SU1758760A1 - Устройство дл контрол исправности силовых тиристоров вентильного преобразовател - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет ускорить обнаружение всех видов неисправностей различных типов вентилей преобразовател  за счет того, что устройство дополнительно снабжено индикатором-указателем выходного напр жени  преобразовател , дополнительным регулируемым стабилизированным источником питани , низкочастотным генератором , транзисторным усилителем, импульсным трансформатором, узлом сигнализации наличи  неисправности, N вентил ми , форсирозсчным ключом и низковольтным щупом. Кроме того, изобретение позвол ет расширить функциональные возможности , так как дает возможность определ ть класс практически всех типов вентилей без демонтажа силовой части преобразовател , что позвол ет исключить аварийные процессы , возникающие при хаотическом открытии его вентилей (при потере класса вентиль может открыватьс  без управл ющего сигнала). 2 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и может найти применение при контроле исправности силовых тиристоров вентильных преобразователей , выполненных на последовательно и параллельно включенных силовых полупроводниковых вентил х.

Известно устройство дл  контрол  исправности полупроводникового преобразовател , выполненного на п управл емых вентил х, шунтированных демпфирующими цепочками, состо щими из включенных последовательно резистора и конденсатора, содержащее трансформатор, вторична  обмотка которого подключена к входу релейного элемента, элементы пам ти, задержки и совпадени , генератор импульсов, распределитель импульсов, элемент ИЛИ, а также элементы совпадени  и пам ти в количестве соответственно п-1 и п, при этом трансформатор снабжен п первичными обмотками , кажда  из которых предназначена дл  включени  последовательно в демпфирующую цепочку соотвествующего вентил , причем выход релейного элемента соединен с первым входом (п+1)-го элемента совпадени , выход каждого из которых соединен с соответствующим элементом сигнализации и через элемент ИЛИ с исполнительным элементом, выход генератора

4 СЛ 00 О О

импульсов подключен к входу распределител  импульсов и через элемент задержки подключен к второму входу (п+1)-го элемента совпадени , причем выходы распределител  импульсов, соединенные с вторыми входами соответствующих элементов совпадени , предназначены дл  подключени  к управл ющим входам соответствующих вентилей преобразователей.

Это устройство позвол ет определ ть наличие неисправности вентилей.

Недостатком этого устройства  вл етс  относительна  сложность.

Кроме того, данное устройство не позвол ет определ ть конкретный вид неисправности тиристоров (обрыв анод - катод, обрыв управл ющего Р - N-перехода, зако- ротка знод - катод и управл ющего Р - N-перехода), снижение класса вентилей и фактический (действительный) класс полупроводниковых силовых вентилей преобразовател .

Снижение класса тиристоров до недопустимого предела может приводить к аварийным процессам в силовых цеп х преобразовател .

Известно устройство дл  контрол  состо ни  тиристоров трехфазного мостового преобразовани , содержащее датчики тока тиристоров, датчик тока нагрузки, трехвхо- довой элемент И, второй элемент ЗАПРЕТ, второй двухвходовый элемент И, три шунта, второй элемент задержки, элемент И-НЕ и три элемента И. «И, первый и второй элементы разв зки, входы которых предназначены дл  подключени  к управл ющим переходам соответственно контролируемого тиристора и тиоистора следующей по пор дку коммутации фазы той же группы вентилей, а выход первого элемен ia разв зки подключен к входу первого элемента задержки и инверсному входу первого элемента ЗАПРЕТ , формирователь коротких импульсов, выходом подключенный к первому входу триггера, второй вход которого подключен к выходу второго элемента разв зки, з инвер сный --ibixoA триггера подключен к первому входу пепвого двухвходового элемен га .. второй йход которого подключен к выходу первого элемента задержки, а чыходы первого двухвходового элемента Л м lepcoit, элемента ЗАПРЕТ подключены к гоответст- вующмм входам блока индилации, причем вход каждого датчика тока подключен к шунту, предназначенному дл  включени  между фазным выводом источника переменного напр жени  и соответствующим фазным выводом преобразовател , один выход датчика тока, наличие сигнала на котором соответствует пр мому направлению

тока в контролируемом тиристоре, объединен с первым входом трехводового элемента И, с входом формировател  коротких импульсов и одним входом элемента ИЛИ,

второй выход датчика тока, наличие сигнала на котором соответствует обратному направлению тока в контролируемом тиристоре , объединен с пр мым входом второго элемента ЗАПРЕТ и первым входом второго

двухвходового элемента И, s также вторым входом упом нутого элемента ИЛИ, второй вход трехвходового элемента И соединен с инверсным входом второго элемента ЗАПРЕТ и с выходом датчика тока нагрузки,

третий вход трехвходового элемента И объединен с входом второго элемента задержки и выходом элемента И-НЕ, входы которого подключены к выходам элементов ИЛИ, выход трехвходового элемента И соединен с пр мым входом первого элемента ЗАПРЕТ, а выход второго элемента задержки-с вторым входом второго двухвходового элемен га И, выход которого и выход второго элемента ЗАПРЕТ подключены к соответствующим входам блока индикации.

