in pairs at one end to the free terminal of the capacitor 17 of the RC circuit, the other to the anodes of the auxiliary thyristors 9 and 10, the secondary windings to the control transitions of the power thyristors. Resistors 16 of the RC circuits are connected to the cathode of the zener diode 7 through the collector-emitter junction of the optotransistor 22, the control LED of which is connected in series with the zener diode 23 and is connected to the output of the rectifier bridge 24. The input of this bridge is connected in series with the limiting resistor 25 and two counter-parallel connected control LEDs of optotransistors 26 and 27, and is connected to the armature 4 of the DC generator. The collectors of the optotransistors 26 and 27 are connected to common points of connection of the resistors 16 and the capacitors 17 of the RC circuits, and the emitters are connected to the anode of the zener diode 7.

Включение первичных обмоток импульсных трансформаторов в цепь заряда конденсатора RC-цепи последовательно с ним через вспомогательные симметричные тиристоры с однополярным сигналом управления упрощает схему управления и служит для смещения исходной рабочей точки импульсного трансформатора к началу генерирования импульса вниз по кривой намагничивания вплоть до отрицательного значения максимальной индукции с целью уменьшения габаритов импульсного трансформатора без применения дополнительной обмотки [6. В.П.Шипилло, О.Г.Булатов. Расчет полупроводниковых систем управления вентильными преобразователями. М. - Л.: Энергия, 1966, с.72].The inclusion of the primary windings of pulse transformers in the charge circuit of the RC capacitor in series with it through auxiliary symmetric thyristors with a unipolar control signal simplifies the control circuit and serves to shift the initial operating point of the pulse transformer to the beginning of the pulse generation down the magnetization curve up to a negative value of maximum induction with the purpose of reducing the dimensions of the pulse transformer without the use of an additional winding [6. V.P. Shipillo, O.G. Bulatov. Calculation of semiconductor control systems of valve converters. M. - L .: Energy, 1966, p.72].

Резисторами 16 RC-цепей устанавливают максимальный угол регулирования каналов управления преобразователя. Оптотранзисторы 26, 27, шунтируя цепи конденсаторов 17, осуществляют запрет на работу неработающего канала, а оптотранзистор 22 снимает импульсы ограничения максимального угла регулирования. Стабилитрон 23 служит для более четкой фиксации уставки напряжения срабатывания оптотранзисторов.Resistors 16 RC circuits set the maximum control angle of the converter control channels. The optotransistors 26, 27, bypassing the capacitor chains 17, prohibit the operation of the idle channel, and the optotransistor 22 removes the impulses to limit the maximum control angle. The zener diode 23 serves to more clearly fix the setpoint of the operation voltage of the optotransistors.

Обмотки управления магнитных усилителей включают встречно, последовательно или параллельно. Цепи обмоток смещения запитывают от источника трапецеидального напряжения (на схеме обмотки управления не показаны). Смещением усилителей устанавливают такой начальный угол регулирования каждого канала управления преобразователем, чтобы при отсутствии сигнала управления ток в обмотке возбуждения генератора был близок к нулю для уменьшения зоны нечувствительности и обеспечения максимально возможного коэффициента усиления преобразователя при гашении остаточного напряжения.The control windings of magnetic amplifiers include counter, series or parallel. The bias winding circuits are powered from a trapezoidal voltage source (not shown in the control winding diagram). The bias of the amplifiers sets the initial control angle of each converter control channel so that, in the absence of a control signal, the current in the generator excitation winding is close to zero to reduce the deadband and provide the maximum possible gain of the converter when damping the residual voltage.

