Устройство для контроля исправности силовых тиристоров вентильного преобразователя

 

Изобретение позволяет ускорить обнаружение всех видов неисправностей различных типов вентилей преобразователя за счет того, что устройство дополнительно снабжено индикатором-указателем выходного напряжения преобразователя, дополнительным регулируемым стабилизированным источником питания, низкочастотным генератором , транзисторным усилителем, импульсным трансформатором, узлом сигнализации наличия неисправности, N вентилями , форсирозсчным ключом и низковольтным щупом. Кроме того, изобретение позволяет расширить функциональные возможности , так как дает возможность определять класс практически всех типов вентилей без демонтажа силовой части преобразователя , что позволяет исключить аварийные процессы , возникающие при хаотическом открытии его вентилей (при потере класса вентиль может открываться без управляющего сигнала). 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (5п5 Н 02 Н 7/ t2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4678229/07 (22) 18.04.89 (46) 30.08,92, Бюл. ¹ 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) В.Ф,Егоркин, Л,И,Конышев, Р.Ç.Айгиник, Н,В, Корева и В,3, Ягнятинский (56) Авторское свидетельство СССР № 1293786, кл, Н 02 Н 7/10. 1987.

Авторское свидетельство СССР № 1293806. кл. Н 02 Н 7/10, 1987.

Авгорское свидетельство СССР № 194191, кл. Н 02 Н 7/12, 1965. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ СИЛОВЫХ ТИРИСТОРОВ

ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти применение при контроле исправности силовых тиристоров вентильных преобразователей, выполненкых на последовательно и параллельно включенных силовых полупроводниковых вентилях.

Известно устройство для контроля исправности полупроводникового преобразователя, выполненного íà и управляемых вентилях, шунтированных демпфирующими цепочками, состоящими из включенных последовательно резистора и конденсатора, содержащее трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к входу релей„, . Ы„, 1758760 Al (57) Изобретение позволяет ускорить обнаружение всех видов неисправностей различных типов вентилей преобразователя за счет того, что устройство дополнительно снабжено индикатором-указателем выходного напряжения преобразователя, дополнительным регулируемым стабилизированным источником питания, низкочастотным генератором, транзисторным усилителем, импульсным трансформатором, узлом сигнализации наличия неисправности, N вентилями, форсировсчным ключом и низкоьольтным щупом. Кроме того, изобретение позволяет расширить функциональные возможности, так как дает возможность определять класс практически всех типов вентилей без демонтажа силовой части преобразователя, что позволяет исключить аварийные процессы, возникающие при хаотическом открытии его вентилей (при потере класса вентиль может открываться без управляющего сигнала). 2 ил. ного элемента, элементы памяти, задержки и совпадения, генератор импульсов. распределитель импульсов, элемент ИЛИ, а также элементы совпадения и памяти в количестве соответственно и — 1 и и, при этом трансформатор снабжен и первичными обмотками, каждая из которых предназначена для включения последовательно в демпфирующую цепочку соотвествующего вентиля, причем выход релейного элемента соединек с первым входом (и+1)-го элемента совпадения, выход каждого иэ которых соединен с соответствующим элемектом сигнализации и через элемент ИЛИ с исполнительным элементом, выход генератора

1758760

40

55 обрыв управляющего Р— N-перехода тиристора, Кроме того, устройство не позволяет определять снижение класса вентилей и фактический (действительный) класс полупроводниковых силовых вентилей преобразователя, Наиболее близким к предлагаемому техническим решением, является устройство для контроля исправности силовых тиристоров вентильного преобразователя, состоящего из последовательно и параллельно включенных тиристоров, содержащее регулируемый источник напряжения, первый узел сигнализации, переключатель, вход которого связан с выходом регулируемого источника напряжения, а выход соединен с высоковольтным щупом, предназначенным для подключения к контролируемому тиристору, второй узел сигнализации, включенный параллельно выходу регулируемого источника напряжения, первый и второй резисторы.

Это устройство позволяет производить проверку исправности последовательно и параллельно включенных силовых вентилей и RC-контуров беэ демонтажа силовой части преобразователя

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает контроль управляемых вентилей (их обрыв, обрыв или короткое замыкание в цепи управляющего

P — N-перехода). При и ро верке исп равности конкретных вентилей требуются специальные трансформаторы с разъемными сердечниками, ограничивающими доступ к проверяемым вентилям и другим элементам силовой схемы преобразователя, Кроме того, это устройство имеет сравнительно небольшую мощность контрольных импульсов устройства. Скорость контроля небольшая иэ-за плохого доступа к отдельным вентилям, Устройство также не позволяет контролировать класс различных типов вентилей (как управляемых, так и неуправляемых) и снижение класса вентилей в процессе эксплуатации (из-эа старения, перегрева, прохождения больших импульсов тока и т.д.).

