Восстановление нормальной работы инвертора после однофазного опрокидывания
При однофазном опрокидывании инвертора аварийный ток, как уже указывалось, протекает через два тиристора, присоединенные $ одной фазе вторичной обмотки трансформатора (например, через
тиристоры ЗТ и 6Т — рис. 20,а). Бели три этом управляющие им - пулысы с тиристоров не сняты или не сдвинуты то фазе ейатемой управления на угол, превышающий 180°, то при определенных условиях может произойти коммутация тока с одного из тиристоров, обтекаемых аварийным током (например, с тиристора ЗТ —
На рис. 20,а), наследую - г* 67• г?» щий по порядку работы
В схеме тиристор (в данном случае на тиристор 5Т) и тиристор ЗТ может выключиться. В этом случае однофазное опрокидывание будет ликвидировано.
Ток коммутации /,<5, протекающий в контуре после включения тиристора 5Т (рис. 20,а), проходит через тиристор ЗТ и вычитается из тока однофазного опрокидывания Idvi=h. Если ток коммутации успеет стать равным току однофазного опрокидывания до момента времени, когда Иак5 станет отрицательным (рис. 27), то ток через тиристор ЗТ упадет до нуля и тиристор ЗТ запрется. Восстановится нормальная в смысле чередования коммутации тиристоров работа инвертора. Если же ток /к5 останется меньше тока /<*и = /з, то спустя некоторое время после перехода напряжения Ц&Ks через 0 тиристор 5Т запрется и однофазное опрокидывание не прекратится.
Условие прекращения однофазного опрокидывания можно найти из известного выражения для угла коммутации в инверторном режиме:
Sin |
(35) |
При |
О р. |
Cos(|S-Y)=Cos(!+--------- /лиХ" . + (34)
2ф. манс
Устанавливающего связь между углом опережения р, током /<*и, Углом коммутации у» соответствующим этому току, индуктивным сопротивлением анодной цепи хй и амплитудой фазного или линейного напряжения.
Рис. 27. Диаграммы напряжений и токов при восстановлении коммутации после однофазного опрокидывания. |
Для обеспечения успешной коммутации тока с тиристора ЗТ на тиристор 5Т необходимо соблюдение. следующих условий [Л. 19]:
— Y^S при (36)
При (37)
Здесь б — угол, соответствующий времени восстановлен и я запирающих свойств тиристора. Это время у тиристоров типа УПВК И ВКДУ составляет 25—70 мксек, что при частоте 50 гц соответствует углу б =0,51,3°.
Условия i(35) — (37) отражают требование окончания коммутации тока и восстановление запирающих свойств тиристора до того момента, когда напряжение анод — катощ на заканчивающем работу тиристоре снова станет положительным. Условие (35) вполне очевидно. Условие (36) вызвано тем, что в трехфазной мостовой схеме коммутация тиристоров - анодной и катодной групп чередуется через л/3. Напряжение анод—катод на закончившем свою работу тиристоре становится лри p^sjt/З положительным уже в момент коммутационного скачка напряжения (рис. 24,а), который появляется на тиристоре через я/3 после его выключения. Условие (37) вытекает из того, что при увеличении угла опережения Р свыше я/2 и большой величине угла коммутации у между анодом и катодом каждого тиристора действует не разность фазных напряжений, а разность между полусуммой мгновенных напряжений двух фаз, не связанных с данным тиристором, и напряжением, фазы, к которой присоединен анод или катод этого тиристора (например, для
Ца _J_ цъ
Тиристора ЗТ напряжение и'акз=------------- ?>---- — рис.24, а). Это
Напряжение на эт/6 опережает напряжение анод—катод вне коммутационного периода.
Cos р + "77------ — < cos Д, U 2----- |
Исходя из (34) и (35), можно написать при р^я/З:
2/„иХ Лл. макс
И, учитывая, что cosd^s'l, получить:
О I 2/диха
Cos f + 7г-----------
И 2л. макс
Откуда после преобразований найти:
, . 1^2л. макс(Ч-С05р)
15 Y <-*—*. |
7*и < 2xa W
(при р<я/3).
