Устройство для управления встречно-параллельно включенными тиристорами

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических компенсаторах реактивной мощности. Цель изобретения -снижение перенапряжений в силовой цепи и обеспечение управления тиристорами в переходных режимах. С этой целью при переходном процессе первоначальный угол управления тиристорами 1 определяется моментом появления напряжения . Все последующие углы управления до окончания переходного процесса соответствуют моментам перехода тока через ноль и изменяются в соответствии с естественным переходным процессом По окончании переходного процесса узел определения длительности полупериодов тока воздействует на переключатели. Т о. в установившемся режиме включение тиристоров осуществляется отфазосдвигающегоузла 1 з. п ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 M 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4720632/07 (22) 24,07.89 (46) 07.12,91. Бюл. ¹ 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств (72) С, Н. Черевань и А. В. Тимченко (53) 621.316.727(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 655021, кл. G 05 F 1/68, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1330717, кл. Н 02 М5/22,,1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВСТРЕЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕН НЫМИ ТИРИСТОРАМИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроснабжению, и может быть использовано в статических компенсаторах реактивной мощности, Целью изобретения является снижение перенапряжений в силовой цепи и обеспе-, чение управления тиристорами в переходных режимах.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — узла дискретного правления; на фиг. 3 — узла определения длительности полупериодов тока в силовой цепи тиристоров; на фиг, 4, 5 и 6 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для управления встречнопараллельно включенными тиристорами 1, подсоединенными через. индуктивность 2 и через управляемый ключ 3 к источнику 4

„„Я „„1697211 А1 компенсаторах реактивной мощности. Цель изобретения — снижение перенапряжений в силовой цепи и обеспечение управления тиристорами в переходных режимах. С этой целью при переходном процессе первоначальный угол управления тиристорами 1 определяется моментом появления напряжения, Все последующие углы управления до окончания переходного процесса соответствуют моментам перехода тока через ноль и изменяются в соответствии с естественным переходным процессом. По окончании переходного процесса узел определения длительности полупериодов тока воздействует на переключатели, T. о. в установившемся режиме включение тиристоров осуществляется от фазосдвигающего узла. 1 з. и. ф-лы, 6 ил. переменного напряжения, содержит датчик

5 напряжения сети, дат:-.ик 6 тока, два фоо- . О мирователя 7 и 8 импульсов управления ти- о ристорами, выход первого из которых подсоединен к управляющему электроду, (ь ) первого тиристора, выход второго — к управ- д ляющему электроду второго тиристора, регулятор 9 угла управления тиристорами, фаэосмещающий узел 10 с двумя выходами и двумя входами, первый из которых подсо- 4 единен к датчику 5 напряжения сети, а второй — к выходу регулятора 9 угла управления тиристорами, узел 11 дискретного управления с двумя входами, первый из которых подсоединен к датчику 5 напряжения сети, а второй — к датчику 6 тока, и двумя выходами.

Узел 11 дискретного управления состоит иэ четырех элементов ЗАПРЕТ 12 — t5 (фиг. 2) с

1697211

45 самым блокируется прохождение синхроимпульса напряжения 02 на запуск формирователя 8 импульсов управления тиристорами, Запуск формирователя 8 происходит не по синхроимпульсу 025, соответствующему моменту появления отри55 рез датчик 5 поступает на вход узла 30 определения длительности полупериодов тока, На выходе преобразователя 44 переменного напряжения в постоянноеустанавливается высокий уровень напряжения, однако на выходе узла 43 задержки, а значит, на R-входе 0-триггера 45 уровень напряжения сохраняется низким в течение времени задержки, составляющем около

2 к, тем самым блокируется на это время воздействие на О-триггер 45 сигнала с выхода цифрового компаратора 42. На выходе

0-триггера 45 уровень напряжения не изменяется и равен нулю, Поэтому переключатели 28 и 29 остаются а прежнем положении, т, е. подключают входы формирователей 7 и

8 к выходам узла 11 дискретного управления.

