Устройство для защиты агрегата бесперебойного питания

 

Изобретение относится к электротехнике .Целью изобретения является повышение надежности. Если блок 16 выдает сигнал о невключении силового элемента выключателя 7, то этот сигнал при наличии разрешающего сигнала на выходе порогового узла 17 поступает на элемент 20, а затем на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9, что приводит к их отключению. При пробое силового элемента выключателя 7 аварийный сигнал с блока 15 поступает на первый вход элемента 19, а затем через элемент 20 проходит на отключающие входы вьжлючателя 7 и контактора 9 при наличии разрешающего сигнала с контактора 9 параллельной ветви. В этом случае ветвь питания с пробитым силовым элементом полупроводникового выключателя 7 также отключается от нагрузки. 2 ил. с & сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.Я0 1390695

А1 (51) 4 Н 02 Н 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4040017/24-07 (22) 24.03.86 (46) 23.04.88 ° Бюл. №- 15 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (72) А.П.Борисов и А.С.Картавых (53) 621.316.925.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 926744, кл. Н 02 J 9/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 888263, кл. Н 02 Н 7/10, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АГРЕГАТА

БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности. Если блок 16 выдает сигнал о невключении силового элемента выключателя 7, то этот сигнал при наличии разрешающего сигнала на выходе порогового узла 17 поступает на элемент 20, а затем на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9, что приводит к их отключению.

При пробое силового элемента выключателя 7 аварийный сигнал с блока 15 поступает на первый вход элемента 19, а затем через элемент 20 проходит на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9 при наличии разрешающего сигнала с контактора 9 параллельной ветви. В этом случае ветвь питания с пробитым силовым элементом полупроводникового выключателя 7 также отключается от нагрузки, 2 ил.

1390695

Изобретение относится к области

Щ силовой полупроводниковой техники и может быть использовано в агрегатах бесперебойного питания с параллель5 ной работой двух ветвей питания, состоящих из выпрямителя, инвертора для определения и отключения неисправной ветви питания от нагрузки.

Целью изобретения является повы- 10 шение надежности.

На фиг ° 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — схема блока идентификации аварийных режимов. 15

Устройство (фиг. 1) содержит две параллельные ветви 1 и 2 питания, работающие на общую нагрузку 3. Каждая из ветвей питания содержит последовательно соединенные выпрямитель 4, к входу которого подключен датчик

5 входного тока, инвертор б, полупроводниковый выключатель 7, к входу которого подключен датчик 8 выходного тока, и электромеханический контактор 25

9, причем каждая ветвь питания содержит также блок 10 датчиков инвертора, вход которогс подключен к инвертору б, сумматор 11, входы которого подключены к выходам датчиков 8 30 обеих ветвей 1 и 2 питания, блок 12 идентификации аварийных режимов, входы которого подключены к выходам датчика 5 входного тока, блока 10 датчиков инвертора и сумматора 11, блок

13 контроля неисправности полупровод35 никового выключателя, содержащий блок

14 датчиков контроля силовых элементов, блок 15 идентификации пробоя: и блок 16 невключения силовых, элементов gg причем входы блсков 15 и 16 подключены к выходу блока 14, вход которого подключен к полупроводниковому выключателю 7, выходы блоков 15 и 16 являются соответственно выходами про- <> боя и невключения блока 13, пороговый узел 17, вход которого подключен к выходу сумматора 11 „ первый 18 и второй 19 двухвходовые элементы И, первые входы которых подключены соответственно к выходам невключения и пробоя блока 13, а вторые входы первого 18 и второго 1I9 элементов И подключены соответственно к выходу порогового узла 17 и к контактам состояния электромеханического контактора 9 параллельной ветви питания, элемент

ИЗ% 20, входы которого подключены к выходам элементов И 1I8 и 19 и к блоку 12, а выход — к отключающим входам полупроводникового выключателя 7 и электромеханического контактора 9.

В устройстве (фиг. 1) датчик 8 выходного тока подключен к входу полупроводникового выключателя 7, хотя он может быть подключен к выходу полупроводникового выключателя или электромеханического контактора.

