SU1035719A1 - Устройство защиты от перенапр жений дл вентильных преобразователей тока с гашением от сети - Google Patents

Description

вьщаетс  сигнал на отключение преобразовател , зависит от среднего ни- терва:-а между импульсами таким образом , что при большем интервале между импульсами сигнал отключени  не вы . даетс ..

Изобретение касаетс  устройства дл  защиты вентильных преобразователей тока, от которых запитьтаютс  потребители с большой индуктивностью от коммутационных перенапр жений, В потребител  с с большой ин дуктивностью (.: Гн ), например, оЪмотками возбуждени  машин посто нного токи накапливаетс  энерги  пор дка Дж., При отключении, т.е. при прерывании цепи тока, эта энерги  преобразуетс  в тепловую энергию. Это происходит при возникновении электрической дуги в месте переключени , и поэтому напр жение на потре бителе возрастает настолько, что электронные приборы вентильного преобразовател  тока выходит из стро Дл  предотвращени  этого отрицате ного эффекта необходимо открыть путь току потребител  в момент отключени  через .элементы таким образом чтобы преобразование энергии протекало без возникновени  опасного перенапр жени . На примере энвива .Лентной схемы (фиг.1 преобразовател  тока с вентил ми V в трехфазной мостовой схеме с шестью тиристорами по сн ютс  известные в насто щее вре м  предприн}{Шемыё.меры и их недоста ки.Участки переключени  S - это paзмe ценные в- вентильном преобразователе. или перед ним выключатели или предох нители, которые могут срабатывать в любой комбинации. В частности, выклю чател ми S1 могут быть, например, такие устройства, как.,например, контакторы , в цеп х питани  КДТзентильного преобразовател  в то врем  как выключатели ё2 могут быть.,главным образом ,предохранител ми в ответвлен ньк цеп х. Потребитель 1 представлен последовательно включенньами R и t.. Расположение нули-вентил х; (диод) параллельно потребителю 1 привойит к тому, что напр жение на. потребите|ЛеТ1 близко к нулю. Однако на режим работы вентильного преобразовател  оказываетс  вли ние вследствие того, что инверторный режшл больше невозможен (размагничивани  L,отрицательным напр жением на потребителе). Ант параллельное включение второго вентильного преобразовател  (реверсивный режим ) невозможно, так как нульвентиль Vji замыкает его накоротко, Включение параллельного резистора RP обеспечивает удержание перенапр - жений в допустимых пределах, если сопротивление параллельного резистора RP ограничиваетс  3-4-кратным значением сопротивлени  потребител  R Однако вследствие потерь мощности на параллельном резисторе Рр коэффициент полезного действи  всей схемы снижаетс  на 25-30%. Кроме того, значительно ухудшаетс  динамическа  характеристика (зависимость тока 1, от времени ). Введение в схему нелинейного элемента КрОбеспечивает в соответствии с вольт-амперной характеристикой используемых полупроводниковых приборов (, варисторы, селеновые ограничители ) ограничение перенапр жений до допустимого значени . Мощность потерь при нормальном режиме (номинальное напр жение на элементе ) также весьма мала. Однако эти элементы могут преобразрвывать лишь незначительную часть накопленной в потребителе энергии и до1тустйм(5е врем  протекани  тока Через них невелико. Введение в схему управл емого нульвентил  (тириетор j часто используетс  дл  ограничени  напр жени . При превышении определенного перенапр жени  при отключении тиристор зажигаетс  и работает как нуль-вен тиль. в вентильных преобразовател х, которые не содержат выключатели .5 2 (преобразователи с предохранител ми в ответвленных цеп х), по крайней мере тиристоры V3 (фиг.1) работают как управл емые нуль-вентА ли , что обеспечиваетс  схемой зажигани  в соответствии с зажиганием VNC CDEAS 1283 358). однако схема с управл емыми нуль-вентил ми в услови х реального режима преобразовател  имеет некоторые недостатки , которое сказываютс  на надежности работы. В услови х реального режима схема вентильного преобразовател  тока согласно фиг.1 дополн етс  конденсаторами, которые служат дл  подавлени  так называемого эффекта скоплени  носителей и дл  устранени  помех, создаваемы с радиоприему, и кроме того, к входньин выводам преобразовател  подключено устройство управлени , вырабатывающее импульсы зажигани . Отрицательные  влени , возникающие в этом случае, по сн ютс  на примере двухполупериодной моствой схемы вентильного преобразовател  тока () с конденсатором С на входе, который представл ет собой эквивалент названных конденсаторов в преобразователе. На йходе преобразовател  включен нелинейнь1й элемент , защищающий преобразователь, главHfcjM образе, от перенапр51жений в сети .