Ввод и снятие запрета на работу неработающего канала и ограничения максимального угла регулирования работающего канала управления преобразователем производят при напряжении генератора, соответствующем граничному значению непрерывного тока преобразователя, чтобы снятие импульсов с тиристоров при работе их в инверторном режиме осуществлялось в зоне прерывистых токов. Это напряжение определяют при наладке в каждом конкретном случае в холодном состоянии генератора, т.к. при нагреве сопротивление обмотки возбуждения увеличивается и зона прерывистых токов расширяется [1, с.12, 13].The ban on the operation of the idle channel and the limitation of the maximum angle of regulation of the working channel for controlling the converter are entered and removed at a generator voltage corresponding to the boundary value of the continuous current of the converter, so that pulses from the thyristors when they are in inverter mode are removed in the intermittent current zone. This voltage is determined during commissioning in each case in the cold state of the generator, because when heated, the resistance of the field winding increases and the intermittent current zone expands [1, p.12, 13].

В отсутствие задания на напряжение генератора под действием тока, протекающего по обмоткам обратной связи по напряжению от остаточного напряжения генератора, открывается тот канал управления, который обеспечивает фазировку импульсов управления тиристорами преобразователя для работы его в выпрямительном режиме с полярностью, снижающей величину остаточного напряжения. При этом магнитный усилитель другого канала закрывается, снимая импульсы управления этого канала, т.к. резисторы 16 RC-цепей, определяющие максимальный угол регулирования преобразователя, отключены от источника питания оптотранзистором 22.In the absence of a task on the voltage of the generator under the action of the current flowing through the feedback windings of the voltage from the residual voltage of the generator, that control channel opens that provides phasing of the control pulses of the thyristors of the converter for operation in the rectifier mode with a polarity that reduces the value of the residual voltage. At the same time, the magnetic amplifier of the other channel closes, removing the control pulses of this channel, because resistors 16 RC circuits that determine the maximum angle of regulation of the Converter are disconnected from the power source by the optotransistor 22.

При подаче сигнала задания на напряжение генератора открывается соответствующий магнитный усилитель, обеспечивая нужную полярность преобразователя, напряжение на генераторе начинает форсированно расти, и по достижении уставки напряжения срабатывания оптотранзисторов включаются оптотранзистор 26 или 27, шунтируя цепь соответствующего конденсатора 17 (запрет на работу канала управления), и оптотранзистор 22, вводя в работу ограничение максимального угла регулирования преобразователя. При подаче команды на снижение напряжения (или снятие задания, его реверс) под действием сигнала обратной связи магнитный усилитель работающего канала управления закрывается и преобразователь переходит на работу в инверторном режиме с максимальным углом регулирования, заданным резистором 16 того же канала управления, и по достижении заданной уставки по напряжению генератора снимается запрет на работу каналов и ограничение максимального угла регулирования, происходит или гашение остаточного напряжения генератора, или его нарастание с противоположной полярностью.When a reference signal is applied to the generator voltage, the corresponding magnetic amplifier opens, providing the desired polarity of the converter, the voltage on the generator begins to increase forcibly, and when the optotransistor response voltage is reached, the optotransistor 26 or 27 is turned on, bypassing the circuit of the corresponding capacitor 17 (prohibition of the control channel), and an optotransistor 22, introducing the limitation of the maximum angle of regulation of the Converter. When a command is issued to reduce the voltage (or remove the task, reverse it) under the action of the feedback signal, the magnetic amplifier of the working control channel closes and the converter goes into operation in inverter mode with a maximum angle of control given by the resistor 16 of the same control channel, and upon reaching the specified the generator voltage settings the ban on the operation of the channels and the limitation of the maximum angle of regulation are removed, either the residual voltage of the generator is extinguished, or its increase with opposite polarity.

Claims

1. The method of controlling the thyristors of a reversing converter for supplying the excitation winding of a DC generator with separate control of groups of thyristors, the phase regulation of each of which is carried out from a magnetic amplifier, characterized in that the locking of the idle group is performed at a generator voltage corresponding to the boundary value of the continuous current of the converter, and at the same time, a limitation of the maximum regulation angle of the thyristors of the working group is introduced to reduce the voltage of the gene The working group is transferred to the inverter mode with the maximum angle of regulation, and when the voltage of the generator is reduced to the above value, the ban on the operation of the groups and the limitation of the maximum angle of regulation are removed, and by shifting the magnetic amplifiers, such an initial angle of regulation of each of the groups of thyristors is set so that the current in the winding The excitation of the generator was close to zero.