В указанном устройстве 1-й и 2-й элементы разв зки соединены соответственно с управл ющим переходом контролируемого тирист ора и следующего за ним по пор дку коммутации, элемент ЗАПРЕТ, элементы И-НЕ и ИЛИ, три датчика тока в фазах питающего напр жени  сети (ДС) и датчик тока нагрузки (Ј И) вырабатывают информацию об обра t ном пробое контрсли

руемого тиристора, подключают ее О с выхода ДН и 1 с вы у с да ДС. Элементы И-НЕ м ИЛИ пред чзначеиы дл  устранение лож- чого сигнала при пр мом пробое тиристора одной из фаз, когда or не работает, а проис

ходит обратный пробой ,межного с ним ти рисгора этой же фазы, Если тиристор имеет неисправность типа обрыва, то при поступлении управл ющего импульса ток через него не протекает и логическа  схема выдает

сигнал о неисправности типа обрыв. При контроле состо ни  тиристора 2-й группы зе пгилей емводы ДС по назначению мен - местами, т.е. наличие сигнала на верх- иьм выходе соответствует пр мому

направлению тока в контролируемом тиристоре , а на нижнем - обратному. Наличие четырех выходов на каждом ДС позвол ет обеспечить выведение их сигналов на блок индикации и отключение и за счет этого

определить вид неисправности после отключени  преобразовател  за счет этих же сигналов.

Однако указанное устройство не позвол ет определ ть короткое земыкаьие или

обрыв управл ющего Р - N-перехода тиристора .

Кроме того, устройство не позвол ет определ ть снижение класса вентилей и фактический (действительный) класс полупроводниковых силовых вентилей преобразовател .

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением,  вл етс  устройство дл  контрол  исправности силовых тиристоров вентильного преобразовател , состо щего из последовательно и параллельно включенных тиристоров, содержащее регулируемый источник напр жени , первый узел сигнализации, переключатель, вход которого св зан с выходом регулируемого источника напр жени , а выход соединен с высоковольтным щупом, предназначенным дл  подключени  к контролируемому тиристору, второй узел сигнализации , включенный параллельно выходу регулируемого источника напр жени , первый и второй резисторы.

Это устройство позвол ет производить проверку исправности последовательно и параллельно включенных силовых вентилей и RC-контуров без демонтажа силовой части преобразовател 

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что оно не обеспечивает контроль управл емых вентилей (их обрыв, обрыв или короткое замыкание в цепи управл ющего Р - N-перехода). При проверке исправности конкретных вентилей требуютс  специальные трансформаторы с разъемными сердеч- никами, ограничивающими доступ к провер емым вентил м и другим элементам силовой схемы преобразовател .

Кроме того, это устройство имеет сравнительно небольшую мощность контрольных импульсов устройства. Скорость контрол  небольша  из-за плохого доступа к отдельным вентил м.

Устройство также не позвол ет контролировать класс различных типов вентилей (как управл емых, так и неуправл емых) и снижение класса вентилей в процессе эксплуатации (из-за старени , перегрева, прохождени  больших импульсов тока и т.д.).

Общий недостаток всех известных устройств дл  контрол  исправности силовых тиристоров вентильного преобразовател  заключаетс  в том, что они не контролируют снижени  класса тиристоров до недопустимого предела, ч го  вл етс  причиной многих аварийных процессов в силовых цеп х преобразователей.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  контрол  исправности силовых тиристоров вентильного преобразовател , состо щего из последовательно и параллельно включенных тиристоров, содержащее регулируемый источник напр жени , первый узел сигнализации, переключатель, вход которого св зан с выходом регулируемого источника напр же0 ни , а выход соединен с высоковольтным щупом, предназначенным дл  подключени  к контролируемому тиристору, второй узел сигнализации, включенный параллельно выходу регулируемого источника напр же5 ни , первый и второй резисторы, введены третий узел сигнализации, тиристорный ключ, форсировочный ключ, низковольтный щуп, генератор сигналов управлени  и катушка индуктивности, помещенна  в поло0 вине броневого сердечника, причем тиристорный ключ через первый резистор, форсировочный ключ и переключатель подключен к выходу регулируемого источника напр жени , выход генератора сигна5 лов управлени  подключен к входу управлени  тиристорного ключа, а другой его выход подключен к низковольтному щупу, первый узел сигнализации одним входом через первый и второй резисторы и тиристорный ключ

0 св зан с. одним выходом регулируемого источника напр жени , а другим входом соединен непосредственно с другим его выходом, третий узел сигнализации через второй резистор подключен параллельно

5 форсировочному ключу, а катушка индуктивности подключена к управл ющему входу второго узла сигнализации.

