Метод за диагностика на трифазен тиристорен токоизправител
Собственици на патент RU 2310877:
Изобретението се отнася до областта на силовата електроника, по-специално до методи за диагностика на трифазен тиристорен токоизправител. ЕФЕКТ: определяне на клон с дефект, определяне на конкретно дефектно мостово рамо за произволен брой дефектни рамена и определяне на асиметрията на ъглите на управление на тиристора. Същност: записват се криви на моментните стойности на фазовите токове на токоизправителя, идващи от сензори за ток. Задават се положителните посоки на фазовите токове, насочени от точките на свързване на двете рамена на мостовите клонове към средата на вторичната намотка на захранващия трансформатор. Установете съответствието на дадената посока с реалните посоки. Съвпадението с реалните посоки съответства на положителните стойности на полупериодния ток и проводимостта на тиристорите на анодната група, несъответствието - на отрицателните стойности на полупериодния ток и проводимостта на тиристорите на катодната група. Сравнете първите хармоници на фазовите токове един с друг. По най-малката амплитуда на първия хармоник на тока в една от фазите се определя клон с дефект. Според формата на кривата на фазовия ток се определя конкретно дефектно мостово рамо. За да се определи ъгълът на управление на всеки тиристор, допълнително се записва крива на моментните стойности на напрежението, идваща от сензор за напрежение, монтиран в изходната верига на токоизправителя. Извършете съвместен анализ на кривите на моментните стойности на фазовите токове на изходното напрежение и определете линейното напрежение на всеки участък от кривата на изходното напрежение. Определете ъгъла на управление на всеки тиристор. Чрез разликата на ъглите на управление от дадената стойност се определя асиметрията на ъглите на управление на тиристора. 1 з.п. f-ly, 9 ил.
Изобретението се отнася до областта на силовата електроника, по-специално до методитедиагностика на тиристорни преобразуватели.
Известен метод за диагностика на полупроводникови токоизправители, базиран на анализа на параметрите, получени от сензори, свързани директно към полупроводниково устройство (Осипов O.I. Техническа диагностика на автоматизирано електрозадвижване с постоянен ток: дис. док. технически науки: 05.09.03. - М: MPEI, 1994. - 373 с.). Същността на този диагностичен метод е следната. В процеса на нормална работа на преобразувателя с помощта на специални контролно-измервателни уреди се записват неговите параметри. Например, за еднофазен полувълнов токоизправител: напрежение върху вторичната намотка на трансформатора; напрежение на тиристора; ток на натоварване; ток на управляващия електрод на тиристора. Получените криви на моментните стойности на контролираните параметри се изразяват под формата на логически диаграми. За това се използват логически променливи, чието описание е направено в съответствие с кривите на моментните стойности на контролираните параметри и условията на нормална работа на преобразувателя. След това преобразувателят е представен като логическа схема, чиито входни параметри са горните логически променливи. На базата на такава схема са разработени алгоритми за намиране на места за повреда в работата на преобразувателя.
Недостатъкът на разглеждания диагностичен метод е голям брой контролирани параметри.
Известен е и метод за безконтактно определяне на техническото състояние на тиристорите на токоизправителя (Патент България No 2185632, "Устройство за безконтактно определяне на техническото състояние на тиристорите на източника на захранване", кл. G01R 19/145, 2002 г.). Същността на метода се състои в измерване на кинетиката на външното магнитно поле на индукционни елементи в захранващата верига на токоизправителя (трансформатори, дросели).изглаждащи и бариерни филтри и др.). Въз основа на анализа на информацията, получена от сензора, се прави заключение за техническото състояние на токоизправителя. Отклонението на полето от нормалната стойност показва неизправност на преобразувателя.
ТЕХНИЧЕСКИ РЕЗУЛТАТ: определяне на работоспособността на тиристорите на токоизправителния мост.
Недостатъкът на този метод е невъзможността да се посочи конкретно местоположението на повредата.
Техническият резултат от предложения метод е определянето на клон с дефект, определянето на конкретно дефектно мостово рамо за произволен брой дефектни рамена и определянето на асиметрията на ъглите на управление на тиристора.
