Тиристорный преобразователь с защитой

 

ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ЗАЩИТОЙ, содержащий блок силовых тиристоров, выполненный по трехфазной моСтовой схеме, датчики проводимости силовых тиристоров, систему импульсно-фазового управления и блок отключения преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности тиристорного преобразователя, в него введены блок вспомогательных тиристоров, выполненный по трехфазной мостовой схеме, с собственным блоком нагрузки и с датчиками проводимости тиристоров, шесть элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ , два семивходовых элементаИ-НЕ , два селектора длительности импульсов , два элемента НЕ, ключевой элемент с размыкающим и замыкающим контактами и источник сигнала логической «1, а блок отключения преобразователя содержит автоматическнй выключатель на первичной стороне блока силовых тиристоров и блок управления его отключением, причем блок вспомогательных тиристоров подключен первичной стороной к тем же фазам напряжения питания, что и блок силовых тиристоров, а управляющие электроды вспомогательных тиристоров - к тем же выходам системы импульсно-фазового упр.чвлония, что и управляющие электроды силовых тиристоров, при этом выходы датчиков проводимости первых , вторых и третьих тиристоров катодной груп11 1 блоков сил()В1;1х и вспомогательных тиристороп подключены к соответствующим входам первого, второго и третьегч) элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ соответственно, а гл 1холы датчиков проводимости первых, вторых и третьих тирпсторон анодной группы блоков силовых II вспомогательных тиристоров подключены к соответствующим входам четвертого, пнюго и иччтого эле.ментов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выходы каждого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с i соответствующими входами первого и второго семиЕ ходо1Илх элементов Н НЕ. выхоСЛ ды которых соответственно черен первый и второй селекторы длитс-лыюсш импульсов с: ПОДКЛЮЧУ) к псрвому И второму )Х(дам блока управ.чения отключе(пем автоматического выключателя и соединены с соответствующими входами сйстемь имг ульснофазового у1 равлеппя, выход г ервого селектора длительности соединен с седьмым вхоо дом второго семивходоного элеме)та И--НЕ со через последовательно включенные первый элемент НЕ и размыка ощий контакт ключевого элемента, зам,1кающ 1Й контакт которого соединен с источником сигнала логичеел ской «I, а выход второго селектора длительности подключен к седьмому входу первого семивходового элемента И - НЕ через второй элемент НЕ.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3672161/24-07. (22) 13.! 2.83 (46) 23.07.85. Бюл. № 27 (72) Л. И. Цитович (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.314.632.621.925.4 (088.8) (56) Авторское свилетельство СССР № 1101990, кл. Н 02 Н 7/125, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 907677, кл. Н 02 Н 7/12, 1980. (54) (57) ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ЗАЩИТОЙ, содержащий блок силовых тиристоров, выполненный по трехфазной моСтовой схеме, датчики проводимости силовых тиристоров, систему импульсно-фазового управления н блок отключения преобразователя, отличающийся тем, что, с пелью повышения належности тиристорного преобразователя, в него введены блок вспомогательных тиристоров, выполненный по трехфазной мостовой схеме, с собственным блоком нагрузки и с датчиками проводимости тиристоров, шесть элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, два семивходовых элементаИ вЂ” HF, два селектора длительности импульсов, два элемента НЕ, ключевой элемент с размыкающим и замыкающим контактами н источник сигнала логической «1», а блок отключения преобразователя содержит автоматический выключатель на первичной стороне блока силовых тиристоров и блок управления его откл)очением, причем блок вспомогательных тиристоров подключен первичной стороной к тем же фазам напряжения питания, что и блок силовых тиристоров, а

„д! 1„„1169115

<5)> 4 Н 02 М 7/04; Н 02 Н 7/125 управляющие эл«ктр(>лы вспомогательных тиристоров — к тем же выхолам системы импульсно-фазового управл IIHH, что и управлякнпие электр«лы силовых тиристоров, при этом выходы датчиков проводимости первь>х, вторых и третьих тири T()p()B катодной группы блоков сил«(3>>)х и в«помогат(льных тири«тор«в II()fl>(aE<>««III,I к с<ютвегствующим вх<)лам перв«го, B)орого и третьего элементов РЛВ1-!ОЗНЛЧ1!О!.11) соотв«тств«нно, а I>l>lx()fll>l датчик<>в ир«в«димости первых. вторых и третьих тирист«ров ан<>дной группы блоков силовых и нси(>м<иат<льиых тири T<>f)()B иолклк>чены к с(н>тв«тствующим входам ч«тв«рт«п>, иит«г<> It II «стоп> э)3ементов РЛВ1!ОЗ! !ЛЧ1!ОСТЬ, вых(>ды каждого элем«нта РЛ В НО.!!!А(!1!ОСТЬ ((>«динен ы с сООтв(т TI>vl<)IIEIIM>I входами <(<. рв()г«и ElToporo с«M!II>x(>;I()l)llx эл M(нт«н 11 1f!., выходы к<>f<)f)l,lx с««твстств(шн> ч«р<:3 н«рный и втОрОИ с«л«кт«ры длит(л <,>3<>«! и им )<ул ьсов подклк)ч(:><ь! к ll(..-!)B«ì) и Вт«р«му вх(>дам блока упранл«ния Отключени«м <3()т<>л(ати<3«ского