На фиг.1 представлена принципиальна  электрическа  схема устройства; на

0 фиг.2 - схема силового моста преобразовател .

Устройство дл  контрол  исправности силовых тиристоров вентильного преобразовател  содержит регулируемый источник

5 1 напр жени , который через выключатель 2 подключен к однофазной питающей сети () и состоит из понижающего трансформатора 3, одна вторична  обмотка которого соединена со стабилизированным

0 источником 4 питани , зашунтированным последовательно соединенными потенциометром 5 и резистором 6, причем между регулируемым контактом потенциометра 5 и общей шиной включен индикатор-указа5 тель 7 уровн  напр жени  преобразовател  8, на выходе которого подключен зар дный конденсатор 9.

Узел 10 сигнализации включен параллельно выходу регулируемого источника 1 напр жени . Устройство содержит также генератор 11 сигналов управлени , состо щий из стабилизированного источника 12 питани , подключенного входом к другой вторичной обмотке понижающего трансформатора 3 и через низкочастотный генератор 13 и транзисторный усилитель 14 св занного с первичной обмоткой импульсного трансформатора 15, начало первой вто- ричной обмотки которого через диод, включенный в пр мом направлении, подключено к управл ющему Р - N-переходу тиристорного ключа 16, катод которого через резисторы 17 и 18 св зан с узлами 19 и 20 сигнализации. Катод тиристорного ключа 16 через резистор 17 св зан также с форси- ровочным ключом 21, а анод тиристорного ключа 16 соединен с одной обкладкой зар дного конденсатора 9 и через ограничивающий резистор с катодами диодного моста преобразовател  8. Друга  обкладка зар дного конденсатора 9 соединена с анодами диодов указанного моста и с катодом тиратрона узла 19 сигнализации. На выходе устройства установлен переключатель 22, позвол ющий измен ть пол рность выходного напр жени , подводимого к высоковольтному щупу 23, а низковольтный щуп 24 подключен к второй вторичной обмотке импульсного трансформатора 15. Катушка 25 индуктивности входит в состав узла 10 сигнализации .

Устройство работает следующим образом .

Включа  выключатель 2, на схему устройства подают переменное питающее напр жение Uc сети. Потенциометром 5 с помощью индикатора-указател  7 устанавливают необходимое напр жение, соответствующее тому или иному классу провер емого вентил . Это же напр жение подаетс  и на преобразователь 8, который переходит в автоколебательный режим. С его выхода снимаетс  переменное пр моугольное напр жение с частотой 10-15 кГц, которое выпр мл етс  диодным мостом, формирующим посто нное напр жение с амплитудой, соответствующей классу провер емого вентил . Это напр жение используетс  дл  зар да зар дного конденсатора 9 и питани  тиратрона узла 10 сигнализации и тиратронов узлов 19 и 20 сигнализации. Частота разр да конденсатора 9 определ етс  частотой генератора 13, основным элементом которого  вл етс  од- нопереходной транзистор и RC-цепь, определ юща  частоту следовани  выходных импульсов. Выходные импульсы генератора 13 с частотой 1-2 Гц (независимо от выходного напр жени  регулируемого источника 4) после усилени  транзисторным усилителем 14 подаютс  на импульсный трансформатор 15, с первичной обмотки которого снимаютс  импульсы, открывающие тиристор 16, после чего напр жение зар дного

конденсатора 9 прикладываетс  через резисторы 17 и 18 к тиратронам узлов 19 и 20 сигнализации, а также к высоковольтному щупу 23 (после включени  переключател  22). С помощью узлов 10, 19 и 20 и индикатора-указател  7 можно визуально определ ть характер любого вида неисправностей и класс (и снижение класса) практически любых типов вентилей (как управл емых, так и неуправл емых).

Устройство позвол ет определ ть все виды неисправностей как неуправл емых, так и управл емых вентилей без демонтажа силовой части преобразовател . При этом не нужно иметь специальных разъемных

трансформаторов. Например, при проверке исправности параллельно соединенных вентилей пор док проверки может быть следующий .

