Устройство для защиты вентильного преобразователя

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для защиты вентильного преобразователя путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния. Импульсы от задающего генера№ °Ј3Ј тора 9 через распределитель 10 импульсов поступают на входы ключей 39,40. После подачи напряжения питания происходит заряд конденсаторов .60,61 и сигнал с выхода датчика 44 напряжения поступает на вход реле 43 времени. Одновременно (в случае исправности всех тиристоров) с выхода датчиков 11...18 напряжения поступают на триггеры 19,22.„28 сигналы низкого уровня, триггеры устанавливаются в О и сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 38 замыкает ключи 46,45. После окончания выдержки времени реле 43 замыкаются ключи 39,40, импульсы через формирователи. 41,42 поступают на входы тиристоров 1...8 и преобразователь начинает работу. В случае неисправности тиристора соответствующий датчик формирует на выходе Г, соответствующий триггер устанавливается в 1 и сигнал лог.О с выхода элемента ИЛИ-НЕ 38 запрещает включение ключей 45,46. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4684618/07 (22) 03,05.89 (46) 30.03.92. Бюл. ¹ 12 (71) Уфимский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) А.В.Иванов, М.М.Мульменко и А.М.Уржумсков (53) 621.316.925.4(088.8) (56) Патент Швеции № 365915, кл. Н 02 М 1/18, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 1319156, кл. Н 02 Н 7/12, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства для защиты вентильного преобразователя путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния. Импульсы от задающего генераS6

„„Ы2„„1723623 А1 тора 9 через распределитель 10 импульсов поступают на входы ключей 39,40. После подачи напряжения питания происходит заряд конденсаторов 60,61 и сигнал с выхода датчика 44 напряжения поступает на вход реле 43 времени. Одновременно (в .случае исправности всех тиристоров) с выхода датчиков 11...18 напряжения поступают на триггеры 19,22...28 сигналы низкого уровня, триггеры устанавливаются в "0" и сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 38 замыкает ключи 46,45. После окончания выдержки времени реле 43 замыкаются ключи 39,40, импульсы через формирователи 41,42 поступают на входы тиристоров 1...8 и преобразователь начинает работу, В случае неисправности тиристора соответствующий датчик формирует на выходе "1", соответствующий триггер устанавливается в "1" и сигнал лог."0" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 38 запрещает включение ключей 45,46. 2 ил.

1723623

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в тиристорных преобразователях с автономными инверторами, применяемых в качестве источников питания электротехнологических устройств в машиностроении.

Известно устройство для защиты вентильного преобразователя, содержащее датчики напряжения на вентилях в виде оптопар, подключенных к вентилям через выпрямители, сглаживающие цепи и вспомогательные тиристоры,.а также индикатор неисправности.

Недостатком устройства являются узкие функциональные возможности, связанные с отсутствием диагностирования самоп роизвол ьн ых вкл ючений вентилей.

Известно также устройство защиты вентильного преобразователя, содержащее датчики по числу последовательно включенных вентилей, через оптопары подключенные к входу логического блока.

Однако данное устройство также не обеспечивает идентификации отказавших вентилей.

Наиболее близким к предлагаемому по наибольшему числу общих признаков является устройство для защиты вентильного преобразователя, включающее в себя m поочередно работающих групп по и одновременно включаемых вентилей, задающий генератор, выход которого соединен с входом m — тактного распределителя импульсов, выходы которого связаны с управляющими цепями соответствующих групп вентилей, содержащее (m х n) датчиков напряжения, входы которых предназначены для подключения параллельно соответствующим вентилям преобразователя, резистор, ключевой элемент защиты, предназначенный для последовательного включения в силовую входную цепь преобразователя и D-триггер, информационный вход которого соединен с выходом одного из датчиков напряжения, а выход соединен с элементом индикации и связан с управляющим входом ключевого элемента защиты.

Недостатком известного устройства является невозможность определения конкретных неисправных вентилей, что сужает его функциональные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния.

Для достижения поставленной цели в устройство для защиты вентильного преобразователя, включающего в себя m поочередно работающих групп по и

10 одновременно включаемых вентилей, по крайней мере один конденсатор, гальванически связанный с входными выводами преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен с входом m-тактного распределителя импульсов, выходы которого связаны с управляющими входами вентилей соответствующих групп вентилей, содержащее (m х п) датчиков напряжения, входы которых предназначены для подключения параллельно соответствующим вентилем преобразователя, резистор, ключевой элеМ8НТ защиты, предназначенный для последовательного включения в силовую входную

15 цепь преобразователя, D-триггер, информа. ционный вход которого соединен с выходом одного из датчиков напряжения, а выход соединен с элементом индикации и связан с управляющим входом ключевого элемента