Напряжение U сети через датчик 5 поступает также на первый вход узла 11 дискретного управления, т. е. на вход нульоргана 18 по напряжению, и при появлении, например, положительной полуволны напряжения сети U на выходе компаратора 20 напряжения напряжение 0ро изменяется с уровня логического "О" на уровень логической "1". Этот перепад напряжения выделяется дифференцирующим элементом 21 и в виде синхроимпульса напряжения Uz< поступает на сигнальный вход элемента ЗАПРЕТ 12, нг запрещающем входе которого отсутствует напряжения Uzz с выхода компараторэ 22 по току с уровнем логической

"1", что является сигналом разрешения, Поэтому на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 появляется синхроимпульс напряжения U<2, проходящий через элемент ИЛИ 16 и переключатель 28 на вход формирователя 7 импульсов управления тиристорами, который формирует импульс управления с необходимыми параметрами (длительностью и мощностью). Происходит включение тиристора на положительной полуволне напряжения сети в момент времени to, соответствующий моменту подачи напряжения на сеть, Появляется положительная полуволна тока индуктивности 1, которая через датчик 6 тока поступает на второй вход узла 11 дискретного управления тиристорами, т. е. на вход нуль-органа 19 по току, что вызывает изменение напряжения Uzg на выходе компаратора 26 тока с уровня логической " 1" на уровень логического "О", что является сигналом запрета для элемента ЗАПРЕТ 14, тем цательного напряжения сети, а по синхроимпульсу 0п, соответствующему моменту окончания положительной полуволны тока. В этот момент времени уровень напряжения 026 на выходе компараторэ 26 тока изменяется с уровня логического "О" на уровень логической "1", выделяется дифференцирующим элементом 27 и а виде синхроимпульса напряжения 02 беспрепятственно проходит через элемент ЗАПРЕТ 15, так как на запрещающем входе этого элемента присутствует в это время напряжение 024 от компарэтора 24 напряжения.с уровнем логической 1", что является сигналом разрешения. Происходит включение тиристора на отрицательной полуволне напряжения в момент времени, соответствующий моменту окончания предыдущей положительной полуволны тока.

При появлении отрицательной полуволны тока уровень напряжения Uzz на выходе компаратора 22 тока изменяется с уровня логической "1" на уровень логического "О", что является сигналом запрета для элемента

ЗАПРЕТ 12, тем самым блокируется прохождение синхроимпульса напряжения 02<, соответствующего моменту появления положительной полуаолны напряжения сети. Запуск формирователя 7 происходит теперь уже не по синхроимпульсу напряжения

U21, а по синхроимпульсу Uza, соответствующему моменту окончания отрицательной полуволны тока. B этот момент времени уровень напряжения 022 на выходе компаратора 22 тока изменяется с уровня логического

"О" на уровень логической "1", выделяется дифференцирующим элементом 23 и в виде синхроимпульса напряжения 02з проходит через элемент ЗАПРЕТ 1З, так как на запрещающем входе этого элемента присутствует в это время напряжение Uzc от компаратора

20 с уровнем логической "1", что является сигналом разрешения. Далее процесс включения тиристороа иде аналогично.

Таким образом, первоначальное включение тиристоров на первой полуволне появившегoся напряжения происходит по синхроимпульсу, вырабатываемому нульорганом по напряжению в момент подачи напряжения на сеть, а включение тиристоров на следующих полуволнах напряжения происходит по синхроимпульсам, вырабатываемым нуль-органом по току в момент перехода тока индуктианости через ноль, последующие синхроимпул ьсы нуль-органа по напряжению блокируются элементами .

ЗАПРЕТ. Такой синхронизацией обеспечивается естественный переходной процесс включения индуктивности в сеть перемен1 ного напряжения, протекающий с постепен1697211 но выравнивающимися амплитудами и-длительностями полуволн тока.

