SU890257A1 - Устройство дл контрол переменного тока тиристорного преобразовател - Google Patents

Description

Изобретение относится к устройствам преобразования энергии переменного тока и может быть использовано, в частности, для измерения входных токов реверсивных трехфазных тиристорных выпрямителей и тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью. ⁵

Контроль входных токов тиристорных преобразователей необходим для обеспечения защиты преобразователя в аварийных режимах. Кроме того, поскольку суммарный входной и ВЫ- 1Q ходной токи реверсивного выпрямителя равны, датчики входного тока используются для контроля токов нагрузки выпрямителя или фазных выходных токов преобразователя частоты с непосредственной связью.

Известен датчик переменного тока низкой частоты, содержащий два ферромагнитных сердечника, общие первичные и раздельные вторичные обмотки [1].

Недостатком этого датчика переменного тока является невозможность использования его для измерения токов высокой частоты, во вторичных обмотках при изменении направления тока в первичной обмотке возникают перенапряжения, что приводит к потере информации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик переменного тока низкой частоты, содержащий два трансформатора тока, вторичные обмотки которых включены последовательно-встречно через источник переменного напряжения и два сопротивления нагрузки, точка соединения которых соединена со средней точкой последовательно соединенных источников постоянного напряжения, зашунтированных каждый емкостью. Между началами вторичных обмоток трансформаторов тока включены две пары диодов. Средняя точка пары диодов, соединенных анодами, подключена к отрицательной клемме первого источника постоянного напряжения. Средняя точка пары диодов, соединенных катодами, подключена к положительной клемме второго источника постоянного напряжения. Когда измеряемый ток имеет неизменную полярность, данное устройство работает как обычный трансформатор постоянного тока. При изменении полярности измеряемого тока, на время перемагничивания сердечников трансформаторов вступают в работу емкости. Через них протекают токи вторичных обмоток трансформаторов (2].

Недостатком данного устройства является его громоздкость. Для замера одного тока требуется минимум два трансформатора тока и ' дополнительные источники постоянного и переменного напряжения. Соответственно для замера трехфазной системы входных токов преобразователя требуется минимум шесть трансформаторов тока и громоздкие источники питания (потребляющие достаточно большую мощность) . Кроме того, при изменении полярности измеряемого тока в выходном сигнале дан- , ного устройства появляется кратковременный провал до нуля при ненулевых значениях измеряемого тока.

Целью изобретения является повышение точности контроля тока.

Поставленная цель достигается тем, что в _к устройство для контроля переменного тока тиристорного преобразователя, содержащее трансформатор тока, выпрямительный мост, источник ограничивающего напряжения и нагрузочный резистор, введены диод, блок управления, ключ, при этом выводы вторичной обмотки трансформатора тока подсоединены ко входной диагонали выпрямительного моста, первый вывод ‘выходной диагонали которого подключен через нагрузочный резистор к общей точке, а второй вывод — к первой входной клемме блока управления и к первому выводу ключа, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных диода, и источника ограничивающего напряжения, второй вывод ключа подсоединен к общей точке, а управляющий вход ключа соединен с выходной клеммой блока управления, вторая, третья и четвертая входные клеммы которого соединены с соответствующими выходами тиристорного преобразователя.

Блок управления выполнен на элементе НЕ, элементе ИЛИ, двух элементах И, нуль-индикаторе, триггере, выход которого соединен с выходной клеммой, блока управления, вторая входная клемма которого соединена с первым входом первого элемента И, а третья входная клемма - со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертой входной клеммой блока управления, выход элемента ИЛИ соединен со входом элемента НЕ и с первым входом второго элемента И, ко второму входу которого подключен выход нуль-индикатора, вход которого соединен с первой входной клеммой блока управления, выход второго элемента И со. единен с первым входом триггера, со вторым входом которого соединен выход элемента НЕ.

На чертеже представлена структурная схема устройства для контроля переменного тока тиристорного преобразователя.