в момент отключени  участком перекгаочени  S1 вентили VI..1 и V2,2. преобразовател  должны быть отпертыми . Ток 1цнелинейного элемента R,, за р жает конденсатор С до перенапр жени , падающего на RrtiU(. в направлении стрелки ). Управл емый нуль-вентиль МлЗЗжигаетс , .а именно с задержкой, чтобы при нормальном режиме не проис ходило зажигание вследствие перенапр жений в сети. При зажигании управл емого нуль-вентил  У|.вентили преобразовател  V1.1 иУ2.2 запираютс , устройство управлени  2 запитываетс  от конденсатора и зажигает вентили преобразовател  V1.1 и V 2.2, вследствие чего нуль вентиль Л(апираетс  отрйцательныгл импульсом анодногю напр жени  направлении стрелки .

Теперь ток ц течет в обратном направлении через нелинейный элемент Rfl, конденсатор С перезар жаетс  и, если динамическа  характеристи ка схемы регистрации перенапр жений обеспечивает-зажигание нуль-вентил  Vjsf, то процесс повтор етс . Боли нутш-вентиль не зажигаетс , то ток t| течет посто нно, измен   толь;Ко направление через нелинейный элемент Йц- -.

Таким образом, схема вентильного преобразовател  тока с гашением от сети при отключении участком переклю чени  51 работает далее как инвертор с самогашением с притоком энергии от индуктивности L, потребител  1 причем нелинейный элемент й„ перегружаетс  при преобразовании энергии, и устройство управлени  находитс  Т1ОД перенапр жением недопустимо долго

Эт6т колебательный эффек приводит jB трехфазной мостовой схеме к другим дополнительным отрицательHtO4  влени м При прерывании одной из цепей питани  (срабатывание одного из выключателей 51 на ф г.1) вентильный преобразователь тока в услови х колебательного р&ктла вслед твие питани  через оставшиес  1«епи питани  еще может создавать Tok нагрузки , и амплитуда перенапр женн  на стороне сети преобразовател  выше , чем на стороне выхода.

Другой недостаток заключаетс  в том, что вследствие зажигани 

управл емого нуль-вентил  перенапр жением в сети через нуль-вентиль V jyсоздаетс  цепь короткого замыкани , в. частности при антипараллвльно включении второго преобразовател . Обычно дл  ограничени  тока последовательно с нуль-вентилемVf BKJBOчаетс  резистор и подавл етс  формирование импульсов зажигани  в устройстве управлени . Однако последн   мера приводит к нарушению режима работы.

Цель изобретени  - повышение надежности работы вентильных.йреобразователей тока.

Задача изобретени  состоит в том, чтобы создать .эффективное в реальных услови х эксплуатации вентильного преобразовател  тока и исключгиощее нарушение режима работы устройство защиты вентильных преобразователей тока с гашением от сети, питак цих потребители- с большой индуктивностью от перенапр жений, которые возникают вследствие переключательных операций в участках переклчени , относ щихс  к прербразовател м .

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно изобретению, задача решаетс  тем, что в цепь развозбуждени , состо щую Из последовательно .ключенного ограничительного сопротивлени  и группы вентилей развозбуждеии , последовательно включен нелинейньай демпфирующий дроссель с большой начальной индуктивностью, и устройство ззщиты от перенапр жет -НИИ скомбинировано со схемой, состо щей из импульсного генератора, схемы регулировани  угла управлени  и измерител  эффективной длительности , импульсный генератор имеет по одному входу дл  воспри ти  напр жени  настороне сети и на стороне Посто нного тока и выходы сигналов , которые соединены одновременно с импульсньм усилителем дл  управ .лени  вентил ми развозбуждени  со -схемой регулировани  угла управлени , котора  соединена по выходу сигнала с устройством управлени  импульсами зажигани  и с измерителем эффективной длительности.

Входы ИМПУЛЬСНОГО генератора; пре назна 1«нные дл  воспри ти  напр жени  на стороне сети и на стороне посто нного тока, св заны логической схемой ИЛИ и соединены с формирователем порога, а запуск схемы управлени  вентил ми развозбуждени  последовательностью импульсов осуществл етс  с задержкой.

