SU1228259A1 - Высоковольтный тиристорный выключатель переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике и силовой автоматике. Цель изобретени  - повышение надежности работы тиристора. Устройство содержит питаю.щую сеть 2, нагрузку 3, силовые тиристоры 4, генератор 5 импульсов управлени , генератор 6 разнопол рных импульсов. (Л to to СХ) to ел со

Description

элемент 72И-НЕ, пороговый элемент 8, состо щий из понижающего трансформатора 9 и порогового усилител  10, формирователи 11 и 12 форсирующих импульсов, включающие зар дные цепи 16, пусковые тиристоры 17, накопительные конденсаторы 18, транзисторы 19 управлени  и резисторы 20, группы 13 и 14 импульсных трансформаторов и

1

Изобретение относитьс  к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике и в силовой автоматике.

Цель изобретени  - повьшение надежности работы высоковольтных тирис- торных выключателей переменного тока путем формировани  двух пачек импульсов управлени  с крутым фронтом первой пачки и пологим фронтом второй пачки.

На фиг.1 приведена электрическа  функциональна  схема высоковольтного тиристорного выключател  переменного тока; на ф1Л .2 - эпюры напр жений основных .узлов схемы.

Высоковольтный тиристорньп выключатель 1 переменного тока, включенный между питающей сетью 2 и нагрузкой 3, состоит из силовых тиристоров 4, образующих две последовательные цепи, включенные между собой встречно-параллельно , генератора 5 И1У1пуль- сов управлени , у которого первый выход соединен с первым входом генератора 6 разнопол рных импульсов, а второй выход - с первым входом элемента 2 И-НЕ 7, порогового элемента 8, состо щего из понижающего трансформатора 9, подключенного первичной обмоткой к питающей сети 1, а вторичной - к входу порогового усилител  10, выход которого  вл етс  выходом порогового элемента 8 и подключен к второму входу элемента 2 И-НЕ .7, выход которого подключен к входам первого 11 и второго 12 формирователей форсирующих импульсов и второму входу генератора 6 разнопол рных импульсов, выход которого соединен с первичными обмотками первой 13 и

выпр мительные мосты 15. Введение формировател  12 формирующих импульсов , порогового элемента 8,tэлемента 2 И-НЕ и образование новых св зей между элементами устройства позволит формировать две пачки импульсов управлени  с крутым фронтом первой пачки и пологим фронтом второй пачки . 2 ил.

второй 14 групп импульсных трансформаторов , вторичные обмотки которых соединены через соответствующие, вы- пр мительные мосты 15 с управл ющими

электродами силовых тиристоров 4, а дополнительные обмотки первой 13 и второй 14 групп импульсных трансформаторов соединены с выходами формирователей 12, 11 форсирующих импульсов , соответственно.

Юаждьш формирователь 11, 12 форсирующих импульсов состоит из зар дной цепи 16, пускового тиристора 17, накопительного конденсатора 18, транзистора управлени  19 и резистора 20.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состо нии тиристорный выключатель выключен, силовые тиристоры 4 заперты. Напр жение питающей сети 2 падает на тиристорном выключателе . Накопительные конденсаторы 18 зар хкены до напр жени  источника питани . Генератор 6 разнопол рных импульсов выключен. На первом и втором выходах генератора импульсов управ- лени  установлен потенциал логического О.

На вторичной обмотке понижающего

трансформатора 9 имеетс  синусоидальное напр жение, синфазное с напр жением питающей сети. В течение положительной полуволны напр жени  сети на выходе порогового элемента 8 формируетс  потенциал логической 1 (+5В), в течение отрицательной полуволны - потенциал логического О. На второй вход логического элемента 2 И-НЕ 7 поступает потенциал

40

логического О от генератора импульсов управлени .

