Устройство управления тиристорным ключом для переключения трансформаторов под нагрузкой

 

Союз Советекии

Социалиетичеекик

Реелублик (11). 525223 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено О9.О1.74(21) 1987588/О7 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.О8,763зюллетень № ЗС (45) Дата опубликования оиисанияi02 11 76

2 (Ы) М, Кл.

: Н 02 Р 13/16

Н 02 Р 13/06

ОО5 1/2О

Н ОЗ К 17/56 (53) h jI,K . 722 (088,8) тааударатааииый иамитат

Сааата Миниатрав СССР аа делам изабратаний и аткрытий (72) Автор:

В, П, Неклюдов (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ

КЛ10ЧОМ ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1 ПОД НАГРУЗКО11 2

Изобретение относится к области электро техники и может быть использовано в установках электропитания различных потребите- ,лей.

Известны устройства для переключения трансформаторов под нагрузкой..и тиристорil ным переключателем, где для коммутации тт, ристорных ключей используют как естественную коммутацию в нуле тока, так я ринудительную за счет ЭДС,.между переключаемы- 0 ,ми отводами трансформатора.

Недостатком известных устройств является то, что во время переключения ветвей ,управляющий импульс на тиристор включаемой ветви может поступать при отрицатель- 15 ном напряжении на аноде тиристора почти в течение полупериода питающего напряжения, а это снижает надежность работы переклю 1 чающего устройства.

Другим недостатком указанного устрой- 20 ства является то, что естественная комму,тация тиристоров отключаемого отвода происходит с закорачиванием переключаемой секции по контуру с.согласным включением тиристоров.

Указанные недостатки устраняются за счет того, что входы триггера через1логи-,и ческую схему ИЛИ-И подключены к датчи (! кам полярности тока и напряжения перек.цто.« чаемой обмотки, при этому между датчиком нуля тока и указанной логической схемой ! ИЛИ-И включена дополнительная логическац схема И, один из входов которой через,,элемент задержки подключен к выходу ло1гического блока несовпадения состояния триггера и шины выбора переключаемой вет-! ви. !

Для надежного запирания тирнсторов от ключаемой ветви триггера через соответствующую логическую схему запрета под1 ,ключены к выходу ждущего генератора, вход

:.которого в свою очередь связан с упомяну- 1той дополнительной схемой И.

: I t

1: На фиг. 1, 2 представлены блок-схема

„устройства управления тиристорным переключателем и структурная схема управляю1!mего логического блока соответственно, гДе

1,2 и 3,4 - тиристоры первой и второй ! переключаемых ветвей соответственчо, Q 6 ,переключаемые отводы силового трансфор3 матеря, 7 - управляющий логический блок,)

9 7(илители сигнала q ) Ор 1 I. Выходы логического блока, 7, 12 — датчик полярности няпряМИ М„13,14 - выходы дат1 чика 1 2, 1 5 -датчик нанравл ения тока, 1 6, 1 7 - 5 выходы датчика 15, 18, 19 — дифференцирующие цепочки, 20 - Мнвертор, 21 - нуль —, орган, 22 - шунтовой резистор, 23, 24выходы триггера, 25 —, триггер, 26, 27— схемы запрета, 28 - ждущий генератор, 29,30 - схемы запрета, 31 — логическая . схема ИЛИ, 32 - элемент задержки, 33-30m логические схемы И, 40,41 — логические схемы ИЛИ, 42 - импульсный трансформа тор.

На фиг. 3, 41приведены временные диа-I граммы работы устройства для естествен- ной и принудительной коммутации тиристор-, ных ключей соответственно. Для наглядэтостэт номера соответствующих временных диаграмм соответствуют порядковому номеру элемен-. та на фиг. 1,2.