Устройство содержит тиристорный преобразователь 1, трансформатор тока 2, установленный на одной из входных шин преобразователя (на остальных шинах устанавливаются такие же датчики), выпрямительный мост 3, нагрузочный резистор 4, резистор 5, ключ 6, диод 7, источник ограничивающего напряжения 8, блок управления 9, в состав которого входят триггер 10, элемент НЕ 11, элемент ИЛИ ,12, элементы И 13 и 14, нуль-индикатор 15.

Устройство работает следующим образом.

Когда по первичной обмотке трансформатора тока 2 протекает измеряемый ток, устройство работает в режиме контроля. Ключ 6 замкнут, выпрямленный ток вторичной обмотки трансформатора тока 2 протекает по цепи: резистор 5, ключ 6, нагрузочный резистор 4. Падение напряжения на нагрузочном резисторе 4 используется в качестве выходного сигнала.

Напряжением, падающим на резисторах 4 и 5 при протекании измерительного тока, сердечник трансформатора тока 2 намагничивается. При исчезновении измеряемого тока сердечник размагничивается.

Интервалы протекания измеряемого тока по первичной обмотке трансформатора (120° периода питающей сети) чередуются с интервалами (60° периода питающей сети) отсутствия тока. Кроме того, существуют бестоковые паузы при переключении групп тиристоров.

Если цепь протекания вторичного тока трансформатора тока 2 при размагничивании та же, что и при измерении тока, размагничивающим напряжением также будет падение напряжения на резисторах 4 и 5. В этом случае размагничивающее напряжение мало, так как его величина определяется величиной тока намагничивания трансформатора тока и сердечник не успевает полностью размагничиваться за время бестоковой паузы.

Поэтому, в предлагаемом устройстве, когда измеряемый ток равен нулю, а на тиристоры данной фазы не подаются открывающие их сигналы управления, ключ 6 размыкается. Под действием ЭДС вторичной обмотки трансформатора тока 2, возникающей при размагничивании сердечника, открывается диод 7, ток протекает по цепи: нагрузочный резистор 4, выпрямительный мост 3, вторичная обмотка трансформатора тока 2, резистор 5, диод 7, источник ограничивающего напряжения 8, общая точка. Величина размагничивающего напряжения ограничивается уровнем напряжения источника ограничивающего напряжения 8, достаточным для размагничивания сердечника за время бестоковой паузы.

При появлении сигнала управления любым из тиристоров данной фазы ключ 6 замыкается, и устройство снова работает в режиме контроля.

Управление ключом 6 осуществляется с помощью блока управления 9. На вторую входную клемму блока управления 9 поступает логический ^сигнал - А, на третью - логический сигнал А, а на четвертую — логический сигнал . паузы S.

Значение логических сигналов — А и А соответствует отсутствию управляющих импульсов на входах тиристоров, силовой ток которых протекает по первичной обмотке трансформатора +ока 2.

В результате перемножения сигналов — А и А в элементе И 14 в нем формируется сигнал, соответствующий отсутствию управляющих сиг-’ налов на управляющих входах всех тиристоров данной фазы. Данный сигнал поступает с выхода элемента И 14 на первый вход элемента ИЛИ 12, на второй вход которого поступает логический сигнал S. Когда любой из этих двух сигналов соответствует логической ”1”, с выхода элемента ИЛИ 12 поступает сигнал ”1” на входы элементов НЕ 11 и И 13. На второй вход элемента И 13 поступает сигнал с выхода нуль-индикатора 15, контролирующего наличие измеряемого тока. Когда контролируемый ток не равен нулю, током вторичной обмотки трансформатора тока 2 создается падение напряжения на резисторе 5. Данное напряжение подается на вход нуль-индикатора 15 и включает его таким образом, что его выходной сигнал становит-я равным ”0” (логическому нулю). При спадании контролируёмого тока до нуля выходной сигнал нуль-индикатора 15 становится равным ”1” (логической единице).