1228259

На фиг.2 показаны временные диаграммы работы тиристорного выключател  ,. где а ) - напр жение питающей сети 2; б ) - напр жение на выходе усилител  10; 6 ).- напр жение на выходе генератора 5 импульсов управлени ; г ) - напр жение на вьпсоде элемента 2 И-НЕ 7; ) напр жение на выходе генератора 6 разнопол рных импульсов: ) - форсируюпщй импульс тока на выходе формирователей 12 и 11;х) - импульс на управл ющем электроде силового тиристора, включенного анодом в сторону питающей сети; 3) - импульс на управл ющем электроде силового тиристора, включенного анодом в сторону нагрузки.

В момент включени  отпираютс  только силовые тиристоры 4, на которые поступают импульсы управлени  от импульсных трансформаторов первой группы 13. Эти импульсы имеют высокую крутизну и амплитуду и обеспечивают надежное включение силовых тиристоров 4.

Поскольку в предлагаемом устройстве устранено вли ние формирователей 11, 12 форсирующих импульсов на генератор 6 разнопол рных импульсов то амплитуду включающих импульсов может быть увеличена в дес тки раз по сравнению с прототипом. Соответственно может быть значительно увеличена крутизна и амплитуда импульсов управлени  тиристорами, обеспечена.высока  надежность включени  высоковольтного тиристорного выключател  переменного тока.

рмула

6

3 о

бретени 

0

Высоковольтный тиpиcтopньJй выключатель переменного тока, включенный между питающей сетью и нагрузкой и содержащий генератор импульсов управлени , генератор разнопол рных импульсов, первый формирователь форсирующих импульсов, силовые тиристоQ ры и импульсные трансформаторы, вторичные обмотки которых соединены с управл ющими электродами силовых тиристоров , а первичные - с выходом генератора разнопол рных импульсов,

5 первый вход которого соединен с .первым выходом генератора импульсов управлени  первичных импульсов, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  надёжности, в него, дополнительно введены второй формирователь форсирующих импульсов, пороговый элемент и элемент 2 И-НЕ, при этом импульсные трансформаторы разделены на две группы и в них введены

5 пусковые обмотки, вход порогового элемента соединен с питающей сетью, первый вход элемента 2 И-НЕ - с выходом порогового элемента, второй вход - с вторым выходом генератора импульсов управлени , а выход - с вторым входом генератора разнопол рных импульсов и входами первого и второго формирователей форсирующих импульсов, причем к выходу первого формировател  форсирующих импульсов присоединены пусковые обмотки первой группы импульсных трансформаторов , а к выходу второго формировател  -.пусковые обмотки второй группы или трансформатор.

0

На выходе элемента 2 И-НЕ 7 установлен потенциал логической 1 (+5В). Транзисторы управлени  19 заперты.

Дл  включени  высоковольтного ти ристорного выключател  1 генератор 5 импульсов управлени  формирует положительный импульс на своем втором выходе. Если этот импульс сформрован в течение положительной полуволны напр жени  питающей сети, то на выходе логического элемента 2 И7 вырабатываетс  отрицательный импульс , включающий высоковольтный ти ристорный выключатель 1.

Если генератор 5 импульсов упралени  формирует положительный импульс в течение отрицательной полуволны напр жени  питающей сети, то потенциал на выходе логического элемента 2 И-НЕ 7 не измен етс  и высоковольтный тиристорный выключатель не включаетс 

Описанина  вьше синхронизаци  момента включени  с положительной полуволной напр жени  сети обеспечивает такой режим работы высоковольтного тиристорного выключател , при котором в момент включени  под отпирающим напр жением наход тс  всегда силовые тиристоры, включенные анодом в сторону питающей сети, в то врем  как силовые тиристоры, включенные анодом в сторону нагрузки в момент включени  всегда заперты.

Поэтому в предлагаемом устройстве импульсы управлени  с крутьм передним фронтом должны быть поданы только на половину силовых тиристоров, а именно на силовые тиристоры, включенные анодом в сторону питающей сети . Это позвол ет, использу  два формировател  11 и 12 форсирующих импульсов, включить импульсные трансформаторы 13 и 14 таким образом, чтобы устранить взаимное вли ние между генератором 6 разнопол рных импульсов и формировател ми 11 и 12 формирующих импульсов.