Работа устройства рассматривается, ког»., да В .исходнОм состоянии открыты тщэисторы 1 и 2 первой переклточяемой ветви транс-. форматора, чго соответствует наличию сит+ нала 1 на шине вибора „с и сигнала О тя шине выбора аереключаемих ветвей., Условно нринято, что у датчика 12 на выходе 13 будет сигнал 1,,а на выходе 14-,

:сигнал О если отвод 5 имеет положитель-, .Э иый: потенциал относительно Отводя 6 и наоборот, если отвод 5 имеет отрицательный потенциал относительно отвода 6. При оди, Зк иаковом потенциале отводов 5 и 6 на обоих выходах датчикД 12 6удет сигнал О.

Кроме TQPQ и@эинято, что у датчика 1 5 на выходе 16 будет сигнал 1., а ня выходе 1 7 - сигнал Q если ток проходит че- - 4О рез тиристоры 2 и 4, н наоборот, если ток : проходит через тяристоры 1 и 3, я ня вы I ходе нуль органа 21 происходит изменение величины сигнала, когда ток в коммутируемых ветвях достигает нулевого уров-. 45 ня. При этом на выходе дифференпирующих цепочек 18, 19 и на выходе импульсного трансформатора 42 появляется сигнал 1.

Кроме того, в условиях принудительной . 50 г( коммутации будем считать, что при сохра, / ненни неизменного направления тока в на-, грузке;при отрицательном потенциале от- вода 5 относительно отвода 6 можно осуществить закрытие тиристора 1 путем от- 55 крытия тиристора 3. Аналогично закрытие тиристора 2 можно осуществить при поло-: жительном потенциале отвода 5, если включить тиристор 4, а закрьTTHB тиристора 3 - при отрицательном потенциале отвода 6, % если вклуочить тиристор ., и закрытие тиристора 4 -при положительном потенциале отвода 6, если включить тиристор 2.

Б выбранном исходном состоянии триггер 25находится в таком положении, когЫ,на выходе rn имеется сигнал 1. С этого выхода единичный сигнал поступает на выход 10 логического блока и далее - на вход усилителя 8. С двух гальванически развязиптых выхсдов этого усилителя сигнал по ступает на управляющие электроды тиристоров 1, 2„поддерживая открытое состояние этих тчристоров.

При наличии в логическом блоке схем запрета 26,27 и ждушего генератора 28 сигнал с .выхода тп триггера проходит через схему запрета 26, так как на запретаю щЖ вход этой схемы не поступает единичный сигнал с выхода ждущего генератора 28 ввиду того, что состояние триггера соотвеч ствует команде выбора переключаемой вет аи, а следовательно, на выходах логических схем 29, ЗО, 31 и далее, на выходе элемента задержки 32 и выходе логической схемы 33 сигнал отсутствует.

Для включения .тиристорной ветви, состоящей из тиристоров 3, 4 необходимо на вход о. логического блока подать сихнял, равный 1, и одновременно сиять единичный сигнал со

ВХОДЯ„,4=,,—

Если смене команды перекщочаемой секции произошла в момент времени 1 (фиг.З), когда так проходил через тирястор 1, то для случая, когда между током нагрузки и напряжением переключаемой секции трансформатора имеется фазовый сдвиг, отличающийся кяк от О, тяк и от 18СР, триггер 25 будет оставаться в прежнем положении до тех пор, нокя не выполнится одно из вышеуказанных условий для принудительной коммутации тиристоров 1 или 2.

Так как в момент времени tg напряжение на клемме 5 относительно клеммы 6 положительно, то>как видно из временной диаграммы (фиг, 3), ближайшее условие принудительной коммутации наступит тогда, когда изменится направление тока„К" к только ток начнет проходить через тйристор 2, на выходе 16 датчика 15 появляется единичный сигнал, срабатывает логическйй элемент 38 и срабатывает логический элемент 41, который переключает трит гер 25, С выхода и триггера через усилитель 9 на уп ра вл л юшие we>. т роды ти рис то ров 3, 4 будет подан сигнал (момент времени t ), послЬ чего тирис гор 4 сткро "TcH, а тиристор 2 закроется, потому что к его:иоду прило жится отрицательное напряжение (эпюры 2

" фиг. 3). Следует отметить, что В этом режиме схемы запрета не;функций@» руют.

