Устройство для функционального диагностирования и защиты тиристорного преобразователя

 

Изобретение относится к области электротехники . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем определения неисправных каналов систем управления, защиты преобразователя от токов перегрузки и короткого замыкания в нагрузке, а также исключения ложного срабатывания защиты при одновременной коммутации двух вентилей Цель достигается благодаря тому, что сигналы с выходов датчиков тока (по числу тиристоров ) и элементов развязки (по числу тиристоров), поступая на входы соответствующего канала через элементы развязки логически обрабатываются и на выходах элементов ЗАПРЕТ и выходах первого, второго и третьего элементов И формируется комбинация сигналов, подаваемая на вход блока индикации, дающая информацию о пробое, ложном сигнале управления, отсутствии сигнала управления или обрыве в силовой части контролируемого тиристора. Наличие четырех выходов с каждого канала позволяет путем вывода их на блок индикации определить характер и место неисправности после отключения преобразователя. При перегрузке или коротком замыкании в нагрузке сигнал контроля пройдет как сигнал о пробое тиристора 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 Н 7/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫ1ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

О

О (21) 4468214/07 (22) 29.07.88 (46) 07.11.91. Бюл. N 41 (72) И.Д.Колодеев, В.CD,Kðàcíoïåðoâ.

А,Н.Ковтун, И.А.Корнеев и В.А.Шумилкин (53) 621,316.925.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1292101, кл. Н 02 Н 7/12, 1987.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1224896, кл, Н 02 Н 7/12, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ

ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к области электротехники. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем определения неисправных каналов систем управления, защиты преобразователя от токов перегрузки и короткого замыкания в нагрузке, а также исключения ложного срабатывания защиты при

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах контроля и защиты вентильных преобразователей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем определения неисправных каналов системы управления, защиты преобразователя от токов перегрузки и короткого замыкания в нагрузке, а также исключения ложного срабатывания защиты при одновременной коммутации двух вентилей.

На чертеже представлена схема устройства для функционального диагностирования и защиты тиристорного преобразователя.

„„513 „„1690072 А1 одновременной коммутации двух вентилей.

Цель достигается благодаря тому, что сигналы с выходов датчиков тока (no числу тиристоров) и элементов развязки (по числу тиристоров), поступая на входы соответствующего канала через элементы развязки логически обрабатываются и на выходах

-элементов ЗАПРЕТ и выходах первого, второго и третьего элементов И формируется комбинация сигналов, подаваемая на вход блока индикации, дающая информацию о пробое, ложном сигнале управления, отсутствии сигнала управления или обрыве в силовой части контролируемого тиристора.

Наличие четырех выходов с каждого канала позволяет путем вывода их на блок индикации определить характер и место неисправности после отключения преобразователя.

При перегрузке или коротком замыкании в нагрузке сигнал контроля пройдет как сигнал о пробое тиристора. 1 ил.

Устройство содержит датчики 1-8 тока по числу тиристоров 9-16 преобразователя, установленные последовательно с соответствую.цими тиристорами 9-16, элементы 1720 развязки по числу тиристоров подключенные входами и управляющим переходам соответствующих тиристоров 9-16, и идентичные каналы по числу тиристоров, содержащие каждый первый триггер 21, установочным входом подключенный к выходу датчика 6 тока, установленного в цепи соответствующего одного тиристора 15, и прямым входом элемента ЗАПРЕТ 22, инверсный вход которого подключен к выходу второго триггера 23 и другому входу первого элемента И 24, один вход которого

1690072 подключен к выходу первого триггера 21, сбрасывающим входом подключенного к сбрасывающему входу второго триггера 23 и выходу элемента 25 задержки, установочный вход второго триггера 23 подключен к выходу первого элемента 17 развязки и одному входу второго элемента И 26, вход элемента 25 задержки подключен к выходу второго элемента 18 развязки и установочному входу третьего триггера 27, выходом подключенного к одному входу третьего элемента И 28, другой вход которого подключен к выходу четвертого триггера 29, установочный вход которого подключен к выходу третьего разделительного элемента

19, а сбрасывающий вход четвертого триггера 29 подключен к выходу первого разделительного элемента 17 и другому входу второго элемента И 26, Сбрасывающий вход третьего триггера

27 подключен к выходу четвертого разделительного элемента 20 и другому входу второго элемента И 26, выход первого элемента

17 развязки одного канала подключен к установочным входам третьего и четвертого триггеров других каналов, контролирующих тиристоры 16, коммутация которых предшествует, и тиристор 14, коммутация которого следует после коммутации одного тиристора 15, а также к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тиристор, коммутация которого на два такта опережает коммутацию одного тиристора 15.

