Способ защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамического генератора и устройство для его осуществления

 

1. Способ защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамического генератора,имеющей последовательно-параллельную структуру соединения, заключающийся в выявлении нарушения коммутации вентилей инвертора и увеличении коммутирзпощего напряжения этого инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения защиты, увеличивают коммутирующее напряжение у инвертора выпавшего из режима за счет перевода управляющих импульсов в область выпрямительного режима и одновременно снижают ток этого инвертора за счет увеличения токов параллельно включенных инверторов. 2. Устройство для защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамического генератора, имеющей последовательно-параллельную структуру соединения, содержащее для каждого инвертора узлы управления и защиты , включающие в себя блок управления и регулирования, блок в.ыявления . нарушения коммутации, источник задайия уставки по току и цепь обратной связи по току,, отличающееся тем, что, с целью повышения , надежности и упрощения защиты, узел управления и защиты каждого инвертора снабжен двумя элементами И, элементом НЕ, четырьмя управляемыми ключами, источником задания уставки СО по углу регулирования, источником задания аварийной уставки по току и общим для рассматриваемой грзтпы инверторов элементом ИЛИ, причем выход блока выявления нарушения коммутации соединен с входом элемен-, та НЕ, с первым входом первого элеа мента И и одним из входов элемен ,та ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с вторыми входами первого и второго 00 4 элементов И каждого инвертора, выход первого элемента И соединен с управляющими входами йервого, второго и третьего управляемых ключей, выход второго элемента И - с управляющим входом четвертого управляемого ключа, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, цепь обратной связи по току подключена через первыйуправляемый ключ к первому входу блока управления и регулирования , источник задания уставки ,по току через второй управляемый ключ подключен к второму входу блока

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН 4(51) Н 02 Н 7 22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИ(АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3378299/24-07 (22) 04 ° 01.82 (46) 15.02.85. Бюл. Ф б (72) Б.M.Àíòoíoâ, В.И.Ковбасюк, В.К.Королев и В.А.Лабунцов ."(71) Институт высоких температур

АН СССР (53) 621.316;925.4(088.8) (56) i.. Основные технические проблемы передачи электроэнергии постоян.ным током высокого напряжения.

Б сб. "Итоги науки и техники", серия "Электротехника и энергетика".

М., 1972, с. 48-49.

2. Магнитогидродинамическое преобразование энергии . Открытый цикл.

Совместное советско-американское издание. М., "Наука", 1979, с. 253-268. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ИНВЕРТОРОВ СИСТЕMbl НАГРУЖЕНИЯ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамического генератора, имеющей последовательно-параллельную структуру соединения, заключающийся в выявлении нарушения коммутации вентилей инвертора и увеличении коммутирующего напряжения этого инвертора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения защиты, увеличивают коммутирующее напряжение у инвертора выпав- .

mего из режима за счет перевода управляющих импульсов в область выпрямительного режима и одновременно снижают ток этого инвертора за счет увеличения токов параллельно включенных инверторов.

„„SU„„1064840 А

2. Устройство для защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамического генератора, имеющей последовательно-параллельную структуру соединения, содержащее для каждого инвертора узлы управления и защиты, включающие в себя блок управления и регулирования, блок выявления нарушения коммутации, источник задайия уставки по току и цепь .обратной связи по току,, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения, надежности и упрощения защиты, узел управления и защиты каждого инвертора снабжен двумя элементами И, элементом НЕ, четырьмя управляемыми Я ключами, источником задания уставки ,по углу регулирования, источником задания аварийной уставки по току и общим для рассматриваемой группы С инверторов элементом ИЛИ, причем выход блока выявления нарушения ком- 2 мутации соединен с входом элемен- вев та НЕ, с первым входом первого элемента И и одним из входов элемен,та ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен р с вторыми входами первого и второго элементов И каждого инвертора, выход р первого элемента И соединен с управляющими входами первого, второго и третьего управляемых ключей, выход второго элемента И вЂ” с управлякицим входом четвертого управляемого ключа, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, цепь обратной связи по току подключена через первый управляемый ключ к первому входу блока управления и регулирования, ксточник задания уставки ,по току через второй управляемый ключ подключен к второму входу блока

1064840 управления и регулирования, источ- по току подключен к четвертому вход ому входу ник задания уставки по углу регули- блока управления и регулирования через рован*я через третий управляемый четвертый управляемый ключ, причем выхоключ подключен к третьему входу бло- дыблоков выявления нарушения коммутака управления и регулирования, а ции каждого инвертора подключены к соотисточник задания аварийной уставки ветствующим входам элементе ИЛИ.

Изобретение относится к области магнитогидродинамической (МГД) техники, а точнее к инверторным системам преобразования тока преимущественно для промьппленных МГД-генераторов.

Известен способ защиты инвертора от нарушения коммутации у него в системе передачи постоянного тока, заключающийся в том, что для восстанов- 10 ления нормальной коммутации вентилей инвертора управляющие импульсы сдвигают в сторону увеличения угла опережения зажигания, а возрастание аварийного тока ограничивают эа счет 15 регулирования на постоянство тока выпрямителя, питающего инвертор, что создае благоприятные условия для коммутации вентилей (1).