ВЫКЛ<ОЧЯТЕЛЯ И С«С Д)<3((ИЫ С (О()Т33(ТСТЕ)) Ющими ВХОлами <<За<>!)«т» сист«мьl им(!) льсно- фазового управа«нии, 3)ых«д первого селектора длительности соединен с с«лысым вхо дом второго семивходоного элем«нта И вЂ”.-НЕ через последовательно вклк>ченные первый элемент НЕ и размыкающий контакт ключевого элемента, замыка Ощий контакт которого соединен с источником сигнала логиче- ской «1», а выхол второго селектора длительности подключен к седьмому входу первого семивходового элемента И вЂ” НЕ через второй элемент НЕ.

1169115

10

Устройство относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для использования в системах управления технологическими процессами.

Целью изобретения является повышение надежности тиристорного преобразователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема тиристорного преобразователя (ТП) с защитой; на фиг. 2 — функциональная схема блока диагностики; на фиг. За — функциональная схема фазосдвигающего блока каждой фазы СИФУ; на фиг. 3б и в — варианты выполнения датчиков проводимости на оптроне и датчике тока соответственно; на фиг. Зг — схема выполнения блока управления отключением автоматического выключателя; нз фиг. 4 и 5 — временные диаграммы сигналов элементов преобразователя.

В состав ТП (фиг. 1) входят мостовая двухфазная схема силовых тиристоров 1 — 6 с датчиками 7 и 12 проводимости, вспомогательная мостовая трехфазная схема, содержащая тиристоры 13 — 18, с датчиками 19—

24 проводимости, блоки нагрузки силовой

25 и вспомогательной 26 мостовых трехфазных схем, автоматический выключатель 27 и блок 28 управления его отключением, система импульсно-фазового управления (СИФУ) 29 с входом 30 для подключения источника сигнала управления (Т) и входные клеммы ЗАПРЕТ 31 и 32, выходные клеммы

33 СИФУ для подключения к управляющим электродам тиристоров силовой и вспомогательной мостовых трехфазных схем, блок 34 с входными 35 — 46 и выходными 47 и 48 клеммами, содержащий (фиг. 2) элементы

РАВНОЗНАЧНОСТЬ 49 — 54, семивходовые элементы И вЂ” НЕ 55 и 56, элементы НЕ 57 и

58 селекторы 59 и 60 длительности импульсов, ключевой элемент 61 с размыкающим и замыкающим контактами, клемму 62 для подключения источника сигнала логической «1».

Связь выходов 33 СИФУ 29 с управляющими электродами тиристоров 1 — 12 на фиг. 1 не показана с целью упрощения функциональной схемы ТП.

Структура СИФУ 29 (фиг. За) предполагает наличие для каждой фазы фазосдвигающего устройства с формирователем 63 импульсов элемента ЗАПРЕТ 64, импульсного трансформатора 65, элемента ИЛИ 66 с входами 31 и 32. Вторичные обмотки трансформатора 65 через диоды подключаются к управляющим электродам соответствующих тиристоров (например, 1 и 13) силовой и вспомогательных схем ТП. Наличие сигнала логической «1» на одном из входов 31 и 32 элемента ИЛИ 66 приводит к формированию на его выходе напряжения логической «1», что обеспечивает нулевой уровень сигнала на выходе элемента ЗАПРЕТ 64 независимо

40 от величины сигнала на выходе блока 63 (СИФУ и формирователя импульсов фазы).

Датчики проводимости 7 — 12 и 19 — 24, тиристоров могут быть реализованы на оптро не 67 (фиг. Зб) с диодом 68 и резисторами

69 и 70 либо на базе датчика тока (фиг. Зв) с шунтом 71 и усилителем 72. На фиг. 1 они изображены в виде блоков, подключенных параллельно тиристорам. Когда силовой или вспомогательный тиристоры находятся в открытом состоянии, выходной сигнал датчика проводимости соответствует уровню логической «1», а когда тиристор закрыт— логическому «О».

Блок 28 (фиг. 1) содержит реле с обмотками 73 и 74 (фиг. Зг). При наличии сигнала логической «!» хотя бы на одном нз входов 75 и 76 блока 28 автомат 27 (фиг. 1) размыкается (логическая функция ИЛИ) .

Выходной сигнал элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 49 — 54 (фиг. 2) соответствует уровню логической «1», если на их входах знаки (уровни) сигналов совпадают. Если уровни воздействии на входах (35,36), (37, 38),(39, 40), (41, 42), (43,44), (45, 46) не совпадают (логическая «!» и логический «О»), то выходной сигнал блоков 49 — 54 равен нулю.

Элементы 55 и 56 реализуют функцию

И вЂ” НЕ, т е. если хотя бы на одном из их входов сигнал равен логическому «О», выходное напряжение блоков 55 и 56.равно логической «1». Элементы 57 и 58 формируют на выходе сигнал логической «1», если их входной сигнал равен нулю.

Выходной сигнал селекторов 59 и 60 длительности импульсов равен логической

«1» только в том случае, когда длительность импульса на входе превышает заранее выбранную величину. Если длительность импуль сов на выходе блоков 55 и 56 меньше некоторой заданной величины, сигнал на выходе элементов 59 и 60 равен нулю.

На фиг. 1 — 4 обозначены 9 (t) — Ч > f4)— сигналы с выходов элементов 7 — 60 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Тиристоры 1 — 6 образуют силовую трехфазную схему выпрямления напряжений сети \ (t), Vg(t), Vc (t). Группа тиристоров

13 — 18 составляет вспомогательную маломощную мостовую схему, конфигурация которой полностью соответствует силовой мостовой схеме ТП.

Тиристоры (1 и 13), (3 и 15), (5 и 17), (6 и 18), (2 и 14) и (4 и 16) управляются синхронно от СНФЦ 29, которая преобразует сигнал X(t) (клемма 30) и импульсы управления тиристорами, положение кото рых во времени по отношению к направлениям Vz(t), V (t), Va.(t) зависит от уровня управляющего воздействия X(t) ТП.

1169115

Тогда в случае к.з. в цепи одного из этих вентилей в соответствующем мосте появится «кратная» неисправность, в результате которой на выходе одного из элементов

49 или 51 — 54 появится сигнал логического

«О». В результате произойдет срабатывание выключателя 27.

Если неработоспособным окажется один из датчиков проводимости тиристоров (неуправляемое состояние «О» или «1»), то защита преобразователя также сработает максимум за время, которое ограничено точками

1 — 3 — 5 — 1 (фиг. 4 б — р).

Защита ТП реагирует также и на неработоспособность любого из вентилей или датчиков проводимости вспомогательного мостаДля перевода схемы блока 34 (фиг. 1 и 2) в исходное состояние необходимо ключ

61 перевести в положение, при котором его замыкающий контакт замыкается.

В этом случае на выходе блока 34 формируется сигнал логического «О» (на его 20 входах сигналы логической «1», так как после ремонта все элементы схемы исправны), который приводит к появлению сигнала логической «1» на выходе элемента 58 и переключению элемента 55 в нулевое состояние, а элемента 57 — в единичное. При возврате ключа 61 в исходное состояние схема готова к контролю состояний элементов силового моста ТП.

Учитывая, что узел защиты (диагностирования) состояний вентилей ТП функционирует на базе логической обработки информации, он обладает высоким быстродействием, ограничивающимся на практике динамическими параметрами датчиков проводимости.

Следует отметить также повышенную помехоустойчивость блока 34, так как при обработке первичной информации с датчиков проводимости тиристоров используется алгоритм типа РАВНОЗНАЧНОСТЬ, исключающий необходимость в использовании элементов памяти (триггеров), обладающих низкой помехоустойчивостью, в частности к сигналам импульсных помех со стороны питающего напряжения.

Селекторы 59 и 60 длительности импульсов (фиг. 2) введены в схему ТП для исключения ложных срабатываний блока 34.

Последнее является результатом неидентичности параметров датчиков проводимости и самих тиристоров основного и вспомогательных мостов.

Предположим, что сигналы Ч „(t) (фиг. 5а) и Ч э (Ф) (фиг. 5б) на выходе дат чиков 7 и 19 (фиг. 1) достигают минимального уровня (мин «1») логической «1» в разное время из-за неидентичности своих характеристик.

Тогда на выходе блока 50 (фиг. 2) будут наблюдаться «провалы» напряжения

У (t) (фиг. 5в) длительностью At, а на выходе элемента 55 — импульсы логической «1» (фиг. 5г), которые приводят к ложному отключению схему ТП.

При появлении сигнала 9N (t) селектор

59 (фиг. 2) переходит в единичное состояние только в том случае, если длительность импульса Ч ю (t) не менее чем t д1" Т(фиг.

5г, д), т.е. только тогда, когда сигнал ding(t) является с достаточной степенью достоверности не следствием разброса параметров элементов схемы, а результатом ее неработоспособности.

1169115

11б9115

У 2®

У2Ю(Е)

У7(t.) йу®

У8 (Е) 20

1169115 фиг З а а б

0 б

Z 0

E жО

30 и

О 0

J7 0

НО

0 О

"а

Р О фиг г7

116911ф

Редактор А. Сабо

Элиан 4626/51

Составитель О. Мещерякова

Техред И. Верес Корректор В. Синицкая

Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениА и открытнА

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патенте, г. Ужгород, ул. Проектная, 4