В схеме регулировани  угла управлени  из первого импульсного генератора образуетс  ограниченный по времени сигнал, который устанавливает нмпулл ,- зажигани  в схеме управлени  и.тульсами зажигани  примерно на 90 эл.град. Измеритель эффективной длительно ти имеет , счетчик импульсов, который выдает сигнал отключени  дл  вентил ного преобразовател  после прохождени  определенного числа импульсов При этом число импульсов, на осн ве которого отключаетс  преобразова тель, зависит от среднего интервала между импульсами, именно так, что при следовании импульсов с большими интервалами сигнал на отключение не выдаетс . Изобретение по сн етс  на npmiep его осуществлени . Известна  встречно-параллельна  схема вентильного преобразовател  тока (фиг.З) состо ща  из 12 вентипей V и обычньп 1 набором конденсаторов (не. изображены) дл  подавлени  эффекта скоплени  носителей и дл  устранени  помех,создаваемых радиоприему, участков переключени  3 1 и 52 и сетевого выключател  53, обычных нелинейных элементов защиты на стороне сети R, скемы управлени  импульсами захсигани  2 и высокоиндуктивного потребител  1 с омической и индуктивной нагрузкой р и , , снабжена устройством защиты состо щим из известных вентилей развозбукдени  с встречно-параллельными тиристорами Vg(y, ;, „,2В ключ енными последовательно с ограничительньм сопротивлением f и демпфирующим дро селем LP С037ЛШСЫО изобретению. Параллельно потребителю 1 и описанному устройству защиты включен нелинейный элемент RnOУстройство защиты состоит из схе мы обработки информации 4, состо щей из импульсного генератора 5, cxef-cj регулировани  угла управлени  б и измерител  эффективной длительности 7 и запитываемой от блока питани  8, который предпочтительно выполн етс  таким образом, что его выходное Напр жение сохран етс  при обесточивании цепи питани  или при зa ыкaнии этой цепи с другой цепью питани . Импульсный генератор 5 воспринимает через св занные логической схе мой ИЛИ входы Si 1 и Si 2 напр жение на стороне входа и выхода вентильного прёобразрвател  В случае превыглени  заданного порога на прот жении этого превышени  вырабатываю с  пр ыоугольные и 1пyльcы (длительность около 100 МКС, интервал около 250 МКС ), которые через импульсный усилитель 9 подаютс  на управл ющий вывод згшигаемого вентил  развозбуждени  igjv: привод т к включению цепи вен1-нл  развозбуждени . Дл  исключени  формировани  импульсов при малой длительности перенапр жени  в сети, которое fje  вл етс  следствием переключательных операций на участках переключе ни  51- 53, возбуждение импульсного генератора осу (цдествл етс  с задержкой, так что в случае переключательной операции нелинейные элементы R,. и Й. во врем  между моментом возникновени  перенапр жени  и его подавлени  путем включени  цепи вентил  развозбуждени  должны преобразовывать лишь незначительную часть энергии, запасенной индуктивностью U потребител  1. Путем формировани  последовательности импульсов обеспечиваетс  образование .цепи развозбуждени  также в том слу-чае , если вследствие длительного .перенапр жени  в сети, например ввиду отключени  наход щегос  в той же сети вентильного преобразовател  с .высокоиндуктивным потребителем, импульсный генеОатор возбуждаетс , а еатем осуществл ютс  переключа ,тельные операции на участках переклю .чени  51- S3. Дл  исключени  нарушени  режима работы, про вл ющегос  в том, что именно при встречнопараллельных схемах вентильных преобразователей происходит возбуждение перенапр жением в сети, а вследствие включени  цепи развозбуждени  возникает дополнительна  нагрузка, обусловленна  наличием ограничительного сопроти-влени  Rg, в схеме регулировани  угла управлени  б при поступлении первого импульса из импульсного генератора формируетс  кратковременный (около 30 мс) управЛ5шщий сигнал, который приводит к установке в схеме управлени  импульсами зажигани  2 импульсов зажигани  дл  вентилей преобразовател  примерно на 90 эл.град. Благодар  этому на выходе вентильного преобразовател  существует практически только переменное напр жение , открытый вентиль развозбуждени У с запираетс  отри цате ль HHJ.I напр жением на аноде, и после прекращени  управл ющего сигнала вновь восстанавливаетс  нормальный режим. работы. Измеритель эффективной длительности 7 регистрирует врем  существовани  перенапр жений путем подсчета импульсов импульсного генератора 5 и после прохох-сдени  определенного числа импульсов выдает сигнал На отключение вентильного преобразовател  на участке переключени  S3 в том случае, если, в частности , ввиду обесточивани  цепи питани  посто нно возникает уже описанный колебательный эффект и приводит к недопустимо длительной перегрузке перенапр жением. В соответствии с завис щей от времени устойчивостью к перегрузке нелинейных элементовRp п2 число импульсов, которое ведет к отключению , зависит от среднего интервала, а именно:, сигнал на отключение не выдаетс , если импульсы следуют с большим интервалом. Благодар  введению в схему демпфирующего дроссел  Lgпредотвращаетс  запирание как раз открытого вентил  развозбуждени  Vgjv при колебател ном эффекте. Путем соответствующего выбора параметров демпфирующего . дроссел  Upисключаетс  переход тока через нуль вследствие возникновени  описанного отрицательного импульса анодного напр жени  при колебательном эффекте. Дл  обеспечени  эффекта демпфировани  демпфирующий дроссель UE при малом токе должен иметь большую индуктивность, а при большом токе - малую индуктивность Поатому демпфирующий дроссель выполнен в виде тёк называемого нелинейного дроссел  с зависимой от тока ин дуктивностью, как это необходимо дл  обеспечени  работы схемы регу-,. Ьировани  угла управлени , где, в свою очередь требуетс , как можно меньша  индуктивность. Применение предлагаемого устройст ва защиты от перенапр жений не ограничиваетс  только схемами вентильног преобразовател  тока согласно фиг.1 и фиг. также предпочтительно, .например, дл  двухполупериодной мост вой схемы или трехполупериодной схема со средней точкой, а также дл  вентильных преобразователей, работающих в одном направлении. Если вентильный преобразователь не имеет участка переключени  Sj 2, то воспринимаетс  только сигнал по входу Si 1 на стороне сети преобразовател , и нелинейный элемент на стороне посто нного тока можно заменить высокоомным сопротивлением дл  предотвращени  перенапр жений, обуславливаемым остаточными токами, причиной которых  вл етс  удерживак дий ток тиристоров V и gW. Вместо непосредственного воспри ти  напр жени  ток можно подавать, через нелинейные элементы в виде воздействи  нагрузки перенапр жени  на выходы сигналов 5il и Si 2. Устройство защиты от пеЕ енапр жеНИИ работает описанным образом также в том случае, если вместо нелинейных элементов используютс  аккумул торы энергии в виде конденсаторов с обеспечением одностороннего действи , причем под обеспечением одностороннего действи  понимаетс , например, подключение через мостовую выпр мительную схему. Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной t ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.