Устройство, реализующее такой 20 способ, содержит блок выявления нарушения коммутации, например дифференциальную защиту моста (ДЗМ), цепь воздействия на систему управления для сдвига управляющих импульсов 25 и регулятор тока у выпрямителя, питающего инвертор.

В системе нагружения МГД-генератора такие способ и устройство не- 50 пригодны из-за того, что инвертор питается непосредственно от МГДгенератора, и ограничить возрастание аварийного тока за счет быстродействующего регулирования мощности МГДгенератора не представляется возможным.

Наиболее близким техническим решением является способ защиты с аварийным контуром коммутации, заклю- 40 чающийся в том, что при аварии коммутирующее напряжение увеличивают за счет подключения к инвертору дополнительного контура коммутации (2).

2

Устройство, реализующее известный способ, содержит систему управления и регулирования, блок выявления нарушения коммутации, источник постоянного тока, накопительный конденсатор„ управляемые вентили.

Недостатком такого способа является его сложность, так как для вы" ключения вентилей необходимо иметь специальный коммутирующий контур, -подключаемый к инвертору при аварии с помощью управляемых вентилей, с конденсатором, заряжаемым от отдельного источника питания.

Целью изобретения является повышение надежйости и упрощение способа и устройства .защиты инверторов системы нагружения МГД-генератора.

Цель достигается тем, что в способе защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамического генератора, имеющей последовательнопараллельную структуру соединения, заключающемся в выявлении нарушения коммутации вентилей инвертора и увеличении коммутирующего напряжения этого инвертора, увеличивают коммутирующее напряжение у нйвертора, выпавшего иэ режима, за счет перевода управляющих импульсов в область выпрямительного режима и одновременно снижают ток этого инвертора за счет увеличения токов параллельно включенных инверторов.

Цель достигается тем, что в устройстве для защиты инверторов системы нагружения магнитогидродинамического генератора, имеющей последовательно-параллельную структуру соединения, содержащем для каждого инвер-. тора узлы управления и защиты, включающие в себя блок управления и регулирования, блок выявления нарушения коммутации, источник задания уставки по току и цепь обратной связи по

1064

3 току, узел управления и защиты каж" дого инвертора снабжен двумя элементами И, элементом НЕ, четырьмя управляемыми ключами, источником задания уставки по углу регулирования, источ- 5 ником задания аварийной уставки по току и общим для рассматриваемой группы инверторов элементов ИЛИ, причем выход блока выявления нарушения коммутации соединен с входом эле- 1О мента НЕ, с первым входом первого элемента И и одним из входов элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с вторыми входами первого и второго элемента И. каждого инвертора, выход 15 первого элемента И соединен с управляющими входами первого, второго и третьего управляемых ключей, выход второго элемента И вЂ” с управляющим входом четвертого управляемого клю- 20 ча, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, цепь обратной связи по току подключена через первый управляемый ключ к первому входу блока управления 25 и регулирования, источник задания уставки по току через второй управляемый ключ подключен к второму входу блока управления и регулирования, источник задания уставки по углу ЗО регулирования через третий управляемый ключ подключен к третьему входу блока управления и регулирования, а источник задания аварийной уставки по току подключен к четвертому входу З блока у равления и регулирования че рез четвертый управляемый ключ, причем выходы блоков выявления нарушения коммутации каждого инвертора подключены к соответствующим входам 4О элемента ИЛИ.

Такое выполнение способа и устройства позволяет использовать для воздействия на работу инверторов имеющиеся цепи управления и регулирова- 45 ния и отказаться тем самым от уста- . новки силового оборудования, необходимого при использовании аварийного контура коммутации; кроме того инвертор, выпавший из режима, возвраща-5О ется к нормальной работе без отключения от канала, поэтому повышается надежность работы всего канала.

Осуществляется данный способ следующим образом. Выявляется нарушение коммутации вентилей у одного из параллельно работающих инверторов системы нагружения МГД вЂ генерато

840 4

Сразу после обнаружения аварии импульсы управления инвертора, выпавmего из режима, сдвигаются в область, соответствующую выпрямительному режиму, т.е ° в область больших коммутирующих напряжений, а у нормально работающих инверторов уставки регуляторов изменяются в сторону увеличения инвертируемых токов. Схема устройства для реализации предложенного способа изображена на чертеже.

Устройство содержит группу инверторов 1, подключенных к МГД-генератору 2, элемент ИЛИ 3, общий для всех инверторов, охваченных защитой, н узлы 4 управления и защиты каждого инвертора. В каждый узел входят блок 5 управления и регулирования, блок выявления нарушения коммутации 6, выполненный, например, по типу ДЭМ, элемент НЕ 7, первый элемент И 8, первый управляемый ключ 9, второй управляемый ключ 10, третий управляемый ключ 11, второй элемент И 12, четвертый управляемый ключ 13., источник 14 задания уставки по току, источник 15 задания аварийной уставки по току, источник 16 задания уставки по углу регулирования, причем выход блока 6 обнаружения нарушения коммутации соединен с входом элемента HE 7, с первым входом первого элемента И 8 и первым входом общего элемента ИЛИ 3; выход элемента ИЛИ 3 соединен с вторыми входами первого 8 и второго 12 элементов И каждого инвертора, выход первого элемента И 8 — с управляющими входами первого, второго и третьего ключей 9, 10 и 11, и выход второго элемента И 12 — с управляющим входом четвертого ключа 13. Выход элемента КЕ 7 соединен с первым вхо% дом второго элемента И 12

Работает такое устройство следующим образом.