Рассмотрим apoiiecc переключения тиристорных ветвей из выбранного исходного сос- 5 тояния, то есть переключение с тирист0 .ров 1, 2 на тиристоры 3,4 дпя случая, ког-: да нет условий дпя принудительной коммута- ции, например; есаи ток натрузки и напри;,жение на отводах 5 и 6 сдвинуты по фазе 10 на 180 (эпюры 15 и 12 на фиг. 4).

С приходом единичного сигнала на ши» ну! d. (момент времени t< на фиг. 4) при: !

Одновременном снятия единичного сигнала с ..

, шины с на выходе логической схемы 30 и: В далее на выходе логической схемы 31 появ ! ! ляются единичные сигналы потому, что триг одолжает оставаться в прежнем поло- ., гер пр ! жещти, так как на выходах логических схем

;37, 38 сигналы не возникают, à на выходе 20.

,логической схемы 39 сигнал пока отсут,, ствует. - После срабатывания элемента за держки 32, выдержка времени у которого устанавливается в пределах от попупериода до периода питающего напряжения, и с при-, Ж

;ходом очередного импульса с датчика нуля ,тока срабатывает логическая схема 33, что вызвтвает через логические схемы 39, 41 переключение триггера. Если время Вос становления тиристоров невелико, в устрой ! стве могут отсутствовать схемы запрета 26, 27 и в этом случае переключение триг-! гера вызывает немедленное включение уси:лителя 9 и отключение усилитеття 8, что приводит к включенито тиристоров 3,4. Ес35 ! пи Время восстановления тиристоров суше ственно, то в устройство вводятся. схемы запрета 26, 27 и ждуший генератор 28.

В этом случае порядок работы устройства таков: после срабатывания логического эле4О

:мента 33 срабатывает ждуший генератор 28, длительность выходно. о импульса которого несколько больше времени восстановления тиристорами запирающих свойств, Выход4б ной импульс ждушего генератора 28 одновременно поступает тта запрешаюшие входы схем запрета 26,27 и на логическую схему 39, вызывая переключение триггера 25

6 !

ы:Г, и одновременное откпючение усюп тепей, OT ВЫХОДОВ тРИГГЕР&еПосле окончания поступления импульса с выхода ждушего генератора схема заире та 27 Включает усилитепь 9, который в сврю очередь включает тиристор Зи устро!! » ство переходит в новое исходное состоянием аналогичное вышеописанному.

Обратное переключение тиристорых вет вей происходит после смены синалов на нахС ad °,, В случае применения симметричных!тиристоров в переключаемых ветвях тиристот)ного ключа используются усилители упра яющих сигйалов тиристоров, имеющие по дному выходу, а остальная часть устройтва управления остаатся неизменной.

Формула избр етения в:е

1,-Устройство управления тиристс(рным ключом дня, переключения трансформаторов под нагрузкой, содержайГее триггер,- входы оторого соединены с шинами выбора пере -т. ключаемых ветвей обмотки!упомянутого Щанс" форматора и с датчиком нуля тока, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности переключения, входытриггера через логическуюсхему ИЛИ-И под4 ключены к датчикам полярности гока и напряг ния переключаемой обмотки, прй этом межф датчиком нуля тока и указанной логической схемой ИЛИ-И включена дополнительная гическая схема И, один из входов которой . через элемент задержки подключен. к выхо логического блока несовпадения состояния трштере в швны выбора вереввючееыой вет!ви.

2. Устройство по п.l, о т л и ч а ю щ Ве с я тем, что, с целью повышения падеж-1 ности запирания тиристоров отключаемой ве в ви при естественной коммутации, выходы триггера через соответствующую логическую схему запрета подключены к выходу ждущего генератора, вход которого в свою очередь связан с упомянутой дополнитель-! ной схемой И.

525223

Х!

52 гв

/О

Составитель Д. ФуФльпчщ

РедактоР К. 1цанаУРова — ТехРед И„ овач оРРектоР И "1икита

Заказ 5097/504 Тираж 88 2 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Мщпхстров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППИ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4