Блок 12 идентификации аварийных режимов (фиг. 2) каждой ветви включает в себя пороговые элементы 21 и 22, .входы которых подключены к выходам датчика 5 входного тока, блока 10 датчиков инвертора и сумматора 11 (фиг. 1), триггер 23, пусковой вход которого подключен к выходу порогового элемента 22, первый элемент HE

24, вход которого подключен к пусковому входу триггера 23, второй элемент НЕ 25 и первый элемент 26 выдержки времени, входы которых подключены к выходу триггера 23„ второй элемент 27 выдержки времени, выход которого подключен к стоповому входу триггера 23, первый элемент И-НЕ 28, входы которого подключены к выходам элемента 21, второй элемент И-НЕ 29, первый вкод которого подключен к выходу элемента 28, а второй — к выходу элемента HK 25, третий элемент И-НЕ

30, первый вход которого подключен к выкоду элемента 26 и входу элемента 27, а второй вход — к выходу элемента НЕ 24, четвертый элемент И-НЕ

31, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам элементов И-НЕ 29 и 30, а выход элемента И"НЕ 31 подключен к одному из входов элемента ИЛИ 20 (фиг. 1).

В устройстве (фиг. 1) датчик 8 выходного тока выдает сигнал, пропорциональный току нагрузки. Блок

14 датчиков контроля состояния силовык элементов следит sa состоянием (открыт-закрыт) силовых элементов полупроводникового выключателя 7. Блок

15 выдает единичный сигнал о пробое полупроводниковorо выключателя 7, если длительность проводящего состояния хотя бы одного из его силовык элементо» превьппает половину периода выходного напряжения агрегата.

Блок 16 выдает сигнал о невключении силового элемента полупроводникового выключателя 7, если силовой элемент в нужный момент времени не включился, Датчики, используемые в блоке 14 уст1390695 ройства, включаются последовательно с каждым силовым элементом выключателя 7, и по величине сопротивления силовых элементов определяют длитель5 ность их проводящего и непроводящего состояний. Датчики блока 14 могут быть подключены параллельно силовым элементам выключателя 7, и по величине и полярности напряжения на них также определяют длительность проводящего и непроводящего состояний каждого силового элемента выключателя 7, В этом случае для исключения выдачи ложного сигнала о пробое в элемент И введен третий вход, который подключен к выходу порогового узла 17. Полупроводниковые выключатели 7 предназначены для отключения от нагрузки 3 неисправного инвертора 6 и выпрямите-20 ля 4. При этом для исключения возможности работы исправной ветви питания на неисправную время отключения полупроводниковых выключателей должно быть значительно меньше времени от- 25 ключения электромеханических контакторов. Поэтому cHIIIoBbIB элементы полупроводниковых выключателей могут быть выполнены либо на базе однооперационных тиристоров с искусственной комму- 30 тацией, либо на базе транзисторов, либо на базе запираемых тиристоров.

Устройство работает следующим образом.

При параллельной работе обеих ветвей 1 и 2 питания на выходах обоих датчиков 8 имеются сигналы, которые складываются по амплитуде сумматорами 11. Пороговый узел 17 контролирует суммарную величину этих сигна- 40 лов. Если суммарный сигнал превьппает величину, определяемую минимальным током нагрузки, при котором обеспечивается проводимость всех силовых элементов выключателей 7 в течение 45 половины периода выходной частоты инверторов 6, то пороговый узел 17 выдает разрешающий сигнал на вход элемента И 18. Если блок 16 выдает сигнал о невключении силового элемента выключателя 7, то этот сигнал при наличии разрешающего сигнала на выходе порогового узла 17 поступает на элемент ИЛИ 20, а затем на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9, что приводит к их отключению. При пробое силового элемента выключателя

7 аварийный сигнал с блока 15 поступает на первый вход элемента И 19, а затем. через элемент ИЛИ 20 проходит на отключающие входы выключателя

7 и контактора 9 при наличии разрешающего сигнала с контактора 9 параллельной ветви, который выдается контактами состояния контактора 9 при включенном состоянии его контактов главной цепи. В этом случае ветвь питания с пробитым силовым элементом полупроводникового выключателя 7 также отключается от нагрузки. Если работает на нагрузку только одна ветвь питания, то при пробое силового элемента выключателя 7 работающей ветви . аварийный сигнал на выход элемента И

19 не проходит, а следовательно, не отключается работающая ветвь.

Устройство обеспечивает также отключение соответствующей ветви от нагрузки при аварии в ней выпрямителя 4 или инвертора 6. Для этого используются блок 10, контролирующий длительность работы тиристоров и напряжение на коммутирующих конденсаторах инвертора 6, датчик 5 входного тока, выдающий сигнал, пропорциональный току -выпрямителя 4, и блок 13.

