Устройство для ограничения перенапряжений на высоковольтном запираемом тиристорном вентиле

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для построения высоковольтных запираемых тиристорных вентилей (ВЗТВ) из последовательно соединенных ячеек (ТЯ) на базе силовых запираемых тиристоров (СЗТ). Целью изобретения является повышение надежности в работе вентиля в переходных режимах за счет разделения цепей ограничения перенапряжений на этапе коммутации тока внутри отдельной ТЯ и на этапе восстановления напряжения на вентиле в целом. для построения высоковольтных запираемых тиристорных вентилей. Цель изобретения - повышение надежности в работе вентиля в переходных режимах за счет разделения цепей ограничения перенапряжений не этапе коммутации тока внутри отдельной ячейки и на этапе восстановления напряжения на вентиле в целом. Цель достигается тем, что в устройство вводятся две RC-цепи. Первая, компактная, с высокочастотным конденсатором 1 небольшой емкости , ограничивает перенапряжение от высокочастотного процесса коммутации тока внутри отдельной ячейки при ее запирании . Вторая, с конденсатором 3 пониженных по сравнению с конденсатором 1 частотных свойств и на порядок большей емкости, демпфирует низкочастотные процессы, происходящие в силовом контуре вентиля. Между центральными точками RC-цепей введен резистор 5. формирующий дополнительный разрядный контур для конденсатора 1 и исключающий колебательные процессы в ячейке при любых частотных свойствах диода 2. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. На чертеже представлена электрическая схема устройства для любой из ТЯ вентиля , Устройство содержит первый, высокочастотный , конденсатор 1 и соединенный с ним последовательно диод 2,второй, низкочастотный , конденсатор 3 и соединенный с ним последовательно первый резистор 4, второй резистор 5, включенный между анодом диода 2 и общей точкой первого резистора 4 и второго конденсатора 3. Вторые выводы конденсаторов 1 и 3 подключены к аноду СЗТ, катод диода 2 и не связанный с конденсатором 3 вывод резистора 4 подключены к катоду СЗТ, ё vj О vj vi О 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)з Н 02 М 1/08

ГОСУДАРСТВЕ1+4ЫИ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И (СЗТ), (21) 4721381/07 (22) 24.07.89 (46) 23,01.92. Бюл. t4 3 (71) Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (72) Л.Л,Балыбердин, М,K,Ãóðåâè÷ и

Ю,A.Øåðøíáa (53) 621.316.727 (088.8) (56) Баракаев В.Ф. и др. Силовая схема блока БВПМ - 700/120. Электротехническое оборудование для выставки постоянного тока, Труды ВЭИ. — M.: Энергоатомиздат, 1986. с. 31-37, рис. 1а.

Сигэсз Г. Отличительные особенности и применение высоковольтных инверторов на запираемых тиристорах. — Денки Нэйсан, 1988, 56, hk 3. с. 65-72 (яп,), (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА BblCOKOBOflbTHOM ЗАПИРАЕМОМ ТИРИСТОРНОМ ВЕНТИЛЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для построения высоковольтных запираемых тиристорных вентилей (B3TB) иэ последовательно соединенных ячеек (ТЯ) на базе силовых запираемых тиристоров

Целью изобретения является повышение надежности в работе вентиля в переходных режимах эа счет разделения цепей ограничения перенапряжений на этапе коммутации тока внутри отдельной ТЯ и на этапе восстановления напряжения на вентиле в целом.

„„533 „„1707708 А1 для построения высоковольтных запираемых тиристорных вентилей. Цель изобретения — повышение надежности в работе вентиля в переходных режимах se счет разделения цепей ограничения перенапряжений на этапе коммутации тока внутри отдельной ячейки и на этапе восстановления напряжения на вентиле в целом. Цель достигается тем, что в устройство вводятся две RC-цепи. Первая, компактная, с высокочастотным конденсатором 1 небольшой емкости, ограничивает перенапряжение от высокочастотного процесса коммутации тока внутри отдельной ячейки при ее запирании. Вторая, с конденсатором 3 пониженных по сравнению с конденсатором 1 частотных свойств и на порядок большей емкости, демпфирует низкочастотные процессы, происходящие в силовом контуре вентиля. Между центральными точками