Силова  схема преобразовател  обесточиваегс , затем зажимы высоковольтного щупа 23 прикладываютс  к одному из параллельно соединенных вентилей (один вывод + щупа - к катоду вентил , а вывод - щупа - к его аноду), после чего выключатель 2 и переключатель 22 устанавливаютс  в рабочее положение, потенциометром 5 устанавливаетс  напр жение, соответствующее примерно двойному значению напр жени  питающей сети.

Если все провер емые вентил  исправны , то обратное сопротивление вентилей ве- лико и больша  часть напр жени  конденсатора, шунтирующего тиратрон узла 19, прикладываетс  к указанному тиратрону , который загораетс , а после включени  тиристора 16 он гаснет. При этом частота загорани  и гашени  этого тиратрона определ етс  частотой генератора 13. Мигание с частотой следовани  импульсов низкочастотного генератора 13 свидетельствует о том, что асе вентил , включенные в параллель, исправны .

При наличии в провер емой группе

(плече силового моста) одного или нескольких поврежденных вентилей мигает тиратрон узла 20, так как через неисправный вентиль в момент открыти  тиристора 16 протекает импульсный ток, который создает

падение напр жени  на резисторах 17 и 18, включенных в цепи катода тиристора 16. Тиратрон узла 19 в этот момент гаснет, потому что зашунтирован малым сопротивлением пробитого силового вентил .

Пол рность выходных импульсов напр жени  на выводах щупа можно измен ть переключателем 22.

Резистор в сеточной цепи тиратрона узла 20 определ ет величину сеточного тока, необходимого дл  запирани  указанного тиратрона в случае исправности провер емых вентилей.

Дл  определени  конкретного пробитого вентил  в плече тиристорного моста без предварительного демонтажа моста служит узел 10, который содержит катушку 25 индуктивности , экранированную снизу и с боков (така  экранировка может быть выполнена половиной броневого феррито- вого рердечника). Верхн   часть катушки 25 индуктивности покрыта изол ционным материалом , но не экранирована. Катушка может перемещатьс  и подноситьс  или прикладыватьс  неэкранированной частью непосредственно к провер емому вентилю (шине) или другому провер емому узлу.

В случае наличи  тока в вентиле (шине) или в провер емом узле на катушке 25 узла 10 сигнализации наводитс  ЭДС, вызывающа  зажигание тиратрона узла 10. Питание тиратрона осуществл етс  от напр жени , накопленного на конденсаторе, шунтирующего этот тиратрон. С помощью резистора, установленного в анодной цепи тиратрона узла 10 добиваютс  заданной чувствительности узла 10 (сигнализации исправности конкретного вентил ), необходимой дл  данного типа силовых вентилей преобразовател .

Дл  увеличени  импульсного тока, протекающего через неисправный вентиль, используетс  форсировочный ключ 21, который св зан с катодом тиристора 16 через резистор 17, обеспечивающий ограничение тока, протекающего через тиристор 16 и провер емый вентиль преобразовател .

После проверки отсутстви  короткого замыкани  в вентил х определ ют наличие в них обрывов и коротких замыканий в управл ющих Р - N-переходах вентилей, дл  чего к управл ющему переходу конкретного вентил  подсоедин етс  втора  вторична  обмотка импульсного трансформатора 15 с использованием низковольтного щупа 24, при этом начало этой обмотки подключаетс  к управл ющему Р - N-переходу провер емого тиристора, а конец - к его катоду.

Включа  выключатель 2, подают питание на схему устройства контрол . Поднос т катушку 25 узла 10 сигнализации к провер емому вентилю. При этом, если мигает тиратрон узла 10, то тиристор исправен , если не мигает, то пробит или оборван

управл ющий Р - N-переход или оборван сам вентиль.

Проверка класса тиристоров силовой схемы преобразовател  осуществл етс  следующим образом.

Схема устройства рассчитана на проверку силовых диодов и управл емых вентилей практически любого класса.

Когда силова  часть тиристорного преобразовател  подключена к питающей сети 220 или 380 В, учитыва , что вентили к ним выбирают обычно минимум на удвоенное напр жение питающей сети, получаем требуемые классы соответственно дл  этого

случа .

Дл  сети 220 В могут быть применены вентили п того класса, а дл  сети 380 В - восьмого класса.

Практически в преобразовательной технике используютс  вентили до 30 класса, поэтому введенный индикатор-указатель 7 рассчитан до 30 класса.