Процесс включени  высоковольтного тиристорного выключател  1. Отрицательный импульс на выходе элемента 2 И-НЕ 7 отпирает транзисторы 19 управлени  и одновременно включает генератор 6 разнопол рных импульсов, устроенный таким образом, что первым генерируетс  всегда импульс положительной пол рности. Транзисторы 19 управлени  отпирают пусковые

тиристоры 17 и на выходе формирователей 11 и 12 форсирующих импульсов вырабатываютс  одинаковые по величине и форме импульсы тока.

Эти импульсы трансформируютс  во вторичную и первичную обмотки импульсных трансформаторов 13 и 14, причем обмотки соединены таким образом , что наводимый в первичной об- мотке импульсного трансформатора первой группы 13 импульс имеет положительную пол рность, а наводимый в .первичную обмотку трансформатора второй группы 14 - отрицательную пол р- ность.

Поскольку первичные обмотки первой 13 и второй 14 групп трансформаторов соединены последовательно, то суммарное наведенное напр жение на выходе генератора 6 разнопол рных импульсов близко к нулю.

Происходит взаимна  компенсаци  наводимых на генератор разнопол рных импульсов ЭДС от формирователей 11 и 12 форсирующих импульсов.

При , указанном включении импульсных трансформаторов формы напр жений на вторичных обмотках импульсных трансформаторов первой 13 и второй 14 групп различны. Напр жение на вторичных обмотках импульсных трансформаторов первой группы 13 равно сумме форсирующего импульса генератора 6 азнопол рных импульсов. Напр - ение на вторичных обмотках импульс- ых трансформаторов второй группы 14 авно разности указанных импульсов.

По окончании разр да накопительных конденсаторов 18 пусковые тиристоры 17 запираютс  в течение отрицательной полуволны напр жени  питани  220 В, далее накопительные конденсаторы 18 зар жаютс  до амплитудного напр жени  +300 В.

Генератор 6 разнопол рных импульсов продолжает непрерывно вырабатывать импульсы частотой 7-10 кГц, поддержива  силовые тиристоры 4 в открытом состо нии.

Дл  выключени  высоковольтного тиристорного выключател  генератор 5 импульсов управлени  формирует положительный импульс на первом выходе.

При этом выключаетс  генератор 6 разнопол рных импульсов и силовые тиристоры 4 запираютс  в цикле естественной коммутации при переходе напр жени  сети 2 через ноль.

фиг. 2

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Высоковольтный тиристорной выключатель переменного тока, включенный между питающей сетью и нагрузкой и содержащий генератор импульсов управления, генератор разнополярных импульсов, первый формирователь форсирующих импульсов, силовые тиристоры и импульсные трансформаторы, вторичные обмотки которых соединены с управляющими электродами силовых тиристоров, а первичные - с выходом генератора разнополярных импульсов, первый вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов управления первичных импульсов, о тличающийся тем, что, с целью повышения надёжности, в него, дополнительно введены второй формирователь форсирующих импульсов, пороговый элемент и элемент 2 И-НЕ, при этом импульсные трансформаторы разделены на две группы и в них введены пусковые обмотки, вход порогового элемента соединен с питающей сетью, первый вход элемента 2 И-НЕ - с выходом порогового элемента, второй вход - с вторым выходом генератора импульсов управления, а выход - с вторым входом генератора разнополярных импульсов и входами первого и второго формирователей форсирующих импульсов, причем к выходу первого формирователя форсирующих импульсов присоединены пусковые обмотки первой группы импульсных трансформаторов, а к выходу второго формирователя -пусковые обмотки второй группы или трансформатор.

   На выходе элемента 2 И-НЕ 7 установлен потенциал логической 1 (+5В). Транзисторы управления 19 заперты.

