Способ защиты тиристорного преобразователя частоты

 

Сущность изобретения: способ предусматривает защиту тиристорного преобразователя частоты на основе автономного инвертора при питании от нестабильной сети , характеризующейся провалами напряжения , при котором при превышении максимальным или длительным значением тока инвертора допустимого значения, отключают преобразователь частоты, а в случае снижения напряжения питания силовых цепей или собственных нужд преобразователя ниже определенного значения производят безаварийное отключение преобразователя, заключающееся втом, что по расцепителю отключают силовой выключатель , закрывают выпрямитель воздействием на угол управления, открывают одновременно все тиристоры инвертора для разряда конденсатора фильтра, после чего снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора, а при обратном восстановлении напряжения повторно включают преобразователь, для чего кратковременно открывают все тиристоры инвертора, включают силовой выключатель, открывают выпрямитель воздействием на угол управления. Положительный эффект: способ обеспечивает безаварийное функционирование преобразователя при провалах-, низких значениях и обратном восстановлении напряжений питания силовых цепей и собственных нужд, безопасность работы обслуживающего персонала, т.к. исключает присутствие остаточного напряжения на силовых элемент ах преобразователя при его отключении, обеспечивает возможность снижения стоимости реализации способа. 1 ил. ел С vj со о ел 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 Н 7/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,> (21) 4953191/07 (22) 07.05.91 (46) 07,01.93. Бюл. М 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств (72) А.В.Волков, А.Г,Лохматов, Е.В.Носов и

В.П.Танаевский (56) Авторское свидетельство СССР

N 1307504, кл. Н 02 Н 7! 12, 1985.

Глух Е.M., Зеленов B,Å, Защита полупроводниковых преобразователей, Энергия, 1970, с,142 — 146. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТИРИСТОРНОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ (57) Сущность изобретения: способ предусматривает защиту тиристорного преобразователя частоты на основе автономного инвертора при питании от нестабильной сети, характеризующейся провалами напряжения, при котором при превышении максимальным или длительным значением тока инвертора допустимого значения, отключают преобразователь частоты, а в случае снижения напряжения питания силовых

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть испс..ьзовано для защиты тиристорного преобразователя частоты на основе автономного инвертора напряжения с искусственной коммутацией при питании от нестабильной питающей сети.

Известен способ защиты тиристорного преобразователя частоты от минимального

„„5U 1786589 А1 цепей или собственных нужд преобразователя ниже определенного значения производят безаварийное отключение преобразователя, заключающееся втом, что по расцепителю отключают силовой выключатель, закрывают выпрямитель воздействием на угол управления, открывают одновременно все тиристоры инвертора для разряда конденсатора фильтра, после чего снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора, а при обратном восстановлении напряжения повторно включают преобразователь, для чего кратковременно открывают все тиристоры инвертора, включают силовой выключатель, открывают выпрямитель воздействием на угол управления, Положительный эффект; способ обеспечивает безаварийное функционирование преобразователя при провалах; низких значениях и обратном восстановлении напряжений питания силовых цепей и собственных нужд, безопасность работы обслуживающего персонала, т.к. исключает присутствие остаточного напряжения на силовых элементах преобразователя при его отключении, обеспечивает возможность снижения стоимости реализации способа. 1 ил. напряжения, реализованный в устройстве, заключающийся в том, что контролируют напряжение питания силовых цепей преобразователя частоты, сравнивают его с минимально допустимым значением, при снижении контролируемого напряжения до уровня допустимого минимального значения закрывают выпрямитель путем снятия управляющих импульсов с тиристоров вы1786589 прямителя и отключения силового выключателя на входе преобразователя частоты, снимают импульсы с тиристоров автономного инвертора преобразователя частоты, после восстановления питающего напряжения повторно автоматически включают преобразователь путем включения силового выключателя, подачи импульсов управления на тиристоры выпрямителя и инвертора.