Общий недостаток всех известных устройств для контроля исправности силовых тиристоров вентильного преобразователя заключается в том, что они не контролируют снижения класса тиристоров до недопустимого предела, что является причиной многих аварийных процессов в силовых цепях и реобразователей.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля исправности силовых тиристоров вентильного преобразователя, состоящего из последовательно и параллельно включенных тиристоров, содержащее регулируемый источник напряжения, первый узел сигнализации, переключатель, вход которого связан с выходом регулируемого источника напряжения, а выход соединен с высоковольтным щупом, предназначенным для подключения к контролируемому тиристору, второй узел сигнализации, включенный параллельно выходу регулируемо о источника напряжения, первый и второй резисторы, введены третий узел сигнализации, тиристорный ключ, форсировочный ключ, низковольтный щуп, генератор сигналов управления и катушка индуктивности, помещенная в половине броневого сердечника, причем тиристорный ключ через первый резистор, форсировочный ключ и переключатель подключен к выходу регулируемого источника напряжения. один выход генератора сигналов управления подключен к входу управления тиристорного ключа, а другой его выход подключен к низковольтному щупу, первый узел сигнализации одним вхо.|ом через перВь!й и второй рези торы и тиристорный ключ связан с одним выходом регулируемого источника напряжения, а другим входом соединен непосредственно с другим его выходом, третий узел сигнализации через второй резистор подключен параллельно форсировочному ключу, а катушка индуктивности подключена к управляющему входу второго узла сигнализации.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 — схема силового моста преобразователя.

Устройство для контроля исправности силовых тиристоров вентильного преобразователя содержит регулируемый источник

1 напряжения, который через выключатель

2 подключен к однофазной питающей сети (Ос) и состоит из понижающего трансформатора 3, одна вторичная обмотка которого соединена со стабилизированным источником 4 питания, зашунтированным последовательно соединенными потенциометром 5 и резистором 6, причем между регулируемым контактом потенциометра 5 и общей шиной включен индикатор-указатель 7 уровня напряжения преобразователя

8, на выходе которого подключен зарядный конденсатор 9.

Узел 10 сигнализации включен параллельно выходу регулируемого источника 1 напряжения. Устройство содержит также re1758760 нератор 11 сигналов управления, состоящий из стабилизированного источника 12 питания, подключенного входом к другой вторичной обмотке понижающего трансформатора 3 и через низкочастотный генератор 13 и транзисторный усилитель 14 связанного с первичной обмоткой импульсного трансформатора 15, начало первой вторичной обмотки которого через диод, включенный в прямом направлении, подключено к управляющему P — N-переходу тиристорного ключа 16, катод которого через резисторы 17 и 18 связан с узлами 19 и

20 сигнализации, Катод тиристорного ключа

16 через резистор 17 связан также с форсировочным ключом 21, а анод тиристорного ключа 16 соединен с одной обкладкой зарядного конденсатора 9 и через ограничивающий резистор с катодами диодного моста преобразователя 8, Другая обкладка зарядного конденсатора 9 соединена с анодами диодов укаэанного моста и с катодом тиратрона узла 19 сигнализации. На выходе устройства установлен переключатель 22, позволяющий изменять полярность выходного напряжения, подводимого к высоковольтному щупу 23, а низковольтный щуп 24 подключен к второй вторичной обмотке импульсного трансформатора 15. Катушка 25 индуктивности входит в состав узла 10 сигнализации.

Устройство работает следующим образом.

Включая выключатель 2, на схему устройства подают переменное питающее напряжение Uc сети, Потенциометром 5 с помощью индикатора-указателя 7 устанавливают необходимое напряжение, соответствующее тому или иному классу проверяемого вентиля. Это же напряжение подается и на преобразователь 8, который переходит в автоколебательный режим. С его выхода снимается переменное прямоугольное напряжение с частотой 10-15 кГц, которое выпрямляется диодным мостом, формирующим постоянное напряжение с амплитудой, соответствующей классу проверяемого вентиля. Это напряжение используется для заряда зарядного конденсатора 9 и питания тиратрона узла 10 сигнализации и тиратронов узлов 19 и 20 сигнализации. Частота разряда конденсатора 9 определяется частотой генератора 13, основным элементом которого является однопереходной транзистор и RC-цепь, определяющая частоту следования выходных импульсов. Выходные импульсы генератора

13 с частотой 1 — 2 Гц (независимо от выходного напряжения регулируемого источника

4) после усиления транэисторным усилите5

55 лем 14 подаются на импульсный трансформатор 15, с первичной обмотки которого снимаются импульсы, открывающие тиристор 16, после чего напряжение зарядного конденсатора 9 прикладывается через резисторы 17 и 18 к тиратронам узлов 19 и 20 сигнализации, а также к высоковольтному щупу 23 (после включения переключателя

22), С помощью узлов 10, 19 и 20 и индикатора-указателя 7 можно визуально определять характер любого вида неисправностей и класс(и снижение класса) практически любых типов вентилей (как управляемых, так и неуправляемых).