Когда на входы элемента И 13 поступают два сигнала ”1” (измеряемый ток спал до нуля, и при этом отсутствуют импульсы управления тиристорами, или пришел сигнал паузы S при переключении групп тиристоров), с выхода элемента И 13 поступает сигнал ”1” на вход триггера 10, триггер переключается. Его выходным сигналом размыкается ключ 6, и сердечник трансформатора тока 2 размагничивается. На второй вход триггера 10 в это врмя поступает с элемента НЕ 11 сигнал ”0”. Когда сигнал с выхода элемента ИЛИ 12 становится равным ”0”, сигнал с выхода элемента НЕ 11 ¹ становится равным ”1”, и триггер 10 переключается в прежнее состояние. Ключ 6 замыкается, и устройство снова начинает работать в режиме контроля. В случаях, когда существует необходимость контролировать суммарный входной ток тиристорного преобразователя, три датчика предлагаемого типа, установленные в трех фазах на входе преобразователя, имеют один общий нагрузочный резистор.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить контроль входных токов тиристорного преj образователя частоты без потерь информации. Кроме того, данное устройство более компак<но по исполнению и не требует потребления существенной дополнительной мощности.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к устройствам преобразовани  энергии переменного тока и может быть использовано, в частности, дл  измерени  входных токов реверсивных трехфазных тиристорных выпр мителей и тиристорных преобразо вателей частоты с непосредственной св зью. Контроль входных токов тиристорных преобразователей необходим дл  обеспечени  защиты преобразовател  в аварийных режимах. Кроме того, поскольку суммарный входной и выходной токи реверсивного выпр мител  равны датчики входного тока используютс  дл  контрол  токов нагрузки выпр мител  или фазных выходных токов преобразовател  частоты с непосредственной св зью. Известен датчик переменного тока низкой частоты, содержащий два ферромагнитных сердечника , общие первичные и раздельные вторичные обмотки 1. Недостатком зтого датчика переменного тока  вл етс  невозможность использовани  его дл  измерени  токов высокой частоты, во вторичных обмотках при изменении направлени  тока в первичной обмотке возникают перенапр жени , что приводит к потере информации. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  датчик переменного тока низкой частоты, содержащий два трансфорь матора тока, вторичные обмотки которых вклюмспы послсдовзтсльно-встре шо через источник переменного напр жени  и два сопротивлени  нагрузки, точка соединени  которых соединена со средней точкой последовательно соединенных источников посто нного напр жени , защунтированных каждый емкостью. Между началами вторичных обмоток трансформаторов тока включены две пары диодов. Средн   точка пары диодов, соединенных анодами, подключена к отрицательной клемме первого источника посто нного напр жени . Средн   точка пары диодов, соединенных катодами, подключена к положительной клемме второго источника посто нного напр жени . Когда измер емый ток имеет неизменную пол рность, данное устройство работает как обычный трансформатор посто нного тока. При изменении пол рности измер емого тока, на врем  перемаишчивани  3 . сердечников трансформаторов вступают в работу емкости. Через них протекают токи вторичных обмоток трансформаторов 2. Недостатком данного устройства  вл етс  его громоздкость. Дл  замера одного тока требуетс  минимум два трансформатора тока и дополнительные источники посто нного и перемеьгаого напр жени . Соответственно дл  замера трехфазной системы входных токов преобразовател  требуетс  минимум шесть трансформаторов тока и громоздкие источники питани  (потребл ющие достаточно большую мощносттн ). Кроме того, при изменении пол рности измер емого тока в выходном сигнале данного устройства по вл етс  кратковременный провал до нул  при ненулевых значени х измер емого тока. Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол  тока. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  контрол  переменного тока тиристорного преобразовател , содержащее тран сформатор тока, выпр мительный мост, источник ограничивающего напр жени  и нагрузочный резистор, введены диод, блок управлени , ключ, при этом вьшоды вторичной обмотки трансформатора тока подсоединены ко входной диагонали вьшр мительного моста, первый вывод выходной диагонали которого подключен через нагрузочный резистор к общей точке, а второй вывод - к первой входной клемме блока управлени  и к первому выводу ключа, параллельно которому включена депь из последовательно соединенных диода, и источника ограничивающего напр жени , второй вывод ключа подсоединен к общей точке, а управл ющий вход ключа соединен с выходной клеммой бло ка управлени , втора , треть  и четверта  вход ные клеммы которого соединены с соответствующими выходами тиристорного преобразовател . Блок управлени  вьшолнен на элементе НЕ, элементе ИЛИ, двух элементах И, нуль-индикаторе , триггере, выход которого соединен с выходной клеммой, блока управлени , втора  входна  клемма которого соединена с первым входом первого элемента И, а треть  входна  клемма - со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым вхо дом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертой входной клеммой блока управлени , выход элемента ИЛИ соединен со входом элемента НЕ и с первым входом втор го элемента И, ко второму входу которого подключен выход нуль-индикатора, вход которого соединен с первой входной клеммой бло ка управлени , выход второго элемента И со . единен с первым входом триггера, со вторым входом которого соединен выход элемента НЕ На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  контрол  переменного тока тиристорного преобразовател  . Устройство содержит тиристорный преобразователь 1, трансформатор тока 2, установленный на одной из входных шин преобразовател  (на остальных шинах устанавливаютс  такие же датчики ), выпр мительтгй мост 3, нагрузочный резистор 4, резистор 5, ключ 6, диод 7, источник ограничивающего напр жени  8, блок управлени  9, в состав которого вход т триггер 10, элемент НЕ 11, элемент-ИЛИ 12, элементы И 13 и 14, нуль-индикатор 15. Устройство работает следующим образом. Когда по первичной обмотке трансформатора тока 2 протекает измер емый ток, устройство работает в режиме контрол . Ключ 6 замкнут, выпр мленный ток вторичной обмотки трансформатора тока 2 протекает по цепи: резистор 5, ключ 6, нагрузочный резистор 4. Падение напр жени  на нагрузочном резисторе 4 используетс  в качестве выходного сигнала. Напр жением, падающим на резисторах 4 и 5 при протекании измерительного тока, сердечник трансформатора тока 2 намагничиваетс . При исчезновении измер емого тока сердечник размагничиваетс . Интервалы протекани  измер емого тока по первичной обмотке трансформатора (120° периода питающей сети) чередуютс  с интервалами (60° периода питающей сети) отсутстви  тока. Кроме того, существуют бестоковые паузы при переключении групп тиристоров. Если цепь протекани  вторичного тока трансформатора тока 2 при размагничивании та же, что и при измерении тока, размагничивающим напр жением также будет падение напр жени  на резисторах 4 и 5. В этом случае размагничивающее напр жение мало, так как его величина определ етс  величиной тока намагничивани  трансформатора ока и сердечник не успевает полностью размагничиватьс  за врем  бестоковой паузы. Поэтому, в предлагаемом устройстве, когда измер емый ток равен нулю, а на тиристоры данной фазы не подаютс  открьшающие их сигналы управлени , ключ 6 размыкаетс . Под действием ЭДС вторичной обмотки трансформатора тока 2, возникающей при размагничивании сердечника, открываетс  диод 7, ток протекает по цепи: нагрузочный резистор 4, выпр мительный мост 3, вторична  обмотка трансформатора тока 2, резистор 5, диод 7, источник ограничивающего напр жени  8, обща  точка. Величина размагничивающего напр жени  ограничиваетс  уровнем напр жени  источника ограничиваю1цего напр жени  8, достаточным дл  размагничивани  сердечника за врем  бестоковой паузы. 