2. A thyristor control device for a reversing converter for supplying the excitation winding of a direct current generator, containing two counter-parallel connected groups of antiphase connected thyristors, a trapezoidal voltage source with a rectifier bridge connected to an AC network supplying the converter, and serially connected to the output of the rectifier bridge resistor and zener diode, limiting and stabilizing the voltage of a trapezoidal source, two aids A thyristor switched in antiphase by a voltage source of a trapezoidal voltage, the cathodes of which are connected to the zener diode anode, and the control electrodes are connected to the input of the rectifier bridge, two control channels of the converter groups, each of which contains a self-saturating magnetic amplifier with a relaxation generator on a single junction transistor with RC - a circuit and two pulse transformers, the bias winding circuits of the magnetic amplifier of each channel are in antiphase and powered from a source trapezoidal shape, the output of the magnetic amplifier is connected to the capacitor of the RC circuit and through the resistor and decoupling diode is connected to a common point of the resistor and capacitor of the RC circuit and emitter of a single junction transistor, the base circuit of which is powered by a trapezoidal voltage source, the primary windings of the pulse transformer of each channel control of one end connected to the output of a single-junction transistor, the other to the anodes of auxiliary thyristors, and the secondary windings of pulse transformers are connected to the control transitions of the reverse-phase thyristors of the reversed converter, the resistors of the RC circuit of the control channels are connected to the trapezoidal voltage source zener diode cathode through the collector-emitter junction of the optotransistor, the control LED of which is connected through the zener diode to the output of another rectifier bridge, and the input of this bridge is connected to the armature DC generator through a series-connected limiting resistor and counter-parallel connected control light Tododi two other optotransistors, collector-emitter junctions which are connected in parallel with the capacitors of the RC circuits of the control channels.

3. The thyristor control device of the reversing converter for supplying the excitation winding of a direct current generator, containing a group of antiphase symmetric thyristors, a trapezoidal voltage power supply with a rectifier bridge, connected to an alternating current network supplying the reversing converter, a resistor connected in series to the rectifier bridge and zener diodes, limiting and stabilizing the voltage of the power source, two auxiliary symmetrical x thyristor switched in antiphase by the voltage of a trapezoidal voltage source, two pulse transformers, the secondary windings of which are connected to the control transitions of the out-of-phase symmetric thyristors of the reversing converter, and a single-junction transistor of the relaxation generator, which are common to two control channels, each of which contains a single-phase magnetic amplifier self-saturating and RC circuit of the relaxation generator, the bias circuit of the magnetic amplifier is powered they are connected from the trapezoidal voltage source, the output of the magnetic amplifier through the limiting resistor and the decoupling diode is connected to a common point of connection of the resistor and the capacitor of the RC circuit, and this point is connected through another decoupling diode to the emitter of a single-junction transistor, the base circuit of which is powered from a trapezoidal voltage source, pulse transformers have two primary windings that are connected in pairs at one end to the output of the capacitor of the RC circuit, and the other to the anodes of the auxiliary ternary thyristors, the cathodes of which are connected to the zener diode anode, and the control electrodes are connected through the limiting resistors to the input of the rectifier bridge, the resistors of the RC circuits are connected to the zener diode of a trapezoidal voltage source through the collector-emitter junction of the optotransistor, the control LED of which is connected through another zener diode the output of another rectifier bridge, and the input of this bridge is connected to the armature of the DC generator through a series-connected limiting resistor and Strečno-parallel-connected LEDs control two other photon-coupled transistor whose emitters are connected to the anode of the zener diode power supply and collectors - a resistor and a connection point of the capacitor RC-circuits of control channels.