Выход второго элемента 18 развязки одного канала подключен к установочным входам второго и четвертого триггеров других каналов, контролирующих тиристоры, комMутация которых соответственно на один и два такта следует позже коммутации одного тиристора, и к сбрасывающему sxoду третьего триггера канала, контролирующего тиристор, коммутация которого предшествует кол1мутации одного тиристора, выход третьего элемента 19 развязки одного канала подключен к установочным входам второго и третьего триггеров каналов, контролирующих тиристоры, коммутация которых соответственно на один и два такта опережает коммутацию одного тиристора 15, а также к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тиристор коммутация которого на три такта опережает коммутацию одного тиристора 15,

Устройство работает следующим образом, 5 В номинальном режиме работы преобразователя при подаче управляющего импульса на один тиристор 15 последний открывается и через него протекает ток. С выхода первого элемента 17 развязки на

10 установочный вход второго триггера 23 поступает сигнал, устанавливающий его в единичное состояние. При этом сигнал с выхода второго триггера 23 поступает на инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 22, на прямой

15 вход которого также поступает сигнал от датчика 6 тока, обуславливая на его выходе отсутствие сигнала, что свидетельствует о том, что отказ типа "пробой" одного тиристора 15 отсутствует.

20 Одновременно на один вход первого элемента И 24 поступает сигнал с выхода второго триггера 23, а на другой вход первого элемента И 24 — сигнал с инверсного выхода первого триггера 21 не поступает.

25 что обусловлено поступлением на его установочный вход сигнала с выхода датчика 6 тока. Это приводит к формированию на выходе первого элемента И 24 нулевого сигнала, также свидетельствующего об

30 отсутствии неисправности типа "обрыв" одного тиристора 15.

При неисправности канала управления одним тиристором 15 системы управления одновременно импульс управления на него

35 и на тиристор 13, следующий по порядку коммутации через одну фазу, подаваться не может, следовательно, на входах второго элемента И 26 будет чередоваться комбинация входных сигналов: "Ноль" и "Единица"

40 — при подаче управляющего импульса на один тиристор 15, "Ноль" и "Ноль" — при отсутствии импульсов, "Ноль" и "Единица" — при подаче управляющего импульса на тиристор 13, Таким образом, на выходе вто45 рого элемента И 26 будет присутствовать сигнал "Ноль", свидетельствующий о том, что неисправность, характеризующаяся наличием ложного импульса управления на одном тиристоре 15, отсутствует.

50 При исправном канале управления одним тиристором 15 системы управления на выходе третьего элемента И 28 также будет

"Ноль", свидетельствующий об отсутствии пропуска импульса управления, ввиду того, 55 что на первый его вход будет поступать сигнал "Ноль" с выхода третьего триггера

27, сброшенного ранее (в предыдущем периоде) логической единицей с четвертого элемента 20 развязки при подаче управляющего импульса на тиристор 13, хотя на вто

1690072 рой его вход L1 поступит сигнал "Единица" от чегверто о триггера 29, обусловленная тем, что этот триггер установится в единичное состояние в момент прихода импульса управления на тиристор 16 сигналом с третьего элемента 19 развязки. При приходе импульса управления на один тиристор

15 сигналом с первого элемента 17 развязки четвертый триггер 29 сбросится в нулевое состояние и комбинация "Ноль" — "Ноль" на входах третьего элемента И 28 будет находиться до прихода управляющего импульса на тиристор 14, при котором сигнал от второго элемента 18 развязки установит его в единичное состояние. Таким образом, при исправном канале управления на входе третьего элемента И 28 также будут чередоваться комбинации "Ноль" — "Ноль", "Ноль" — "Единица" и "Единица" — "Ноль", что не приведет к изменению его выходного сигнала — "Логического нуля".

Если пробой контролируемого одного тиристора 15, независимо, прямым или обратным напряжением происходит до поступления управляющего импульса, то ввиду протекания через него тока срабатывает датчик 6 тока, и на прямом входе элемента ЗАПРЕТ 22 установится сигнал—

"Единица". Одновременно на его инверсном входе будет оставаться нулевой сигнал от второго триггера 23, сброшенного ранее (в предыдущем периоде) сигналом от второго элемента 18 развязки через элемент 25 задержки при приходе управляющего импульса на тиристор 14. Такая комбинация входных сигналов обусловит на выхОде элемента ЗАПРЕТ22 единичный сигнал, свиде- тельствующий о появлении пробоя контролируемого одного тиристора 15. При этом сработает защита и отключит преобразователь. Следует оговорить, что при таком пробое одного тиристора 15 сигналом от датчика 6 тока первый триггер 21 установится в единичное состояни и с его инверсного выхОда на первый вход первого элемента И

24 постуйит сигнал — "Единица", но это не изменит его выходного сигнала ввиду того, что на его втором входе будет оставать<:я сигнал "Ноль", поступающий с выхода второго триггера 23.