Сигналы с блоков 5 и 10 поступают на пороговые элементы 21 блоков 12 (фиг. 2). Пороговые элементы 21, анализируя эти сигналы, выдают аварийные нулевые сигналы при отказе выпрямителя 4 или инвертора 6, которые при отсутствии короткого замыкания в нагрузке 3 после трехкратного инвертирования элементами И-НЕ 28, 29 и 31 поступают через элемент ИЛИ 20 на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9, вызывая их отключение При коротком замыкании в нагрузке 3. сигнал с сумматора 11 вызывает сра- батывание порогового элемента 22.

Это приводит к появлению на его выходе нулевого сигнала и к срабатыванию триггера 23. С выхода последнего единичный сигнал инвертируется элементом HE 25 и подается на второй вход элемента И-НЕ 29, запрещая прохождение аварийных сигналов, сформированных из-за короткого замыкания в нагрузке на выходах порогового элемента 21, на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9. Единичный сигнал с выхода триггера 23 подается также через элемент 26 выдержки времени на первый вход элемента И-НЕ 30 и на вход элемента 2; выдержки времени. На второй вход элемента И-НЕ 30

1390695 поступает инвертированный элементом

HE 24 сигнал с порогового элемента 22.

Если за время выдержки времени элемента 26 короткое замыкание в нагрузке исчезает, то на втором входе эле.—

5 мента И-НЕ 30 нулевой сигнал от элемента HE 24 появляется раньше единичного сигнала от элемента ?6..Поэтому

Ь блок 12 отключающего единичного сигнала на своем выходе не формирует, Если же длительность короткого замыкания больше времени выдержки элемента 26, то в момент появления на обоих входах элемента И-НЕ 30 единичных сигналов на его выходе формируется нулевой сигнал, который инвертируется элементом И-НЕ 31 и поступает на вход элемента ИЛИ 20. В результате выключатель 7 и контактор 9 отключаются и тем самым защищают устройство от длительного воздействия короткого замыкания в нагрузке. Элемент 27 выдержки времени обеспечивает автоматический перевод триггера 23 в исходное состояние. При этом для формирования на выходе блока 12 отключаюшего единичного сигнала нужной для срабатывания выключателя 7 и контактора 9 длительности элемент 27 выдержки времени задерживает сигнал установки триггера 23 на время, равное этой длительности.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность агрегата бесперебойного питания, а тем самым уменьшить вероятность воз- никновения перерыва в питании нагрузки.

1. Устройство для защиты агрегата бесперебойного питания включающего в себя две параллельные ветви, работающие на общую нагрузку, каждая из которых состоит из последовательно соединенных выпрямителя и инвертора, содержащее каналы защиты по числу параллельных ветвей агрегата, причем каждый канал защиты содержит полупроводниковый выключатель, предназначенный для включения последовательно с соответствующим инвертором,блок идентификации аварииных режимов, выполненный на пороговых элементах, датчик входного тока, выходом подключенный к вхоцу соответствующего порогового элемента блока идентификации аварийных режимов, блок датчи50

Формула изобретения 40 ков инвертора, выходом подключенный к входу соответствующего noporoaoro элемента блока идентификации аварийных режимов, и датчик выходного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, в каждом канале защиты введены сумматор, пороговый узел, блок контроля неисправности полупроводникового выключателя, электромеханический контактор, два элемента И, элемент ИЛИ, причем электромеханический контактор включен последовательно с полупроводниковым выключателем, выход датчика выходного тока каждого канала защиты подключен к первому-входу сумматора данного канала защиты и второму входу сумматора параллельного канала защиты, при этом в каждом канале защиты выход сумматора подключен к входу порогового узла и к входу соответствующего порогового элемента блока идентификации аварийных режимов, вход блока контроля неисправности полупроводникового выключателя подключен к силовым элементам полупроводникового выключателя, выход идентификации невключения силовых элементов полупроводникового выключателя блока контроля неисправности полупроводникового выключателя подклю- чен к первому входу первого элемента

И, второй вход которого подключен к выходу порогового узла, а выход — к первому входу элемента ИЛИ, выход идентификации пробоя полупроводникового выключателя блока контроля неисправности полупроводникового выключателя подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к второму входу элемента

ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу блока идентификации аварий,ных режимов, а выход подключен к управляющим входам полупроводникового выключателя и электромеханического контактора, при этом выход электромеханического контактора данного канала защиты подключен к второму входу второго элемента И параллельного канала защиты.

2. Устройство по и, 1) о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения универсальности, в обоих каналах защиты второй элемент И выполнен трехвходовым> причем третий вход подключен к выходу порогового узла.

1390695

Om сумюапюр

Составитель О.Мещерякова

Редактор 0.10рковецкая Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Тира к 650

Заказ 1776/51

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ъ

Ф

Ф ф к, с р

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5