При появлении тока индуктивнасти сигнал с датчика 6 тока поступает на первый вход узла 30 определения длительности полупериодов тока, т, е, поступает на вход первого 31 и второго 32 компараторов, которые срабатывают соответственно на положительной и отрицательной полуволнах тока. При этом на выходе соответствующего компаратора появляется сигнал разрешения, длительность которого равна длительности полуволны тока, что разрешает прохождение через элемент ЗАПРЕТ 36 тактовых импульсов от генератора 37 импульсов на счетные С-входы счетчиков 38 и 39.

Двоичный счетчик 38 преобразует длитегьность положительной (атрицательной) пслуволны тока в двоичный код. В момент окончания полуволны така сигнал разрешения на выходе соответствующего компаратора 31 (32) исчезает, элемент ЗАПРЕТ 36 блокирует счетные С-входы счетчиков 38 и

39, а на выходе соответствующего формирователя 33 (34) импульсов записи в момент перехода тока через ноль формируется короткий импульс записи, который через элемент ИЛИ 35 разрешает запись двоичного числа с выхода двоичного счетчика 38 в вычитающий счетчик 39 и поступает на С-вход

D-триггера 45, Па спаду импульса записи формируется импульс сброса в формирователе 40, который устанавливает двоичный счетчик 38 в исходное (нулевое) состояние, При появлении следующей отрицательной (положительной) полуволны ",îêà соответствующий компаратор 32 (31) вырабатывает сигнал разрешения счета, и преобразование длительности полуволны в двоичный код счетчиком 38 идет аналогично, Однов эеменно вычитающий счетчик 39 производит операцию текущего вычитания двоичного числа, записанного на предыдущей полуволне тока, и двоичнога числа последующей (текущей) полуволны тока. Результат вычитания иэ счетчика 39 через формиDOватель 41. обеспечивающий выделение модуля разности, поступает на входы цифрового компаратора 42. При равенстве длительностей положительной и отрицательнои полуволн тока индуктивности на выходе цифрового компаратора 42 появляется напряжение высокого уровня. При поступлении импульса записи на С-вход

G-триггера 45 на его выходе появляется напряжение высокого уровня. Таким образом, по окончании переходного процесса, т, е, при равенстве длительности положительной и отрицательной полуволн тока, сигнал ,.а выходе узла 30 определения длительности полупвриодов тока устанавливается равным единице и переключатели 28 и 29 подсоединяют к входу формирователей 7 и

8 выходы фазосмещающего узла 10. Включение тиристоров в установившемся режи10

15 п0

4г;:

55 ме происходит по синхроимпульсам, вырабатываемым фаэосмещающим узлом по сигналам регулятора 9. В результате обеспечивается надежное управление тиристорами как в переходном, так и в установившемся режиме.

Таким образом, в устройстве первоначальное включение тиристоров соответствует моменту подключения к источнику переменного напряжения, т. е. момен включения тиристора на первой полуволне напряжения синхронизирован с моментом появления напряжения и определяется нуль-органом по напряжению, а на всех последующих полуволнах до окончания пере-, ходного процесса момент включения тиристоров определяется нуль-органом по току, синхроимпульсы нуль-органа по напряжению блокируются элементами ЗАПРЕТ по сигналам нуль-органа по току. По окончании переходного процесса узел определения длительности полупериодов тока воздействует на переключатель и в установившемся режиме включение тиристоров осуществляется от фазосмещающего узла, определяющего угол включения тиристоров по сигналу регулятора угла управления. Таким образом, при переходном процессе первоначальный угол управления тиристорами определяется нуль-органом по напряжению и соответствует моменту появления напряжения, все последующие углы управления на каждой полуволне напряжения при переходном процессе определяются нуль-органом по току, соответствуют моментам перехода тока через ноль и являются величиной, изменяющейся в соответствии с естественным переходным процессом. В итоге обеспечивает я мгновенное подключение индуктивности к сети, что снижает перенапряжение в сети, повышает устойчивость режима работы сети и повышает надежность функционирования подключенного к ней электрооборудования.

