Устройство отбора мощности для питания собственных нужд высоковольтного тиристорного вентиля

 

1. УСТРОЙСТВО ОТБОРА МОЩНОСТИ ДЛЯ ПИТАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЛЩ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТИРИСТОРНОГО ВЕНТИЛЯ, содержащеа шунтирующую вентиль емкостно-омическую цепочку, последовательно с которой включена первичная обмотка трансформатора, вторичной обмоткой подключенного к вьтрямнтелю с накопительным конденсатором и нагрузкой на выходе, и ключевой пороговый элемент, отличающееся тем, что, с целью стабилизации напряжения питания собственных нужд при малых нагрузках и упрощения конструкции, оно снабжено разделительным диодом, через который на-копительный конденсатор и нагрузка &) подключены к выходу вьшрямителя, шунтированному ключевым пороговым элеС ментом.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(д) Н 02 N 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3284597/24-07 (22) 07.05.8 1 (46) 30.07.84. Бюл. Р 28 (72) В.Г. Спув и Х.Ф. Баракаев (71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И. Ленина (53) 621.314.2(088.8) (56) 1. Патент Англии Р 1165326, кл. Н 02 М 1/08, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

9 535866, кл . Н 02 М 7/155, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 106722, кл. Н 02 M 1/00, 1957.

4. Патент США Р 3967138, кл. Н 02 М 1/08, 1976.

5. Патент Швеции У 360228, кл. Н 02 И 1/08, 1972.

6. Авторское свидетельство СССР

N - 766518, кл. Н 02 M 1/08, 1975.

„„SU„„1105987 А (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ОТБОРА МОЩНОСТИ ДЛЯ ПИТАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД

ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТИРИСТОРНОГО ВЕНТИЛЯ, содержащее шунтирующую вентиль ем- . костно-омическую цепочку, последовательно с которой включена первичная обмотка трансформатора, вторичной обмоткой подключенного к выпрямителю . с накопительным конденсатором и нагрузкой на выходе, и ключевой пороговый элемент, о т л и ч а ю щ e" е с я тем, что, с целью стабилизации напряжения питания собственных нужд при малых нагрузках и упрощения конструкции, оно снабжено разделительным диодом, через который на-. копительный конденсатор и нагрузка подключены к выходу выпрямителя, шунтированному ключевым пороговым элементом.

2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения пределов стабилизации напряжения на нагрузке, упомянутый трансформатор выполнен насьпцающимся.

Зе Устроис Гво по пп. 1 и 2р о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения рабочего напряжения

Ф ключевой пороговый элемент выполнен из нескольких последовательно вклю105987 ченных тиристоров, шунтированных резисторами, к анодному выводу ключевого порогового элемента присоединен катод стабилитрона, анодом сое диненного с управляющими электродами тиристоров через цепочки из последовательно включенных резисторов и диода, причем в цепь управления тиристора, катод которого является катодным выводом ключевого порогового элемента, включен стабилитрон.

Изобретение относится к силовой полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использо— .вано в высоковольтных тиристорных вентилях (ВТВ), в том числе на преобразовательных подстанциях электропередач постоянного тока.

Высоковольтный тиристорный вентиль состоит из большого числа последовательно соединенных тиристорных 10

E ячеек и содержит в себе ряд устройств, для работы которых необходимы низковольтные источники питания, расположенные на потенциале ВТВ. К таким устройствам относятся, например, генера- 1 торы импульсов управления тиристорами, устройства контроля и др.

Известны устройства, обеспечивающие питание цепей собственных нужд

ВТВ, присоединяемые непосредственно 2О к ВТВ и питаемые напряжением, прикладываемым к ВТВ. В этих устройствах сопряжение низковольтной части с анодом и катодом ВТВ осуществляется через балластный резистор (R-цепь), р5 через резистор и последовательно вклю. ченный конденсатор (RC-цепь), через согласующий трансформатор (Т-цепь) либо путем комбинации R-или КС-цепи с трансформатором (RT-цепь и RCT-цепь)зо

Сопрягающая часть устройства подключается к выпрямителю, после которого включена нагрузка собственных нужд (генератор импульсов, устройство контроля и др.). В большинстве слу35 чаев напряжение питания собственных нужд необходимо стабилизировать, для чего в указанных устройствах применяется ограничитель напряжения (на.пример, стабилитрон) (1 ) — 15 11.

При изменении анодного напряжения

ВТВ и тока нагрузки роль этого ограничителя состоит в том, чтобы воспринимать избыточный ток цепи отбора мощности при понижении тока нагрузки или при повышении напряжения на

ВТВ, ограничивая напряжение нагрузки на заданном уровне. Выполняя такую роль, ограничитель должен быть рассчитан на рассеивание избыточной мощности, т.е. на выделение тепла, что неблагоприятно оказывается на экономичность установки В целом, .а главное — на надежности устройства отбора мощности.

Наиболее близким к изобретению является устройство, в котором наиболее полно сочетаются основные элементы цепи отбора мощности, КСТ-цепь сопряжения с анодным напряжением ВТВ, шунтирующая вентиль, накопительный конденсатор и нагрузка, подключаемые к трансформатору через выпрямитель, в котором в качестве вентильных элементов использованы пороговые ключевые элементы $6).

Данному устройству свойствен недостаток, проявляющийся при понижении тока нагрузки, когда стабилизирующее действие устройства заканчивается, так как при полном отключении нагрузки происходит зарядка накопительного конденсатора до уровня, определяемого амплитудой приложенного к ВТВ напряжения и коэффициентом трансформации согласующего трансформатора. При этом напряже.„ние на первичной обмотке этого трансформатора приближается к анодному

3 напряжению ВТВ.,Чля ограничения напряжения на накопительном конденсаторе и на обмотках согласующего трансформатора в режимах, близких к холостому ходу нагрузки, необходимо либо включать балластную нагрузку параллельно накопительному конденсатору, либо включать ограничитель напряжения, например стабилитрон. В обоих случаях такая мера приводит к рассеиванию избыточной мощности цепи отбора в блоке пита ния ВТВ.