Недостатком известного способа является невыполнение им функции защиты тиристорного преобразователя при нестабильном (характеризующемся глубокими провалами) напряжении собственных нужд, При этом в известном способе при снижении напряжения питания собственных нужд ниже минимально допустимого значения прекращается нормальное функционирование системы управления (микросхем, транзисторов) и формирователей импульсов тиристоров (снижаются величины и крутизна токов управления), что может приводить к аварийным режимам(превышению максимальных токов в тиристорах выпрямителя и инвертора) и к выходу из строя тиристоров преобразователя частоты. Кроме этого, если при номинальном напряжении силовых цепей преобразователя частоты потребляется в нагрузку (двигатель) номинальный ток, то при снижении напряжения силовых цепей, например, до 0,85 от номинального значения, при постоянном номинальном моменте (мощности) нагрузки двигателя из-за увеличения тока (на 15 ) преобразователя выше его номинального значения в известном способе происходит выход из строя тиристоров преобразователя частоты по причине их тепловой перегрузки длительным увеличенным током.

Еще одним недостатком известного способа защиты является наличие остаточных напряжений (после отключения преобразователя) на силовых элементах (в частности, на конденсаторах силового фильтра инвертора напряжения) преобразователя частоты, что представляет опасность при ремонтах для эксплуатационного персонала и может привести после повторного включения преобразователя (из-за аварийного тока в тиристорах инвертора от разряда через них заряженного конденсатора фильтра) к выходу из строя тиристоров инвертора.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному решению является способ защиты тиристорного преобразователя частоты с явно выраженным звеном постоянного тока, заключающийся в том, что контролируют входные токи управляемого выпрямителя и инвертора, сравнивают контролируемые значения токов с их соответствующими допустимыми максимальными значениями, при достижении входным током выпрямителя или входным током инвертора своих допустимых максимальных значений путем включения быстродействующего емкостного прерывателя тока прерывают ток выпрямителя и изменением угла

"0 управления тиристоров выпрямителя закрывают выпрямитель, снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора, через время, в течение которого токи через тиристоры выпрямителя и инвертора спада15 ют до нуля, повторно изменением угла управления тиристоров выпрямителя открывают выпрямитель и подают импульсы заданной частоты и длительности на управляющие переходы тиристоров инвертора, 20 при этом, сравнивают контролируемое значение входного тока инвертора с его допустимым длительным значением, при превышении контролируемым значением входного тока инвертора допустимого дли25 тельного значения с выдержкой времени закрывают выпрямитель и снимают напряжение со входа преобразователя частоты путем отключения привода входного силового выключателя преобразователя, Недостатком известного способа является его ограниченная область применения стабильными электрическими сетями силовых цепей и собственных нужд, питающими преобразователь частоты, В частности, в изЗ5 вестном способе при снижении напряжения питания (собственных нужд или силовых цепей) ниже минимально допустимого значения прекращается нормальное функционирование системы управления (микро40 схем, транзисторов) и формирователей импульсов тиристоров (снижаются величины и крутизна токов управления), или снижается коммутационная способность инвертора (т.к. коммутационная способность инверто45 ра с искусственной коммутацией пропорциональна напряжению питания силовых цепей), что приводит к аварийным режимам в выпрямителе и инверторе. При этом в известном способе действием защит от превышения входных токов выпрямителя и инвертора обеспечивается целостность тиристоров преобразователя частоты. Однако при наличии пониженного значения питающего напряжения (собственных нужд или

55 силовых цепей) после автоматического повторного включения, происходящего в известном способе после срабатывания защит, снова происходит указанный аварийный режим, что может повториться многократно.

Вследствие часто чередующихся аварийных

1786589 токов тиристоров преобразователя частоты или в результате действия защиты по допустимому длительному току инвертора (из-за чередующихся непрерывно повторных включений) соответственно, выходят из строя (из-за нагрева) тиристоры преобразователя или с выдержкой времени производится автоматическое отключение преобразователя (без повторного включения). Таким образом, исключается область применения известного способа при питании преобразователя частоты от нестабильной питающей сети, Другим недостатком известного способа защиты является то, что при пропадании питающей сети (например, вследствие срабатывания коммутационной аппаратуры нэ входе преобразователя) несмотря на отключенное состояние преобразователя (откл очен силовой выключатель) присутствует остаточное напряжение на его силовых элементах (на конденсаторах силового фильтра инвертора напряжения). Это представляет опасность при ремонтах для эксплуатационного персонала, Еще одним недостатком является увеличенная стоимость реализации известного способа защиты, которая обусловлена наличием в нем сложной операции — прерывания тока выпрямителя путем включения быстродействующего емкостного прерывателя, требующая установки в преобразователе частоты сложного в технической реализации узла (содержащего шесть диодов и два тиристора большой установленной мощности, два формирователя импульсов с гальванической развязкой на силовое напряжение, два конденсатора на большую емкость и большое напряжение).

