SU1660118A1

SU1660118A1 - Инвертор с защитой от аварийных токов

Info

Publication number: SU1660118A1
Application number: SU884425905A
Authority: SU
Inventors: Vladimir V Rudenskij; Teodoros P Dobrovolskis; Ivan P Neugodnikov
Original assignee: Railway Transport Inst
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1991-06-30

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите зависимого инвертора от аварийных токов при опрокидываниях. Целью изобретения является повышение надежности инвертора. Устройство содержит блок 1 синхронизации, формирователи 2 пачек импульсов, соединенные с контрольными входами тиристорных 6локое 3 тиристорного моста 4 с системой 8 импульсно-фазового управления, генератор 10 импульсов, который соединен с управляющими входами тиристорных блоков 3 через управляемые ключи

Фиг. /

1660118

11, соединенные попарно параллельно, реагирующий орган 9, состоящий из триггера 14, элемента ИЛИ 15, управляемых ключей 18 защиты и 20 шунтирования, элементов задержки 16, 17, 21, определяющих моменты запуска управляемого шунтирующего элемента 7, подключенного параллельно токоограничивающемуреактору 5, и формирования сигнала на отключение выключателяб.

Шунтирование токоограничивающего реактора 5 происходит в интервале времени, когда противо-ЭДС инвертора больше ЭДС источника постоянного тока. В результате скорость уменьшения аварийного тока значительно больше, чем скорость нарастания тока в начале аварийного процесса. Расхождение контактов выключателя происходит в момент минимального значения тока. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от аварийных токов ведомого сетью инвертора, в частности, используемого в тяговом электроприводе. 5

Цель изобретения - повышение надежности инвертора.

На фиг.1 изображена схема инвертора с устройством для защиты; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его рабо- 1 ту.

Устройство содержит блок 1 синхронизации, вход которого соединен с выводами для подключения трехфазной сети переменного тока, а шесть выходов соединены каждый 1 с входом одного из шести формирователей 2 импульсов , выходы которых соединены с контрольным входом соответствующего тиристорного блока 3. Каждый из шести тиристорных блоков 3 является плечом 2 тиристорного моста 4 инвертора, выводы переменного тока которого соединены с выводами для подключения источника трехфазного напряжения (преобразовательного трансформатора, не показанного на чертеже), а 2 выводы постоянного тока через токоограничивающий реактор 5 и выключатель 6 присоединены к выводам для подключения к сети постоянного тока (например, к шинам постоянного тока тяговой подстанции, соединен- с ным с контактной сетью). Параллельно токоограничивающему реактору 5 присоединен управляемый шунтирующий элемент 7. Управление включением тиристоров моста 4 инвертора и фазовое С регулирование осуществляет блок 8 импульсно-фазового управления (связи блока 8 с блоком 1 синхронизации датчиками обратной связи и пр. не показаны).

ζ

Запрещающий вход блока 8 и управляющий вход управляемого шунтирующего элемента 7 и выключателя 6 соединены с соответствующими выходами реагирующего органа 9, Генератор 10 импульсов выхо- ²дом соединен с управляющими входами

тиристорных блоков 3 через управляемые ключи 11, соединенные попарно-параллельно. В цепи прохождения сигналов между выходами формирователей 2 и контрольными входами тиристорных блоков 3 включены датчики 12 тока, а в цепь между выходом генератора 10 и ключами 11 включен датчик 13 тока. Блок 9 представляет собой триггер 14, первым входом соединенный с выходом датчика 13, выходом - с входом элемента ИЛИ 15, входами первого элемента задержки 16, второго элемента линии 17 задержки и запрещающим входом блока 8 импульснофазового управления.

Выход первого элемента 16 задержки соединен с управляющим входом ключа 18 защиты, включенного между входом генератора 10 и входом блока 19 отключения выключателя 6. Выход второго элемента 17 задержки соединен с управляющим входом ключа 20 шунтирования, включенного между выходом генератора 10 и управляющим входом элемента 7 шунтирования, Выходы датчиков аварийного состояния (не показаны) соединены с управляющим входом ключа 18 отключения и вторым входом логического элемента 15, выход которого связан со схемой управления коммутационными аппаратами инвертора (не показаны).