Для преобразовав выражение (36),.получаем:
15
~3~
Т. е. предельное значение угла коммутации примерно равно тому, которое допустимо при угле опережения Р=я/3. Поэтому для
Данного. случая выражение (38) приводи-Гся к виду
Й после очевидных преобразований получаем:
(39)
При
Для выражение (37) представим в виде
Р—+
Отиуда видно, что - при Р>я/2 фактическая величина угла опережения уменьшается на я/б, вследствие чего выражение (34) получает вид: •
Cos(P_-J-t) = cos(P_^) + ^_. (340 Из выражений (34') и (37), учитывая, что cos находим:
(при Э>я/12).
(Выражения (38) —»(40) устанавливают связь между углом опережения Р и током однофазного опрокидывания Id и, который может быть оком, мутирован при этом угле на следующий то порядку работы в схеме тиристор.
Оценим величину тока ldи, определяемую этими выражениями, - по отношению к номинальному току двигателя при условии, что номинальные ток Ida и напряжение <6'<*н двигателя и преобразователя .соответственно равны между собой.
Величина индуктивного сопротивления анодной цепи х& находится из выражения
Откуда следует с учетом того, что /2ф. н= К2/3
100/, |
Dn |
Mo |
(1—cos Р)
(при р < те/3).
Аналогичным путем из выражений (39) и (41) получаем:
(43) |
Рис. 28. Зависимость предельного коммутируемого тока инвертора от угла опережения р. |
50/аг
При
Из выражений (40) и (41) находим: (при р>те/2).
У силовых трансформаторов, применяемых в тиристорных преобразователях, величина составляет обычно от 5 до 10%. Из зависимостей предельного коммутируемого тока инвертора (рис. 28), построенных по формулам (42)—i(44) при равном 5 и 10%, - видно, что этот ток уменьшается с увеличением трансформатора. Однако даже при ик% =10% и при Р=я/3 может быть скоммутирован ток однофазного опрокидывания, в 5 раз превосходящий номинальный ток двигателя. Таким образом, существует возможность восстановления нормального процесса работы инвертора даже при токе однофазного опрокидывания, который превышает уставки защитных устройств. Ясно, что однофазное опрокидывание инвертора должно быть ликвидировано раньше, чем аварийный ток нарастет до этой величины. Ликвидация однофазного опрокидывания может быть достигнута быстрым сдвигом управляющих импульсов в сторону увеличения угла опережения Р, аналогично тому, как это предложено для предупреждения опрокидываний инвертора в линии электропередачи постоянного тока при коротком замыкании в приемной сети переменного тока [JI. 19] При быстром одвиге управляющих импульсов ток однофазного опро кидывания не успеет нарасти до опасной для тиристоров вели чины. После восстановления нормальной работы инвертора управ Ляющие «пульсы могут быть снова установлены в положение,
которое обеспечивает нужную величину тока инвертора, например величину, равную .уставке токовой отсечки.
IHa осциллограмме рис. 29 показан (Процесс восстановления нормальной работы инвертора после однофазного опрокидывания. Ток однофазного опрокидывания течет по тиристорам ЗТ и 6Т. В момент "времени ti начинает проводить ток тиристор 2Т, .что видно из кривой его тока h. Одновременно в кривой тока тиристора 6Т Появляется нрсмвал, соответствующий включению тиристора 2Т и прохождению через него части тока Idn. Далее тиристор 2Т запи-
Рис. 29. Восстановление нормальной работы инвертора после однофазного опрокидывания, ^акб — напряжение анод—катод тиристора 6Т UdH — напряжение на зажимах электродвигателя; I—h — ток через тиристоры 1Т—6Т. |
-v |
RTrrrj |
I—I |
4°2сек XYj |
Рается, и ток продолжает течь через тирШсторы- 6Т и ЗТ, т. е. однофазное опрокидывание не ликвидируется. Затем в момент времени U включается тиристор 5Т и ток через тиристор ЗТ прекращается. Ток Idu протекает теперь через тиристоры 5Т и 6Т и вторичные обмотки фаз Ь и с .трансформатора. Вследствие увеличившегося сопротивления контура и действия э. д. с. обмоток трансформатора, которые направлены встречно э. д. с. двигателя, ток якоря двигателя снижается. Начиная с момента времени U, устанавливается нормальная работа инвертора. Ток Idn несколько возрастает в результате совместного действия э. д. с. двигателя и сдвига управляющих импульсов системой управления преобразователем в сторону выпрямления, так что. противо-э. д. с. инвертора уменьшается. В дальнейшем, по мере снижения скорости и э. д. с. двигателя, ток Idn вновь снизится.