Техническият резултат се постига чрез факта, че в метода за диагностика на трифазен тиристорен токоизправител, базиран на регистриране на сигнали, пропорционални на фазовите токове на токоизправителя, от токовите сензори, инсталирани във всяка фаза на захранващата мрежа, съгласно изобретението, се записват кривите на моментните стойности на фазовите токове на токоизправителя, идващи от токоизправителните датчици, положителните посоки на фазовите токове, насочени от точките на свързване на определят се двете рамена на мостовите клонове до средната точка на вторичната намотка на захранващия трансформатор, определя се съответствието на дадената посока с реалните посоки, съвпадение Връзката с реалните посоки съответства на положителните стойности на полупериодния ток и проводимостта на тиристорите на анодната група, несъответствието - на отрицателните стойности на полупериодния ток и проводимостта на тиристорите на катодната група, след това първата вреда емисиите на фазовите токове се сравняват помежду си и клонът с дефекта се определя от най-малката амплитуда на първия хармоник на тока в една от фазите, а конкретното дефектно рамо на моста се определя от формата на кривата на фазовия ток. За определяне на ъгъла на управление на всеки тиристор, допълнителнокривата на моментните стойности на напрежението, идващо от сензора за напрежение, инсталиран в изходната верига на токоизправителя, се записва, кривите на моментните стойности на фазовите токове и изходното напрежение се анализират съвместно и линейните напрежения се определят във всеки участък от кривата на изходното напрежение, след това се определя ъгълът на управление на всеки тиристор и асиметрията на ъглите на управление на тиристора се определя от разликата между ъглите на управление и определената стойност.
Предложеното решение е илюстрирано с чертежи.
Фигура 1 показва функционална схема на сигналите за обработка.
Фигура 2 показва еквивалентна схема на трифазен тиристорен токоизправител с активно-индуктивен товар.
Фигура 3-5 показва кривите на моментните стойности на фазовите токове и техните спектри на хармоници в случай на повреда в работата на вентила T1 на токоизправителя за дадените стойности на ъглите на управление α1. 6=0°.
Фигури 6-9 показват криви на моментните стойности на фазовите токове и изходното напрежение на трифазен мостово управляван токоизправител за дадени стойности на ъглите на управление α2. 6=30° и ъгъл на аномален импулс α1=0°.
Регистрацията на данни за обработка е илюстрирана на фиг.1. Във всяка фаза на трифазната захранваща мрежа на тиристорния токоизправител 1 е инсталиран сензор за ток 2, на изхода на преобразувателя е инсталиран сензор за изходно напрежение 3, сигналите от сензорите за ток и напрежение се изпращат към приемника 4, от приемника 4 обработеният сигнал се изпраща към блока за съхранение и визуализация 5. Като приемник 4 може да се използва индустриален микрокомпютър, например CPU686E от Fastwel, като блок 5 може да се използва стандартен персонален компютър, свързването на устройства 4 и 5 може да се осъществи чрез стандартен мрежов протокол.
Определениедефектно рамо на моста, разгледайте примера, когато за дадени стойности на ъглите на управление на тиристора T1. Т6 α1. 6=0° на управляващия електрод на един тиристор, например Т1 (фигура 2), не получава управляващ импулс.
Да зададем положителни посоки на фазовите токове. Положителните посоки на фазовите токове съвпадат с посоките съответно от точки a, b, c към точки a, b, c. Отрицателни - имат противоположни посоки от точки a, b, c към точки a, b, c. При отваряне на ключа К, което съответства на повреда в работата на рамото с тиристора Т1, токът на фаза "а" (фиг. 3) е възможен само в една посока, от точка а до точка а, т.е. кривата на тока на фаза "а" ще има формата на еднополюсен импулс. В останалите фази (фигура 4, 5) токовете могат да променят своя знак, но тяхната форма, както и формата на тока на фаза "а", ще бъдат различни от формата на токовете при нормална работа на преобразувателя. Това ще доведе до промяна в хармоничното съдържание в кривите на фазовия ток. Освен това амплитудата на основния хармоник (50 Hz) на тока на фаза "а" ще бъде по-малка от амплитудата на основния хармоник на останалите фази. При известния състав на хармониците на тока на фаза "а", свързан директно към рамото с тиристора Т1, в сравнение с хармоничния състав на токовете на другите фази и като се вземе предвид положителната посока на тока във фаза "а", може да се определи, че повредата е възникнала в рамото с тиристора Т1. До този извод може да се стигне и чрез сравняване на формата на всички фазови токове. По същия начин се определя повредата на което и да е рамо на моста.