При нарушении, коммутации вентилей в одном из инверторов 1 на выходе блока 6, реагирующего на такого рода аварию, появляется сигнал, поступающий на вход элемента НЕ 7 и первого элемента И 8, входящих в состав узла 4 управления -и защиты только аварийного инвертора, а также на вход общего элемента ИЛИ 3.

Сигнал, появляющийся на выходе элемента ИЛИ 3, в свою очередь поступает на вторые входы первого 8 и вто1064

840

3 рого 12 элементов И каждого инвертора.

На выходе элемента НЕ 7 инвертора,,выпавшего из режима, сигнал отсутст вует, а на выходах аналогичных бло- 5 ков остальных инверторов сигналы имеются. Таким образом, сигналы на оба входа элементов И поступают: у первого элемента И 8, управляющего первым, вторым и третьим ключами 9, 10, 11 инвертора, выпавшего иэ режима, и у второго элемента И 12, управляющего четвертйм ключом 13 каждого из остальных инверторов.

На выходах указанных элемен- 15 тов И 8, 12 появляются сигналы, вызывающие переключение. соответствующих ключей 9, 10, 11, 13. При этом второй ключ 10 у инвертора, выпавшего из режима, отключает от системы управления и регулирования токовую уставку 14, а первый ключ 9— обратную связь по току., третий ключ 11 подключает уставку 16, соответствующую переводу импульсов управления в область выпрямительного режима, т.е. в зону более высоких значений коммутирующих напряжений вентилей, а четвертый ключ 13 у каждого из остальных инверторов подклю- 30 чает дсполнительную уставку 15 по току, что приводит к возрастанию токов этих инверторов и снижению тем самым тока инвертора, выпавшего из режима. 35

Пример. При срыве коммутации в одном из параллельно работающих инверторов системы нагружения МГДгенератора на выходе блока, реагирующего на нарушение коммутации (он 40 может быть выполнен по типу ДЗМ) вентилей этого инвертора, появляется сигнал, воздействующий через логические элементы на уставки систем управления и регулирования каждого 45 инвертора рассматриваемой группы таким образом, что импульсы управления инвертора, выпавшего из режима, переводятся в область выпрямительного режима, т.е, в область больших Sp коммутирующих напряжений, а импульсы управления нормально работающих инверторов смещаются в направлении увеличения токов этих инверторов, что вызывает снижение тока инвертора, выпавшего из режима. Тем самым облегчаются условия коммутации вентилей этого инвертора.

Например, номинальный режим группы из четырех параллельно работающих инверторов определяется углами опережения зажигания 3 =30 эл. град, углами коммутации =10 эл. град,, углами погасання: d"=p- 1"=23 эл.град.

Коэффициент электрической нагрузки

V =- =0,5, где Š— ЭДС генератора;

0 — напряжения на полюсах инверторов °

При нарушении коммутации у одного из инверторов в результате действия защиты у инвертора, выпавшего из режима, угол p=90 эл. град., угол З не успеет значительно измениться и угол d" 80 эл. град. Это означает, что коммутирующее напряжение на венsin 80, тилях увеличилось в -т ††вЂ,Ф3 раза.

sin 20

Одновременно уставки регуляторов то-. ка остальных инверторов увеличились в 2 раза (запасы по току, с которыми выбраны вентили, позволяют это сделать), следовательно, напряжение на полюсах инвертора, выпавшего из режима,снизится приблизительно в два раза, что вызовет соответствующее снижение аварийного тока.

После восстановления нормальной коммутации вентилей сигнал с выхода блока обнаружения нарушения коммутации исчезает, управляемые ключи врзвращаются в исходное состояние,. и инверторы продолжают работу с установками, соответствующими номинальному режиму.

Таким образом,инвертор, выпавший:. из режима, не отключается от канала.

МГД-генератора, а возвращается к нормальной работе путем временного перевода в выпрямительный режим с одновременным снижением аварийного тока за счет отбора части мощности соседними инверторами.

Указанное выполнение защиты позволяет оказаться от установки выключателей н создает экономию, определяемую практически стоимостью выключателей.

Поскольку инвертор, выпавший из режима, возвращается к нормальной работе без отключения от канала,повышается надежность работы всего канала, Кроме того, в рассматриваемом устройстве не требуется установка дополнительного силового оборудования, конструктивно оно может быть выполнено на основе известных узлов и логических элементов. Это упрощает иту и повышает ее надежность.

1064840

Редактор О.Юркова Техред 0.Неце

Корректор Г.Решетник

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 328/2 Тираж 620 " Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5