Устройство для контроля и защиты вентильного преобразователя

 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для защиты, контроля и диагностики полупроводниковых преобразователей. Цель изобретения, - повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства для контроля и защиты вентильного преобразователя. При включенини выключателя 1 питания появляется напряжение на выходе выпрямителя 2, конденсатор 5 заряжается через дроссель 4. Напряжение с вентилей 7-9 через детекторы 31-33 среднего значения напряжения поступает на входы оптопар 20-22. При исправности тиристоров на входах оптопар устанавливаются низкие уровни напряжения , а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 40 - высокий уровень, включающий ключ 34. С выхода датчика 36 напряжения через элемент 37 задержки, релейный элемент 38, ключ 34 и элемент 39 памяти поступает разрешающий сигнал на пуск блока управления. В случае неисправности вентилей на выходе соответству-. ющей оптопары образуется высокий уровень напряжения, ключ 34 не замыкается и запрещает включение блока управления . Если неисправность возникаетв процессе работы преобразователя, включается соответствующий индикатор 30 узла индикации. Для предотвращения ложного свечения инцикаторов неисправности при отсутствии питания силовой цепи предусматривается механическая связь ключа 35 с выключателем 1. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„Я0„„1636921 (g1)g Н 02 Н 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4621835/07 (22) 20.12.88 (46) 23.03.91. Ьюл. Р 11 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджониьз,<зе зе (72) А.В.Иванов, M.M.Ìóëüìåíêî и А.Х.Узянбаев (53) 621 ° 316.925.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1117777, кл. Н 02 Н 7/122, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1319156, кл. Н 02 Н 7/12, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ

ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для защиты, контроля и диагностики полупроводниковых преобразователей. Цель изобретения, — повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства для контроля и защиты вентильного преобразователя.

При включениии выключателя 1 питания появляется напряжение на выходе выпрямителя 2, конденсатор 5 заряжаетИ

9 Т

2 ся через дроссель 4. Напряжение с вентилей 7-9 через детекторы 31-33 среднего значения напряжения поступает на входы оптопар 20-22. При исправности тиристоров на входах оптопар устанавливаются низкие уровни напряжения, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 40высокий уровень, включающий ключ 34.

С выхода датчика 36 напряжения через элемент 37 задержки, релейный элемент

38, ключ 34 и элемент 39 памяти поступает разрешающий сигнал на пуск блока управления. В случае неисправности вентилей на выходе соответствующей оптопары образуется высокий уровень напряжения, ключ 34 не замыкается и запрещает включение блока управления. Если неисправность возникает. в процессе работы преобразователя, включается соответствующий индикатор

30 узла индикации. Для предотвращения ложного свечения индикаторов неисправности при отсутствии питания силовой цепи предусматривается меха- 1 ническая связь ключа 35 с выключате- (ф лем 1. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Cb

1636921

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может применяться в устройствах контроля, защиты и диагностики полупроводнико- 5 вых преобразователей.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей эа счет предпус- 10 кового контроля и индивидуального диагоностирования вентиля.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы сигналов, поясняющие его принцип действия (индексы напряжений совпадают с позиционными обозначениями элементов фиг.1, на выходах которых присутствуют показанные напряжения).

Устройство для контроля и защиты вентильного преобразователя (фиг.1), содержащего выключатель 1 питания силовой части преобразователя, выпрямитель 2, сглаживающий дроссель 3, 25 коммутирующий дроссель 4, конденсатор 5, нагрузку 6, управляемые вентили 7-9, диоды 10-12, демпфирующие цепи на элементах 13-18 и блок 19 управления с входом разрешения пуска, вклю-30 чает в себя датчики 20-22 состояния вентилей в виде оптопар, входы которых через резисторы 23-25 подключены к вентилям, источник 26 питания, через резисторы 27-29 связанный с выхо35 дами оптопар и индикатором 30 неисправ- ности, детекторы 31-33 среднего значения напряжения, на входах оптопар, управляемые ключи 34 и 35, датчик

36 напряжения на конденсатор 5, элемент 37 задержки, релейный элемент

/38, элемент 39 памяти, логический элемент ИЛИ-НЕ 40, причем индикатор неисправности содержит светодиодные элементы 41-43 индикации, последова- 45 тельно с входами оптопар включены резисторы 44-46, управляющие переходы транзисторов оптопар зашунтированы резисторами 47-49, а параллельно входам детекторов 31-33 среднего значе50 ния напряжения включены резисторы 5052, образующие делители напряжения вместе с резисторами 23-25, Управляющий вход ключа 34 связан с выходом элемента ИЛИ-НЕ 40, а контакт второго ключа 35 механически связан с вы- 5 5 ключателем 1.

Устройство работает следующим образом.

При .замыкании контактов- выключателя 1 на выходе выпрямителя 2 появляется постоянное напряжение, от ко-. торого по цепи дроссель 4 — нагрузка 6 — дроссель 3 заряжается конденсатор 5, одновременно подается пита- ние в выходные цепи оптопар 20-22 от источника 26 через ключ 35. В момент (фиг.2) напряжения на вентилях 7-9 нарастают до уровня, при котором транзисторы 47-49 оптопар 2022 насыщаются и на их коллекторах устанавливаются низкие уровни напряжения, соответствующие исправному состоянию всех вентилей. При этом на выходе элемента ИЛИ-HE 40 устанавливается высокий (единичный) уровень напряжения, включающий ключ 34,. Датчик 36 напряжения на конденсаторе 5 выдает сигнал, пропорциональный постоянной составляющей напряжения, после нарастания выходного сигнала элемента

37 задержки в момент tg переключаются в единичное состояние релейный элемент 38 и элемент 39 памяти, а сигнал разрешения пуска поступает на блок 19 управления.