Кроме того, указанное устройство требует выполнение отпаек у вторичной обмотки согласующего трансформатора и дополнительного включения двух пороговых ключевых элементов.

Цель изобретения — стабилизация напряжения питания собственных нужд при малых нагрузках, упрощение конструкции, расширение пределов стабилизации напряжения на нагрузке, а также повышение рабочего напряже11059

15

20 ния.

Указанная цель достигается тем, что устройство отбора мощности для питания собственных нужд высоковольт25 ного тиристорного вентиля, содержащее шунтирующую вентиль емкостно30 омическую цепочку, последовательно с которой включена первичная обмотка трансформатора, вторичной обмоткой подключенного к выпрямителю с накопительным конденсатором и нагрузкой на выходе, и ключевой пороговый элемент, снабжено разделительным диодом, через который накопительный конденсатор и нагрузка подключены к выходу выпрямителя, шунтированному ключевым пороговым

40 элементом.

При этом упомянутый трансформатор выполнен насыщающимся, а ключевой пороговый элемент — из нескольких. последовательно включенных тиристо45 ров, шунтированных резисторами, к анодному выводу ключевого порогового, элемента присоединен катод стабилитрона, анодом соединенного с управ-, ляющими электродами тиристоров через цепочки из последовательно включенных резистора и диода, причем в цепь управления тиристором, катод которого является катодным выводом ключевого порогового элемента, 55 включен стабилитрон.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — ва87 4 риант исполнения порогового ключевого элемента.

Устройство содержит (фиг. 1) подключенную к ВТВ 1 цепь сопряжения

2 и согласующий трансформатор 3, вторичная обмотка которого питает выпрямитель на диодах 4. К выводам постоянного тока выпрямителя подключены пороговый ключевой элемент 5 и через диод 6 накопительный конденсатор 7 и нагрузка 8.

Работа указанного устройства основана на том, что между напряжением

ВТВ 1 и напряжением на нагрузке 8 имеется большое различие (в 10 и более раз). При этом условии источник напряжения ВТВ вместе с сопрягающей цепочкой 2 по отношению к зажимам первичной обмотки трансформатора

3 можно считать источником тока, и напряжение первичной обмотки определяется напряжением нагрузки и коэффициентом трансформации.

При включении устройства конденсатор 7 разряжен, поэтому через диод

6 протекает выпрямленный ток, а напряжение на пороговом ключе 5 ниже его уровня срабатывания. Когда в процессе зарядки конденсатора 7 напряжение на нагрузке достигнет порога включения ключа 5, последний открывается и шунтирует выпрямитель. При этом диод 6 запирается, и подпитка конденсатора 7 прекращается. Поскольку к трансформатору 3 приложено переменное напряжение, то при очередном переходе тока в ключе 5 через нуль последний выключается. В следующем полупериоде, когда напряжение вторичной обмотки достигает напряжения на конденсаторе 7, происходит отпирание диода 6 и подзарядка конденсатора. Если же напряжение на конденсаторе 7 продолжает оставаться равным пороговому напряжению ключа 5, то ключ открывается, и зарядка не происходит. При отключении нагрузки 8 отпирание ключа 5 проис- ходит в каждом полупериоде, чем обеспечивается стабилизация напряжения на конденсаторе 7.

Пороговый ключевой элемент (фиг.1) выполнен в виде комбинации тиристора и стабилитрона. В качестве порогового ключевого элемента может быть использован также динистор либо комбинация транзистора или тиристора с пороговой ключевой схемой. Если напряжение стабилизации превосходит Но

7 6 исторов 10 и 11. При использоваии сопрягающей цепочки RCT-типа диаазон стабилизации напряжения (в хеме фиг. 1) может быть расширен сторону больших нагрузок, если огласующий трансформатор выполнить асыщающимся при требуемом напря" енин стабилизации. Расширение диаазона токов на участке стабилизаи напряжения происходит вследствие еличения тока в RCT-цепи за счет еррopesонанса напряжений.

Экономический эффект от использоания предложенного устройства on" еделяется, главным образом, уменьением тепловыделения в источнике итания в режиме холостого хода, то облегчает тепловой режим аппаратуры и повышает надежность ее работы. Кроме того, в предложенной схеме один из пороговых ключевых элементов заменяется диодом, что снижает стоимость устройства в це" лом.

110598 минальное напряжение тиристора в, р с пороговом ключевом элементе 5, то н повышения рабочего напряжения ключа п можно дрбиться, вклюмая последова- .с тельно два или несколько тиристоров 5 в (фиг. 2). Резисторы 9 служат для с выравнивания напряжения между тирис- н .торами 10 и 11. Стабилитрон 12 ж определяет порог ключевого элемента. п

При неработающем ключе 5 диод 13 б ци .Мперт. Когда напряжение на ключе ув

5 достигает порога стабилизации ф стабилитрона 12, возникает ток в цепи резистора 14, стабилитрона 15 в (с низким пороговым уровнем) и в 15 р электроде управления тиристора 11. ш

Отпирание тиристора 11 приводит к и появлению тока в диоде 13, т.е. к ч отпиранию тиристора 10 и сквозному включению порогового ключа 5. Описан- 20 ная схема может служить также для резервирования тиристоров 10 и 11, поскольку ее работоспособность сохраняется при пробое любого из тиСоставитель Т. Добровольскис

Техред Т Дубинчак Корректор А. Тяско

Редактор А. Гулько

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

Заказ 5611/43 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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