За да се определи ъгълът на управление на всеки тиристор, се извършва съвместен анализ на кривите на моментните стойности на фазовите токове (фиг.6, 7, 8) и изходното напрежение (фиг.9). Като пример, разгледайте случая, когато за дадени стойности на ъглите на управление на тиристора T2, T3, T4, T5,Т6 α2. 6=30° един тиристор, например Т1 (фигура 2), получава анормален импулс с ъгъл на управление α1=0°.
Да зададем положителни посоки на фазовите токове. Положителните посоки на фазовите токове съвпадат с посоките съответно от точки a, b, c към точки a, b, c. Отрицателни - имат противоположни посоки от точки a, b, c към точки a, b, c. В този случай при разглеждане на кривите се вижда, че във времевия интервал υ0÷υ1 токът на фаза "a" (фиг. 6) е нула, токът на фаза "b" (фиг. 7) е положителен и насочен от b към b, фаза "c" (фиг. 8) е отрицателен и насочен от c към c. При такива посоки на фазовите токове токоизправителят може да тече само под въздействието на линейно напрежение ucb (фиг. 9) по веригата c-c -T5-RL-T2-b -b през тиристорите T5, T2. Във времевия интервал υ1÷υ2 токът на фаза "a" има отрицателна стойност и е насочен от a към a, токът на фаза "b" е положителен и насочен от b към b, токът на фаза "c" е равен на нула. Това означава, че в разглеждания интервал от време токът на токоизправителя под въздействието на линейното напрежение uab протича през тиристорите Т1, Т2. В този случай при υ=υ1 тиристорът Т1 влиза в действие с ъгъл на превключване α1=0°. Във времевия интервал υ2÷υ3 токът на фаза "a" има отрицателна стойност и е насочен от a към a, токът на фаза "b" е нула, токът на фаза "c" е положителен и е насочен от c към c. В резултат на това под въздействието на мрежовото напрежение uac токът на токоизправителя ще тече през тиристорите T1, T4. В тази секция тиристорът Т4 влиза в действие с ъгъл на превключване α4> α1 и т.н. По този начин, от анализа на кривата на изходното напрежение може да се види, че тиристорът T1 се включва от импулс, чиято стойност на ъгъла се различава от дадената стойност на ъглите на управление, което показва асиметрията на ъглите на управление на тиристора.
Предложеният метод дава възможност да се определи клон сдефект, определяне на конкретно дефектно мостово рамо за произволен брой дефектни рамена и определяне на асиметрията на ъглите на управление на тиристора. Това дава възможност за своевременно откриване на нарушения в работата на трифазен тиристорен токоизправител.
1. Метод за диагностика на трифазен тиристорен токоизправител въз основа на регистриране на сигнали, пропорционални на фазовите токове на токоизправителя от токови сензори, монтирани във всяка фаза на захранващата мрежа, характеризиращ се с това, че се записват кривите на моментните стойности на фазовите токове на токоизправителя, идващи от токоизправителите, положителните посоки на фазовите токове, насочени от точките на свързване на двете рамена на мостовите клонове към средата определя се точка на вторичната намотка на захранващия трансформатор, съответствието на дадената посока с реалните посоки, съвпадението с реалните посоки съответства на положителните стойности на полупериодния ток и проводимостта на тиристорите на анодната група, несъответствието - на отрицателните стойности на полупериодния ток и проводимостта на тиристорите на катодната група, след това първите хармоници на фазовите токове се сравняват един с друг и разклонението с дефектът се определя от най-малката амплитуда на първия хармоник на тока в една от фазите, а конкретното дефектно рамо на моста се определя от формата на кривата на фазовия ток.
2. Диагностичен метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че за определяне на ъгъла на управление на всеки тиристор допълнително се записва крива на моментните стойности на напрежението, идващо от сензора за напрежение, монтиран в изходната верига на токоизправителя, извършва се съвместен анализ на кривите на моментните стойности на фазовите токове и изходното напрежение и се определят линейните напрежения във всеки участък от кривата на изходното напрежение, след което се определя ъгълът на управление на всеки тиристор и определя се разликата между ъглите на управление и зададената стойностасиметрия на ъглите на управление на тиристора.