Формула изобретения

1. Устройство для управления встречнопараллельно включенными тиристорами, через индуктивность подключенными к источнику переменного напряжения, содержащее да чик тока, предназначенный для включения в силовую цепь тиристоро», датчик переменного напряжения, выход которого подключен к одному входу фазос-. мещающего узла, другой вход которого продназначен для подключения к выходу

1697211

20

30

50

55 регулятора угла управления тиристорами, два формирователя импульсов управления тиристорами и первый управляемый двухвходоной переключатель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения перенапряжений е силовой цепи и обеспечения управления тиристорами в переходных режимах, в него введены узел определения длительности полупериодов тока в силовой цепи тиристоров, узел дискретного управления и второй управляемый двухвходовой переключатель, фазосмещающий узел снабжен инверсным выходом, причем первый вход узла дискретного управления соединен с выходом датчика переменного напряжения и первым входом узла определения длитель-. ности полупериодов тока в силовой цепи тиристоров, второй вход которого соединен с вторым входом узла дискретного управления и выходом датчика тока, прямой и инверсный выходы узла дискретного управления соединены с первыми входами первого и второго управляемых двухвходовых переключателей соответственно, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами фазосмещэющего узла, а входы управления — с выходом узла оп ределения длительности полупериодов тока в силовой цепи тиристоров, выходы первого и второго управляемых двухвходовых переключателей соединены соответственно с входами первого и второго формирователей импульсов управления ти ристорами, выход каждого из которых предназначен для подключения к управляющему входу соответствующего тиристора, а узел дискретного управления выполнен в виде нуль-органа по напряжению, состоящего из двух компараторов, входы которых использованы как первый вход узла дискретного управления, выходы соединены с входами соответствующих дифференцирующих элементов, нуль-органа по току, выполненного аналогично нуль-органу по напряжению, входы компараторов которого использованы как второй вход узла дискретного управления, выход первого дифференцирующего элемента нуль-органа по напряжению соединен с информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с выходом первого комп-ратора нуль-органа по току, выход первого дифференцирующего элемента которого соединен с информационным входом второго элемента ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с выходом первого компаратора нуль-органа по напряжению, выход второго дифференцирующего элемента которого соединен с информационным входом третьего элемента

ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с выходом второго компаратора нуль-органа по току, выход второго дифференцирующего элемента которого соединен с информационным входом четвертого элемента ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с выходом второго компаратора нуль-органа по напряжению, выходы первого и второго элементов ЗАПРЕТ соединены. соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выход которого использован как прямой выход узла дискретного управления, выходы третьего и четвертого элементов ЗАПРЕТ соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого использован как инверсный выход узла дискретного управления.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что узел определения длительности полупериодов тока в силовой цепи тиристо-. ров выполнен в виде первого и второго компараторов, входы которых использованы как второй вход узла определения длительности полупериодов тока в силовой цег1и тиристоров, выходы соединены с входами соответствующих формирователей импульсов записи и первым и вторым GQGTBGTGTвенно запрещающими входами элемента

ЗАПРЕТ, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента ЗАПРЕТ соединен со счетными входами двоичного счетчика и вычитающего счетчика, выходы формирователей импульсов записи соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с e:!oäoì формирователя импульсов сброса и входом записи вычитающего счетчика, выход формирователя импульсов сброса соединен с входом сброса двоичного счетчика, выходы котсрого соединены с входами данных вычитающего счетчика, выходы которого соединены с информационными входами формирователя модуля, управляющий вход которого соединен с выходом окончания счета вычитающего счетчика, выходы — с входами цифрового компаратора, выход которого соединен с 0-входом 0-триггера, тактовый вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ, а вход сброса — с выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом преобразователя переменного напряжения в постоянное. вход которого использован как первый вход узла определения длительности полупериодов тока в силовой цепи тиристоров, а выход 0-триггера использован как выход узла. 1 697211,2

1б97211

1697211

4 иг, 9

Заказ 4313 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственнога комитета <то изобретениям и открытиям при KHT (:<@p

113935, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательскии к )мбинат "Патент", г. Ужгор::д, :."„гагарина, 10 ) 1б

О !

/7 !

1

Фг 5 оставитег ь А, Парочкина

Т, Юрчикова Техред Ч.Моргентал Корректор Q. щевкун