способ аварийного управления силовой ячейкой высоковольтного преобразователя частоты

Формула изобретения

Способ аварийного управления силовой ячейкой высоковольтного преобразователя частоты, содержащей выпрямитель на тиристорах и инвертор на IGBT-транзисторах, заключающийся в том, что контролируют силовую ячейку и при неисправности выводят ее из работы путем байпасирования, отключают по входу и выходу, тестируют и при положительном результате тестирования вводят в работу, при этом контролируют силовую ячейку по температуре тиристоров, выходному напряжению выпрямителя, температуре IGBT-транзисторов и выходному току инвертора, а при тестировании проверяют состояние входных предохранителей и при отсутствии их срабатываний попарно включают тиристоры в противоположных плечах соседних фаз выпрямителя и проверяют, сравнивая с установленным минимальным значением, выходное напряжение выпрямителя, а затем попарно включают IGBT-транзисторы в противоположных плечах инвертора и проверяют, сравнивая с установленным минимальным значением, выходной ток инвертора через балластную нагрузку.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в высоковольтных преобразователях частоты для контроля их силовых ячеек.

Уровень техники

Известен выбранный в качестве прототипа способ аварийного управления силовой ячейкой высоковольтного преобразователя частоты, включающий контроль состояния силовой ячейки и ее байпасирование при выявлении неисправности [RU 2289191, МПК Н02М 5/453, 2006 г.].

Недостаток прототипа - высокая вероятность вывода из работы (байпасирования) силовых ячеек при ложных сигналах об отказах и при самовосстанавливающихся повреждениях.

Сущность изобретения

Задача изобретения - обеспечить возврат в рабочее состояние силовых ячеек, байпасированных при ложных и самоустраняющихся отказах и тем самым повысить надежность преобразователя.

Предметом изобретения является способ аварийного управления силовой ячейкой высоковольтного преобразователя частоты, содержащей выпрямитель на тиристорах и инвертор на IGBT-транзисторах, заключающийся в том, что контролируют силовую ячейку и при неисправности выводят ее из работы путем байпасирования, отключают по входу и выходу, тестируют и при положительном результате тестирования вводят в работу, при этом контролируют силовую ячейку по температуре тиристоров, выходному напряжению выпрямителя, температуре IGBT-транзисторов и выходному току инвертора, а при тестировании проверяют состояние входных предохранителей и при отсутствии их срабатываний попарно включают тиристоры и проверяют выходное напряжение выпрямителя, а затем попарно включают IGBT-транзисторы и проверяют выходной ток инвертора через балластную нагрузку.

Это позволяет решить поставленную задачу и получить технический результат в виде повышения надежности преобразователя.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена блок-схема высоковольтного трехфазного преобразователя, на фиг.2 - схема его силовой ячейки, управляемой по предлагаемому способу.

Осуществление способа

Каждая фаза преобразователя, показанного на фиг.1, содержит группу силовых ячеек 1, последовательно соединенных своими выходами. Каждая ячейка 1 питается от отдельной вторичной трехфазной обмотки многообмоточного трансформатора 2. Управление ячейками 1 осуществляет система 3 управления.

В состав силовой ячейки, показанной на фиг.2, входят выпрямитель 4 на тиристорах и инвертор 5 на IGBT-транзисторах, снабженный коммутаторами 6 и 7. Выпрямитель 4 снабжен датчиками 8 температуры тиристоров, а инвертор 5 - датчиками 9 температуры IGBT-транзисторов (на фиг.2 условно показано по одному датчику 8 и 9). Силовая ячейка снабжена также датчиком 10 выпрямленного напряжения и датчиком 11 выходного тока инвертора. Выходы всех датчиков подключены к системе 3, управляющей тиристорами выпрямителя 4, IGBT-транзисторами инвертора 5 и коммутаторами 6 и 7. Кроме того, к входам системы 3 подключены указатели срабатывания входных предохранителей 12 выпрямителя 4 (на фиг.2 условно показан один предохранитель 12).

Осуществляя заявленный способ, устройство работает следующим образом.

В режиме рабочего управления преобразователя коммутатор 6 разомкнут, коммутатор 7 замкнут и система 3 контролирует силовую ячейку по следующим критериям:

- по температуре тиристоров выпрямителя 4 путем сравнения температуры каждого тиристора, данные о которой поступают от соответствующего датчика 8, с установленным допустимым значением Т_1доп;

- по выходному напряжению выпрямителя путем сравнения напряжения, данные о котором поступают от датчика 10, с установленными значениями U_мин и U_мах;

- по температуре IGBT-транзисторов инвертора 5 путем сравнения температуры каждого IGBT-транзистора, данные о которой поступают от соответствующего датчика 9, с установленным допустимым значением Т_2доп;

- по выходному току инвертора путем сравнения тока, данные о котором поступают от датчика 11, с установленным значением I_мин.

При выходе любого из контролируемых параметров ячейки за установленные пределы система 3 фиксирует обнаружение неисправности данной ячейки и замыкает коммутатор 6, выводя ее из работы в соответствующей фазе преобразователя путем байпасирования (обхода). При этом могут быть приняты меры по симметрированию фазных напряжений на выходе преобразователя (например, аналогичные мерам, принимаемым согласно прототипу).

После замыкания коммутатора 6 система 3 отключает байпасированную ячейку по входу путем выключения всех тиристоров выпрямителя 4 и по выходу путем размыкания коммутатора 7 и после разряда накопительных конденсаторов преобразователя приступает к ее тестированию.

При тестировании система 3 проверяет состояние входных предохранителей 12 по сигналам с указателей их срабатывания, поступающим с датчиков 12, и при отсутствии срабатываний предохранителей 12 переходит к выполнению следующих действий.

Попарно включает тиристоры выпрямителя 4, расположенные в противоположных плечах соседних фаз выпрямителя, и проверяет, что после заряда накопительных емкостей выходное напряжение выпрямителя 4 достигает установленного значения U_мин. После этого ранее включенные тиристоры очередной пары выключаются и накопительные емкости разряжаются. Если описанной проверкой установлено, что все тиристоры выпрямителя и выпрямитель в целом не повреждены, система 3 переходит к тестированию инвертора 5.

Для этого система 3 переводит выпрямитель 4 в режим рабочего управления и затем попарно включает IGBT-транзисторы инвертора 5 в его противоположных плечах. При включенной паре IGBT-транзисторов проверяется выходной ток инвертора 5 через балластную нагрузку 13 путем сравнении данных, поступающих от датчика 11, с установленным минимальным значением I_мин . Перед включением второй пары IGBT-транзисторов ранее включенная пара запирается.

При положительном результате тестирования ячейку вводят в работу: система 3 переходит в режим рабочего управления инвертором 5, замыкает коммутатор 7, размыкает коммутатор 6 и снова контролирует силовую ячейку по вышеописанным критериям. При обнаружении повторяющихся отказов какой-либо ячейки 1 система 3 выводит ее из работы, замыкая коммутатор 6 и размыкая коммутатор 7, без последующего тестирования.

Как видно из изложенного, предлагаемый способ управления силовой ячейкой высоковольтного преобразователя в аварийной ситуации (т.е. при браковке одной из силовых ячеек в процессе работы) позволяет при ложных и самоустраняющихся отказах возвращать забракованные силовые ячейки в работу.

Эффективность предлагаемого решения подтверждена экспериментально.