В случае пробоя одного тиристора 15 после поступления управляющего импульса в промежутке его нормальнои проводимости этот отказ будет обнаружен.непосредственно после окончания этого промежутка, так как на инверсном входе элемента ЗАПРЕТ 22 появится сигнал "Ноль" от второго триггера 23, сброшенного в нулевое состояние сигналом от второго элемента 18 развязки дри приходе импульса управления на

20 на другой вход первого элемента И 24 поступит сигнал "Едийица" от второго триггера

23, который установится в единичное состояние после прихода управляющего импуль25 са на один тиристор 15, в результате на

35

45

55 тиристор 14, а нз прямом его входе остзнется сигнал "Единица" о дзгчикз 6 токз ввиду того, что через пробитый один тиристор 15 будет протекать ток.

Если произойдет обрыв контролируемого одного тиристора 15, то при поступлении на него управляющего импульса ток через него не потечет и на установочный вход первого триггера 21 логическая единица от датчика 6 тока не поступит, вследствие чего с инверсного выхода первого триггера 21 на первый вход первого элемента И 24 поступит сигнал "Единица", обусловленный тем, что на сбрасывающий вход первого триггера 21 был ранее (в предыдущем периоде) подан импульс сброса с выхода второго элемета 18 развязки через элемент 25 задержки в момент после включения тиристора 14 следующей по порядку KOMMутации фазы, а выходе первого элемента И 24 появляется сигнал, свидетельствующий о неисправности типа "обрыв".

При отказе канала системы управления, управляющего одним тиристором 15, заключающемся в присутствии ложного импульса управления на управляющем электроде, такой отказ будет обнаружен в момент передачи управляющего импульса на тиристор

13, следующий по порядку коммутации через одну фазу, так как при этом на обоих входах второго элемента И 26 установятся единичные сигналы: от первого 17 и четвертого 20 элементов развязки, что обусловит появление на его выходе единичного сигнала, свидетельствующего о возникновении указанного отказа. Такой отказ не приводит к аварии преобразователя, поэтому время его обнаружения некритично, В случае отказа канала, заключающегося в отсутствии импульсов управления, он будет обнаружен следующим образом: останется в единичном состоянии, четвертый триггер 29, установленный ранее импульсом от третьего элемента 19 развязки в момент включения тиристорз 16, и на второй вход третьего элемента И 29 будет поступать сигнал "Единица". Поступление импульса управления нз тирис ор 14 второго элемента 18 развязки устзновит третий триггер 27 в единичное cnrëîÿíèå, и нз первом входе третьего эолеме, тз И 28 появится единичный сигнал, в результате и на его выходе установится сигнал "Единица", свидетельствующи о сбое или указанном откаr Г)ч(И1 r 2

55 клнзлз системы управления, упрзвляю-! ц» о одним тиристором 15.

Элемент т 25 задержки предназначен для исключения возможности появления ложнт«о сигнала "Пробой" в момент коммута ции одного тиристора 15 и тиристора 14.

При коммутации возникает промежуток времени одновременной проводимости двух вентилей. Отсутствие элемента 25 зад»ржки привело бы в данной ситуации к тому, что на прямой вход элемента ЗАПРЕТ

22 продолжал бы поступать сигнал. Единица от датчика 6 тока, а на инверсный нулевой сигнал от установленного в нулевое состояние второго триггера 23 импульсом от второго элемента 18 развязки в момент прихода управляющего импульса на тиристор

14. В результате на время, равное времени коммутации вентилей, на выходе элемента

ЗАПРЕТ 22 появился бы единичный сигнал, свидетельствующий о ложном пробое одного тиристора 15. Такую ситуацию исключает элемент 25 задержки. Его применение позволяет также осуществлять и защиту от токов перегрузки и короткого замыкания в нагрузке, так как с ростом тока нагрузки увеличивается угол коммутации вентилей (продолжительность их одновременной проводимости) вследствие наличия индуктивного сопротивления оБмоток питающего трансформатора. Так, если время задержки расчитать по формуле т =- тт) 24хф где у = агСсОЯ(сова — — — -) — а, Елт причем у- угол коммутации тиристоров; а — угол управления тиристорами;

ld — значение тока нагрузки;

Едт — амплитудное значение линейного напряжения питающего трансформатора;

Хф — индуктивное сопротивление обмоток трансформатора; и - круговая чзстотз питающего напряжения, то при превышении lq больше допустимого значения (при перегрузке и коротком замыкании в нагрузке) сработает защита, ибо время коммутации превысит время выдержки элемента 25 задержки, При этом на инверсном входе элемента ЗАПРЕТ 22 логический нуль появится раньше, чем на прямом входе, так как второй триггер 23 установится в нулевое состояние раньше, чем нз прямом входе появится нулевой сигнал от закончившего работу датчика 6 тока, B результате срабатывает защита.

