Защита тиристорных преобразователей

 

Защита должна действовать при возникновении внутренних и внешних коротких замыканиях, перенапряжениях в сети, перегрузках по току, опрокидывании инвертора.

Требования к защите:

1. Быстродействие.

2. Чувствительность.

3. Простота.

4. Надежность.

5. Селективность.

Защитой от коротких замыканий и перегрузок по току обеспечивают предохранители и автоматические выключатели.

При токах от 50 – 1000 А и напряжениях от 330 – 460 В применяются автоматические выключатели серии АП, АЕ, ВА, причем они могут устанавливаться как на стороне постоянного, так и на стороне переменного тока (недостаток: низкое быстродействие (12 – 14 мс.)).

В мощных преобразователях применяются быстродействующие предохранители ПП – 57, и быстродействующие автоматические выключатели (ВАБ – 7 мс., ВАГ – до 2 мс.).

Кроме того в преобразователях от защиты от короткого замыкания может использоваться специальная токовая защита, суть которой в том, что датчики тока расположенные в силовых цепях при возникновении аварийных токов, выдают сигнал, переводящий преобразователь в режим работы с α = 90°. Следовательно:

В процессе коммутации происходит разрыв цепи ранее находящейся под током. В результате чего возникает перенапряжение способное вывести тиристор из строя.

Поэтому необходимо каждый тиристор шунтировать защитной RC – цепью (рис. 18 б).

Одним из типичных видов аварийных режимов является возникновение перенапряжений при аварийный отключениях вышестоящих трансформаторов, которые способны вывести из строя р-n-переходы полупроводниковых приборов.

Для нейтрализации этих напряжений применяются конденсаторы больших номиналов. Поскольку это, как правило, электролиты, то для их включения в цепь переменного тока используется специальная схема (рис. 18 в).

R1 ограничивает ток заряда, R2 – разрядный резистор.

Рис. 18 г – один из вариантов ограничения радиопомех.

 

Искусственная коммутация.

Импульсные преобразователи постоянного напряжения

Принципы регулирования

 

Импульсные преобразователи постоянного напряжения – это устройство, предназначенное для питания нагрузки постоянного напряжения отличного от напряжения источника.

Выходное напряжение импульсного преобразователя представляет собой последовательность прямоугольных импульсов.

Амплитуда импульсов близка к ЭДС источника. Выходное напряжение на нагрузке определяется средним значением импульсного напряжения. Требуемое качество выходного напряжения добивается путем включения фильтрующих элементов.

В основе преобразователей данного типа лежит ключевой режим работы мощных полупроводниковых приборов, для которых характерно малое падение напряжения на открытом p-n-переходе, что приводит к высокому КПД данных устройств. Основные элементы транзисторы, тиристоры.

Там, где применяется тиристор, неизбежно встает вопрос о его запирании в цепи постоянного тока. Для запирания используются внешние накопители электрической энергии (конденсаторы).

Коммутация тиристоров с помощью внешнего накопителя энергии называется искусственной.

Применение в качестве фильтрующих элементов сглаживающих реакторов позволяет запасать в них энергию и поддерживать за счет нее непрерывный ток нагрузки на интервале паузы. Чтобы возникнувшая при этом ЭДС индукции не выводила из строя p-n-переходы создается контур для замыкания реактивной составляющей тока с помощью обратных диодов.

Для сокращения габаритов преобразователя и индуктивности реактора необходимо максимально повышать частоту коммутации.

Регулирование среднего напряжения на нагрузке достигается за счет широтно-импульсного метода, частотно-импульсного метода и их совместного применения.

 

Широтно-импульсный метод регулирования (ШИР) осуществляется изменением длительности (ширины) выходных импульсов t_и (рис. 3, а) при неизменном периоде их сле­дования (Т=const, частота f=1/T=const). Среднее значение выходного напряжения преобразователя при широтно-импульсном регулиро­вании связано с напряжением питания соотношением

где = t_и/T - коэффициент регулирования (преобразования).

 

Принципы импульсного регулирования

а) б)

Рис. 3. ШИР (а) и ЧИР (б)

 

В соответствии с (1) диапазон регулирования выходного напря­жения ИППН с ШИР составляет от нуля (t_и = 0, = 0) до Е (t_и = Т, =1).

При частотно-импульсном методе регули­рования (ЧИР) изменение выходного напряжения производит­ся за счет изменения частоты следования выходных импульсов (f=1/Т=var, рис. 3, б) при неизменной их длительности (t_и=const). Регули­ровочные возможности преобразователя характеризуются соотно­шением

Выходному напряжению, равному E, здесь соответствует предель­ная частота следования импульсов, равная 1/t_и, а нулевому выход­ному напряжению - нулевая частота f 0.

Совместное использование ШИР и ЧИР (комбинированное регу­лирование) заключается в изменении двух параметров выходных импульсов: t_и и f.