20 защиты, введены элемент ИЛИ-НЕ, (m х п1) D-триггеров, (m х п - 1) элементов индикации, Im + 1) ключевых элементов, m формирователей импульсов, реле времени и пороговый элемент, вход которого предназ25 начен для подключения к конденсатору вентильного преобразователя, гальванически связанному с его входными выводами, а выход через реле времени и (m+ 1)-й ключевой элемент соединен с управляющими входа30 ми остальных ключевых элементов, предназначенных для включения между выходами распределителя импульсов и входами соответствующих формирователей им35 пульсов, выходы которых подключены к управляющим входам вентилей соответствующих групп, при этом D-триггеры объединены в m регистров памяти по п D-триггеров в каждом, причем в каждом из регистров

40 памяти информационные входы D-триггеров подключены к выходам соответствующих датчиков напряжения на и вентилях одной из групп, а стробирующий вход предназначен для соединения с выходом рас45 пределителя импульсов, связанным с управляющими входами той же группы вентилей. Выходы D-триггеров соединены с входами соответствующих элементов индикации и подключены к соответствующим

50 входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющими входами (m +

1)-го ключевого элемента и ключевого элемента защиты, шунтированного резистором.

55 На фиг.1 показана функциональная схема устройства для частного случая m = 2, n =.

4; на фиг.2 — временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип работы устройства, причем индексы напряжений, отложенных по осям ординат, совпадают с позиционными обозначениями элементов

1723623

50

55 на фиг.1, на выходах которых эти напряжения возникают.

Устройство для защиты вентильного преобразователя (фиг.1), включающего в себя две поочередно работающие группы по четыре вентиля (первая группа 1 — 4, вторая группа 5 — 8), задающий генератор 9, выход которого соединен с входом двухтактного (m = 2) распределителя 10 импульсов, каждый из двух выходов которого связан с управляющими входами вентилей соответствующих групп (1 — 4 или 5-8), содержит 2 х 4 = 8 датчиков 11 — 18 напряжения на вентилях, D-триггер 19, информационный вход которого связан с выходом датчика 11, а выход — с ключевым элементом 20 защиты и элементом 21 индикации.

В устройство введено (2 х 4 - 1 = 7) дополнительных D-триггеров 22 — 28, (2 х 41 = 7) элементов индикации 29 — 35 состояния вентилей. 0-триггеры объединены в m = 2 регистров 36 и 37 памяти по п = 4 0-триггера в каждом, причем информационные входы в каждом из регистров подключены к выходам датчиков напряжения на n = 4 одновременно включаемых вентилях (11 — 14 для регистра 36 и 5 — 8 для регистра 37). Выходы регистров 36 и 37 связаны с ключевым элементом 20 защиты через элемент ИЛИ-НЕ

38.

В схему также введены ключевые элементы 39 и 40, включенные между соответствующими выходами распределителя 10 и входами формирователей 41 и 42 импульсов, реле 43 времени, вход которого через пороговый элемент 44 подключен к конденсатору 60 вентильного преобразователя, а выход через дополнительный ключевой элемент 45 связан с управляющими входами двух ключевых элементов 39 и 40. Управляющий вход дополнительного ключевого элемента 45 соединен с выходом элемента

ИЛИ вЂ” НЕ 38, а ключевой элемент 20 защиты выполнен в виде ключа 46, зашунтированного резистором 47, Вентильный преобразователь в приведенном примере конкретного исполнения построен по схеме резонансного инвертора с обратными вентилями 48 — 55 фильтрующими дросселями

56 и 57, коммутирующими дросселями 58 и

59, конденсаторами 60 и 61 и нагрузкой 62.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 9 непрерывно выдает импульсы, которые поочередно распределяются на два выхода распределителя

10 импульсов (триггер). После подачи на вход преобразователя питающего напряжения происходит заряд конденсаторов 60 и

61 через резистор 47, нагрузку 62 и дросселй 56 и 57. В случае исправности всех вентилей преобразователя, на каждом иэ них возникает напряжение, равное одной четверти напряжения источника питания, при этом все датчики 11-18 напряжения выдают на свои выходы сигналы низкого уровня (см. диаграмму U> — 0щ, фиг.2, момент t<, свидетельствующие об исправности вентилей. С приходом на стробирующие входы регистров 36 и 37 положительных перепадов напряжений с выходов распределителя 10 все триггеры обоих регистров устанавливаются в нулевое состояние, соответствующее исправности вентилей (момент tz для регистра

36). При поступлении на все входы элемента

ИЛИ вЂ” НЕ 38 нулевых сигналов последний выдает сигнал на включение ключевых элементов 45 и 46, в результате чего резистор

47 шунтируется ключом 46, а в результате замыкания ключа 45 сигнал реле 43 времени в момент tz через замкнутый ключ 45 проходит на управляющие входы ключевых элементов 39 и 40, через которые начинают проходить импульсы с выходов распределителей 10 к входам формирователей 41 и 42 импульсов, включающим вентили 1 — 8 инвертора, Последние поочередно включаются формируя импульсы выходного тока isa, Поскольку в моменты поступления на стробирующие входы регистров 36 и 37 положительных перепадов сигнала с выходов распределителя 10 на входах данных всех триггеров присутствуют низкие уровни сигналов с датчиков 11-18, все триггеры остаются в нулевом состоянии, при этом элементы 21,29 — 35 индикации показывают исправное состояние вентилей.