/

s г

Claims (5)

1. (54 ) 1. УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТОКА С ГАШЕНИЕМ ОТ СЕТИ, от которых запитываются потребители с большой индуктивностью, в частности, для преобразователей с управляемыми вентилями, от которых ' запитываются реверсивные приводы, причем преобразователь имеет в цепях. питания участки переключения, на стороне сети включены элементы защиты от перенапряжений, а также схема управления импульсами зажигания для вентилей преобразователя, а на стороне постоянного тока параллельно каждому потребителю - нелинейный элемент аащиты от перенапряжений и цепь развозбуждения, причем 'схема развозбуждения содержит последовательно включенное ограничительное сопротивление и группу вентилей развозбуждения, имеющую по одному вентилю, управляемому через импульсный усилитель, для каждого направления тока, отличающееся тем, что в цепь развозбуждения последовательно с ограничительным сопротивлением R- и группой вентилей развоз Суждения ®^{ключен не0} линейный демпфирующий дроссель LEc больной начальной индуктивностью, и что устройство защиты от перенапряжений ском’бинировано со схемой обработки информации 4, состоящей из импульсного генераг гора 5, схемы регулирования угла, .управления б и измерителя эффективной длительности 7, причем импульсный генератор 5 имеет по одному входу для восприятия напряжения на стороне сети и на стороне постоянного тока 5·^ , S 4 , а выходы импульсного генератора 5 соединены одновременно с импульсным усилителем 9.для управления вентилями развозбуждения, со схемой регулирования угла управления б, выход которой связан со схем мой управления импульсами зажигания 2, ис измерителем эффективной длительности 7, выход которого связан с участком переключения 3 на стороне сети.
2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входы 5ц_г

   S.)£ импульсного генератора 5, предназначенные для восприятия напряжения на стороне сети и на стороне постоянного тока, связаны логической схемой ИЛИ и соединены с формирователем порога, и что запуск схемы управления вентилями развозбуждения с помощью последовательности импульсов осуществляется с задерж’ кой.
3. 3. Устройство‘по п.1, отличающееся тем, что в схеме регулирования угла управления 6 из первого импульса импульсного генератора 5 формируется ограниченный по времени сигнал, который обеспечивает в схеме управления импульсами зажигания 2 регулировку импульсов зажигания примерно на 90 эл.град.
4. 4. Устройство по п.1, о т л и ч ающеес я тем, что измеритель эффективной длительности 7 содержит счетчик импульсов, который после прохождения определенного числа импульсов выдает сигнал на отключение вентильному преобразователю тока.
5. 5. Устройство поп.4, отличающееся тем, что, число импульсов, на основании которого

   SU. 1035719 выцается ’сигнал на отключение преобразователя, зависит от среднего ин- тервага между импульсами таким обра зом, что при большем интервале между импульсами сигнал отключения не выдается.