Устройство для защиты тиристоров компенсатора реактивной мощности

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к средствам защиты полупроводниковых преобразователей, содержащих тиристорно-реакторные компенсаторы реактивной мощности. Цель изобретения - повып1ение надежности статических преобразователей путем сокращения среднего времени восстановления работоспособности за счет селективного определения отказавшего тиристора и характера его отказа. При коротком замыкании одного из тиристоро. например тиристора 3, на выходе элемента И 13 с приходом импульса с датчика К) нерехода напряжения через нуль появтся кратковременный сигнал «Логическая 1. Срабатывают триггеры 17 и 35 и включаются индикатор 19 неисг1равно1 О тиристора 3 и индикатор 38 «Короткое замыкание. При потере унравляемост 1, нагцшмер, тиpиcт(J ром 3 на выходе э. 1емента И 5 с гцтиходом импульса с датчика 9 перехода напряжения через нуль появится кратковременны си1 Иосле срабатывания нал «Логическая триггеров 17 и 34 вк.чючатся индикатор 19 неисправного тиристора 3 и индикато) 37 «Потеря управляемости. Ири исчезновении импульса управления, например, на тиристоре 3 срабатываютриггеры 17 и 36 и включаются индикатор 19 неисправного тиристора 3 и индикатор 39 «Исчезновение импульса . 5 ил. у (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1406684

4 н 02 н 7/io

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ) : д

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ И(а., 1;,;; .;, „ (21 ) 4176079/24-07 (22) 06.01.87 (46) 30.06.88. Бюл. № 24 (71 ) Научно- исследовател ьски й, проектноконструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (72) В. М. Трошкин и С. В. Абудеев (53) 621.316.925.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1164819, кл. Н 02 Н 7/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1065994, кл. Н 02 Н 7/1О, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТИРИСТОРОВ КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВной мощности (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к средствам защиты полупроводниковых преобразователей, содержащих тиристорно- реакторные ком пенсаторы реактивной мощности. Цель изобретения— повышение надежности статических преобразователей путем сокращения среднего времени восстановления работоспособности за счет селективного определения отказавп>е>(> тиристора и характера (ro отказа. Прп коротком замыкании одного из тиристоров, например тиристора 3, на выходе элеменг;>

И 13 с приходом импульса с датчика i0 перехода напряжения через нуль появи1(я кратковременный сигнал « (огическая 1».

Срабатывают триггеры 17 и 35 и включан>тся индикатор 19 неисправ>н>го тиристора 3 и индикатор 38 «Короткое замыкание». При потере уllp38ëÿåìî(:T», например, тирис го ром 3 на выходе элемента И 5 с приходом импульса с датчика 9 перехода напряжения через нуль появится кратковременный сигнал «1огическая 1». После срабатывания триггеров 17 и 34 включатся индикатор 19 неисправного тиристора 3 и индикатор 37

«Потеря управляемости». Г1ри исчезновении импульса управления, например, на тиристоре 3 срабатываю триггеры 17 и 36 и вклк>чаются индикатор 19 неисправного тиристора 3 и индикатор 39 «Исчезновение импульса». 5 ил.

1406684

1! <Об(>(Г(нис Оти()сит си к э.тект()отсхнике, ч;3стио(TII к за!ците полупроводниковых прс(н (1;!.<О)3))1с.lей, «Одержащих тиристорнорс,!кторные кочпенсаторы реактивной мощ-!

«)СTIt.

1((,ll изобретения повышение надежI<" I> t I >! Гич<.< я t релис > Вречени восстанов.!cIi>I>I p!i(><> I (>t li0t Обности:3а счеT селс ктиВИОГО

<>!!р(ц.!с)!ВH Огказавшсго тиристора и харак,(Р;! t>t <> (>lh< )З».