После этого импульсы, формируемые блоком 19 управления, поступают на вентили 7-9 преобразователя, эа счет периодического переэаряда;. конденсатора 5 через включенные вентили, дроссель 4 и нагрузку 6 в последней формируются импульсы выходного тока. На интервалах включенного состояния вентилей (t4 — t ) к ним приложено прямое напряжение, по амплитуде в несколько раз превышающее напряжение выпрямителя 2, а по среднему значению равное этому напряжению. Амплитуда импульсов напряжений на вентилях U<,U>,U (фиг.2) зависит от режима работы и параметров схемы, в частности при ,частотном регулировании может изменяться в несколько раэ, в то время как среднее значение этих напряжений всегда постоянно и равно напряжению выпрямителя, деленному на число последовательно включенных вентилей.

Поэтому на входы оптопар в любом режиме работы преобразователя, в том числе и предпусковом, с выходов детекторов 31-33 среднего значения поступают одинаковые сигналы постоянного тока.

В случае неисправности вентилей в виде их короткого замыкания, пробоя, потери класса нли самопрочзволь5

16 ного включения резко снижаются или пропадают сигналы на выходах соответствующих детекторов 31-33 среднего значения напряжения, а на выходе соответствующих оптопар появляется высокий уровень напряжения, включающий соответствующий светодиодный элемент индикатора неисправности. Одновременно появляется низкий уровень напряжений на выходе элемента ИЛИ-НЕ

40, запрещающий прохождение сигнала через ключ 34. Размыкание ключа 34 имеет различные последствия в зависимости от момента наступления до пуска или во время нормальной работы.

Рассмотрим работу устройства в предпусковом режиме при неисправности например, вентиля 9 (нижние черты диаграммы фиг.2). Если вентиль 9 потерял класс, то после подачи силового питания в момент происходит его самопроизвольное включение, в результате чего исчезает сигнал на выходе детектора 33 среднего значения напряжения, выключается транзистор оптопары, на выходе элемента ИЛИ-HE 40 появляется нулевой сигнал, размыкающий ключ 34. Вследствие этого на вход элемента 39 памяти сигнал от элементов 36-38 не проходит и пуск блока

19 управления запрещается. Светящийся элемент 43 индикатора 30 неисправности диагностирует отказавшийся вентиль.

Таким образом, устройство обеспечивает предпусковой контроль и диагностирование состояния вентилей, а .

I также защищает преобразователь от запуска при неисправных вентилях.

Если отказ вентиля произошел уже после пуска блока управления, устройство выдает сигнал неисправности на соответствующий индикатор, предупреждая оператора. Вопрос об отключении преобразователя в этом случае должен решаться оператором в зависимости от конкретных обстоятельств: количест ва неисправных вентилей и возможного ущерба, причиняемого вследствие внезапного отключения нагрузки. При необходимости выход элемента 40 может быть подключен к исполнительному органу защиты, в этом случае произойдет автоматическое отключение преобразователя при отказе хотя бы одного вентиля.

Ключ 35 в цепи питания оптоцар 2022 и индикатора 30 устраняет ложное

36921 свечение элементов индикатора 30 при отсутствии питания силовой схемы, когда на входах оптопар отсутствует сигнал. Механическая связь ключа 35 с выключателем 1 питания силовой схемы обеспечивает одновременность подачи питания на индикатор 30 и контролируемые вентили 7-9 °

45.

Формула и з о б р е т е н н я

1. Устройство для контроля и защиты вентильного преобразователя снабФ женного блоком управления, Сглаживающим дросселем и цепью из последовательно соединенных вентилей, включенными между первым выводом для подключения нагрузки и соответственно первым выводом питания и вторым выводом питания, соединенным с вторым выводом для подключения нагрузки через включенные последовательно коммутирующие дроссель и конденсатор, содержащее датчики состояния вентилей, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные резистор и вход оптопары, индикатор неисправности, вы-, ключатель питания силовой части преобразователя и источник питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, введены детекторы среднего значения напряжения по числу вентилей преобразователя, два ключа, датчик напряжения, элемент задержки, релейный элемент, элемент памяти и элемент ИЛИНЕ, индикатор неисправности выполнен многоэлементным с числом элементов индикации по числу вентилей, причем датчик напряжения предназначен для подключения к коммутирующему конденсатору и через элемент задержки, релейный элемент и первый ключ соединен с входом элемента памяти, выход которого предназначен для подключения к входу разрешения пуска блока управления, управляющий вход первого ключа подключен к выходу элемента

ИЛИ-НЕ, входы которого через соответствующие элементы индикации индикатора неисправности подключены к выходам оптопар соответствующих датчиков состояния вентилей, выходы которых через второй ключ подкпючены к источнику питания, а входы датчиков состояния вентилей через соответствующие детекторы среднего значения напряжения предназначены для подключения к соответствующим вентилям.

1636921

Фиг.2

Редактор А.Мотыль

Заказ 820 Тираж 383 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что второй ключ механически связан с приводом выключателя питания силовой части преобразователя.

Составитель В.Широков

Техред Д.Олийнык Корректор С.Шекмар,.