Целью изобретения является предотвращение выхода из строя тиристоров при нестабильном напряжении сети питающей преобразователь частоты, допускающей глубокие провалы.

Поставленная цель в предложенном способе достигается тем, что в способе защиты тиристорного преобразователя частоты на основе автономного инвертора напряжения с искусственной коммутацией, питающего двигатель переменного тока, заключающемся в том, что контролируют входные токи инвертора и управляемого выпрямителя, сравн вают контролируемые значения токов с их допустимыми максимальными значениями, при достижении входным током инвертора своего допустимого максимального значения закрывают выпрямитель воздействием на угол управления тиристоров выпрямителя и снимают управляющие импульсы с тиристоров ин5

55 вертора, сравнивают контролируемое значение входного тока инвертора с его допустимым длительным значением, при превышении контролируемым значением входного тока инвертора допустимого длительного значения с выдержкой времени, определяемой достижением температурой тиристоров своего предельного"значения, закрывают выпрямитель воздействием на угол управления тиристоров выпрямителя и снимают напряжение со входа преобразователя частоты путем отключения привода входного силового выключателя, при достижении входным током выпрямителя своего допустимого максимального значения прерывают ток выпрямителя и снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора, после повторного включения йреобразователя, воздействием на угол управления тиристоров выпрямителя, открывают выпрямитель и подают на тиристоры инвертора управляющие импульсы заданной частоты и длительности, дополнительно контролируют напряжения входных сило- вых цепей и собственных нужд преобразователя, сравнивают контролируемые значения напряжений со своими минимально допустимыми значениями, при снижении напряжения собственных нужд до уровня своего минимального допустимого значения прерывают ток выпрямителя воздействием на быстродействующий расцепитель силового выключателя преобразователя, при снижении напряжения силовых цепей преобразователя до уровня своего минимального допустимого значения закрывают выпрямитель воздействием на угол управления тиристоров выпрямителя, отключают по приводу силовой выключатель преобразователя, после спадания до нуля входных токов выпрямителя одновременно открывают все тиристоры инвертора, в течение интервала времени, определяемого полным разрядом конденсатора силового фильтра, после чего снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора, при восстановлении напряжений силовых цепей и собственных нужд преобразователя осуществляют автоматическое повторное включение преобразователя частоты, при атом после повторного включения до момента открытия выпрямителя одновременно подают управ= ляющие импульсы на все тиристоры инвертора в течение интервала времени, определяемого полным разрядом конденсатора силового фильтра, затем включают выключатель преобразователя и подают на тиристоры инвертора управляющие импульсы заданной частоты и длительности, при достижении входным током инвертора сво1786589 превышении входным током инвертора своего допустимого длительного значения сни- 10 мают управляющие импульсы с тиристоров

25 его допустимого максимального значения отключают по приводу силовой выключатель преобразователя и снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора после задержки, определяемой временем полного разряда конденсатора силового фильтра, в течение которой включают одновременно все тиристоры инвертора, при инвертора с временной задержкой после спадания до нуля входных токов выпрямителя, в течение которой одновременно включают все тиристоры инвертора, при достижении входным током выпрямителя своего допустимого максимального значения прерывают ток выпрямителя воздействием на быстродействующий расцепитель силового выключателя на входе преобразователя, снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора с временной задерж-. кой, состоящей из интервала времени спадания до нуля входных токов выпрямителя и интервала времени, определяемого полным разрядом силового фильтра, в течение которого одновременно включают все тиристоры инвертора.

На чертеже изображена функциональная схема устройства, в котором реализуется предложенный способ защиты.