1Iа фи!. 1 !!ривсдеиа структурная схема !!рсдла! устройства для защиты тири I()poH кол(!!(нсатора реактивной мощ)!<>с I H, H.! ) fit . 2 5 диаграмм ы напряжений, !!<)Исияницие работу устройства (U! (;„)!Впряжения иа Выходах соответстbt н>щи. элечентов) . t p >й< гв<> со,t(()< и Г датчики 1 и 2 тока, )<К IH> !С;!НЫС II<><,ЦДОВ;)ГЕЛЬНО В СИЛОВЫЕ

Ilt l»I с(»>. )3(!с Ht lit!(> I Hpèt"IOров 3 и 4, соедин())>!И.л Ht >,()«>lllo-llHo, элементы И 5 и I IIC pt3> T<)pbtx через элементы

i If . 7 и ?(иодключ<:иы соответственно к выxt> (ii»1 t lIHèH(>B и 2 тока, .(атчики 9 и 10

II(.1)tl(i 1 Ho тиристорно-реактор н Ом у коч!! )!с,)тору, Вых<>.)ы которых (oåäèíåíû

I()ы ч и E3x<> IBM H эл(: ментов И 5 H 6, coI1!ill)IC 3pd)3<. (()OpM«Торы 1 I H !2, )3XOC(f>l к торы. полк.)н>чсны к цепям уllpdt3.tåHHH, <>< !<с Г(1 В нн > t H!»IOTupoB 3 и 4, э tt. MetIT) t

< 13 и 1-(, lit pHblt !)ло.(ы ног<>рых соединены

>Ы«>,),IMH С н>гB(ГСГBBIIH<) ())Т )Иков И 2

><)<>р!)(В;<> !ы л(ментов И 13 и (4

il<> 1;.;)О:!с)!) h в!.!лод)311 соответстт)ецио дат<ик<)и l(! и,3 It(p(xt)T.I(i(tt ftгы !1, IИ 15 и 16, IicðâûB Входы

hC) l < >Pi>l Х <. <)(, (H !It H Ы (ВЫЛО,id Ì И < ООТ В(1 СТВ(. HIl() a, 1t. ч<. HT ОВ ! ) и (), ВтОРы(. Bxo, (bt э. 1(чен-!

<>H 11, !11 15 и 16 )1<>дклн)чеиы к Bbtxo;taM

t t)<>: и(Г IHC lit!<),it Mo!troB И 13 и 14, риггсры 17 и !?(, Вхо lbl которых СO(. .(HtI ttt t С ВЫx(> t;IXI II <н> t f3t )СТI элс ч< )1 ГOI3 11.1И 15

1(, и txt>:!ы t p«t I t p(>t< 17 и 18 подключсиы к индик; (1)>л) 19 и 20 неисправности> элсч II I û 11 21 и 2>2, II(рвыс вхо(ы которых сое !иис )ы с .<ыходами ((><>T«t TC TBt IIII<) соглаt t н >ll!H х Г(><3)!с(1)О()м HT(>pof3 I 1 и I, е)торы(. 3 X(>,1Ы > it. Л! < 1! < >!3 ) 1 1 И 2 IO.l к )<ь)ло,т,>1! с<>от«t !к i IВ(>IH(> э,!сг)си ГОВ III. >1 и 7, элечсtI I bt 11 23 и 24, Ilt рвыс В.(оды котор)>, t ()е I ИII(Иbl С ВыходачИ СОО I В(Tt 1 Веtlflо ,tI3 9 и (3 !1<. p(ил<1 н а и() яжсни я ч(()(3

)Л, Ь, Ht)IXC> I> l э,lt M Hl<)B И 23. И 24 по lh.:þ It ll bl К 1 P(1 HH Л) В > ОД<1 Ч O<)OT13t Т(. ТВ> Il)IO Э, >(—

»It tI l >H 1,(! >1 1 ) и 6, форчировате,tH 2)5) и 26

))Р<>КИЛ И)1!)Л, l<>t <>H< ВХОДЫ hOÃOPI I.. С(>СЛИ-! >< ll bi < > ЛI И С()t> В(! t Г)3(. и I!О <>Лt I< )i ГО)3