Устройство позволяет определять все виды неисправностей как неуправляемых, так и управляемых вентилей без демонтажа силовой части преобразователя. При этом не нужно иметь специальных разъемных трансформаторов. Например. при проверке исправности параллельно соединенных венти .ей порядок проверки может быть следующии.

Силовая схема преобразователя обесточивается, затем зажимы высоковольтного щупа 23 прикладываются к одному из параллельно соединенных вентилей (один вывод "+" щупа — к катоду вентиля, а вывод

"-" щупа — к его аноду), после чего выключатель 2 и переключатель 22 устанавливаются в рабочее положение, потенциометром 5 устанавливается напряжение, соответствующее примерно двойному значению напряжения питающей сети.

Если все проверяемые вентиля исправны, то обратное сопротивление вентилей велико и большая часть напряжения конденсатора, шунтирующего тиратрон узла 19, прикладывается к укаэанному тиратрону, который загорается, а после включения тиристора 16 он гаснет, При этом частота загорания и гашения этого тиратрона определяетсч частотой генератора 13. Мигание с частотой следования импульсов низкочастотного генератора 13 свидетельствует о том, что все вентиля, включенные в параллель, исправны.

При наличии в проверяемой группе (плече силового моста) одного или нескольких поврежденных вентилей мигает тиратрон узла 20, так как через неисправный вентиль в момент открытия тиристора 16 протекает импульсный ток, который создает падение напряжения на резисторах 17 и 18, включенных в цепи катода тиристора 16.

Тиратрон узла 19 вэтот момент гаснет,,потому что эашунтирован малым сопротивлением пробитого силового вентиля, 1758760

Полярность выходных импульсов напряжения на выводах щупа можно изменять переключателем 22, Резистор в сеточной цепи тиратрона узла 20 определяет величину сеточного тока, необходимого для запирания указанного тиратрона в случае исправности проверяемых вентилей.

Для определения конкретного пробитого вентиля в плече тиристорного моста без предварительного демонтажа моста служит узел 10, который содержит катушку 25 индуктивности, экранированную снизу и с боков (такая экранировка может быть выполнена половиной броневого ферритового сердечника). Верхняя часть катушки 25 индуктивности покрыта изоляционным материалом, но не экранирована. Катушка может перемещаться и подноситься или прикладываться неэкранированной частью непосредственно к проверяемому вентилю (шине) или другому проверяемому узлу.

В случае наличия тока в вентиле (шине) или в проверяемом узле на катушке 25 узла

10 сигнализации наводится ЭДС, вызывающая зажигание тиратрона узла 10. Питание тиратрона осуществляется от напряжения, накопленного на конденсаторе, шунтирующего этот тиратрон. С помощью резистора, установленного в анодной цепи тиратрона узла 10. добиваются заданной чувствительности узла 10 (сигнализации исправности конкретного вентиля), необходимой для данного типа силовых вентилей преобразователя.

Для увеличения импульсного тока, протекающего через неисправный вентиль, используется форсировочный ключ 21, который связан с катодом тиристора 16 через резистор 17, обеспечивающий ограничение тока, протекающего через тиристор

16 и проверяемый вентиль преобразователя.

После проверки отсутствия короткого замыкания в вентилях определяют наличие в них обрывов и коротких замыканий в управляющих P — N-переходах вентилей, для чего к управляющему переходу конкретного вентиля подсоединяется вторая вторичная обмотка импульсного трансформатора 15 с использованием низковольтного щупа 24, при этом начало этой обмотки подключается к управляющему Р—. N-переходу проверяемого тиристора, а конец — к его катоду, Включая выключатель 2, подают питание на схему устройства контроля, Подносят катушку 25 узла 10 сигнализации к проверяемому вентилю. При этом, если мигает тиратрон узла 10, то тиристор исправен, если не мигает, то пробит или оборван

55 управляющий P — N-переход или оборван сам вентиль.

Проверка класса тиристоров силовой схемы преобразователя осуществляется следующим образом.

Схема устройства рассчитана на проверку силовых диодов и управляемых вентилей практически любого класса.

Когда силовая часть тиристорного преобразователя подключена к питающей сети

220 или 380 В, учитывая, что вентили к ним выбирают обычно минимум на удвоенное напряжение питающей сети, получаем требуемые классы соответственно для этого случая, Для сети 220 В могут быть применены вентили пятого класса, а для сети 380 В— восьмого класса.