Устройство содержит преобразователь частоты 1, состоящий из последовательно соединенных силового выключателя 2, управляемого выпрямителя 3 с его системой управления 4, силового фильтра 5, трехфазного автономного инвертора напряжения 6 с его системой управления 7 и клеммами для подключения двигателя переменного тока

8. Система управления инвертором 7 снабжена тремя входами 9 — 11. Вход 9 предназначен для задания частоты и длительности управляющих импульсов тиристоров инвертора, вход 10 предназначен для снятия управляющих импульсов . тиристоров инвертора, вход 11 — для одновременного открытия всех,тиристоров инвертора. Силовой выключатель 2 снабжен тремя управляющими входами 12 — 14. Вход 12 предназначен для включения силового выключателя, вход 13 — для отключения по приводу силового выключателя, вход 14— для отключения по быстродействующему расцепителю силового выключателя, Система управления выпрямителя 4 содержитдва входа 15, 16, при этом вход 15 предназначен для задания выходного напряжения выпрямителя, вход 16 — для закрытия выпрямителяя (путем п ринудител ьного сдвига

55 управляющих импульсов тиристоров выпрямителя 3 в инверторный режим), К входу инвертора 6 подключены входы датчиков превышения максимального тока инвертора 17 и превышения длительного тока 18, а к входу выпрямителя 3 — датчик превышения максимального тока выпрямителя 19. Преобразователь частоты 1 снабжен выводами 20 и 21 для подключения питающей сети (соответственно собственных нужд и силовых цепей), которые подключены ко входам датчика понижения напряжения собственных нужд 22 и датчика понижения напряжения силовых цепей 23.

Первые выводы кнопок "вкл" 24 и "откл" 25 соединены с общим выводом источника питания, второй вывод кнопки "вкл" 24 связан через элемент И 26 с S-входом асинхронного триггера 27, у которого прямой выход через формирователь импульса 28 связан с первым входом элемента И 29 и входом 12 силового выключателя 2, а инверсный выход — с входом 13 выключателя 2 и связан через элемент задержки 30 с входом 10 системы управления инвертора 7. Второй вывод кнопки "откл" 25 связан через последовательно соединенные элементы НЕ 31 и элемент И 32 с R-входом триггера 27, прямой выход которого связан через последовательно соединенные элемент задержки 33 и элемент И 34 с входом 16 системы управления выпрямителя 4 и связан через последовательно соединенные элемент задержки

35, формирователь импульса 36, элемент И

29 с входом 11 системы управления инвертором 7. Третий вход элемента И 29 соединен с выходом датчика 17 и вторым входом элемента И 32, третий вход которого связан через реле времени 37 с выходом датчика

18, Четвертый вход элемента И 32 соединен с выходом датчика 19 и связан через элемент И 38 с входом 14 выключателя 2. Пятый вход элемента И 32 соединен со вторым входом элемента И 34, связан через устройство автоматического повторного включения 39 с вторым входом элемента И 26 и связан через элемент И 40 с выходом датчика 23. Второй вход элемента И 40 связан с вторым входом элемента И 38 и выходом датчика 22. Датчики 17 — 19, 22, 23 выполнены, например, в виде последовательно соединенных датчиков напряжения (тока) 41 и компаратора 42, у которого второй вход соединен с источником опорного напряжения, при этом вход датчика 41 и выход компаратора 42 являются соответственно входом и выходом.

Предложенный способ функционирует следующим образом.

1786589 f0

В исходном отключенном состоянии преобразователя 1 на выходах датчиков 17—

19, 22, 23, выходах элементов И 26, 32, 38, 40 на прямом выходе триггера 27, выходах элемента НЕ 31 и реле времени 37, выходе устройства автоматического повторного включения 39 присутствуют сигналы лог."1", а на выходе элемента И 34, выходе элемента задержки 30 и инверсном выходе триггера

27 — сигналы лог."0", выключатель 2 отключен, выпрямитель 3 закрыт (импульсы управления установлены в инверторный режим), конденсатор силового фильтра 5 разряжен, отсутствуют управляющие импульсыы на тиристорах ин вертора.