11 и,;<)>!ЛО li> <(1орл)и()ОВат(.<с и ",) >l 26

i<>КИ(>>1)II i Ibt <>B Il<:,!< >НЭЧ(lll>1 h > Pt HH v)

xt>.((<л) . <><>I lit > < 1 i<(i<> ->Г)< 11(нто)3 1! > и t>,, ><,! > tilt p;>I3;; l t, i1t > I) 28 III i> < >oh>< x tt (tll x, ьсoB, I tk>l h(>! (>(>!>1 СОС,1И l>t li Ы t k1,!)!" н>!Иих IР )нсфОРчlil(>P()l3

11 и 12, выходы формирователей 27 и 28 широких импульсов через соответственно элементы НЕ 29 и 30 подключены к вторым входам элементов И 23 и 24, элементы ИЛИ

31 33, первые входы которых соединены с выходами соответственно элементов И 6, 14 и 24, вторые входы элементов ИЛИ 31—

33 подключены к выходам соответственно элеменпгов И 5, 13 и 23, триггеры 34 — 36, входы которых соединены с выходами соот1р ветственно элементов ИЛИ 31 — 33, выходы триггеров 34 — 36 подключены соответственно к индикатору 37 «Потеря управляемости», индикатору 38 «Короткое замыкание», индикатору 39 «Исчезновение импульса».

Датчики 9 и 10 перехода напряжения через нуль представляют собой формирователи узкого прямоугольного импульса, формирующегося в момент перехода кривой напряжения через нуль, причем датчик 9 формирует импульс только в момент смены полярности напряжения (.т с положительной на отрицательную, а датчик 10 — в момент смены полярности напряжения (>А» с отрицательной на положительную.

Формирователи 25 28 широких импульсов формируют из узкого импульса прямоугольныее и мп y „тьсы дл ител ьнocтью Т!2, где

Т период напряжения U(>.

Вход «Пуск -стоп» предназначен для подачи перед íà Id.loM работы компенсирую>цего устройства кратковременного сигнала

«1» на входы триггеров 17, 18, 34 — 36 для их

t t TdtfoBxH в исходное состояние (на выходе григгеров — сигнал «О»), при котором индикагоры 19, 20, 37 -39 не включены.

Режим нормальной работы (фиг. 2! тири торно-реакторного компенсатора реактивной мощности характеризуется обязательным наличием тока через один из тиристоров цри переходе подводимого к компенсатору напряжения через нуль. При смене поляр>!Ос!и iiH»pH.кения U> с положительной на

)трицагельную В момент перехода кривой

4р иапря кения через нуль включен тиристор 3, 1иристор 4 не включен. При смене полярности напряжения с отрицательной на по.!Ожительную в момент перехода кривой на)!ряжения через нуль включен тиристор 4 (тиристор 3 не вклн)чен!. Контроль за на4,!и !ие.,т тока через тиристоры 3 и 4 осуществ,!Иегся датчиками 1 и 2 тока: при протекании тока через тиристор на выходе датчика тока сигнал «1». При нормальной работе тиристоров на Выходах элементов И 5, 6, 13, 14, 23, 24, элементов ИЛИ 15, 16, 31 — 33 и тригt tpoB 17, 18, 34--36 сохраняется сигнал «О».

Индикаторы !9, 20, 37 — 39 не включены.

ГIри короткоч зачыкании (фиг. 3) одного из тиристоров, например тиристора 3, ток ч(срсз tI(t.<) и сигнал «1» иа выходе датчика 1

< >!.;1 ()у,)VT бо зсе J I H Tt й работе, поэтол)л на выходе элемента И 13 с;!риходом импульса с датчика 10 перехода иаирH кения (? » через нуль появится кратко! 4063 (54

ФОР.>1(1.1<) u:P<,, Ни. < з вр(. st«ни ыи с иГна.! « l >>, KoTophl H чер(. 3».lt мент ИЛИ 15 приведет к срабатыванию (появлению на выходе сигна.(а «!») трип еры 17, а через»лемент ИЛИ 32 — к срябятывяник> триггера 35. На выходах других элементов И сохранится сигнал «О». После срабатывания триггеров 17 и. 35 включается индикатор 19 неисправного тиристора 3 и индикатор 38 «Короткое замыкание». Гlри коротком замыкании тиристора 3 вклн)ченный встречно-параллельно тиристор 4 не включится из-за отсутствия прямого ныпряжения анод - катод, и на выходе датчика 2 тока будет сигнал «О», на выходе эл(мента

НЕ 7 — «0». Г1ри этом связь с выхода элемента НЕ 7 на вход элемента И 22 обеспечивает блокировку прохождения импульса с согласуюц(его трансформатора 12 Н;1 формирователь 26. I(:1 с..мым при коротком замыкании тиристор,(,3 предупрежда(зся

«ложное» сj!d()3TE Iftd(0лирую(цего потерю управляемости < (t ð Ho Tt)РО»3 4.

1 (ри I IOT((« «If j>if ft. I sl«>>(ост>3 (фи! . 4 (, Hiiпример. тири«тором 3 он Нс phëèTHHåòñÿ и (ц Ilpol)0д(3) ток. (.л(.(овят«ль:(о, иы В Ixo1« .1iITЧИКЫ T<)Ki1 <),1(S « 13(If 3.1 «(j», H HH Hf!XO,(С элемент 3 1!Е > «! >, Tilh кык тир(!(гор 4

l3»Т0Г МОМ«HI ВР«МЕНИ НЕ ВК,(К)ЧЕН, h > !3(,(Х0,1(. .(ятчикы 2 10hd fff IIH, I "(>», Ия Выходе

=>лемен Гы fll . 8 li, «OOTB«T«) B«Hi«>, !(;> второ. l вхо,((»,1«M«((тH 11 21 сигнал «. . (л«(овы

) t. . I hi<(>, И и И> г(1 (((01,(а« ) i0111(., 0 i f>l)H«фо())атор;1 11 ч(р(< -)лемеiff 11 21 сгу 25 iëèò«ëüHO(ти lt»

П 0(. Т > I I it Т н ы », 1(>1 «« Т И 5>. 1 I B В Ы х Оде э,". (1(I I T H ! 1 ) « f1 p H XO t<> i«I И,E l f >> .1 l>C B С дЫТ I it h (i . I ll(pt xo,(ы напряж:IIIIÿ !«рез нул(, 1!Оявится кр(иковрем«нный «и(ii«i.l «1», который ч(p(. з».ltм< нт И, 111 !5 Приведет к срабатыванию три(с(ры 17,;1 ч< р»< элемент И (11 31 к ср)быгыв>)нин; ри. геры 34. Н» Bl>lходых (1>уГ и «». I«м(I(10K 1 < Ох();1!(итси <. иГны, «!)> Io«,(е срабы1ывыиия Iðèããåpîâ 7 и, 54 Вклн>чятt SI И1!.ТИК(1 10>) > H«

ГирИ("Г:)р 3 10ж(I I ВК, IIOHИ Гься И Il f)fl наличии l ll f)iid. IHK>IH«ãо имихльсы и (и),10жит«.!И<;0(0 и <ир>::sh«llfl53 li: «сли при этом

Вклк>чен (0 к;;>.l t коротким замыкыни«м

l H () lit Tt) f) 4 ((ри > 0" <. иl IIB.I <«t)», по(т>13(310и(ии с fli lходы».((м«нгы liE 8 на вход элс;1«н.(;1 И ) I, <) 103(и()х «1 ИГ>охож.((. ни(их< Г!ул ьсii с «ОГ, I«lг; K)lift (Трансформаторы ! Ия форх<ировыт(ль 25. тем самым исключая ..(Ожif0(> p;Ii>d < ыиыние кана,(а, контролиj>«K>III(> по<«рн> управляемости тири«тором 3.