Управляющие входы ключей 11 соединены с выходами соответствующих датчиков 12 тока таким образом, что один из пары ключей 11 соединенных с управляющим входом данного тиристорного блока, входом связан с цепью контроля противофазного тиристорного блока, а второй с цепью контроля тиристорного блока, который при нормальном режиме работы инвертора начинает проводить ток через время, соответствующее фазовому углу 2тг /3 после начала протекания тока по данному тиристорному блоку. Для наглядности связь цепей контроля состояния тиристоров каждого блока с цепями их аварийного управления представлена таблицей соответствия:

1660118

Цепь контроля состо- Цепь аварийного уп-

яния	равления
31	ад, С5
С2	С5, вб
вз	Вб, Э1
ад	Э1, С2
С5	С2, ВЗ
Вб	ВЗ. ад

Принцип работы устройства состоит в следующем.

Если происходит нарушение коммутации тока (начало аварийного процесса), например, между тиристорами вз и С5 (фиг.2) и ток через тиристор вз продолжает протекать до момента поступления тестового сигнала, в этот момент т₀ подаются импульсы управления на тиристоры, противофазные тем,. которые до этого момейта проводили ток, в данном случае на тиристоры вб и аг Под действием напряжения обмоток преобразовательного трансформатора, к которым подключены коммутирующие тиристоры, происходит коммутация тока на вновь включенные тиристоры и кривая противо-ЭДС инвертора (фиг.1) формируется с этого момента кривой линейного напряжения, противофазного тому, которое определило противо-ЭДС в начале аварийного процесса. Из-за смены полярности противо-ЭДС инвертора ток в цепи постоянного тока заметно нарастает до момента Гд, пока мгновенное значение противо-ЭДС не станет выше ЭДС внешнего источника Её. К тому моменту уже подключен шунтирующий резистор к сглаживающему реактору. Сопротивление резистора выбирается таким; чтобы падение напряжения на шунтирующем элементе было минимально возможным (в пределе равно нулю). При зашунтированном реакторе ток в цели постоянного тока под действием разности противо-ЭДС и ЭДС внешнего источника Её на интервале времени от момента гд до момента Т5 быстро уменьшается и, если до начала аварийного процесса ток был сравнительно небольшой, к моменту ί5 он может прекратиться и тогда происходит бездуговое гашение тока. Если ток был достаточно большим, этого не произойдет, но к моменту' ΐδ значение тока станет меньше, чем оно было в момент ί_ο. Поэтому разрыв тока выключателем происходит быстрее и со значительно меньшим выделением энергии в дуге по сравнению с тем случаем, когда не осуществлялось шунтирования токоограничивающего реактора. Момент подачи сигнала на отключение выключателя выбирается с учетом его собственного времени Хсб.в (в от момента приведения в действие до момента начала расхождения

контактов), определяемого механическими свойствами выключателя, с тем, чтобы момент расхождения контактов примерно совпал с моментом ΐ5.

Приведенная последовательность операций позволяет обеспечить минимальное значение тока к моменту расхождения контактов выключателя, а во многих случаях бездуговое гашение тора, не применяя при этом дополнительного силового оборудования.

Устройство работает следующим образом.

На выходах блока 1 синхронизации формируется шесть синусоидальных сигналов напряжения, в которых образуют симметричную шестилучевую звезду с углами между соседними лучами π /3, После перехода через ноль каждой синусоиды напряжения соответствующий формирователь 2 вырабатывает тестовый сигнал в виде пачки высокочастотных импульсов напряжения (в виде заштрихованных прямоугольников). Синхронизация генераторов 2 выполнена таким образом, что при нормальной работе инвертора эти сигналы приходят на каждый тиристорный блок 3 в интервалы, когда его тиристоры заперты, и, как следствие, тока на выходе каждого формирователя 2 нет. На выходах каждого датчика тока 12 сигналов нети ключи 11 закрыть· (разомкнуть). Генератор 10 непрерывно вырабатывает импульсы напряжения, но поскольку все ключи 1 ι закрыты, тока на выходе генератора 10 нет, отсутствует сигнал на выходе датчика 13, триггер 14 находится в исходном состоянии, на его выходе сигнал "0", на выходах всех линий задержки сигнал "0", ключи 18 и 19 закрыты. Если не произошло очередной коммутации тока с одной фазы на другую и один из тиристорных блоков (например, вз) продолжает проводить ток и после момента, когда приходит очередной сигнал на этот блок, по цепи контроля между выходом формирователя 2 и контрольным входом тиристорного блока появляется импульс тока, который вызывает появление сигнала на выходе датчика 12 тока, в результате чего открываются (замкнутся) соответствующие ключи 11, подключив генератор 10 к управляющим входам соответствующих тиристорных 6локое (в данном примере а1 и Ье). Под действием линейного напряжения^ данном случае напряжения ав) происходит выключение ранее включенных тиристорных блоков (вз и ад) и включение противофазных (ве и βι). Одновременно с появлением импульса тока на выходе генератора 10 появляется сигнал на выходе датчика 13, который переключает триггер 14 и

