Устройство для защиты автономного инвертора напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем ограничения тока автономного инвертора напряжения в рабочих и аварийных режимах при изменении знака напряжения на его входе . При потере вентильных свойства тиристора, например 21, в режиме Тяга конденсатор 5 начинает разряжаться . При достижении током разряда конденсатора 5 тока уставки включаются тиристоры 9 и П и тиристорный ключ 6 выключается. Ток нагрузки переводится в цепь ограничительного резистора 7. При этом максимальное значение тока короткого замыкания ограничивается выбором параметров резистора 7. Затем с выдержкой времени срабатывает автоматический выключатель 18, При этом узел принудительной коммутации обеспечивает надежное выключение вентилей автономного инвертора напряжения, 2 ил. с (О сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И1

А1 (511 4 Н 02 Н 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

d y

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4294048 24-07 (22). 04,08.87 (46) 23.03.89. Бюп. М 11 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода(72) Г.Н. Коваливкер, В. Б. Зорин, Г.В.Кузина и 10.К,Пестряков (53) 621.316.925.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 877696, кл. Н 02 Н 7/10s 1980

Глух E.N. Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей.

N.: Энергоиздат, 1982, с. 93, рис. 4.28. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является расширение сЪункцианальных sosможностей путем ограничения тока автономно го инвер тор а напряжения в I рабочих и аварийных режимах при изменении знака напряжения на его входе. При потере вентильиых свойства тиристора, например 21, н режиме

"Тяга" конденсатор 5 начинает разряжаться. При достижении током разряда конденсатора 5 тока уставки включаются тиристоры 9 и 11 и тиристорный ключ 6 выключается. Ток нагрузки переводится в цель ограничительного резистора 7. При этом максимальное значение тока короткого замыкания ограничивается выбором параметров резистора 7. Затем с выдержкой времени срабатывает автоматический выключатель 18, При этом узел принудительной коммутации обес. — . печивает надежное выключение венти1 леи автономного инвертора напряжения, 2 ил.

1467659

Изобретение относится к электротехнике и может быть..использовано для защиты..автономных инверторов напряжения, например для тяговых электропринодов.

Цель изобретения- — расширение функциональных возможностей устройства для защиты автономного инвертора напряжения путем ограничения тока автономного инвертора напряжения в рабочих и аварийных режимах при изменении знака напряжения íà его входе.

На фиг.l изображена схема антоном- 15 ного инвертора напряжения с устройством для защиты; на фиг.2 — структурная схема формирователя импульсон упранления.

Устройство (фиг.1) содержит ис- 20 точник питания (входной преобразователь) ), диодно-резисторную цепь 2 и 3, токоограничивающий реактор 4, фильтровый конденсатор 5, тиристорный ключ 6, ограничительный.резис- - 25 тор 7, разрядный резистор 8, разрядный тиристор 9, коммутирующий конден.сатор 10, коммутирующий. тиристор 11, обратный диод 12, зарядные резистор и диод 13 и 14, трансформатор 15, коммутирующий реактор 16, шунт 17, автоматический выключатель 18, автономный .инвертор 19 напряжения, состоящий из главных тиристорон 20-25, обратных тиристоров 26-31, распределительных тиристоров 32-37 и узла

38 принудительной коммутации, формирователя 39 управления, Формирователь39 импульсов. управления тиристорами (фиг.2) содержит 40 усилитель 40 с гальванической развязкой, компаратор 41, формирователь 42 импульсов, элемент И 43, элемент HE 44, формирователи 45 и

46 импульсон, элемент.ИЛИ 47, формирователь 48 импульсов, Автономный

I инвертор имеет нагрузку 49.

Выход тиристорного преобразователя 1 соединен с выводами фильтрового конденсатора 5 и токоограничивающего реактора 4, параллельно реактору 4 подключена диодно-резисторная цепь

2 и 3, вывод тиристорного преобразователя 1 соединен с анодом тиристорного ключа 6, Параллельно послед- нему подключены токоограничинающий резистор 7 и цепочка, состоящая из разрядных резистора 8 и тиристора 9.

Цепочка, состоящая из последователь, но включенных коммутирующего кондеHсатрра 10, коммутирующего тиристора

1 l коммутирующего реактора 16, подсоединена параллельно тиристорному ключу 6, источник питания,, состоящий из трансформатора 15, резистора 13 и зарядного диода 14, подсоединен параллельно коммутирующему конденсатору 10. Обратный диод 12 подсоединен параллельно коммутирующему тиристору ll. Катод тиристорного ключа 6 подсоединен к шунту 17. Вывод шунта

17 и вывод преобразователя 1 соединен с входом автономного инвертора

19 напряжения через автоматический выключатель 18, t

К входным выводам инвертора 19 подсоединены выводы постоянного тока двух трехфазных мостов главных тиристоров 20-25, обратных тиристоров

26-31.

Выводы переменного тока указанных мостов подсоединены к трехфазной наrpy3Ke. К выводам переменного тока мостов подсоединены выводы перемейного тока трехфазного моста распределительных тиристоров 32-37. Выводы постоянного тока моста соединены с выводами узла 38 принудительной коммутации, соединенного с входными шинами инвертора напряжения.

