ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ КОММУТАТОР

Область техники
Полезная модель относится к преобразовательной технике и может найти применение, например, в статических компенсаторах реактивной мощности, устанавливаемых на электроподстанциях.
Уровень техники
Известен высоковольтный тиристорный коммутатор, содержащий последовательно соединенные пары встречно-параллельных тиристоров, и блоки управления, к каждому из которых подключен управляющий электрод одного из тиристоров коммутатора [Кочкин В. И., Нечаев О. П. «Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий», Москва, изд-во НЦ ЭНАС, 2000 г. стр. 109…112]. Каждый блок управления снабжен датчиком прямого напряжения на тиристоре, оптическим выходом и оптическим входом. Недостаток известного устройства - большое число блоков управления тиристорами коммутатора и его оптических связей с системой управления.
Раскрытие полезной модели.
Предметом полезной модели является высоковольтный тиристорный коммутатор, содержащий последовательно соединенные пары встречно-параллельных тиристоров и блоки управления, к которым подключены соединенные катодами тиристоры соседних пар, при этом каждый блок управления снабжен датчиками прямого напряжения на подключенных к нему тиристорах, оптическим выходом и оптическим входом и выполнен с возможностью выдачи на оптический выход сигнала о превышении заданного порога прямым напряжением на соответствующем тиристоре и с возможностью включения этого тиристора при поступлении внешнего сигнала на оптический вход.
Технический результат полезной модели - уменьшение необходимого числа блоков управления. Для высоковольтного коммутатора из 2nтиристоров требуется только (n+1) блоков управления. При использовании предлагаемого коммутатора соответственно уменьшается число оптических связей коммутатора с основной системой управления (преобразователем или статическим компенсатором) и число ее выходных блоков, управляющих предлагаемым коммутатором.
Полезная модель имеет развитие, которое состоит в том, что каждый блок управления выполнен с возможностью выдачи на оптический выход двухчастотного сигнала о превышении заданного порога прямым напряжением на соответствующем тиристоре.
Осуществление полезной модели с учетом ее развития
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства.
Коммутатор содержит последовательно соединенные пары из встречно-параллельных тиристоров 1 и 2. Тиристоры 1 обеспечивают коммутацию тока в одном направлении, а тиристоры 2 - в противоположном. В состав коммутатора входят блоки 3 управления. К каждому блоку 3 подключены управляющими электродами тиристоры 1 и 2 соседних пар, соединенные катодами. Каждый блок 3 снабжен датчиками 4 и 5, контролирующими прямое напряжение на двух подключенных к данному блоку тиристорах 1 и 2 соответственно. Блок 3 имеет оптический выход и оптический вход, образуемые преобразователями 6 и 7 соответственно.
Блок 3 выполнен с возможностью осуществления следующих двух функций:
- выдачи на свой оптический выход, образуемый преобразователем 6, сигнала о превышении заданного порога прямым напряжением на том или на другом из подключенных к нему тиристоров 1 и 2;
- включения по сигналу на оптическом входе, образуемом преобразователем 7, того тиристора (1 или 2), прямое напряжение на котором (контролируемое соответствующим датчиком 4 или 5) превысило заданный порог.
Согласно развитию полезной модели сигнал на оптическом выходе блока 3 двухчастотный: одна частота соответствует наличию прямого напряжения на тиристоре 1, а другая - на тиристоре 2.
На фиг. 1 приведен пример реализации блока 3. Схема блока 3 представлена на функциональном уровне - без цепей питания и элементов гальванической развязки.
В состав блока 3 входят датчики 4 и 5, выполненные в виде резисторных делителей прямого напряжения на тиристоре. Обратные Напряжение обратной для соответствующего тиристора полярности шунтируются диодами на выходах датчиков-делителей. Выходы датчиков 4 и 5 подключены соответственно к входам блоков 8 и 9 сравнения, имеющих по два выхода. Первый выход каждого блока 8 и 9 подключен к одному из входов элемента 10, выполняющего логическую функцию или. Выход элемента 10 подключен к входу электрооптического преобразователя 6, образующего оптический выход блока 3. Вторые выходы блоков 8 и 9 подключены соответственно к первым входам элементов 11 и 12, выполняющих функцию И. К вторым входам элементов 11 и 12 подключен выход оптоэлектрического преобразователя 7, образующего оптический вход блока 3. Выходы элементов 11 и 12 через формирователи 13 и 14 сигналов включения подключены соответственно к управляющим электродам тиристоров 1 и 2, которые соединены своими катодами и управляются данным блоком 3. В составе блока 3 имеются также не показанные на фиг. 1 источники вторичного (постоянного) напряжения, питающие элементы его схемы.
Устройство работает следующим образом.
Коммутатор включается в цепь переменного тока последовательно с нагрузкой.
При появлении прямого напряжения на тиристоре 1, подключенном к данному блоку 3, с датчика 4 на вход блока 8 поступает напряжение, которое блок 8 сравнивает с заданным для обеспечения помехоустойчивости порогом.
При превышении этого порога блок 8 выдает сигнал логической единицы на вход элемента 11, и сигнал некоторой частоты f на элемент 10. С выхода элемента 10 сигнал частоты f поступает в преобразователь 6, формирующий выходной оптический сигнал, который по оптоволоконному каналу передается в систему управления, размещаемую на потенциале земли (в заземленном конструктиве).
Система управления, получив оптический сигнал о начале прямой полуволны напряжения, выдает с требуемой фазовой задержкой сигнал включения на оптический вход блока 3, образованный преобразователем 7.
На выходе преобразователя 7 формируется сигнал логической единицы, который через элемент 11 И, открытый сигналом от блока 8, поступает на формирователь 13, включающий тиристор 1. Сигнал преобразователя 7 поступает также на вход элемента 12 И, который закрыт из-за отсутствия разрешающего сигнала логической 1 с блока 9 и не пропускает сигнал на включение тиристора 2, находящегося под обратным напряжением.
Аналогичным образом устройство работает при полуволне переменного напряжения обратной полярности, когда прямое напряжение выявляется датчиком 5 на тиристоре 2. В этом полу периоде сравнение с порогом осуществляет блок 9, который выдает сигнал другой частоты, например 2f, на элемент 10 или и открывает элемент 12 И для сигнала включения от системы управления, поступающего в оптическом виде через преобразователь 7. В результате этого формирователь 14 включает тиристор 2 с фазовой задержкой, определяемой системой управления.
Как видно из изложенного, для управления предлагаемым высоковольтным коммутатором из 2n тиристоров требуется n+1 блоков 3 управления.