В качестве индикатора-указател  7 в данном случае используетс  вольтметр, который отградуирован в классах вентилей (в данном случае от 1 до 30 класса). Коэффициент усилени  выходного трансформатора преобразовател  8 равен 100, поэтому соответственно значение 1 К на шкале прибора

соответствует выходному напр жению преобразовател  100 В; 2К - 200 В и т.д.

Перед проверкой обесточиваетс  силова  схема преобразовател  (напр жени  UA, Us и Uc снимаютс ).

К аноду провер емого вентил  прикладываетс  вывод + высоковольтного щупа 23, а к катоду - вывод - этого щупа. На выходе преобразовател  8 с помощью потенциометра 5 и индикатора-указател  7 устанавливаетс  напр жение, соответствующее классу провер емого вентил .

Переключатель 22 устанавливают в рабочее положение. В этот момент к вентилю прикладываетс  импульс напр жени  с заданной амплитудой и частотой 1-2 Гц. Если при приложении к вентилю этого импульса он открываетс  без управл ющего сигнала, то это говорит о потере класса данного вентил , при этом мигает тиратрон узла 20.

При потере класса вентиль ведет себ 

как обычный неуправл емый вентиль, что

может приводит к аварийным режимам при

работе тиристорного преобразовател .

Отличие предлагаемого устройства от

известных заключаетс  в том. что оно позвол ет установить, какой класс имеет вентиль в насто щий момент времени, без демонтажа силовой части преобразовател , что резко повышает производительность контрол 

и надежность силовой части преобразовател .

Потер  класса вентил  определ етс  аналогично. Плавно повышаетс  выходное напр жение преобразовател  8 до тех пор, пока не начнет мигать тиратрон узла 19. При этом индикатор-указатель 7 показывает уровень выходного напр жени  преобразовател  8 и, следовательно, действительный класс вентил . Если его значение ниже предельно допустимого, то указанный вентиль необходимо заменить, чтобы исключить аварийные процессы в силовых цеп х преобразовател .

Устройство дл  контрол  силовых тиристоров вентильного преобразовател  в сравнении с известными техническими решени ми позвол ет обеспечить контроль класса практически любых типов силовых вентилей без демонтажа силовой чести преобразовател .

Это дает возможность не устанавливать вентили с заведомо завышенным классом, достигаетс  значительное снижение стоимости силовой части преобразователи и, следовательно, всего электропривода в целом .

Кроме того, устройство позвол ет вы вить и все другие виды неисправностей силовых вентилей. Однако в отличие от известного устройства оно более универсально , так как позвол ет осуществл ть кон- троль как управл емых, так и неуправл емых вентилей.

Преимуществом предлагаемого технического решени   вл етс  и то, что оно позвол ет вы вить конкретный неисправный вентиль в группе параллельно или последовательно соединенных вентилей при любой конструкции охлаждающих радиаторов или силовых шин силовой части преобразовател  благодар  тому, что оно не требует специальных трансформаторов с разъемными

Claims (1)

1. сердечниками, например, в виде громоздких токоизмерительных клещей, Формула изобретени  Устройство дл  контрол  исправности

   силовых тиристоров вентильного преобразовател , состо щего из последовательно и параллельно включенных тиристоров, содержащее регулируемый источник напр жени , первый узел сигнализации,

   переключатель, вход которого соединен с выходом регулируемого источника напр жени , а выход соединен с высоковольтным щупом, предназначенным дл  подключени  к контролируемому тиристору, второй узел

   сигнализации, подключенный параллельно выходу регулируемого источника питани , первый и второй резисторы, отличающ е е с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, око снабжено

   третьим узлом сигнализации, тиристорным ключом, форсировочным ключом, низковольтным щупом, генератором сигналов управлени  и катушкой индуктивности, помещенной в половине броневого сердечника , причем тиристорный ключ через первый резистор, форсировочный ключ и переключатель подключен к выходу регулируемого источника напр жени , один выход генератора сигналов управлени  соединен

   с входом управлени  тиристорного ключа, а другой его выход подключен к низковольтному щупу, первый узел сигнализации одним входом через первый и второй резисторы и тиристорный ключ соединен с

   одним выходом регулируемого источника напр жени , а другим входом соединен непосредственно с другим его выходом третий узел сигнализации через второй резистор подключен параллельно форсировочному ключу, а катушка индуктивности соединена с управл ющим входом второго узла сигнализации,

   N

   7П

   XJJф Г Г

   §

   1J b..

   1

   I

   .J

   Сило&к/ #б/лр мЈ/темю/й

   AfOC/77

   Фиг.1