При нажатии кнопки "вкл" 24 через элемент И 26 на S-вход триггера 27 подается лог,"0", вследствие чего на его прямом выходе появляется сигнал лог."0", воздействующий на формирователь импульса 28, На выходе формирователя узкий сигнал лог."0" (длительностью 1-2 с) воздействием на вход

12 включает выключатель 2. Лог,"1" с инверсного выхода триггера 27 через элемент 30 без задержки поступает на вход 10 системы управления инвертором 7, разрешая формирование управляющих импульсов тиристоров инвертора 6. В течение присутствия узкого сигнала лог."0" (длительностью 1 — 2 с) на выходе формирователя 28 через элемент

И 29 по входу 11 включают все тиристоры инвертора 6. По истечении лог."0" на выходе формирователя 28 по входу 9 системы управления инвертором 7 задаются необходимые значения частоты и длительности импульсов управления тиристоров инвертора 6. Сигнал лог."0" с прямого выхода триггера 27 проходит через элемент 33 и элемент И 34 с временной задержкой (2,5 — 3 с) на вход 16 системы управления выпрямителем 4, после чего разрешается регулирование угла открытия выпрямителя до заданного значения. Описанное функционирование соответствует нормальнь;- напряжениям питания силовых цепей и собственных нужд преобразователя частоты.

Рассмотрим функционирование способа при снижении напряжения питания силовых цепей. Контролируют датчиком 23 напряжение входных силовых цепей преобразователя 1 и сравнивают контролируемое значение Ощ со своим минимально допустимым значением Um. При снижении напряжения питания О ц силовых цепей преобразователя 1 до уровня своего минимально допустимого значения Um, закрыва- . ют выпрямитель 3 воздействием сигнала лог,"0" через последовательно включенные элемент И 40 и элемент И 34 на вход 16

55 системы управления выпрямителем 4, сдвигая угол управления тиристоров выпрямителя 3 в инверторный режим. Одновременно сигнал лог."0" с выхода элемента И 40 последовательно проходит через элемент И

32, R-вход и инверсный выход триггера 27 на вход 13 выключателя 2, вызывая отключение выключателя 2 по приводу. В результате этого спадают до нуля входные токи выпрямителя 3. После переключения триггера 27 его сигнал лог."1" с прямого выхода задерживается элементом задержки 35 по фронту из лог."0" в лог."1" на время 1-2 с, необходимое для гарантированного спадания до нуля входных токов выпрямителя. После появления задержанного сигнала лог."1" на выходе элемента 35, на выходе формирователя 36 формируется импульсный сигнал лог."0" (длительностью 1-2 с), которые через элемент И 29 поступает на вход 11 системы управления инвертором 7, что вызывает подачу управляющих импульсов на все тиристоры инвертора 6 и одновременное их открытие на время (1-2 с). Происходит разряд конденсатора фильтра 5 через все тиристоры трехфазного инвертора 6, что снижает токи через каждый из тиристоров и является безопасным для тиристоров; указанное время (1 — 2 с) гарантирует полный разряд конденсатора фильтра 5. Вследствие снижения токов через тиристоры при разряде конденсатора фильтра до безопасных величин возможно в системе 7 блокирование защиты от превышения максимального тока инвертора. После переключения триггера 27 сигнал лог."0" с инверсного

его выхода задерживается элементом задержки 30 на время (более 4 с), необходимое для гарантированного спадания до нуля входных токов выпрямителя 3 и полного разряда конденсатора силового фильтра 5.

Выходной сигнал лог."0" элемента 30, воздействуя на вход 10 системы управления инвертором 7, снимает управляющие импульсы с тиристоров инвертора 6, после чего преобразователь частоты находится в исходном отключенном состоянии. В результате произведенного отключения преобразователя частоты 1 при провале или изчезновении напряжения силовых цепей выключателем 2, исключаются аварийные токи через тиристоры, а, следовательно, и выход из строя силовых тиристоров преобразователя частоты.

