Реверсивное устройство контроля нулевого тока вентильного преобразователя

 

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ 1 фифщютека Mi >3 в (1!1 493892

Союз Советски»

Социалистических

Республик

К АВТОР4 КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.05.71 (21) 1656063/24-7 с присоединением заявки Ке (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.75. Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 17.02.76 (51) М. Кл. Н 02р 13/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.718,1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Буртный, А. А. Кардашов и А. Г. Пономаренко (71) Заявители

Львовский ордена Ленина политехнический институт и Новолипецкий металлургический завод.(54) РЕВЕРСИВНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НУЛ ЕВОГО

ТОКА ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано как датчик нулевого тока в системах управления реверсивными двухкомплектными тиристорными (ртутными) преобразователями с раздельным управлением групп либо реверсивными симисторными преобразователями.

В настоящее время в качестве датчиков нулевого тока применяют устройства, выполненные на базе трансформаторов постоянного тока, то есть магнитных усилителей, питающихся как от сети промышленной частоты, так и от источника повышенной частоты. Релейные элементы, включаемые на выход трансформатора постоянного тока, реагируют на среднее значение его выпрямленного напряжения. Поэтому для ликвидации пульсаций выпрямленного напряжения и обеспечения нормальной работы релейного элемента на выход трансформатора постоянного тока приходится включать фильтр.

Такие датчики нулевого тока имеют на рабочем участке пропорциональную характеристику (зависимость средневыпрямленного выходного напряжения от тока управления), и им присуща сравнительно небольшая чувствительность. Кроме того, вследствие наличия фильтра они обладают значительной инерционностью даже при питании напряжением повышенной частоты. Все это приводит к тому, что такие датчики нулевого тока не позволяют контролировать прерывистый ток вентильного преобразователя, т. е. точно оп5 ределять момент равенства нулю мгновенного значения выпрямленного тока.

Целью изобретения является увеличение быстродействия и чувствительности устройства. Эта цель достигается за счет того, что в

10 предлагаемом устройстве применен ждущий мультивибратор, вход которого через стабилитроны и диодную ячейку «ИЛИ» соединен с нагрузочными резисторами полуволновых магнитных усилителей, а его выход через це15 почку односторонней задержки, состоящую из конденсатора и зашунтированного диодом резистора, подключен к входной цепи порогового элемента.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого

20 устройства контроля нулевого тока; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений в различных точках схемы, поясняющие его работу; на фиг. 3 — характеристика «входвыход» устройства при двух различных зна25 чениях тока смещения т,„.

Каждый из двух полуволновых магнитных усилителей 1 и 2, предназначенных для контроля тока вснтильного преобразователя и выполненных на тороидальных сердечниках из

30 материала с высокой магнитной проницае.

493892

3 мостью (пермаллоя), содержит соответственно рабочие обмотки 3, 4 и обмотки смещения 5, 6. Управляющей обмоткой 7 служит шина, проходящая через оба сердечника, по которой протекает ток вентильного преобразователя i Рабочие обмотки 3 и 4 питаются напряжением прямоугольной формы от вторичных обмоток трансформатора 8 генератора повышенной частоты. Обмотки смещения 5 и 6 питаются от потенциометра 9, на вход которого поступает постоянное напряжение питания U .

Нагрузочные резисторы 10 и 11 полуволновых магнитных усилителей через стабилитроны 12, 13, ограничивающие резисторы 14, 15 и диодную ячейку «ИЛИ» 16 соединены с входом заторможенного мультивибратора 17.

Выходное напряжение мультивиоратора 17, снимаемое с коллектора транзистора 18, поступает на вход односторонней временной за- 20 держки 19, состоящей из конденсатора 20 и резистора 21, зашунтированного диодом 22, Напряжение заряда конденсатора 20 поступает на вход порогового элемента 23, состоящего. например, из транзистора 24, в эмиттер- 25 ную цепь которого в качестве источника напряжения сравнения включен стабилитрон 25.

Рабочие обмотки 3 и 4 включены таким образом, что при одном направлении тока в управляющей обмотке 7 один из полуволновых З0 магнитных усилителей работает на крутовосходящем участке рабочей характеристики, другой — на пологом участке. При изменении направления тока управления эти усилители меняются ролями. 35

При больших токах управления оба магнитных усилителя находятся в глубоком насыщении. Из насыщения они выходят лишь при токах управления, близких к величине, при которой допускается переключение вентильных групп реверсивного преобразователя.