Входы формирователя 39 импульсов соединены с выводами шунта 17. На вход формирователя 39 импульсов попается. также сигнал уставки срабатывания защиты (T. ) и логические сигналы выбора режима работы (Тяга

"Торможение" ), в зависимости от знака напряжения фильтрового конденсатора. Выход усилителя 40 соединен с входом компаратора 41, выход компаратора 41 соединен с входом формирователя 42 импульсов, выход последнего соединен с входами формирователей 45 и 46 импульсов и с нходам элемента НЕ 44, выход элемента F3E

44 соединен с входом элемента И 43, выход элемента И 43.соединен с входом элемента ИЛИ 47, выход которого соединен с входом формирователя

48 импульсов, Выходы формирователей

45, 46 и 48 импульсов соединены соответственно с выводами управления тиристоров 11, 9 и 6 устройства для защиты инвертора, На вторые входы элементов 43 и 47 подаются логические сигналы управления, соответствующие режимам "Тяга 1 и Торможение".

1467659

Устройство работает следующим образом, В режиме вТяга от формирователя

39 импульсов подается сигнал управле5 ния на включение тиристора 6 и ток . нагрузки зямыкяется по цепи . преобразователь 1, тиристор 6, шунт 17, выключатель 18, инвертор 19. Предположим, включены главные тиристоры Ip

20, 23 и 24 и ток нагрузки замыкается по цепи: автоматический выключатель 18, нагрузка, преобразователь

1, фильтровой конденсатор заряжен знаком напряжения с плюсом на верх- 15 ней обкладке. Предположим также, что при срыве сцепления ток нагрузки стал увеличиваться из-за насыщения нагрузки и ток фильтрового конденсатора возрастает по цепи элементов 2р

5, 4, 6, 17, 18 и 20, нагрузка, элементы 49, 27 и 5. Сигнал с шунта

17 поступает на вход формирователя

39 импульсов управления, где сравнивается с сигналом уставки. При дости- 25 женин сигналом шунта 17 уровня сиг" нала уставки выдается импульс управления на тиристоры 11 и 9. Конденсатор 10 имеет в выходном состоянии полярность напряжения, укаэанную на Зр фиг,1, При включении тиристоров 11 и

9 он начинает перезаряжаться по цепи элементов 10, 11, 16, 6 и 10 и выключает тиристорный ключ 6. Ток нагрузки по цепи тиристорного ключа 6 пере- З водится в цепь конденсатора 10 и замыкается,по контуру, состоящему из элементов 5, 4, 6, 10, 11, 16, 17, 18 и 2Ц, нагрузки, элементов 49 и 5, перезаряжая его на противоположную 40 полярность, Поскольку конденсатор пе-. резаряжается в колебательном режиме, то избыточнь1й ток его перезаряда замыкается по .контуру, включающему элементы 10, 11, 16, 9, В и 10, так как сопротивление резистора 7 выбирается на порядок больше, чем сопротивление резистора 8.

При этэм для вовстановления вентильных свойств тиристора 6 прикладывается падение напряжения резистора 8. При достижении на конденсаторе

10 напряжения, равного напряжению источника питания автономного инвертора, начинается процесс выклюяения

55 тиристора 11 и спад тока в его цепи.

При этом тиристор 11 восстанавливает свои вентильные свойства по контуру, включающему элементы 10 4, 5 и 23, нагрузку, элементы 49, 20, 17, 16, 11 и 10 а тиристор 9 по контуру из элементов 10, Я, 9, 16, 12 и IO.

При выключении тиристора 11 ток нагрузки переводится B цепь резистора

7 и начинает спадать, При достижении током нагрузки. тока уставки снова включается тиристор 6 и продолжается нормальное функционирование инвертора напряжения, Рассмотрим работу. устройства в аварийных ситуациях при тепловом пробое р-п переходов главных тиристо.— ров. Предположим, что в режиме "Тя-!! га потерял вентильные свойства тиристор 21 и ток конденсатора 5 зам кнулся по цепи элементов 5, 4, 6,.

17, 18, 20, 21 и 5. При достижении током разряда конденсатора 5 тока уставки включаются тиристоры 9 и 11 и тиристорный ключ 6 выключается.

При этом ток нагрузки переводится в цепь ограничительного резистора, состоящую из элементов 5, 4, 7, 17, 20, 21 и 5, вследствие чего максимальное значение тока короткого замыкания ограничивается выбором параметров резистора. Затем с выдержкой времени, равной времени размыкания контактов, срабатывает автоматический выключатель 18 и при этом энергия, записанная в индуктивности рассеяния реактора 4, расходуется в резисторе 2 диодно-резисторной цепи.

Индуктивность токоограничивающего реактора 4 выбирается из условия ограниченкя скорости нарастания тока короткого замыкания таким образом, чтобы за время прохождения сигналов в канале управления и включения коммутирующего и разрядного тиристоров его величина не превысила величину . максимального коммутируемого узлом принудительной коммутации тока, вследствие чего во всех рабочих режимах узла принудительной коммутации обеспечивает надежное выключение вентилей автономного инвертора напряжения.