При восстановлении напряжения питания 0 ц до нормального уровня происходит автоматическое повторное включение преобразователя 1(функционированиеспособа при восстановлении напряжения питания силовых цепей описано ниже в описании

1786589

12 функционирования способа при восстановлении напряжения питания собственных нужд), Рассмотрим функционирование способа при снижении напряжения питания собственных нужд, Контролируют датчиком 22 напряжение питания собственных нужд преобразователя 1 и сравнивают контролируемое значение U<> со своим минимально допустимым значением, При снижении напряжения питания собственных нужд U<> преобразователя 1 до уровня своего минимального допустимого значения сигнал лог,"0" с выхода датчика 22 через элемент И

38 воздействует на вход 14 силового выключателя 2 и производит отключение его по быстродействующему расцепителю, что приводит к отключению преобразователя частоты 1, Отключение преобразователя 1 от напряжения силовых цепей предназначено для уменьшения аварийных токов через тиристоры преобразователя, возникающих вследствие неполноценных управляющих импульсов тиристоров (от уменьшения амплитуды и крутизны, временных длительностей управляющих импульсов) при пониженном напряжении питания собственных нужд, т.к, исключается подпитка преобразователя от напряжения силовых цепей.

При восстановлении напряжения питания собственных нужд и силовых цепей до уровня их допустимых значений осуществляют автоматическое повторное включение преобразователя частоты 1. При этом исчезающие сигналы лог,"0" на выходах датчиков 22, 23, воздействуя через элементы И 40 и 32 íà R-вход триггера 27 устанавливают преобразователь частоты 1, (а также все выходные сигналы элементов схемы на фиг. 1) в исходное отключенное состояние. Исчезающий сигнал лог."0" с выхода элемента И 40 воздействует на вход устройства автоматического повторного включения 39, который формирует на своем выходе узкий (длительностью 100 мкс) сигнал лог."0". Указанный сигнал, воздействуя через элемент И 26 на

S-вход триггера 27, устанавливает íà его прямом выходе сигнал лог."0", воздействующий на формирователь импульса 28. На выходе формирователя узкий (длительностью 1 — 2 с) сигнал лог."0" воздействием на вход 12 включает выключатель 2, Сигнал лог."1" с инверсного выхода триггера 27 через элемент 30 без задержки поступает на вход 10 системы управления инвертором 7, разрешая формирование управляющих импульсов тиристоров инвертора в течение присутствия узкого (длительностью 1 — 2 с) сигнала лог,"0" на выходе формирователя

28 через элемент И 29 по входу 11 включают все тиристоры инвертора 6. В течение времени включенного состояния всех тиристоров инвертора осуществляется разряд конденсатора силового фильтра 5. Возникновение напряжения на фильтре 5 вызвано после исчезновения напряжения питания собственных нужд закрытием тиристоров инвертора и подпиткой фильтра от двигателя через мост обратных диодов инвертора.

По истечении сигнала лог."0" на выходе формирователя 29 по выходу 9 системы управления инвертором 7 задаются необходимые значения частоты и длительности импульсов управления тиристоров инвертора 6.

Сигнал лог,"0" с прямого выхода триггера 27 проходит через элемент 33 и элемент И 34 с временной задержкой (2,5 — 3 с) на выход 16 системы управления выпрямителем 4, после чего разрешается регулирование открытия угла выпрямителя до заданного значения.

При больших величинах провалов и крутизне провалов напряжения питания силовых цепей или собственных нужд преобразователя частоты из-за снижения коммутационной способности (от снижения напряжения силовых цепей) инвертора 6 или изменения параметров управляющих импульсов: уменьшение амплитуды и крутизны, временных длительностей (от снижения напряжения собственных нужд) возможно достижение входными токами инвертора и выпрямителя своих допустимых максимальных значений. Контролируют датчиком 17 входной ток инвертора 6 и при достижении им своего допустимого максимального значения датчик 17 формирует на своем выходе сигнал лог."0". Указанный сигнал воздействует через элемент И 32 на

R-вход триггера 27, устанавливая сигнал лог,"1" на прямом его выходе, сигнал лог."0" — на инверсном, С прямого выхода триггера

27 сигнал лог,"1" через элемент 33 (без задержки) и элемент И 34 воздействует на вход 16 системы управления выпрямителем

4, закрывая выпрямитель 3. Сигнал лог,"0" с инверсного выхода триггера 27 по входу 13 отключает по приводу силовой выключатель

2, Сигнал лог."0" с выхода датчика 17 через элемент И 29 воздействует на вход 11 системы управления инвертором 7, вызывая включение всех тиристоров инвертора 6 в течение временного интервала длительностью 2,5 — 3 с, по истечении которого элемент задержки 30 формирует на своем выходе сигнал лог."0", вызывая по входу 10 системы

7 снятие управляющих импульсов инвертора 6. При этом снижаются аварийные токи через инвертор 6 вследствие исключения подпитки фильтра 5 со стороны силовых це13

1786589

14 пей и деления тока между всеми одновременно включенными тиристорами инвертора 6.