58 При по влении сигнала управлени  любым из тиристоров данной фазы ключ 6 замыкаетс , и устройство снова работает в режиме конт рол . Управление ключом 6 осуществл етс  с помощью блока управлени  9. На вторую входную клемму блока управлени  9 поступает логический ;игнал - А, на третью - логический сигнал А, а на четвертую - логический сигнал паузы S. Значение 1 логических сигналов - А и А соответствует отсутствию управл ющих импульсов на входах тиристоров, силовой ток которых протекает по первичной обмотке трансфор матора -toKa 2. В результате перемножени  сигналов - А и А в элементе И 14 в нем формируетс  сигнал, соответствующий отсутствию управл ющих сигналов на управл ющих входах всех тиристоров данной фазы. Данный сигнал поступает с выхода элемента И 14 на первый вход элемента ИЛИ 12, на второй вход которого поступает логический сигнал S. Когда любой из этих двух сигналов соответствует логической 1 с выхода элемента ИЛИ 12 поступает сигнал 1 на входы элементов НЕ И и И 13. На второй вход элемента И 13 поступает сигнал с выхода нуль-индакатора 15, контролирующего наличие измер емого тока. Когда контролируемый ток не равен нулю, током вторичной обмотки трансформатора тока 2 создаетс  падение напр жени  на резисторе 5. Данное напр жение подаетс  на вход нуль-индикатора 15 и включает его таким образом, что его выходной сигнал становитс  равным О (логическому нулю). При спадании контролируемого тока до нул  выходной сигнал нуль-индикатора 15 становитс  равным 1 (логической единице Когда на входы элемента И 13 поступают два сигнала 1 (измер емый ток спал до нул , и при этом отсутствуют импульсы управлени  тиристорами, или прищел сигнал паузы S при переключении групп тиристоров), с выхода элемента И 13 поступает сигнал 1 на вход триггера 10, триггер переключаетс . Его выходным сигналом размыкаетс  ключ 6, и сердечник трансформатора тока 2 размагничиваетс . На второй вход триггера 10 в это врм  поступает с элемента НЕ 11 сигнал О. Когда сигнал с выхода элемента ИЛИ 12 становитс  равным О, сигнал с выхода элемента НЕ И становитс  равным 1, и триггер 10 переключаетс  в прежнее состо щ1е. Ключ 6 замыкаетс , и устройство снова начинает работать в режиме контрол . В случа х, когда существует необходимость контролировать суммарный вход ной ток тиристорного преобразовател , три дат чика предлагаемого типа, установленные в трех 7 фазах на входе преобразовател , имеют один общий нагрузочный резистор. Предлагаемое устройство позвол ет осуществить контроль входных токов тирнсторного преобразовател  частоты без потерь информации. Кроме того, данное устройство более компак но по исполнению и не требует потреблени  существенной дополнительной мощности. Формула изобретени  1.Устройство дл  контрол  переменного тока тиристорного преобразовател , содержащее трансформатор тока, вьшp  Qlтeлы{ый мост, источник ограничивающего напр жени  и нагрузочный резистор, отличающеес  тем, что, с цепью повышени  точности контрол  тока , в него введены диод, блок управлени , ключ, при этом вьшоды вторичной обмотки трансформатора тока подсоединены ко входной диагонали выпр мительного моста, первый вывод выходной диагонали которого лодключен через нагрузочный резистор к общей точке, а второй вывод - к первой входной клемме блока управлени  и к первому выводу ключа, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных диодов и источника ограничивающего напр жени , второй вьшод ключа подсоединен к общей точке, а управл ющий вход ключа соединен с выходной клеммой блока управлени , втора , треть  и четверта  входные клеммы которого соединены с соответствующими выходами тиристорного преобразовател . 2.Устройство по п. 1, о т л   ч а го щ ее с   тем, что блок управлени  вьшолнек на элементе НЕ, элементе ИЛИ, двух элементах И. нуль-индикаторе, триггере, выход которого соединен с выходнш клеммой блока управлени , втора  входна  клемма которого соединена с первым входом первого элемента И, а треть  входна  клемма - со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертой входной клеммой блока управлени , выход элемента ИЛИ соединен со входом элемента НЕ и с первым входом второго элемента И, ко второму входу которого подключен выход нуль-индикатора, вход которого соединен с первой входной клеммой блока управле1ш , выход второго элемента И соединен с первым входом триггера, со вторым входом которого соединен выход элемента НЕ. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 400959, кл. Н 02 М 5/10, 1971.
2. 2.Авторское свидетельствр СССР № 517732, кл. G 01 R 15/02, 1976 (прототип).