Устройство прои водит контроль и сигнализацию о состоянии одного тиристорз и одного канала с«г1»лihl упрзвления. а также

30 искл ю«з» т появление ложного с«гнал:

"Пробои" одного тиристора 15 в момент em коммутации. Кроме того, устройство производит защиту от токов перегрузки и короткого замыкания в нагрузке в промежутке работы одного тиристорз 15. При использовании устройства в трехфазной схеме преобразователя тиристор 13 совмещается г. тиристором 16, так как тиристор 16, являясь предшествующим по порядку коммутации для тиристора 15, одновременно становится для него в трехфаэном мосте тиристором, следующим по порядку коммутации через один такт. При этом четвертый элемент 20 развязки совмещается соответственно с третьим элементом развязки.

Наличие четырех выходов с каждого канала устройства позволяет путем выведения их на блок индикации определить характер и место неисправности после отключения преобразователя за счет этих же сигналов. При перегрузке и коротком замыкании в нагрузке сигнал произойдет по каналу "Пробой". Для определения вида неисправности — пробой вентиля или перегрузка (короткое замыкание в нагрузке)— необходимо произвести повторное включение преобразователя, Если сигнал "Пробой" прошел по другому каналу(устройству диагностирования и защиты другого вентиля преобразователя), то это означает, что защита сработала от перегрузки или короткого замыкания в нагрузке.

Формула изобретения

Устройство для функционального диагностирования и защиты тиристорного преобразователя, содержащее датчики тока по числу тиристоров преобразователя, предназначенные для установки последовательно с соответствующими тиристорами, элементы развязки по числу тиристоров, предназначенные для подключения входами к управляющим переходам соответствующих тиристоров, и идентичные каналы по числу контролируемых тиристоров, каждый из которых содержит первый триггер, установочным выходом подключенный к одному входу первого выходного элемента И, элемент ЗАПРЕТ, прямым входом подключенный к выходу датчика тока, включенного последовательно с одним соответствующим тиристором, и элемент задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью расширения функциональных возможностей путем опре деления неисправных каналов си»те>1« уп равления, завлиты преобразователя от токов перегруз .и и короткого з-".л1»;.. . я R нагрузк», а такгк» и»клю«е:-,i"ÿ л::; i «: рз батынания защи тны при однояпел»» и.. <- °

1690072

10 мутации двух вентилей, оно снабжено вторым, третьим и четвертым триггерами и вторым и третьим выходными элементами И, причем установочный вход второго триггера соединен с выходом первого элемента раз- 5 вязки, сбрасывающим входом четвертого триггера и одним входом второго элемента

И, сбрасывающий вход второго триггера подключен к выходу элемента задержки и сбрасывающему входу первого триггера, ус- 10 тановочный вход третьего триггера соединен выходом второго элемента развязки и входом элемента задержки, сбрасывающий вход третьего триггера подключен к другому входу второго элемента И и к выходу четвер- 15 того элемента развязки, установочный вход четвертого триггера подключен к выходу третьего элемента развязки, выход четвертого триггера подключен к одному входу третьего элемента И, другой вход которого 20 подключен к выходу третьего триггера, другой вход первого элемента И связан с выходом второго триггера и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход первого элемента развязки одного канала подключен к уста- 25 новочным входам третьего и четвертого триггеров других каналов, контролирующих тиристоры, коммутация которых предшествует коммутации одного тиристора и следует nonle коммутации одного тиристора, а 30 также к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тиристор. коммутация которого на два такта опережает коммутацию одного тиристора, выход второго элемента развязки одного канала подключен кустановочным входам второго и четвертого триггеров других каналов, контролирующих тиристоры, коммутация которых соответственно на один и два такта следует позже коммутации одного тиристора и к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тиристор, коммутация которого предшествует коммутации одного тиристора, выход третьего элемента развязки одного канала подключен к установочным входам второго и третьего триггеров каналов, контролирующих тиристоры, соответственно, коммутация которых на один и два такта опережает коммутацию одного тиристора, а также к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тиристор, коммутация которого на три такта опережает коммутацию одного тиристора, выход четвертого элемента развязки подключен к установочным входам второго, третьего и четвертого триггеров каналов, контролирующих тиристоры, коммутация которых соответственно на один, два и три такта следует позже коммутации одного тиристора.

1 R .1 (0 72 Н

Составитель К).Бояринов

Техред M,Ìîðãåíòýë ;орректор С.Шевкун

Редактор В.Данко

П )о(1, 1лс BE .нно-изда1ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3820 Тираж Подписное

ВНИИ<1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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