ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ БЛОК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к области преобразовательной техники.
Известен высоковольтный вентильный блок преобразователя, на базе которого выполняются высоковольтные тиристорные пусковые устройства (тиристорные регуляторы напряжения) серии УБПВД [1]. В указанном пусковом устройстве каждая фаза содержит по два блока последовательно и встречно-параллельно включенных тиристоров, установленных на охладителях, RC-делители напряжения, изоляторы и вентиляторы. Приведенный выше аналог имеет один из недостатков - отсутствие контроля работы двигателей вентиляторов. В результате в аварийных режимах при заклинивании вентилятора или сгорании его предохранителя исчезает охлаждение тиристоров с возможным их перегревом и выходом из строя.
д
o
д
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению и взятым за прототип является высоковольтное тиристорное пусковое устройство (УППВЭ), содержащее тиристорные блоки с делителями напряжения и вентиляторы с блоками контроля вентиляторов [3], [2]. В устройстве УППВЭ применены последовательно и встречно-параллельно включенные таблеточные тиристоры, расположенные на общих групповых охладителях, резистивно-емкостные делители напряжения, вентиляторы и блоки контроля их работы. Двигатели вентиляторов и блоки контроля образуют электропривод системы охлаждения [3]. В полезной модели по №29812 [3] двигатели 1 через конденсаторы 2 подключены к однофазной сети и к блоку защиты 4, который содержит однополупериодный выпрямитель 6, сглаживающий RC-фильтр 7 и компаратор 8. На входы каждого компаратора поступает сигнал U конденсатора и опорное напряжение U от однополупериодного источника напряжения 15. Выходы всех компараторов 8 поступают на вход схемы «И»-9, выход которой подключается к усилителю и оптрону, выход последнего соединен с блоком защиты преобразователя. При заклинивании какого-либо вентилятора или сгорании его предохранителя 3, напряжение U на входе соответствующего компаратора резко уменьшается и на выходе оптрона 12 появляется сигнал отключения преобразователя.
Недостатками прототипа являются сложность, обусловленная наличием активных элементов (компараторов, элементов «И» и усилителей), требующих источников питания и опорного напряжения, увеличивающих сложность и электропотребление устройства.
Кроме того, высоковольтный блок усложнен встречно-параллельно включенными тиристорами, каждый из которых проводит ток в одном направлении.
Технический результат заявляемого решения - упрощение и повышение надежности.
Технический результат достигается тем, что в высоковольтный вентильный блок преобразователя, содержащий вентильный модуль с последовательно соединенными полупроводниковыми вентилями, параллельно которым включен блок резистивно-емкостных делителей напряжения, а также вентиляторы с асинхронными конденсаторными двигателями и блоки контроля вентиляторов, подключенных к двум зажимам соответствующего двигателя, каждый блок контроля вентиляторов содержит выпрямитель, RC-фильтр, стабилитрон и оптронный элемент, выходы всех оптронных элементов соединены последовательно и подключены на вход блока защиты преобразователя. Кроме вышеуказанного, высоковольтный вентильный блок содержит вентильный модуль, выполненный в виде последовательно соединенных однокорпусных встречно-паралелльно включенных таблеточных тиристоров, соединенных с соответствующими фазами сети и нагрузки.
Отличительной особенностью предполагаемой полезной модели является то, что упрощение и повышение надежности достигается за счет:
1) простой и более надежной схемы блоков контроля вентиляторов, содержащей только пассивные элементы, не требующие источников питания и опорного напряжения, как в прототипе, и потому имеющей меньшее энергопотребление;
2) выполнения высоковольтного вентильного блока в виде последовательно включенных однокорпусных таблеточных встречно-параллельных тиристоров, соединенных с соответствующими фазами сети и нагрузки, что позволяет в 2 раза уменьшить количество тиристоров, охладителей и крепежных элементов.