Контролируют датчиком 19 входной ток выпрямителя 3 и, при достижении им своего допустимого максимального значения, датчик 19 формирует на своем выходе сигнал лог,"0". Указанный сигнал воздействует через элемент И 38 на вход 14 силового выключателя 2 и производит отключение его по быстродействующему расцепителю, а через элемент И 32 — íà R-вход триггера 27, устанавливая сигнал лог."1" на прямом его выходе, сигнал лог,"0" — на инверсном, Сигнал лог,"1" с прямого выхода триггера 27 через элемент 33 (без задержки) и элемент

И 34 воздействует на вход 16 системы управления выпрямителем 4, закрывая выпрямитель 3 и через элемент задержки 35 с временной задержкой длительностью 1 — 2 с, необходимой для спадания до нуля токов выпрямителя, поступает на вход формирователя 36, образующего импульс лог."0" (длительностью 1 — 2 с). Этот импульс через элемент И 29 поступает на вход 11 системы управления инвертора 7, вызывая одновременное включение всех тиристоров инвертора 6 в течение временного интервала длительностью 1 — 2 с, по истечении которого элемент задержки 30 формирует на своем выходе сигнал лог,"0", вызывая по входу 10 системы 7 снятие управляющих импульсов инвертора 6. При этом прерывают входной ток выпрямителя быстродействующим расцепителем за время не более 50 мкс, что позволяет уменьшить аварийные токи через тиристоры выпрямителя 3 при установленной индуктивности входных силовых цепей преобразователя 1 и предотвратить выход тиристоров выпрямителя 3. В результате одновременного открытия всех тиристоров инвертора 6 разряжается конденсатор силового фильтра 5, что обеспечивает безопасность при ремонтах обслуживающего электротехнического персонала.

При понижении напряжения питания силовых цепей (остающееся выше уровня своего минимального значения), от 1,0 до

0,85 номинального напряжения сети и постоянном номинальном моменте мощности нагрузки двигателя ток преобразователя увеличивается примерно Hà 15 и превышает свое длительно допустимое значение, Контролируют датчиком 18 входной ток инвертора и, при превышении им своего допустимого длительного значения, датчик 18 формирует на своем выходе сигнал лог."0", который поступает на вход реле времени 37 по истечении интервала времени (которое учитывает допустимый перегрев от тока ти5

55 ристоров преобразователя 1) формирует на своем выходе сигнал лог."0". Указанный сигнал воздействует через элемент И 32 на

R-вход триггера 27, устанавливая сигнал лог."1" на прямом его выходе, сигнал лог."0" — на инверсном. Сигнал лог."1" с прямого выхода триггера 27 через элемент 33 (без задержки) и элемент И 34 воздействует на вход 16 системы управления выпрямителем

4, закрывая выпрямитель 3, и, через элемент задержки 35 с временной задержкой длительностью 1 — 2 с, необходимой для спадания до нуля входных токов выпрямителя, поступает на вход формирователя 36 образующего импульс лог,"0" (длительностью 12 с), Этот импульс через элемент И 29 поступает на вход 11 системы уп равления 7, вызывая одновременное включение всех тиристоров инвертора 6 в течение временного интервала длительностью 1 — 2 с. Сигнал лог."0" с инверсного выхода триггера 27 по входу 13 отключает по приводу силовой выключатель 2 и, через элемент задержки 30 с временной задержкой длительностью 2,5-3 с, необходимой для поступления импульса с выхода формирователя 36 (через элемент И

29) на вход 11 системы 7, вызывает по входу

10 системы 7 снятие управляющих импульсов инвертора 6, При этом в результате отключения преобразователя 1 исключается недопустимый перегрев тиристоров преобразователя длительным ток6м, а следовательно предотвращается выход тиристоров в этом режиме, Отключение силового выключателя 2 увеличивает временной ресурс его работы (по сравнению с отключением по расцепителю, число которых допускается в десятки раз меньше, чем по приводу). В результате одновремейного открытия всех тиристоров инвертора 6 разряжается конденсатор силового фильтра 5, что обеспечивает безопасность при ремонтах обслуживающего электротехнического персонала.