Если во время работы преобразователя выходит из строя (т.е. пробивается, теряет класс или самопроизвольно выключается) хотя бы один из вентилей 1 — 8, в момент прихода стробирующего импульса на соответствующем входе данных присутствует не низкий, а высокий уровень сигнала с выхода датчика напряжения на преждевременно (до прихода управляющего импульса) включающемся вентиле. Поэтому соответствующий триггер переходит в единичное состояние, элемент ИЛИ вЂ” НЕ выдает сигнал на отключение ключевого элемента 20 защиты, а соответствующий индикатор показывает, по вине какого вентиля сработала защита.

В случае, если в преобразователе есть неисправные вентили до момента его пуска устройство предотвращает подачу управляющих импульсов на вентили и таким образом позволяет избежать развития аварийных процессов. На временных диаграммах фиг.2 показан,случай, когда проби1723623 ты вентили 3 и 5. В такой ситуации при подаче на вход напряжения питания на выходах датчиков 13 и 15 напряжения сохраняются высокие уровни сигнала и D

-триггеры 23 и 25 с приходом стробирующих импульсов (моменты to и t>) переходят в единичное состояние. Элемент ИЛИ вЂ” НЕ 38 запрещает включение ключей 45 и 46, предотвращая пуск инвертора, элементы 30 и 32 индикации показывают, какие вентили неисправны.

В качестве логических и цифровых элементов устройства могут быть использованы микросхемы серии К561; в качестве датчиков состояния вентилей — оптроны

A0T128.

Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства защиты преобразователя как при тестовом, так и при функциональном диагностировании, поскольку формирует сигнал о состоянии всех вентилей преобразователя как перед пуском, так и во время работы, а также после аварийных отключений. Устройство позволяет оперативно локализовать неисправность и устранить ее, что повышает коэффициент использования мощных источников питания для электротехнологических процессов за счет сокращения времени ремонтных работ, При использовании устройства в преобразователях для питания установок выращивания монокристаллов чистых материалов снижаются потери от выхода в брак дорогостоящих изделий, возникающие при аварийных отключениях, Формула изобретения

Устройство для защиты вентильного преобразователя, включающего в себя m поочередно работающих групп по и одновременно включаемых вентилей, по крайней мере один конденсатор, гальванически связанный с входными выводами преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен с входом m-тактного распределителя импульсов, выходы которого связаны с управляющими входами вентилей соответствующих групп, содержащее (m

50 х и) датчиков напряжения, входы которых предназначены для подключения параллельно соответствующим вентилям преобразователя, резистор, ключевой элемент защиты, предназначенный для последовательного включения в силовую входную цепь преобразователя, и О-триггер, информационный вход которого соединен с выходом одного из датчиков напряжения, а выход соединен с элементом индикации и связан с управляющим входом ключевого элементазащиты,отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния, введены элемент ИЛИ вЂ” НЕ, (m х n - 1) 0-триггеров, (m х и - 1) элементов индикации, (m + 1) ключевых элементов, m формирователей импульсов, реле времени и пороговый элемент, вход которого предназначен для подключения к конденсатору вентильного преобразователя, гальванически связанному с его входными выводами, а выход через реле времени и (m+ 1)-й ключевой элемент соединен с управляющими входами остальных ключевых элементов, предназначенных для включения между выходами распределителя импульсов и входами соответствующих формирователей импульсов, выходы которых подключены к управляющим входам вентилей соответствующих групп, при этом

D-триггеры объединены в m регистров памяти по и D-триггеров в каждом, причем в каждом из регистров памяти информационные входы 0-триггеров подключены к выходам соответствующих датчиков напряжения на и вентилях одной из групп, а стробирующий вход предназначен для соединения с выходом распределителя импульсов, связанным с управляющими входами той же группы вентилей, выходы 0-триггеров соединены с входами соответствующих элементов индикации и подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ—

НЕ, выход которого соединен с управляющими входами (m + 1)-ro ключевого элемента и ключевого элемента защиты, шунтированного резистором, 1723623

/! . бо

Редактор С.Лисина

Заказ 1067 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Кв

Р ох

Е"л ъ ъ( » бд

Составитель M.Ìóëüìåíêî

Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая