Тиристорный преобразователь с защитой

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и автоматизированному электроприводу, и может быть использовано для питания электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов. Целью изобретения является снижение габаритов и упрощение устройства. Цель достигается тем, что формирователь импульсов 5 соединен со входами усилителей 17-19 управляющих импульсов тиристоров системы импульсно-фазового управления 7, выходы которых подключены к управляющим электродам тиристоров 23,25,27,30,32,34, аноды которых подключены к фазе 35 двигателя 36. При аварийных режимах происходит срабатывание порогового элемента 4, который подает импульс на вход формирователя импульсов 5, с выхода которого через усилители 17-19 поступает сигнал на управляющие электроды тиристоров 23,25,27,30,32,34, анодами подключенных к фазе 35 электродвигателя 36, в результате чего происходит шунтирование фазы 35, предотвращающее выход из строя электродвигателя 36. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ 27 А1 (50 4 Н 02 Н 7 08 7/10 3/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4205328/24-07 (22) 02.03,87 (46) 23.11.89. Бюл. к- 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) М.И.Альтшуллер, В.В.Горчаков, В.А.Каширский, В,Л,Саевич и А.А.Сущенцов (53) 62).316.925 (088,8) (56) Глух F.,È., Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей,—

М.: Энергоиздат, 1982, с. 49.

Авторское свидетельство СССР

Р 1314413, кл . Н 02 Н 7/08, 1985.

2 (54) ТНРИСТОРН11Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С ЗИ1ИТОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и автоматизированнему электроприводу, и может быть использовано для питания электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов, Целью изобретения является снижение габаритов и упрощение устройства. Цель достигается тем, что формирователь импульсов 5 соединен с входами усилителей 17-19 управляющих импульсов тиристоров системы импульсно-фазового управле1524127 ння 7 ° выводы которых подключены к управляющим электродам тйристоров 23, 2$ 27, 30, 32, 34, аноды которых подключены к фазе 35 двигателя 36.

При аварийных режимах происходит срабатывание порогового элемента 4, который подает импульс на вход формирователя импульсов 5, с выхода котоИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и автоматизированному электроприводу, и может быть использовано для питания электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов.

Целью изобретения являются снижение габаритов и упрощение устройства, На чертеже представлена схема тиристорного преобразователя, К трехфазной сети через токоограничивающие реакторы 1 и датчик 2 тока подключен реверсивный тиристорный мост 3, датчик 2 тока подключен к пороговому элементу 4, выход которого подключ .н к формирователю 5 импульсов, между формирователем 5 импульсов, ключом 6 защиты и системой 7 импульсно-фазового управления имеются связи, в которых используются разделительные диоды 8-13, системы импульсно-фазового управления содержат управляющий орган )4, входом подключенный к пороговому элементу

4, ключ 15 логики "Вперед" и ключ

16 логики "Назад", связанные выходами со входами усилителей управляющих импульсов тиристоров 17-22, Выходы усилителей управляющих импульсов тиристоров 17-22 подключены к управляющим электродам тиристоров

23-34 реверсивного тиристорного моста 3, выход которого подключен к фазе 35 электродвигателя 36. Число реверсивных тиристорных мостов и систем импульсно-фазового управления определяется числом фаз электродви- гателя.

Устройство работает следующим образом.

Когда ток в цепи питания тиристорного моста 3 превысит значение уставки срабатывания порогового элемента 4, то на выходах порогового элемента 4 появляется сигнал, кото15

55 рого через усилители 17-19 поступает сигнал на управляющие электроды тиристоров 23, 25, 27, 30, 32 и 34, анодами подключенных к фазе 35 электродвигателя 36, в результате чего происходит шунтирование фазы 35, предотвращающее выход из строя электродвигателя 36. 1 ил ° рый подается в систему 7 импульснофазового управления на вход управлялцего органа 14 для включения сеточной защиты и на вход формирователя 5 импульсов, Формирователь

5 импульсов формирует на выходе импульс длительностью 10-15 мс, который поступает через диод 8 на вход ключа 6 защиты, а через диоды 9-11 на входы усилителей 17-19 импульсов, Э а с выхода ключа 6 защиты через диоды 12 и 13 импульс напряжения по-. ступает на ключи "Вперед" 15 и "Назад" 16 узла логики СИФУ. Оба ключа открываются и дают разрешение на прохождение управляющих импульсов на тиристоры обоих комплектов тиристорного моста 3.

Управляющие импульсы поступают с выходов усилителей 17-19 импульсов на тиристоры 23, 25 и 27 комплекта вентилей "Вперед и на тиристоры 30, 32 и 34 комплекта вентилей "Назад".

До наступления аварийного режима, например при работе комплекта "Вперед 1, были открыты тиристоры 23 и

28, В момент аварии дополнительно открывается тиристор 30.

По цепи фаза С вЂ” тиристор 28— тиристор 30 — фаза А происхо|ит замыкание питающей сети, т.е. прекращается поступление энергии из сети, а обмотка электродвигателя шунтируется ранее работавшим тиристором

28 и тиристором 30, Ток в обмотке электродвигателя начинает плавно спадать по шунтирующей цепи.

Управляющий орган системы импульсно-фазового управления в это время по выходному сигналу порогового устройства переводит углы отпирания тиристоров в1 необходимые для мыс перевода преобразователя в инверторный режим работы, а через определенную задержку производит блокировку управляющих импульсов, исключая воз27

5 15241 можность повторного появления аварийноrо режима.

Для защиты тиристорного преобразователя от токов короткого замыкания служит токоограничивающий реак5 тор и также может использоваться автоматический выключатель, который устанавливается между питающей сетью и реакторами, За счет сохранения вдвое количества одновременно выдаваемых импульсов управления на тиристоры реверсивных мостов при срабатывании узла защиты появляется воэможность уменьшить необходимую мощность источника питания и тем самым уменьшить его массу и габариты.

Например, н преобразова "еле частоты с непосредственной связью с се- 20 тью, предназначенном для питания 3-х фазного вентильного двигателя и содержащем три реверсивных тиристорных моста, источник питания при выполнении токоной защиты по известной 25 схеме должен обладать мощностью, достаточной для одновременного питания цепей управления всех тиристоров, входящих в состав этих мостов. Причем энергия управления должна быть запасена в емкости для получения необходимого быстродействия источника питания при импульсной нагрузке.

При токе включения одного.тиристора, например типа Т 123-200, равном 0,7 А, суммарный ток, потреб35 ляемый цепями управления нсех 36 тиристоров, составит 26 А при напряжении 24 В.

ЛлЯ надежного QTKPh»BBHHR THPHcTQ 40 ров необходимо, чтобы за время включения (п»ирина импульса управления 1 мс) напряжение на конденсаторе источника питания снизилось не более, чем на 10Х. »то потребует при 45 указанной нагрузке, емкости конденсатора 6000 мк»»», т ° е. необходимо установить шесть конденсаторов типа

К50- 16 1000 мк» » 50 В. Общий объем, занимаемый конденсаторами, 0,5 дм при объеме всей остальной части блока питания преобразователя 1 дм

Предлагаемое устройство позволит в два раза уменьшить объем установленных конденсаторов и тем самым сократить габариты блока питания на 17Х.

При этом злементь» силовой части— тиристоры и реактор остаются такими же, как в известной схеме, несмотря на то, чтов этой схеме при срабатывании узла защиты устраивается междуфаэное короткое замыкание, при кото-. ром ток может протекать через два параллельно включенных тиристора, что уменьшает токоную нагрузку на каждый нз них, Однако выбор тирнсторов и реактора необходимо производить по максимальному ударному току наихудшего из возможных аварийных режимов, а для используемых в настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом промьппленных сетей с заземленной нейтралью такой режим имеет место при замыкании одного из выходов преобразователя на нулевой провод сети или на землю. В этом случае ток, протекающий через отд льно взятый тиристор, без учета сопротивления самого тиристора и сопротивления замыкателя определяется по формуле

Ее

"3 Z + Z

P где Е»р — фазная ЗДС сети;

Ет — сопротивление фазы питающего трансформатора;

Zp — сопротивление фазы реактора, При междуфазном коротком замыкании, которое производится при срабатывании узла защиты, ток замыкания ранен З В

I 085 I кз» 2 Z + Z кюти

«» Г

Таким образом, выбор тиристорон и реактора как в известном, так и н предлагаемом устройстве необходимо производить из условия защиты тиристорон при коротком замыкании на выходе преобразователя на землю.

Предлагаемое устройство более просто по своей реализации, поскольку содержит порогонь»й элемент, формирователь импульсов и ключ защиты общие для всех тиристорных мостов и систем импульсно-фазового управления. В известном устройстве их количество равно числу каналов, определяемых числом фаз электродвигателя.

Кроме того, в предлагаемом устройстве установлено вдвое меньшее количество разделительных диодов, установленных между выходом формирователя импул»,— сов и усилителями импульсов, так как при срабатывании узлов эа»»»ить» у»»ранляющие импульсы подаются на вд»»о»

1524127

30

Составитель С.Балашов

Редактор Г.Гербер Техред М.1 оданич Корректор М.Васильева

Заказ 7052/54 Тираж б08

Подпис но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-359 Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101 меньшее по сравнению с известным количество тиристоров тиристорного моста (в известном устройстве разделительные диоды не раскрыты одФ

5 нако очевидно, что без них или других разделительных элементов схема не может быть реализована).

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет снизить габариты источника питания íà 173 и.упростить схему управления на 5-10Х- что в конечном счете позволит уменьшить габариты и стоимость тиристорного преобразователя в целом.

Предлагаемое устройство использовано в электроприводах серии ЭТС1 для питания синхронного двигателя с воэбуздением от постоянных магнитов.

Электроприводы ЭТС1 предназначены для приводов подачи тяжелых станков с ЧПУ и будут серийной выпускаться, Ф о р м у л а и s о б р е т е н и я 25

Тиристорный преобразователь с saщитой, содержащий и по числу фаэ двигателя, реверсивных тиристорных мостов, соответствующие входы которых через датчик тока и токоограничивающие реакторы соединены с клем.мами для подключения к питающей сети, а выходы имеют клеммы для подключения к соответствующим фазам двигателя, выход датчика тока подключен к входу порогового элемента, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, ключ защиты, pasделительные диоды, и систем импульсно-фазового управления, содержащих управляющий орган и шесть усилителей управляющих импульсов тиристоров каждая, ключ логики "Вперед", ключ логики "Назад", о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью снижения габаритов и упрощеиия устройства, выход порогового элемента подключен к управляницему органу системы импульсно-фазового управления, выход формирователя импульсов подключен к катоду первого разделительного диода, анод которого подключен к входу кЛюча защиты, выход которого через второй и третий диоды подключены соответственно к ключу логики

"Вперед" и ключу логики "Наэад", выходы указанных ключей подключены к соответствующим входам шести блоков усиления управляющих импульсов тиристоров системы импульснофазового управления, выходы которых подключены к соответствующим управляющим электродам тиристоров реверсивных тиристорных мостов, третьи входы трех блоков усиления импульсов,. тиристоров, аноды которых соединены с соответствующими клеммами для подключения фаэ двигателя, через разделительные диоды соединены с выходом формирователя импульсов.