RC-цепей введен резистор 5, формирующий дополнительный разрядный контур для конденсатора 1 и исключающий колебатеяьные процессы в ячейке при любых частотных свойствах диода 2, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

На чертеже представлена электрическая схема устройства для любой иэ ТЯ вентиля, Устройство содержит первый, высокочастотный, конденсатор 1 и соединенный с ним последовательно диод 2, второй, низкочастотный, конденсатор 3 и соединенный с ним последовательно первый резистор 4, второй резистор 5, включенный между анодом диода 2 и общей точкой первого резистора 4 и второго конденсатора 3. Вторые выводы конденсаторов 1 и 3 подключены к аноду С3Т, катод диода 2 и не связанный с конденсатором 3 вывод резистора 4 подключены к катоду С3Т, 1707708

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введены второй низкочастотный конденсатор и второй резистор так, что второй резистор включен между анодом диода и первым резистором, а второй конденсатор — между анодом С3Т и общей точкой двух резисторов, причем емкости конденсаторов выбираются иэ условий

Ci > tt !ом/Us;

Сг > htgq 1aM/ЛОо, где ц — время спада тока в СЗТ при выключении;

Atgq — максимальное отклонение времени выключения СЗТ в некоторой ТЯ от среднего значения по вентилю;

IoM — запираемый ток;

Us — допустимое напряжение нв СЗТ на этапе спада тока в нем;

Ь UD — допустимое превышение напряжения на некоторой ТЯ от среднего значения;

Сопротивление второго резистора выбирают из условия Rz-2р, где р- волновое сопротивление контура, составленного первым и вторым конденсаторами и вторым резистором.

Устройство работает следующим образом, При наличии положительного напряжения на ВЗТВ система управления формирует включающий сигнал. СЗТ во всех ТЯ отпираются. Перенапряжения, вызванные разбросом времен включения, ограничиваются, как и в обычных тиристорных вентилях, RC-цепями. В данном случае основную роль иг зет цепочка иэ конденсатора 3 и резистора 4, поскольку, как будет показано ниже, емкость конденсатора 3 примерно на порядок больше емкости конденсатора 1.

В необходимый момент времени система управления выдает отрицательный управляющий сигнал на запирание ВЗТВ. Ток в каждом из СЗТ резко обрывается. В силовой же цепи вентиля, ток, как правило, не успевает измениться, и весь коммутируется из СЗТ в устройство ограничения перенапряжений, причем главным образом — в цепь с минимальным сопротивлением; конденсатор 1 — диод 2.

Если емкость этого конденсатора выбрана иэ условия С» и tQM/Us, то выброс напряжения на СЗТ в момент спада тока в нем задается практически только индуктивностью контура СЗТ-1-2.

При запирании ВЗТВ, кроме описанного выше процесса коммутации, имеющего место в каждой ТЯ независимо, идет и второй процесс, имеющий другую физическую при5

55 роду: вследствие большого разброса СЗТ по времени задержки ts запирание СЗТ в различных ТЯ происходит неодновременно (полное время выключения tgq - тг+ ts). Скорость нарастания напряжения на выключенных СЗТ определяется параметрами анодной цепи вентиля и существенно ниже, чем в случае описанной выше коммутации тока внутри ТЯ. Демпфирование процесса неоднородного нарастания напряжения на отдельных ТЯ осуществляется при заряде конденсатора 3 в основном через резистор

5 и диод 2 (существует и путь тока через резистор 4)

Требования к индуктивности контура 35-2, частотным свойствам конденсатора 3 и

его емкости те же, что и в обычных вентилях.

Оценим величину сопротивления Вг резистора 5: с точки зрения ограничения UDM и, особенно Us оно должно быть минимальным, однако во избежание колебательных процессов в контуре 1-3-5 необходимо, чтобы йв > 2 р, где р - г/ 7С вЂ” волновое сопротивление указанного выше контура, — его собственная индуктивность. Таким образом, оптимальное значение Вг = 2 р.

Следует обратить внимание на следующие положительные особенности предлагаемого устройства.

Колебание в нем, в отличие от известноIo устройства, не развиваются ни при каких временах восстановления диода 2. поскольку конденсаторы 1 и 3 имеют раздельные цепи заряда и разряда, а в разрядном контуре 1-5-3, вследствие укаэанного выше выбора резистора 5, возможен лишь апериодический процесс.