На фиг.1 приведена схема заявленного высоковольтного вентильного блока, где приняты следующие обозначения:
1 - вентильный модуль, содержащий последовательно соединенные полупроводниковые вентили;
2 - полупроводниковый вентиль, например, тиристор;
3 - блок резистивно-емкостных делителей напряжения;
4 - резистивно-емкостной делитель;
5, 15 - вентиляторы;
6, 16 - асинхронные двигатели вентиляторов;
7, 17 - конденсаторы для подключения двигателей 6, 16 к сети;
8, 18 - предохранители;
9, 19 - блоки контроля вентиляторов (по числу вентиляторов);
10, 20 - резисторы;
11, 21 - выпрямители;
12, 22 - сглаживающие RC-фильтры;
13, 23 - стабилитроны;
14, 24 - оптронные элементы;
25 - блок защиты преобразователя, в состав которого входят высоковольтные вентильные блоки;
д
U - напряжение на двигателе.
Количество вентилей 2 в модуле 1 может быть различным, также различным может быть количество вентиляторов 5, 15 и блоков контроля вентиляторов.
В предлагаемом устройстве вентильный модуль 1 с последовательно соединенными полупроводниковыми вентилями 2, параллельно которым включен блок 3 резистивно-емкостных делителей напряжения 4, обдуваемых вентиляторами 5, 15, сочлененными с асинхронными двигателями 6, 16, между двумя зажимами которых включены конденсаторы 7, 17 и через предохранители 8, 18 соответственно подключены к однофазной сети. Для контроля исправности вентиляторов введены блоки контроля вентиляторов 9, 19, в каждом из которых последовательно соединены между собой соответствующие резистор 10 (20), выпрямитель 11 (21), RC-фильтр 12 (22), стабилитрон 13 (23) и оптронный элемент 14 (24) выходы оптронных элементов 14 и 24 соединены последовательно между собой и подключены к блоку защиты 25 преобразователя.
Устройство работает следующим образом.
1
Высоковольтные вентильные блоки являются основой силовой части высоковольтного преобразователя. Например, устройство плавного пуска высоковольтного двигателя (или регулятор напряжения) состоит из 3х вентильных модулей 1, к каждому из которых подключена соответствующая фаза сети («А) и нагрузки («A»), фиг.1.
д
д
В нормальном рабочем режиме вентиляторы 5, 15 обдувают вентили 2 и резисторы делителей напряжения 4. В этом случае на двигателях 6, 16 напряжение U велико и через элементы 10-13 и 20-23 поступает соответственно на входы оптронов 14, 24. В результате выходная цепь оптронов 14, 24 находится в проводящем состоянии (состояние О), блок защиты 25 диагностирует нормальное состояние вентиляции преобразователя. При появлении аварийной ситуации, например, из-за исчезновения напряжения сети, сгорания какого-нибудь предохранителя 8, 18 или заклинивания вентилятора, напряжение U в соответствующем канале уменьшается и выключается соответствующий оптронный элемент 14 (24). В результате выходная цепь оптронов переходит в непроводящее состояние 1, что приводит к срабатыванию 25, который производит либо оповещение пользователя, либо отключение преобразователя.
Что касается полупроводникового вентиля 2, то он отличается от тиристора единой полупроводниковой структурой двух встречно-параллельно включенных тиристоров, размещенных в общем корпусе с двумя выводами управляющих электродов.
Источники известности:
1. Свидетельство РФ на полезную модель RU 25250 U1 «Силовой высоковольтный блок» авторов Альтшуллера М.И., Кальсина В.Н., Матисона А.Г. и др. Бюл. №26, 20.09.2002 г.
2. Свидетельство РФ на полезную модель RU 28573 U1 «Высоковольтное пуско-регулирующее устройство» авторов Иванова А.Г., Михайлова В.В., Пименова В.М. и др. Бюл. №9, 27.03.2003 г.
3. Свидетельство РФ на полезную модель RU 29812 U1 «Электропривод вентиляторов системы охлаждения» авторов Иванова А.Г, Пименова В.М, Кадыкова А.Ю. Бюл. №15, 27.05.2003 г.