11piI,с («<но!и нии им(;ульсы t правления (фи(5(, и;(прим(р. H;) тири торс, 3 отс> Т«Тhó«i имlfó,lь«< H Bых<>.ц (01,, lñó(0!ff«10 трянсфо(>м;>г<>р;I 11, (ири(10p,5 н«Bh,lloчается и не

ll f>0 B0Д 13 Т TOK

Ны выходе дdT lith(i тока и на Выход« формирователя 27 присут(тихет сигlldл «<(!», а ны Выходе элемента НЕ) 29 — сигнал «1».

Ны выходе элемента И 23 с приходом импульсi) с даT÷èêа 9 персxîdà напряж(ния через нуль появляется кратковременный сигH;lë

«!», Который через элемеHT И. IИ 15 Приводит к срабатыванию триггера 17, я через элеменг И,(1И 33 — к срабатыв,)ник> триггеры 36. На выходых дрхгих элементов 11

10 сохр )HsfcT053 сигнал «О». По(ле срабатывания триггеров 17 и 36 включаются индикатор I!3 неисправного тиристора 3 и индикатор 39

«Исчезновение импульса».

Таким образом, обеспечивается сел«ктивное определение отказавшего тиристоры и характера его отказа, сокращается среднее время восстановления преобр.(:<оват«л53, с.(еДО В Ы Т Е. I h H 0, 11(!3 hf Ц ((1 «! (Hi И <1,(<. + 1: ОС Г Ь it f) ((> I ) разователей.

Устройство,(,IH:<ыщиTtl (ирис г(рои (,ом

l l« и(ЫТГ) Р)! РЕЫКЗ И и!<Ой !101(i !f0< ГИ, СО, 1(Р ж;)щее первый и второи .(ыт

ЗНЫЧЕННЫЕ ДЛЯ ВК (Н;Ч 1;ИЯ и «и, ОВХ K) .(сlll> первого и втор >г< и., !!«; р >и ком(! H(. iи >р,i

P«dK > иВной,"1<>(цно«"! I<, (О((и ft ill! <» «В«"! Р(! но-иы; ы,l.f«ëld <.. И«РВ. . II It и -)ë(м(н!(ы

11, (;«pBBI(В, .(ы к« f I((>. Ilt (>«,11,и«HI с и ix0д !мll (00(ветств> OH,èx HBò (и(>В foh;3, Ilt рьы(! ,1i! Г l(1!«!!<. !)ЕХОД(1 К«1(!Я !t Р< < > .!Ь, !

>! < > 3 H X<> «

1(срв<ио элементы 11, первый и ВГО! >и,ог.(;1

СУI<>iliilt Tj),ilf«g)OP%<;)TOPI!, В 0,1: КО;<)Р<,I

И, «ДИЫЗНЫЧЕН >I Д, IS! «>(ДИИ«flit)i t ll(. Н>(МИ

3» управления соот!3«тствун)(цих т!lp(1(торов, Гf)t. ТИИ И l(ГB(>pThlll », it. 1«. . < I>l (1, ll(рв1 KOTOPhlХ ПОДI .IК) 1(>HE>l K Bt>l>:<)ДЫХ1 С<)01 ветственно H pBO(о и Bi, нервыи и второй э. It м(и ы 11, 111, II(рвы

40 входы которых (Оединены t Выходами (Ооз

В«Т< Гв«нно перво(.о и Втор<эго «,1(ментов 11.

ВТОРЫЕ BX 0 (I>l IIO;I h. Н) 1«н Ь(К <l X<);I H >1 СО«) Гв«тствеHHo трет(егo li ч(тB(piîãî э,i(м Hт«В

И, П pBt>I H И В l орои TpHI I еpl>I, BX(> i!>I h(>10(> ь(х со(,IIIEIQ(fы с выx0;j;l м г.,:«>,!ы (ри(—