Сопротивление.резистора выбирается таким образом, что при максимальном напряжении на входе автономного инвертора, введение его в цепь тока нагрузки позволяет ограничивать аварийный ток на уровне на 20-ЗОХ меньше, чем максимальный коммутирующий ток.

Устройство для защиты автономного инвертора напряжения, содержащее тиристорный ключ, катод которого предназначен для соединения с положительным входным выводом автономного инвертора напряжения, цепь из последовательнб включенных коммутирующих конденсатора, тиристора и реактора, подключенную параллельно тиристорно-.. му ключу, токоограничивающий реактор, один из выводов которого соединен с анодом тиристорного ключа,.а другой вывод предназначен для подключения к выводу конденсатора фильтра, другим выводом соединенному с отрицательным входным выводом автономного инвертора напряжения, цепь из соединенных последовательно резистора и диода, включенную параллельно токоограничивающеыу реактору, зарядный трансформатор, один и другой выводы вторичной обмотки которого соответственно через зарядные резистор и диод подключены к коммутирующему конденсато-. ру, разрядный .тиристор и обратный диод, о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем ограничения тока автономного инвертрра напряжения в рабочих и аварийных режимах при изменении знака напряжения на его входе, введены ограничительный и разрядный резисторы, подключенные одним из выводов .к аноду тиристорного ключа, предназначенному для сое5

В режиме рекуперации фильтровый конденсатор 5 имеет знак напряжения, укаэанный на фиг,l в скобках, н ток нагрузки протекает от входного пре»

5 образователя 1, через тиристорный ключ 6, шунт !7, автоматический выклюнатель 18, главные тиристоры, нагрузку к входному преобразователю

1. При этом выключают принудительно узлом коммутации 38 обратные тиристоры инвертора. Таким образом, если один иэ обратных тиристоров инвертора повторяет вентильные свойства, фильтровый конденсатор 5 замыкается 15 по цепи элементов 5, 27, 26, 18, 17, 6, 2 и 3, вследствие чего главные тиристоры 20 — 25 выключаются, тирис торный ключ 6 выключается и ток перезаряда конденсаторов ограничивается 20 величиной резистора 7. При этом в цепи тока нагрузки с выдержкой времени срабатывает автоматический выключатель 18 и инвертор напряжения отключается от входного преобразователя,25

Рассмотрим работу формирователя

39 импульсов в режиме "Тяга", На вход элемента И 43 подается логический сигнал, соответствующий

"1". С выхода элемента ИЛИ 47 при 30 отсутствии сигнала с формирователя импульсов 42 подается логический сиг.нал, равный "1", вследствие чего с выхода элемента И 43 на вход элемента ИЛИ 47 подается сигнал, равный "1".З5

С выхода элемента ИЛИ 47 на вход формирователя 48 импульсов подается сигнал, равный "1", и формирователь импульсов выдает сигнал на включение тиристорного ..ключа 6. На вход усили- 4О теля 40 подается сигнал с нунта 17, соответствующий мгновенному значению тока на входе инвертора. Этот сигнал сравнивается с сигналом уставки на входе компаратора 41. При условии превьппения током нагрузки тока устав" ки выдается сигнал на вход формирователя 42 импульсов, с выхода которого на вход, элемента НЕ 44 поступает сигнал, равный единице, вследствие чего на вход элемента И 43 подается логический сигнал, равный "0", а с выхода формирователя 46 импульсов снимается логический сигнал, равный

"1", вследствие чего снимается импульс управления тиристорного ключа

6. Одновременно с выхода формирователя 42 импульсов поступают сигналы управления на формирователи 45 и 46 импульсов, с выхода которых импульсы управления подаются на включение тиристоров 9 и 11, Когда сигнал с выхода усилителя 40 становится меньше сигнала уставки, на выходе элемента НЕ 44 появляется логический сигнал, равный "1"., и тиристорный ключ 6 снова включается.

В режиме рекуперации на вход элемента ИЛИ 47 подается логический сигнал "1 вследствие чего подается импульс на включение тиристорного ключа 6. В случае короткого замыкания.в цепи обратных тиристоров сигнал, снимаемый с выхода усилителя 40, имеет противоположный знак, вследствие чего логический сигнал с выхода формирователя 42 импульсов равен "0" и тиристоры ll и 9 не включаются.

Формула и з о б р е т е н и я

1467659 юючу6

Составитель В.Широков

Редактор F.Ïàïï Техред JI.Сердюкова Корректор М.Васильева

Заказ 1205/50

Подписное

Тираж 605

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101 динения с положительным выходным выводом источника питания защищаемого инвертора, при этом катод тиристорного кляча соединен с анодом разрядного тиристора, катод которого

&и шун

17

Ту через разрядный резистор подключен к аноду тиристорного клича, щунтированного ограничительным резистором, 5 а обратный диод включен встречнопараллельно коммутирующему тиристору.