Причем магнитный усилитель, работающий на крутовосходящем участке характеристики, выходит из насыщения при меньшем токе управления по сравнению с магнитным усилителем, работающим на пологом участке характеристики.

Через нагрузочные резисторы 10 и 11 протекают выпрямленные однополупериодные токи. Если ток управления i„- превышает величину, близкую к току насыщения для одного из магнитных усилителей 1 или 2, максимальные мгновенные значения падения напряжения

Uipy>iy (фиг. 2) на резисторе 10 (11) превышают напряжение пробоя Unp стабилитрона 12 (13) и на вход мультивибратора 17 поступают запускающие импульсы напряжения U t»g.

Мультивибратор при этом работает с частотой, равной частоте питающего магнитные усилители напряжения, и на выходе транзистора 18 имеются импульсы напряжения U», скважность которых определяется параметрами мультивибратора и выбирается равной примерно 0,5.

При наличии импульса напряжения U» через резистор 21 происходит заряд конденсатора 20, при отсутствии — его быстрый разряд через диод 22 и переход коллектор-эмиттер открытого транзистора 18. Таким образом напряжение U>o на конденсаторе 20 имеет пилообразную форму. Параметры конденсатора 20 и резистора 21 выбираются такими, чтобы при работе мультивибратора максимальное значение напряжения «пилы» не достигало значения напряжения сравнения U>z, снимаемого со стабилитрона 25, но было бы близким к нему.

При этом в любой момент времени на базе транзистора 24 имеется положительный потенциал по отношению к его эмиттеру, в результате чего транзистор находится в закрытом состоянии. Выходное напряжение датчика нулевого тока U», снимаемое с коллектора транзистора 24, имеет максимальное значение и непрерывно во времени.

При уменьшении тока управления до определенной величины магнитный усилитель 1 (2) выходит из насыщения, мгновенное значение напряжения на нагрузочном резисторе 10 (11) становится меньше напряжения пробоя стабилитрона 12 (13) и мультивибратор прекращает свою работу. В момент времени t> его транзистор 18 не открывается и напряжение на конденсаторе 20 продолжает расти до тех пор, пока в момент времени 4 оно не достигнет напряжения сравнения U„.

В этот момент транзистор 24 открывается и его выходное напряжение U„,„ñêà÷êîì уменьшается до значения, определяемого опорным напряжением стабилитрона 25.

Таким образом, при определенном токе управления (токе вентильного преобразователя) происходит переключение датчика нулевого тока (его выходное напряжение резко уменьшается), и тем самым выдается разрешение на переключение групп реверсивного вентильного преобразователя.

Так как из насыщения раньше выходит магнитный усилитель, работающий на пологом участке характеристики, то работой мультивибратора непосредственно перед переключением групп вентильного преобразователя управляет магнитный усилитель, работающий на крутовосходящем участке характеристики.

Максимальная чувствительность датчика нулевого тока определяется соответствующим выбором параметров магнитных усилителей и стабилитронов 12, 13 и практически может быть получена такой, что переключение датчика будет происходить при токе управления, близком к нулю, Загрубление чувствительности может быть достигнуто путем увеличения тока в обмотках смещения 5, 6.

Запаздывание датчика нулевого тока определяется частотой напряжения, питающего магнитные усилители, и его максимально возможное значение лишь незначительно превышает период питающего напряжения (на величину At = t2 — t ), 493892 о о

Фиг. 1

При прерывистом токе управления (токе выпрямительных групп) переключение датчика нулевого тока будет происходить каждый раз в тот момент времени (с небольшим запаздыванием), когда ток управления проходит через «нуль».

B случае, если датчик нулевого тока не должен чувствовать прерывистость тока, параметры конденсатора 20 и резистора 21 следует выбрать такими, чтобы время заряда конденсатора 20 до величины напряжения сравнения, снимаемо-о со стабилитрона 25, несколько превышало величину паузы прерывистого тока выпрямительной группы. Быстродействие датчика в этом случае будет определяться этим временем заряда конденсатора.

Предмет изобретения

Реверсивное устройство контроля нулевого тока вентильного преобразователя, содержащее два полуволновых односердечниковых магнитных усилителя и пороговый элемент, отличающееся тем, что, с целью получения высокого быстродействия и чувствительности, в нем применен ждущий мультивибратор, вход которого через стабилитроны и диодную ячейку «ИЛИ» соединен с нагрузочными резисторами полуволновых магнитных усилителей, а его выход через цепочку односторонней задержки, состоящую из конденсатора и зашунтированного диодом резистора, подключен к входной цепи упомянутого порогового элемента.