Формула изобретения

Способ защиты тиристорного преобразователя частоты, выполненного в виде подключенного к питающей сети через входной силовой выключатель тиристорного управляемого выпрямителя, выход которого через фильтр подключен к входу тиристорного автономного инвертора напряжения с искусственной коммутацией, питающего электродвигатель переменного тока, заключающийся в том, что контролируют входные токи инвертора и управляемого выпрямителя, сравнивают контролируемые значения токов с их допустимыми максимальными значениями, при достижении входным током инвертора своего допустимого макси15

1786589 мального значения запираюттиристоры выпрямителя изменением угла управления тиристоров выпрямителя и снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора, сравнивают контролируемое длительное значение входного тока инвертора с его допустимым длительным значением, при превышении контролируемым значением входного тока инвертора допустимого длительного значения с выдержкой времени, определяемой достижением температурой тиристоров своего предельного значения, закрывают выпрямитель воздействием на угол управления тиристоров выпрямителя и снимают напряжение с входа преобразователя частоты отключением привода входного силового выключателя, при достижении входным током выпрямителя своего допустимого максимального значения прерывают ток выпрямителя и снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора, после повторного включения преобразователя, воздействием на угол управления тиристоров выпрямителя, открывают тиристоры выпрямителя и подают на тиристоры инвертора управляющие импульсы заданной частоты и длительности, отличающийся тем, что, с целью предотвращения выхода из строя тиристоров при нестабильном напряжении сети, питающей преобразователь частоты, контролируют напряжения входных силовых цепей и собственных нужд преобразователя, сравнивают контролируемые значения напряжений с их минимально допустимыми значениями, при снижении напряжения собственных нужд до уровня своего минимально допустимого значения прерывают ток выпрямителя быстродействующим расцепителем входного силового выключателя преобразователя, при снижении напряжения силовых цепей преобразователя до уровня своего минимально допустимого значения закрывают тиристоры выпрямителя воздействием на угол управления тиристоров выпрямителя, отключают по приводу силовой входной выключатель преобразователя, после спадания до нуля входных токов выпрямителя жкой, состоящей из интервала времени

45 спадения до нуля входных токов выпрямителя и интервала времени, определяемого полным разрядом конденсатора фильтра, в течение которого одновременно включают все тиристоры инвертора.

5

40 одновременно открывают все тиристоры инвертора в течение интервала времени, достаточного для полного разряда конденсатора фильтра, после чего снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора, при восстановлении напряжении входных силовых цепей и собственных нужд преобразователя осуществляют автоматическое повторное включение преобразователя частоты, при этом после повторного включения до момента открытия тиристоров выпрямителя одновременно подают управляющие импульсы на все тиристоры инвертора в течение интервала времени, достаточного для полного разряда конденсатора силового фильтра, затем включают силовой выключатель преобразователя и подают на тиристоры инвертора управляющие импульсы заданной частоты и длительности, при достижении входным током инвертора своего допустимого максимального значения отключают по приводу входной силовой выключатель преобразователя и снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора после задержки, достаточной для полного разряда конденсатора силового фильтра, в течение которой включают одновременно все тиристоры инвертора, при превышении входным током инвертора своего допустимого длительного значения снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора с временной задержкой после спадания до нуля входных токов выпрямителя, в течение которой одновременно включают все тиристоры инвертора, при достижении входным током выпрямителя своего допустимого максимального значения прерывают ток выпрямителя воздействием на быстродействующий расцепитель входного силового выключателя преобразователя, снимают управляющие импульсы с тиристоров инвертора с временной задер1786589

Составитель А.Лохматов

Техред М,Моргентал Корректор O,ÊðàBöoeà

Редактор Т.Федотов

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

Заказ 253 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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