Г(POÂ ПОЛК. К)Чt ИЫ k (ООГВ<. !С Ц . Н>IЦИЗI IIII Iикаторям неисправности, (»1.(u>«1!<)«t! < 0.< т«м, что, с цельк> IEoBI IIII«HIISI иы 1(ж(«>«(и IIx ft u сокращения ср»(и«го Вр(м«Ill! I><)t (Г;)новл(E333s3 работоспособно«TII: 3 t lt>T t <., It I llBHOI O определения Отказявшсго тирис горii и рактеря еt 0 отказа, дОПО.IHI31(X lI,IIO и ц,((III I вто!)ой датчик п«рсхо.ыl ll;ilip)l,!.«II(IS(! I)L <

НХХЗI ИЯГЫй,

5 фоf) >I IIÐÎÂ 3) f. . I и I!I иРOkil. «и >1!(х Г> lи <>!3, т Р< Г I! и и четв«ртыи эл(менты НЕ., Tf)t Tft tt. i«i tt f» I 1(I, ПЯТЫИ э. Iем HTьl И, 111, pt. 11(> ГЫII, пятый триггеры, ин;(ик;(т< р «!10Г(ря III!>

1406684

Ь1П

0,1 2

V2V

" 28

" 29 зп 12З

U2>

U2

U1Ç

019

От

5 ляемости», индикатор «Короткое замыкание» индикатор «Исчезновение импульса», причем второй вход второго элемента И подключен к выходу второго датчика перехода напряжения через нуль, первый и второй элементы И снабжены дополнительными входами, подключенными к выходам соответственно первого и второго формирователей широких импульсов, вторые входы третьего и четвертого элементов И соединены с выходами соответственно второго и первого 1р дагчиков перехода напряжения через нуль, первый и второй элементы ИЛИ снабжены дополнительными входами, подключенными к выходам соответственно седьмого и восьмого элементов И, при этом первые входы пятого и шестого элементов И соединены 15 с выходами соответственно первого и второго согласующих трансформаторов, а их вторые входы подключены к выходам соответственно второго и первого элементов НЕ, входы первого и второго формирователей широких импульсов соединены с выходами соответст 8

021

22

Uã5 гя 1 5 1Ю

V 15

У, 6 венно пятого и шестого элементов И, первые входы седьмого и восьмого элементов И подключены через третий и четвертый элементы

НЕ к выходам соответственно третьего и четвертого формирователей широких импульсов, вторые входы соединены с выходами соответственно первого и второго датчиков перехода напряжения через нуль, входы третьего и четвертого формирователей широких импульсов подключены к выходам соответственно первого и второго согласующих трансформаторов, первые входы третьего, четвертого, пятого элементов ИЛИ соединены с выходами соответственно второго, четверто-го, восьмого элементов И, вторые входы подключены к выходам соответственно первого, третьего, седьмого элементов И, а выходы соединены с входами соответственно третьего, четвертого, пятого триггеров, выходы которых подключены соответственно к индикатору «Потеря управляемости», индикатору «Короткое замыкание», индикатору

«Исчезновение импульса>.

1406684

Ъ

Диг 3 и, 1

Вык б б

d Лг

Воях РИ2

Вых РИ1

Р г

Ув

1111

1112 27 12в

2Ю

UJî

112 1 21

01 г

V13

Vi4

Оу ив

U21 22

V2S

1126

Уб

116

u15

5 П

Г::: 1 й

I 406684 11

Ur2 27 za

UZ<1 зп

23

Uzy

V1

V2

15 19 17 8 zr

022

25 26 5

Ug

Vrg 1b

Йиг. 5 (ти>ставитедь (1 Мещерякова

Р<дакт<>р М, 11< тр<>в,< Текред И. Bcl>< > Корректор 0 Кравцов;>

Заказ 32(1>,49 Тираж (>50 I1одписш>е

В11111111И Г<>суд<>рственно>о > <»1>« < (:(;(:Р II<> д .>а>я илооретений и открытий

1 I 3<>35, Москва,,>К 35, Р« и>< к<>я наб., д. 4 5> (1р<>и <в<>тс> в< нн >-но>игра<1>ич< скос»1><,<прияти<к < . .Ужгород. i.> 11ро< ктния, 4