   Для включения высоковольтного тиристорного выключателя 1 генератор 5 импульсов управления формирует положительный импульс на своем втором выходе. Если этот импульс сформирован в течение положительной полуволны напряжения питающей сети, то на выходе логического элемента 2 И-НЕ 7 вырабатывается отрицательный импульс, включающий высоковольтный тиристорный выключатель 1.

   Если генератор 5 импульсов управления формирует положительный импульс в течение отрицательной полуволны напряжения питающей сети, то потенциал на выходе логического элемента 2 И-НЕ 7 не изменяется и высоковольтный тиристорный выключатель не включается

   Описаннная выше синхронизация момента включения с положительной полуволной напряжения сети обеспечивает такой режим, работы высоковольтного тиристорного выключателя, при котором в момент включения под отпирающим напряжением находятся всегда силовые тиристоры, включенные анодом в сторону питающей сети, в то время как силовые тиристоры, включенные анодом в сторону нагрузки в момент включения всегда заперты.

   Поэтому в предлагаемом устройстве импульсы управления с крутым передним фронтом должны быть поданы только на половину силовых тиристоров, а именно на силовые тиристоры, включенные анодом в сторону питающей сети. Это позволяет, используя два формирователя 11 и 12 форсирующих импульсов, включить импульсные тран-. сформаторы 13 и 14 таким образом, чтобы устранить взаимное влияние между генератором 6 разнополярных импульсов и формирователями 11 и 12 формирующих импульсов.

   Процесс включения высоковольтного тиристорного выключателя 1. Отрицательный импульс на выходе элемента 2 И-НЕ 7 отпирает транзисторы 19 управления и одновременно включает генератор 6 разнополярных импульсов, устроенный таким образом, что первым генерируется всегда импульс положительной полярности. Транзисторы I 19 управления отдирают пусковые тиристоры 17 и на выходе формирователей 11 и 12 форсирующих импульсов вырабатываются одинаковые по величине и форме импульсы тока.

   5 Эти импульсы трансформируются во вторичную и первичную обмотки импульсных трансформаторов 13 и 14, причем обмотки соединены таким образом, что наводимый в первичной обЮ мотке импульсного трансформатора первой группы 13 импульс имеет положительную полярность, а наводимый в .первичную обмотку трансформатора второй группы 14 - отрицательную поляр15 ность.

   Поскольку первичные обмотКи первой 13 и второй 14 групп трансформаторов соединены последовательно, то суммарное наведенное напряжение на 2Q выходе генератора 6 разнополярных импульсов близко к нулю.

   Происходит взаимная компенсация наводимых на генератор разнополярных импульсов ЭДС от формирователей 11 25 и 12 форсирующих импульсов.

   При.указанном включении импульсных трансформаторов формы напряжений на вторичных обмотках импульсных трансформаторов первой 13 и второй 14 групп различны. Напряжение на вторичных обмотках импульсных трансформаторов первой, группы 13 равно сумме форсирующего импульса генератора 6 разнополярных импульсов. Напря.жение на вторичных обмотках импульс35 ных трансформаторов второй группы 14 равно разности указанных импульсов.

   По окончании разряда накопительных конденсаторов 18 пусковые тиристоры 17 запираются в течение отрицательной полуволны напряжения питания 220 В, далее накопительные конденсаторы 18 заряжаются до амплитудного напряжения +300 В.

   45 г

   Генератор 6 разнополярных импульсов продолжает непрерывно вырабатывать импульсы частотой 7-10 кГц, поддерживая силовые тиристоры 4 в откры, том состоянии.

   ⁵θ Для выключения высоковольтного тиристорного выключателя генератор 5 импульсов управления формирует положительный импульс на первом выходе.

   При этом выключается генератор 6 ^5S разнополярных импульсов и силовые тиристоры 4 запираются в цикле естественной коммутации при переходе напряжения сети 2 через ноль.

   -t t

   t δ в г д

   —ww\mmn

   -t

   -t

   ИППППП...... фиг. 2