Соотношение емкостей С1 и Сг конденсаторов 1 и 3 не изменяется при изменении типа тиристора в вентиле, так как значения

tf, tsNtgq и класс изменяются пропорционально, а абсолютные значения емкостей растут с ростом 1рм.

Предлагаемое устройство снижает вероятность прерывания тока в вентильном плече при включении. Специфика СЗТ по сравнению с обычным тиристорами состоит в значительно больших (примерно на два порядка) значениях тока удержания lн. Необходимо, чтобы к моменту окончания включающего импульса суммарный ток (анодный и разряда RC-цепи) через С3Т превышал 1,.

Этого можно достигнуть, увеличивая либо длительность управляющего импульса, либо (в известных пределах) постоянную разряда RC-цепи. Первый путь приводит кзначительному росту необходимой мощности системы управления включением, что для высоковольтных вентилей с большим

1707708 числом ТЯ нежелательно. Второй путь, наоборот. пр«нал«чи«низкочастотной цепочки: конденсатор 3 — резистор 4 позволяет испольэовать узкий включающий импульс большой амплитуды, что желательно для ин- 5 тенсификации процесса включения СЗТ.

Таким образом, у устройства появляются свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, раздельные цепи для ограничения перенапряжений различчой 10 физической природы и раздельные цепи заряда и разряда конденсаторов демпфира, что исключает колебательные процессы в нем при любых частотных свойствах входящего в него диода, а также обеспечивает 15 устойчивую коммутацию тока в анодной цепи вентиля при включении. Тем самым достигается повышение надежности в работе вентиля в переходных режимах и снижение его стоимости. 20

Технические преимущества по сравнению с прототипом заключаются в том, что для демпфирования высокочастотного процесса используется отде, льный высокочастотный конденсатор малой емкости. а для 25 демпфирования более мощного и медленного процесса — конденсатор более низких частотных свойств и большей емкости, чем достигается глубокое и надежное ограничение обоих типов перенапряжений. 30

Наличие дополнительного апериодического контура в устройсве демпфирования исключаег колебательные про ессы при эапирании С3Т, что повышает наде кность его в работе и снижает требован я к быстро- 35 действию диода

Эконом«ческий эффект От испольэсва ния устройства достигается эа счет снижения общей стоимость кснденсаторов и диода при его замене высокочастотного на 40 низкочастотный, а также эа счет возможности применения более простых источников импульсов включения БЗТВ.

Формула изобретения 45

1. Устройство для ограничения перенапряжений на высоковольтном запираемом тиристорном вентиле, выполненном в виде п последовательно соединенных ти ристоров, содержащее и ячеек, состоящи иэ последовательно соединенных высокочастотного конденсатора и диода, предназначенных для подключения параллельно соответствующему тиристору вентиля, первого резистора, один вывод которого соединен с катодом диода, а другой связан с его анодом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе вентиля в переходных режимах за счет разделения цепей ограничения перенапряжений на этапе коммутации тока внутри отдельной ячейки и на этапе восстановления напряжения на вентиле в целом, в каждую ячейку введены низкочастотный конденсатор и второй резистор, причем одна обкладка низкочастотного конденсатора соединена с одной обкладкой высокочастотного конденсатора, другая — с другим выводом первого резистора, связанным с анодом диода через второй резистор. величины емкостей выбраны иэ условий

С» тг. Ion/Оэ;

Сг > hogg 1ом/Мо, где С1 и Сг — емкости высокочастотного и низкочастотного конденсаторов соответственно;

tt — время спада тока в отдельном запираемом тиристоре при выключении;

Atgq — максимальное отклонение времени выключения запираемого тисистора

От среднего значения по вентилю; QM — запираемый ток;

Us — допустимое напряжение на отдельном тиристоре на этапе спада тока в нем;

Л00 — допустимое превь шение напряжения на отдельном тиристоре от среднего значения, а величина сопротив låния второго резистора выбрана из условия йг =2p. где p — волновое сопротивление контура, состоящего иэ высокочастотного и низкочастотного конденсаторов и второго резистора.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а щ е е с я тем, что диод в каждой ячейке выполнен низкочастотным.

170Т708

Заказ 273 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-Э5, Рвушсквя нвб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп.Гагарина, 101

Редактор Т, Иванова — — т

Составитель А. Парочкина

Техрвд М.Моргентал Корректор М. Демчик