Практически в преобразовательной технике используются вентили до 30 класса, поэтому введенный индикатор-указатель 7 рассчитан до 30 класса, В качестве индикатора-указателя 7 в данном случае используется вольтметр, который отградуирован в классах вентилей (e данном случае от 1 до 30 класса). Коэффициент усиления выходного трансформатора преобразователя 8 равен 100, поэтому соответственно значение "1К" на шкале прибора соответствует выходному напряжению преобразователя 100 В; "2К" — 200 В и т,д.

Перед проверкой обесточивается силовая схема преобразователя (напряжения

ОА, 0в и Ос снимаются).

К аноду проверяемого вентиля прикладывается вывод "+" высоковольтного щупа

23, а к катоду — вывод "—" этого щупа, На выходе преобразователя 8 с помощью потенциометра 5 и индикатора-указателя 7 устанавливается напряжение, соответствующее классу проверяемого вентиля.

Переключатель 22 устанавливают в рабочее положение. В этот момент к вентилю прикладывается импульс напряжения с заданной амплитудой и частотой 1 — 2 Гц. Если при приложении к вентилю этого импульса он открывается без управляющего сигнала, то зто говорит о потере класса данного вентиля, при этом мигает тиратрон узла 20.

При потере класса вентиль ведет себя как обычный неуправляемый вентиль, что может приводит к аварийным режимам при работе тиристорного преобразователя.

Отличие предлагаемого устройства от . известных заключается в том, что оно позволяет установить, какой класс имеет вентиль в настоящий момент времени, без демонтажа силовой части преобразователя, что резко повышает производительность контроля

1758760

12 и надежность силовой части преобразователя.

Потеря класса вентиля определяется аналогично. Плавно повышается выходное напряжение преобразователя 8 до тех пор, пока не начнет мигать тиратрон узла 19. При этом индикатор-указатель 7 показывает уровень выходного напряжения преобразователя 8 и, следовательно, действительный класс вентиля. Если его значение ниже предельно допустимого, то указанный вентиль необходимо заменить, чтобы исключить аварийные процессы в силовых цепях преобразователя.

Устройство для контроля силовых тиристоров вентильного преобразователя в сравнении с известными техническими решениями позволяет обеспечить контроль класса практически любых типов силовых вентилей беэ демонтажа силовой части преобразователя;

Это дает возможность не устанавливать вентили с заведомо завышенным классом, достигается значительное снижение стоимости силовой части преобразователя и, следовательно, всего злектропривода в целом.

Кроме того, устройство позволяет выявить и все другие виды неисправностей силовых вентилей. Однако в отличие от известного устройства оно болев универсально, так как позволяет осуществлять контроль как управляемых. так и неуправляемых вентилей.

Преимуществом предлагаемого технического решения является и то. что оно позволяет выявить конкретный неисправный вентиль в группе параллельно или последовательно соединенных вентилей при любой конструкции охлаждающих радиаторов или силовых шин силовой части преобразователя благодаря тому, что оно не требует специальных трансформаторов с разьемными сердечниками, например, в виде громоздких токоизмерительных клещей, Формула изобретения

Устройство для контроля исправности

5 силовых тиристоров вентильного преобразователя, состоящего из последовательно и параллельно включенных тиристоров, содержащее регулируемый источник напряжения, первый узел сигнализации, 10 переключатель, вход которого соединен с выходом регулируемого источника напряжения, а выходсоединен с высоковольтным щупом, предназначенным для подключения к контролируемому тиристору, второй узел

15 сигнализации, подключенный параллельно выходу регулируемого источника питания, первый и второй резисторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, оно снабжено

20 третьим узлом сигнализации, тиристорным ключом, форсировочным ключом, низковольтным щупом, генератором сигналов управления и катушкой индуктивности, помещенной в половине броневого сердеч25 ника, причем тиристорный ключ через первый резистор, форсировочный ключ и переключатель подключен к выходу регулируемого источника напряжения, один выход генератора сигналов управления соединен

ЗО с входом управления тиристорного ключа, а другой его выход подключен к низковольтному щупу, первый узел сигнализации одним входом через первый и второй резисторы и тиристорный ключ соединен с

35 одним выходом регулируемого источника напряжения, а другим входом соединен непосредственно с другим его выходом. третий узел сигнализации через второй резистор подключен параллельно форсиро40 вочноМу ключу., а катушка индуктивности соединена с управляющим входом второго узла сигнализации, 1758760

1758760

Соло8ай йглряв тельиый РЯ

Составитель Н. Корева

Техред М,Чоргентал. Корректор А, Мотыль

Редактор А. Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент, г, Ужгород, улХагаринг, 101

Закаэ 3006 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскал наб„4/5