1660118

на его выходе появляется сигнал "1", который вызывает появление сигнала "1" на выходе элемента ИЛИ 15, приводящего к блокированию возможного повторного включения преобразователя до завершения аварийного состояния инвертора.

Появление сигнала "1" на входах элементов 16 и 17 задержки приводит к появлению сигнала "1" через время Ап на управляющем входе ключа 18 и через время /кг на управляющем входе ключа 20,первый из которых через блок 19 приводит в действие выключатель 6, а второй включает элемент 7 шунтирования токоограничивающего реактора 5. При зашунтированом реакторе ток в цепи постоянного тока инвертора в интервале ΐ4 -15 быстро спадает под действием разности противо-ЭДС инвертора и ЭДС внешнего источника постоянного тока, а к.моменту15 контакты выключателя размыкаются. После появления сигнала "1" на выходе второй линии 17 задержки через время Δΐ3 появляется сигнал "1” на выходе третьей линии 21 задержки и на втором входе триггера 14, который возвращается в исходное состояние. Вслед за этим в исходное состояние возвращаются все элементы реагирующего органа 9.

Таким образом, устройство позволяет значительно уменьшить отключаемые коммутационными аппаратами аварийные токи, а следовательно, повысить срок службы и увеличить надежность работы преобразовательного агрегата в целом.

Claims

Формула изобретения

1. Инвертор с защитой от аварийных токов, содержащий силовые тиристорные управляемые блоки, снабженные управляющими и контрольными входами и соединенные по трехфазной мостовой схеме, блок импульснофазового управления с управляющим входом, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих тиристорных управляемых блоков, блок формирования импульсов, синхронных с линейными коммутирующими напряжениями, вход которого соединен с выводами для подключения трехфазной сети переменного тока, снабженный выходами по числу тиристорных управляемых блоков, соединенными с входами соответствующих формирователей импульсов, генератор импульсов и исполнительный орган защиты,

отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, введены шесть пар управляемых ключей и семь датчиков тока, причем формирователи импульсов выполнены в виде формирователей пачек импульсов и их выходы через входные цепи соответствующихдатчиковтока подключены к контрольным входам соответствующих тиристорных управляемых блоков, выход генератора импульсов через входную цепь седьмого датчика тока подключен ко входам всех управляемых ключей, выходы каждой из пар которых соединены с управляющими входами соответствующих тиристорных управляемых блоков, при этом управляющие входы управляемых ключей в каждой из пар соединены с выходами датчиков тока, связанных с контрольными входами тиристорных управляемых блоков соответственно, противофазного и вступающего в работу с запаздыванием на 2тг /3 по отношению к тиристорному управляемому блоку, подключенному управляющим входом к выходам управляемых ключей данной пары, а выход седьмого датчика тока подключен к входу исполнительного органа защиты.
2. Инверторпоп.1,отл ичающийся тем, что исполнительный орган защиты выполнен в виде триггера, трех элементов задержки, двух ключевых элементов, элемента ИЛИ и включенных последовательно в силовую цепь постоянного тока выключателя с блоком отключения и токоограничивающего дросселя с управляемым шунтирующим элементом, причем вход исполнительного органа защиты подключен к первому входу триггера, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, управляющим входом блока импульсно-фазового управления и входами первого и второго элементов задержки, выход генератора импульсов подключен соответственно через первый и второй ключевые элементы к управляющим входам шунтирующего элемента и блока отключения выключателя, выход первого элемента задержки соединен с управляющим входом первого ключевого элемента и через второй элемент задержки подключен к второму входу триггера, а выход второго ключевого элемента соединен с вторым входом элемента ИЛИ «управляющим входом второго ключевого элемента.

1660118

Фи.г.2